第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组B组：第二章容器设计的基本知识一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围第三章 内压薄壁容器的应力分析四、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力σσθ和m。

MP S PD m 6384100824=⨯⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。

αcos 2,:21D A R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασSP RR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。

B 点处坐标x=600mm 。

25051010==b a 标准椭圆形封头 bb b y x A aR a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ五、 工程应用题1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力σσθ和m。

【解】 P= D=816mm S=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。

【解】 P= D=10020mm S=20mm1.0001996.01002020<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 15.75204100206.04=⨯⨯===σσθ3. 有一承受气体内压的圆筒形容器，两端封头均为椭圆形封头，已知：圆筒平均直径为2030 mm ，筒体与封头厚度均为30 mm ，工作压力为3Mpa ，试求； ⑴圆筒壁内的最大工作压力； ⑵若封头椭圆长，短半轴之比分别为2，2，时，计算封头上薄膜应力的σσθ和m 的最大值并确定其所在的位置。

【解】(1) 圆筒 P=3Mpa D=2030mm S=30mm1.00148.0203030<==D S 属薄壁容器 MP S PD m 75.50304203024=⨯⨯==σ最大工作应力：MP S PD 5.101302203022=⨯⨯==σθ（2）椭球： ①时 2=ba在x=0，y=b,（顶点处）有最大值 MP b a S Pa m 78.71302210153)(2)(max =⨯⨯⨯===σσθ②时 2=ba，在x=0,y=b 处（顶点处）MP b a S Pa m 5.101302210153)(2)(max =⨯⨯⨯===σσθ在x=a,y=0点（边缘处）MP b a S Pa 5.101302210153)(2)(max -=⨯⨯⨯-=-=σθ③ 时 5.2=ba，在x=0,y=b 处（顶点处）MP b a S Pa m 88.1263025.210153)(2)(max =⨯⨯⨯==σ在x=a,y=0点（边缘处）MP ba S Pa 69.215)2(2)(22max -=-=σθ第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计四 、工程应用题 A 组：1、 有一DN2000mm 的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力p w =2MPa,容器上装有安全阀,焊接接头系数φ=,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】（1）确定参数：p w =2MPa; p c = =（装有安全阀）;D i = DN=2000mm( 钢板卷制); S n =22mm; S e = S n-C=20mmφ=（题中给定）; C=2mm （题中给定）.（2）最大工作应力：a e e i c t MP S S D p 1.111202)202000(2.22)(=⨯+⨯=+=σ2、 某球形内压薄壁容器,内径为D i =10m,厚度为S n =22mm,若令焊接接头系数φ=,厚度附加量为C=2mm,试计算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力[σ]t=147MPa.【解】（1）确定参数：D i =10m; S n =22mm; φ=; C=2mm; [σ]t=147MPa.S e = S n -C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.ae i e t wMP S D S P 17.12010000200.11474][4][=+⨯⨯⨯=+=φσ3、 某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5℃~105℃,工作压力为,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti 。

采用双面焊对接接头,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试设计釜体厚度。

【解】（1）确定参数：D i =1600mm; t w =5~105℃;p w =; p c = p w =（装有安全阀） φ=（双面焊对接接头, 局部探伤） C 2=0（对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时）材质：0Cr18Ni9Ti [σ]t =（按教材附录9表16-2，内插法取值）[σ] =137MPa（2）计算厚度：mm p D p S ct i c 8.1476.185.09.1122160076.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσC 1=0.8mm （按教材表4-9取值，GB4237-92《不锈钢热轧钢板》）,C=C 1+C 2=0.8mm.名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=15.6mm. 圆整后，S n =16mm.（1）水压试验校核see i T T S S D p φσσ9.02)(≤+=有效壁厚 S e = S n -C==15.2mm 试验压力 MPa PP tT67.29.11213776.125.1][][25.1=⨯⨯==σσ 计算应力 141.86MPa 15.2215.2)(16002.67 2)(=⨯+⨯=+=e e i T T S S D P σ应力校核MPa 8.15685.02059.0 9.0=⨯⨯=φσsφσσS T 9.0 < ∴ 水压试验强度足够4、 有一圆筒形乙烯罐,内径D i =1600mm,壁厚S n =16mm,计算压力为p c =,工作温度为-3.5℃，材质为16MnR,采用双面焊对接接头,局部无损探伤,厚度附加量C=3mm,试校核贮罐强度。

【解】（1）确定参数：D i =1600mm; S n =16mm; t w =-3.5℃; p c =.φ=（双面焊对接接头, 局部探伤）16MnR ： 常温下的许用应力 [?] = 170 MPa设计温度下的许用应力 [?]t = 170 MPa 常温度下的屈服点 ?s = 345 MPa有效壁厚：Se = Sn － C = 16 － 3 = 13 mm （2）强度校核最大允许工作压力[Pw ]][ 2][e i et w S D S p +=φσMPa 33.21316001385.01702=+⨯⨯⨯=∵ Pc ＞[Pw ] ∴ 该贮罐强度不足9、 设计容器筒体和封头厚度。

已知内径D i =1400mm,计算压力p c =,设计温度为40℃,材质为15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。

封头按半球形、标准椭圆形和标准碟形三种形式算出其所需厚度,最后根据各有关因素进行分析,确定一最佳方案。

【解】（1）确定参数：D i =1400mm; p c =; t=40℃;φ=（双面焊对接接头,100%探伤）；C 2=1mm.（介质无大腐蚀性）15MnVR ：假设钢板厚度: 6~16mm ，则：[σ]t =177MPa ， [σ] =177MPa ，?s = 390 MPa（2）筒体壁厚设计：mm p D p S ct i c 16.78.10.1177214008.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσC 1=0.25mm （按教材表4-9取值，GB6654-94《压力容器用钢板》） C=C 1+C 2=1.25mm.名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=8.41mm. 圆整后，S n =9mm.（3）筒体水压试验校核see i T T S S D p φσσ9.02)(≤+=有效壁厚 S e = S n -C==7.75mm试验压力 MPa PP tT25.21771778.125.1][][25.1=⨯⨯==σσ 计算应力 204.35MPa 7.7527.75)(14002.25 2)(=⨯+⨯=+=e e i T T S S D P σ应力校核MPa 35113909.0 9.0=⨯⨯=φσsφσσS T 9.0 < ∴ 筒体水压试验强度足够（4）封头厚度设计半球形封头：mm p D p S ct i c 57.38.10.1177414008.1][4=-⨯⨯⨯=-=φσC 1=0.25mm （按教材表4-9取值，GB6654-94《压力容器用钢板》） C=C 1+C 2=1.25mm.名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=4.82mm. 圆整后，S n =5mm. 标准椭圆封头：mm p D Kp S ct i c 1.78.15.00.1177214008.10.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=φσ名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=8.35mm. 圆整后，S n =9mm. 标准碟形封头：mm p D Mp S ct i c 4.98.15.00.1177214008.1325.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=φσ名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=10.65mm. 圆整后，S n =11mm.从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头。

第五章外压圆筒与封头的设计四、工程应用题A组：1、图5-21中A，B，C点表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢，E=206GPa。