《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》第五章習(xí)題解答

1、1第五章第五章外壓圓筒與封頭的設(shè)計外壓圓筒與封頭的設(shè)計二、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）218MnMoNbR鋼板的屈服點比Q235AR鋼板的屈服點高108%，因此，用18MnMoNbR鋼板制造的外壓容器，要比用Q235AR鋼板制造的同一設(shè)計條件下的外壓容器節(jié)省許多鋼材。（X）3設(shè)計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

2、力比設(shè)計要求低10%，后改用屈服點比20g高35%的16MnR鋼板，即可滿足設(shè)計要求。（X）4幾何形狀和尺寸完全相同的三個不同材料制造的外壓圓筒，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

3、作用時，其環(huán)向應(yīng)力σθ=（PD2S），經(jīng)向應(yīng)力σm（PD4S），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Φ=（1）；設(shè)計外壓圓筒現(xiàn)行的穩(wěn)定安全系數(shù)為m=（3）。d)外壓圓筒的加強圈，其作用是將（長）圓筒轉(zhuǎn)化成為（短）圓筒，以提高臨界失穩(wěn)壓力，減薄筒體壁厚。加強圈的慣性矩應(yīng)計及（加強圈）和（加強圈和圓筒有效段組合截面）。e)外壓圓筒上設(shè)置加強圈后，對靠近加強圈的兩側(cè)部分長度的筒體也起到加強作用，該部分

4、長度的范圍為（加強圈中心線兩側(cè)各為0.55的殼體）。eSD0四、工程應(yīng)用題A組：1、圖521中A，B，C點表示三個受外壓的鋼制圓筒，材質(zhì)為碳素鋼，σs=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？（2）如果將圓筒改為鋁合金制造（σs=108MPa，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

5、—長圓筒，LD0值較大，臨界壓力Pcr僅與SeD0有關(guān)，而與LD0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SeD0有關(guān)，而且與LD0有關(guān)，失穩(wěn)時的波形數(shù)為n＞2的整數(shù)。C—臨界圓筒（長、短圓筒拐點處），長度等于臨界長度，發(fā)生失穩(wěn)時的波形數(shù)為n≥2。（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=68.7206=0.333許用外壓力下降了66.7%。2

6、、有一臺聚乙烯聚合釜，其外徑為D0=1580mm，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)計溫度為200℃）BC。CCCALDoDoSeBA圖5213（1）取壁厚附加量C=2mm，有效厚度Se=2mm，則名義厚度Sn=SeC=22=4mmD0=Di2Sn=8008=808mmLD0=1.86D0Se=404（2）求A值查圖55得A=0.000085（3）求B值

7、查圖512A點落在曲線左側(cè)，計算B值：MPaAEBt05.11000085.01019532323??????MPaSDBPe027.040405.11][0???∵Pc[P]∴不設(shè)置加強圈會被抽癟（4）設(shè)置加強圈所需加強圈最大間距mmDSPDELoecots5.404)8082(1.08081019586.0)(86.05.235.2???????加強圈個數(shù)：個）(7.215.40415001?????sLLn取整，n=3需設(shè)三個加強