[P]铝/[P]铜=Pcr铝/Pcr铜=E铝/E钢=68.7/206=0.333 许用外压力下降了66.7%。
2、有一台聚乙烯聚合釜，其外径为D0=1580mm，高L=7060mm（切线间长度），有效厚度Se=11mm，
材质为0Cr18Ni9Ti，试确定釜体的最大允许外压力。（设计温度为200℃）
t5
【解】查表得E=1.84×10MPa
Lcr?1.17D0tD0?22155mmSe Se2.51.295E()(Di?Se)D0D0??Lcr?1625.2mmtSe?[?]??L?Lcr ∴该聚合釜属于短圆筒 ∵Lcr(其临界压力Pcr?2.59EtSe2.5)D0?0.42MPa LD0取m=3，[P]=Pcr/m=0.42/3=0.14MPa ∴聚合釜的最大允许外压力为0.14MPa
4、试设计一台氨合成塔筒的厚度，已知筒外径为D0=410mm，筒长L=4000mm，材质为0Cr18Ni9Ti，筒壁温最高可达450℃，合成塔系统的总压力降为0.5MPa。
t5
【解】已知D0=410mm, L=4000mm, E=1.64×10MPa, 计算外压Pc=0.5MPa （1）假设塔筒名义厚度Sn=8mm，取壁厚附加量C=2mm
Se=Sn-C=8-2=6mm L/D0=9.76 D0/Se=68.3
（2）求A值 查图5-5 得A= 0.0026 （3）求B值 查图5-12 得B=88MPa
B88[P]???1.29MPa
D0/Se68.3Pc=0.5MPa, Pc＜＜[P]，说明假设的Sn=8mm偏大。
（1）重新假设 Sn=6mm Se=Sn-C=6-2=4mm L/D0=9.76 D0/Se=102.5 （2）求A值 查图5-5 得A= 0.0014 （3）求B值 查图5-12 得B=78MPa
B78[P]???0.76MPa
D0/Se102.5Pc=0.5MPa, Pc＜[P]，且较接近，故取Sn=6mm合适
该筒采用Sn=6mm的0Cr18Ni9Ti制作，能够满足稳定性要求。
6、 有一台液氮罐，直径为Di=800mm，切线间长度L=1500mm，有效厚度Se=2mm，材质为0Cr18Ni9Ti，
-3
由于其密闭性能要求较高，故须进行真空试漏，试验条件为绝对压力10mmHg，问不设置加强圈能否被抽瘪？如果需要加强圈，则需要几个？ 【解】确定计算外压力：
-3
∵ 真空度=大气压-绝压=760-10=759.99 mmHg
2
∴ Pc?0.1?759.99?0.09999?0.1 MPa
760t
5
查表得：E=1.95×10MPa
（1） 取壁厚附加量C=2mm，有效厚度Se=2mm，则名义厚度Sn= Se+C=2+2=4mm
D0= Di+2Sn=800+8=808mm L/D0=1.86 D0/Se=404
（2）求A值 查图5-5 得A= 0.000085
（3）求B值 查图5-12 A点落在曲线左侧，计算B值：
B?[P]?2t2EA??195?103?0.000085?11.05MPa 33B11.05??0.027MPa
D0/Se404∵ Pc>[P] ∴不设置加强圈会被抽瘪
（4）设置加强圈
所需加强圈最大间距
DS80822.5Ls?0.86Eto(e)2.5?0.86?195?103??()?404.5mm
PcDo0.1808加强圈个数：n?L1500?1??1?2.7(个） Ls404.5取整，n=3 需设三个加强圈
（5）验算
设三个加强圈，则：Le=L/4=1500/4=375mm Le/D0=0.464 D0/Se=404 查图5-5 得A=0.00035， 查图5-12，得B=45MPa
[P]?B45??0.11MPa D0/Se404因为Pc＜[P]，且十分接近，故至少需设三个加强圈。
第六章 容器零部件
二、填空题： A组：
1 法兰联接结构，一般是由（联接）件，（被联接）件和（密封元）件三部分组成。
2 在法兰密封所需要的预紧力一定时，采取适当减小螺栓（直径）和增加螺栓（个数）的办法，对密封是有利的。
3 提高法兰刚度的有效途径是1（增加法兰厚度） 2（减小螺栓作用力臂） 3（增加法兰盘外径）。 4 制定法兰标准尺寸系列时，是以（16MnR）材料，在（200）℃时的力学性能为基础的
5 法兰公称压力的确定与法兰的最大（操作压力），（操作温度）和（法兰材料）三个因素有关。 6 卧式容器双鞍座的设计中，容器的计算长度等于（筒体）长度加上两端凸形封头曲面深度的（2/3）。 7 配有双按时制作的卧室容器，其筒体的危险截面可能出现在（支座）处和（跨距中间）处。 8 卧式容器双鞍座的设计中，筒体的最大轴向总应力的验算条件是：
t
轴向应力应为（?拉 ≤???） 轴向压力应为（?B组：
2
压
≤???）和（轴向许用压缩应力???ac的较小值）
t
1 采用双鞍座时，为了充分利用封头对筒体临近部分的加强作用，应尽可能将支座设计的靠近封头，即A≤(0.25)D0,且A不大于（0.2）L
2 在鞍坐标准规定的鞍座包角有θ=（120°） 和θ=（150°）两种。 3 采用补强板对开孔进行等面积补强时，其补强围是： 有效补强宽度是（B?max{2d,d?2?n?2?nt}） 外侧有效补强高度是（min {h1?侧有效补强高度是（min {h2?d?nt,接管实际外伸高度}）
d?nt,接管实际内伸高度}）
4 根据等面积补强原则，必须使开孔削弱的截面积A≤Ae=(壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A1+(接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A2+(焊缝金属截面积)A3。
5 采用等面积补强时，当筒体径Di≤1500mm时，须使开孔最大直径d≤(1/2)Di,且不得超过（520）mm.当筒体直径Di,>1500mm时，，须使开孔最大直径d≤( 1/3)Di,,且不得超过（1000）。
6 现行标准中规定的圆形人孔公称直径有DN(400)mm, DN(450)mm, DN(500)mm, DN(600)mm等四种。 7 现行标准中规定，椭圆形人孔的尺寸为（400）×（250）mm与（380）×（280）mm。 8 现行标准中规定的标准手孔的公称直径有DN(150mm)和DN(250mm)两种。 三、是非判断题
1 法兰密封中，法兰的刚度与强度具有同等重要的意义。(×)
2 在法兰设计中，如欲减薄法兰的厚度t，则应加大法兰盘外径D0,加大法兰长径部分尺寸和加大臂长度。(×)
3 金属垫片材料一般并不要求强度高，为要求其软韧，金属垫片主要用于中高温和中高压的法兰联接密封。(√)
4 法兰连接中，预紧密封比压大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封。所以预密封比压越大越好。(×)
5 正压操作的盛装气体（在设计温度下不冷凝）的圆筒形处贮罐，采用双鞍式支座支承时，可以不必验算其轴向的拉应力。(×) 四、工程应用题 A 组：
1． 选择设备法兰密封面型式及垫片
介质 公称压力PN 介质温度 适宜密封面型式 垫片名称及材料
（MPa） ℃ 丙 烷 1.0 150 平形 耐油橡胶石棉垫/耐油橡胶石棉
板
蒸 汽 1.6 200 平形 石棉橡胶垫/中压石棉橡胶板 液 氨 2.5 ≤50 凹凸或榫槽 石棉橡胶垫圈/中压石棉橡胶板 氢 气 4.0 200 凹凸 缠绕式垫圈/08(15)钢带-石棉带 2
化工设备机械基础作业答案
