《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》第五章習(xí)題解答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第五章 外壓圓筒與封頭的設(shè)計(jì)二、 判斷是非題（對者畫， 錯者畫X）1 假定外壓長圓筒和短圓筒的材質(zhì)絕對理想，制造的精度絕對保證，則在任何大的外壓下也不會發(fā)生彈性失穩(wěn)。 （ X ）2 18MnMoNbR鋼板的屈服點(diǎn)比Q235-AR鋼板的屈服點(diǎn)高108%，因此，用18MnMoNbR鋼板制造的外壓容器，要比用Q235-AR鋼板制造的同一設(shè)計(jì)條件下的外壓容器節(jié)省許多鋼材。 （ X ）3 設(shè)計(jì)某一鋼制外壓短圓筒時，發(fā)現(xiàn)采用20g鋼板算得的臨界壓力比設(shè)計(jì)要求低10%，后改用屈服點(diǎn)比20g高35%的16MnR鋼板，即可滿足設(shè)計(jì)要求。 （ X ）4 幾何形狀和尺寸完全相同的三個不同材

2、料制造的外壓圓筒，其臨界失穩(wěn)壓力大小依次為：Pcr不銹鋼 > Pcr鋁 > Pcr銅。 （ X ）5 外壓容器采用的加強(qiáng)圈愈多，殼壁所需厚度就愈薄，則容器的總重量就愈輕。（ X ）三、 填空題a) 受外壓的長圓筒，側(cè)向失穩(wěn)時波形數(shù)n=（2）；短圓筒側(cè)向失穩(wěn)時波形數(shù)為n>（2）的整數(shù)。b) 直徑與壁厚分別為D，S的薄壁圓筒殼，承受均勻側(cè)向外壓p作用時，其環(huán)向應(yīng)力=（PD/2S），經(jīng)向應(yīng)力m（PD/4S），它們均是（壓）應(yīng)力，且與圓筒的長度L（無）關(guān)。c) 外壓容器的焊接接頭系數(shù)均取為=（1）；設(shè)計(jì)外壓圓筒現(xiàn)行的穩(wěn)定安全系數(shù)為m=（3）。d) 外壓圓筒的加強(qiáng)圈，其作用是將（長）圓

3、筒轉(zhuǎn)化成為（短）圓筒，以提高臨界失穩(wěn)壓力，減薄筒體壁厚。加強(qiáng)圈的慣性矩應(yīng)計(jì)及（加強(qiáng)圈）和（加強(qiáng)圈和圓筒有效段組合截面）。e) 外壓圓筒上設(shè)置加強(qiáng)圈后，對靠近加強(qiáng)圈的兩側(cè)部分長度的筒體也起到加強(qiáng)作用，該部分長度的范圍為（加強(qiáng)圈中心線兩側(cè)各為0.55的殼體）。四、 工程應(yīng)用題A組：1、圖5-21中A，B，C點(diǎn)表示三個受外壓的鋼制圓筒，材質(zhì)為碳素鋼，s=216MPa，E=206GPa。試回答：（1）A，B，C三個圓筒各屬于哪一類圓筒？它們失穩(wěn)時的波形數(shù)n等于（或大于）幾？·B·C。CCC·AL/DoDo /SeBA圖5-21（2）如果將圓筒改為鋁合金制造（s=108MP

4、a，E=68.7GPa），它的許用外壓力有何變化？變化的幅度大概是多少？（用比值P鋁/P銅=？表示）【解】（1）A長圓筒，L/D0值較大，臨界壓力Pcr僅與Se/D0有關(guān)，而與L/D0無關(guān)，失穩(wěn)時的波形數(shù)n=2。B短圓筒，臨界壓力Pcr不僅與Se/D0有關(guān)，而且與L/D0有關(guān)，失穩(wěn)時的波形數(shù)為n2的整數(shù)。 C臨界圓筒（長、 短圓筒拐點(diǎn)處），長度等于臨界長度，發(fā)生失穩(wěn)時的波形數(shù)為n2。（2）在圓筒幾何尺寸一定情況下，P只與E有關(guān)。所以，改用鋁合金后： P鋁/P銅=Pcr鋁/Pcr銅=E鋁/E鋼=68.7/206=0.333 許用外壓力下降了66.7%。 2、有一臺聚乙烯聚合釜，其外徑為D0=15

5、80mm，高L=7060mm（切線間長度），有效厚度Se=11mm，材質(zhì)為0Cr18Ni9Ti，試確定釜體的最大允許外壓力。（設(shè)計(jì)溫度為200）【解】查表得Et=1.84×105MPa 該聚合釜屬于短圓筒其臨界壓力取m=3，P=Pcr/m=0.42/3=0.14MPa聚合釜的最大允許外壓力為0.14MPa4、試設(shè)計(jì)一臺氨合成塔內(nèi)筒的厚度，已知內(nèi)筒外徑為D0=410mm，筒長L=4000mm，材質(zhì)為0Cr18Ni9Ti，內(nèi)筒壁溫最高可達(dá)450，合成塔內(nèi)系統(tǒng)的總壓力降為0.5MPa?！窘狻恳阎狣0=410mm, L=4000mm, Et=1.64×105MPa, 計(jì)算外壓Pc=

6、0.5MPa（1）假設(shè)塔內(nèi)筒名義厚度Sn=8mm，取壁厚附加量C=2mmSe=Sn-C=8-2=6mm L/D0=9.76 D0/Se=68.3（2）求A值 查圖5-5 得A= 0.0026（3）求B值 查圖5-12 得B=88MPaPc=0.5MPa, PcP，說明假設(shè)的Sn=8mm偏大。（1）重新假設(shè) Sn=6mm Se=Sn-C=6-2=4mm L/D0=9.76 D0/Se=102.5（2）求A值 查圖5-5 得A= 0.0014（3）求B值 查圖5-12 得B=78MPaPc=0.5MPa, PcP，且較接近，故取Sn=6mm合適該內(nèi)筒采用Sn=6mm的0Cr18Ni9Ti制作，能夠

7、滿足穩(wěn)定性要求。6、 有一臺液氮罐，直徑為Di=800mm，切線間長度L=1500mm，有效厚度Se=2mm，材質(zhì)為0Cr18Ni9Ti，由于其密閉性能要求較高，故須進(jìn)行真空試漏，試驗(yàn)條件為絕對壓力10-3mmHg，問不設(shè)置加強(qiáng)圈能否被抽癟？如果需要加強(qiáng)圈，則需要幾個？【解】確定計(jì)算外壓力： 真空度=大氣壓-絕壓=760-10-3=759.99 mmHg 查表得：Et=1.95×105MPa（1） 取壁厚附加量C=2mm，有效厚度Se=2mm，則名義厚度Sn= Se+C=2+2=4mm D0= Di+2Sn=800+8=808mm L/D0=1.86 D0/Se=404 （2）求A值 查圖5-5 得A= 0.（3）求B值 查圖5-12 A點(diǎn)落在曲線左側(cè)，計(jì)算B值： Pc>P 不設(shè)置加強(qiáng)圈會被抽癟（4）設(shè)置加強(qiáng)圈 所需加強(qiáng)圈最大間距加強(qiáng)圈個數(shù)：取整，n=3 需設(shè)三個加強(qiáng)圈（5）驗(yàn)