压力容器设计人员考核试题集及答案第五部分计算题Word文件下载.docx

压力容器设计人员考核试题集及答案第五部分计算题Word文件下载.docx

《压力容器设计人员考核试题集及答案第五部分计算题Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力容器设计人员考核试题集及答案第五部分计算题Word文件下载.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

设计厚度设计厚度dC219.91.521.4mm按GB6654-1996钢板负偏差0.25mm，按GB1503.5.5.1取C10检查：

查GB150-1998表4-1，根据n设计温度下的许用应力132.38MPa重新计算厚度：

0.861230020mm4132.381.00.86设计厚度dC2201.521.5mm再检查许用应力没有变化，故球壳最终厚度为22。

5.3复合钢板的内压圆筒设计某储罐设计压力P=2MPa，设计温度t90，工作介质具有强腐蚀性，但对奥氏体不锈钢基本无腐蚀。

储罐内径Di3600mm，焊接接头系数=1.0请选用罐体材料并设计罐体壁厚解由于介质具腐蚀特性，筒体材料可选用不锈钢板或不锈复合钢板。

以下对两种方案分别进行计算。

罐体选用0CY18Ni10Ti不锈钢板，查GB150-1998表4-1取t137MPa计算厚度按式（5-1）计算按GB709，取钢板负偏差：

C10.9mm取名义厚度28mm检查：

许用应力没有变化，取不锈钢板厚度为罐体选用不锈复合钢板不锈复合钢板基层为16MnR，28。

复层为0CY18Ni10Ti，复层厚度为3。

查GB150-1998取复层许用应力137MPa基层许用应力163MPa（设基层厚度为22）。

复合板许用应力按式（3-2）计算：

t22137316322322159.9MPa复合板计算厚度按式（5-1）计算：

pDi2tp360022.7mm2159.90.12总厚度的负偏差率为7%。

查GB8165，复合板总厚1625时，应取名义厚度n（C1）/（17%）22.7/93%24.4mmn25mm5.4计算液柱静压力的内压圆筒设计某立罐盛装比重为1.16的液体。

罐体材料为20R。

罐内液面高度3200，罐体内径Di2000mm设计压力P=0.12MPa，设计温度t=60C22mm，焊接接头系数=1.0试设计罐体壁厚。

解5罐体底部液柱压力：

P液=1.161032009.8=0.036MPa由于罐体底部液柱压力大于设计压力的5%，因此，计算压力计算压力PcPP液液0.120.360.156MPa查GB150-1998表4-1取材料许用应力t133MPa。

计算厚度按式（5-1）计算：

PDi0.15620002tp21331.00.1561.17mm按GB1503.5.6.a不包括腐蚀裕量的圆筒最小厚度不小于3，最小厚度与腐蚀裕量之和minC325，大于计算所得的名义厚度。

因此最终名义厚度为5.5Do/e20的外压圆筒的设计裂解气套管式换热器，内管规程10814（高精度管），材料为15CrMo，外管规格19422，材料20G，套管总长度8000，如图。

内管设计温度445，外管设计温度300，管间最大工作压力p13.7MPa，内管腐蚀裕量C21.2mm，试校核内管在外压作用下的稳定。

解管间外压操作工况a因为内管用与6.2.1.1条相同的步骤求取B值：

L/D08000/10874查图6-2得A=0.015b查图6-5，以445内插法得B=105c按式6-4计算，取其小值作为许用外压：

2011D0/eD0/e式中0取以下两值中的较小值查表4-3，86.2MPa,查表查表F2，0.9286.2476.4MPa0.9137.5123.8MPa123.8MPap22123.8118.448.4425.9MPa故pp121.4MPap13.7MPa即内管在操作外压作用下的稳定是满足设计要求的。

管间试压验压力液压试验压力根据外管材料为20G，查表4-3137MPa101MPa式中查表/137/1011.36液压试验压力按式3-3确定：

PT1.25Pt1.2513.71.3623.3MPa.内管在管间试压工况稳定校核.根据前述计算：

A=0.015查图6-5，以试压温度20计（按30线）得B=185MPa按式6-4计算，取其小值作为许用外压：

P12.25D0/0.06252.250.06251858.4437.8MPa取以下两值中的较小值0.9st4-3，15CrMo20147MPa20s235MPat2147294MPa0.9st0.9235211.5MPa211.5MPap220D0D0/e2211.518.448.44故ppt37.8MPapT23.3MPa可见内管在管间液压试验下，其稳定性满足要求。

5.6设置加强圈的外压圆筒设计两端为标准椭圆形封=1.0某减压塔，塔体内径2000，设计压力P=0.07MPa，塔体圆筒总高8000头（如图所示）。

塔体设计温度370，材料20R，腐蚀裕度3，焊接接头系数：

试计算塔体厚度，并确定当设置3个加强圈时，塔体的厚度及加强圈尺寸？

解无加强圈时的塔体厚度假设圆筒厚度n18mm则nC2C1183015mm式中：

按GB6654-1996钢板负偏差0.25，按GB1503.5.5.1取C1=0D0e200018215135.720塔体圆筒在外压作用下所需厚度按6.2.1.1步骤计算：

查图6-2得：

A=0.00019查图6-4，因A值落在307温度线左方，6-2计算p2AE3D0/e520.000191.691053135.70.158MPa式中E=1.69105MPap0.158MPap0.07MPa设置加强圈时的塔体厚度设置3个加强圈，将塔体总长分为四段，每段长度1Ls8433s4满足稳定设计要求：

LS：

设塔体厚度2108mm10mmnC1C210037mm式中按GB6654-1996钢板负偏差0.25，取C1=0D0e20002107LsD0210820202查图6-2得：

A=0.000273查图6-4得：

B=314故按式（6-1）计算P满足外压稳定设计要求。

加强圈尺寸加强圈尺寸按6.3.1步骤确定：

假设加强圈由8020的扁钢制作，大气腐蚀裕量取C2=1。

加强圈惯性矩：

I0he3be79317.2706689mm41212查GB709，C1=0.8则加强圈有效厚度加强圈截面有效高度：

be=b-2C2-C1=20-21-0.8=17.2he=h-C1=80-1=79加强圈有效截面积：

As=hebe=7917.2=1358.8式中：

E=1.69105MPa加强圈与圆筒组合段所需惯性矩按式（6-10）计算：

5加强圈与圆筒组合段的组合惯性矩：

组合截面的形心轴矩：

按下式计算：

AsZ0e/2As10AsAs1式中：

As1为圆筒起加强作用部分（组合段）的面积。

As120.55D0ee20.55202077915.6mm21358.839.57/21358.8915.625.7mm组合截面的惯性矩：

式中：

1I10为圆筒起加强作用部分的惯性矩。

1722103mm4227066891358.839.57/225.723738.8915.625.72IsI加强圈满足设计要求。

5.7受内压（凹面受压）的椭圆形封头设计设计条件设计压力P=1.6MPa，设计温度t=200，封头内径Di1000mm腐蚀裕量C21mm封头材料16MnR式设计一标准椭圆形封头。

解查表4-1按=6n16，t170MPa，焊接接头系数=1.0标准椭圆形封头的计算厚度按7-1计算pDi11.610004.722t0.5p21701.00.51.64.72封头设计厚度封头设计厚度dC24.721.05.72mm按GB6654-1998钢板负偏差0.25按GB1503.5.5.1取C1=0封头名义厚度取6封头有效厚度enC1C2601.05mm封头最小厚度封头最小厚度e0.15%Di1.5mm满足要求。

5.8受外压（凸面受压）的椭圆形封头设计设计条件设计压力P=1.0MPa，设计温度t=100，封头内径Di1000mm腐蚀裕量C21mm封头材料20R试设计一标准椭圆形封头。

解=10，按GB6479-1996钢板负偏差0.25按GB1503.5.5.1取设定Ri/e假定封头名义厚度C1=0查表7-2K1=0.9封头的当量球壳外半径R0=K1D=0.91020=918则Ri/e=918/9=102按式（6-5）计算系数A：

0.125R0/e0.1251021.22510计算P查图6-3得B=122MPa，按式（6-6）计算P值B122p1.196MPaRi/e102确认封头厚度因P=0.196MPaP=1MPa故椭圆形封头名义厚度=10满足设计要求。

5.9无折边锥形封头设计设计条件设计压力P=1MPa，设计温度t=40，锥壳半顶角=30腐蚀裕量C21mm锥形材料20R其它尺寸见图试设计一无折边锥形封头解锥壳大端计算厚度查图7-11得大端需加强查图7-12Q=1.17锥壳大端计算厚度按式（7-8）计算QPDi1.171.0800t4.2mm2tP21330.851.0锥壳小端计算厚度查图7-13得小端需加强查图7-14Q=2.23锥壳小端计算厚度按式（7-9）计算2.231.040021330.851.0锥形封头厚度锥形封头设计厚度锥形封头设计厚度nCe4.21.05.2mm按GB6654-4996钢板负偏差0.25按GB1503.5.5.1取C1=0锥形封名义厚取6。

5.10折边锥形封头设计设计条件设计压力P=1.6MPa，设计温度t=200，锥壳半顶角=30腐蚀裕量C21mm锥形材料16MnR其它尺寸见图所示试设计一折边锥形封头解折边锥形封头大端计算厚度：

查表4-1按n=616，取t170MPa焊接接头系数：

=0.85r/Di80/8000.1查表7-4K=0.754查表7-5f=0.5619过渡段计算厚度按式（7-10）计算：

0.7541.680021700.850.51.6与过渡段相接处的锥壳计算厚度按式（7-11）计算：

fpDi0.56191.6800ti5.01mmt0.5P1700.850.51.6折边锥形封头小端计算厚度：

查图7-14Q=2.18小端过渡段计算厚度按式（7-9）计算：

2.181.640021700.851.6折边锥形封头锥壳计算厚度锥壳计算厚度按式（7-7）计算：

封头厚度封头计算厚度取上述三者之大值：

=5.01封头设计厚度dC25.011.06.01mm钢板负偏差0.25按GB1503.5.5.1取C1=0锥形封名义厚取8。

5.11圆形平盖的设计设计条件C21mm封头材料16Mn设计压力P=1.6MPa，设计温度t=100，腐蚀裕量试设计一平盖解查表4-5150MPa=1.0查表7-7系数K=0.35焊接接头系数：

平盖计算厚度按（7-29）计算：

DcKp10000.351.61501.061.1mm平盖设计厚度平盖设计厚度dpC261.1263.1mm圆形平盖名义厚度取64。

5.12螺栓连接平盖的设计设计条件设计压力P=1.0MPa，设计温度t=200，公称直径DN=800，平盖材料16MnR，螺栓材料：

30#垫片材料：

石棉橡胶板=3。

平盖腐蚀裕量C21mm，其它如图所示试设计一平盖。

解结构尺寸设计：

垫片尺寸参照JB4704-92，垫片外径取854，内径为810，厚度3，螺栓配置和法兰尺寸参照JB4703-92，螺栓规格M20，螺栓数量32个，螺栓中心圆直径Db900mm，法兰外径，法兰外径D0940mm平盖厚度计算：

按法兰计算螺柱载荷W查表查表4-1按按n3660mmf157MPaf150MPa查表查表4-7b117MPa91MPa查表9-2m=2.0y=1.1MPa1N=85481022mm2b2.53b08.4mmb06.4mmDG85428.4837.2mmLGDbDG1900283731.5mm按式9-4Wa3.14DGby3.148378.4112.43105N20.785DG2p0.78583721.05.5105N按式9-5Wp按式9-6Aa按式9-7Fp6.28DGbmp6.288378.42Pp5.51058.831046.38Wa2.431052077mm2117ApWptb6.381057011mm291需要的螺栓面积取Aa与Ap之大值41.08.83104N105N2Am=7011mm2预紧状态下螺栓设计载荷按9-85WWp6.38105N计算平盖厚度焊接接头系数：

=1.0预紧状态p按式（7-29）计算DcKptc1.78WLG?

pDcpDc51.788.3210531.51.0837318.8mm操作状态p按式（7-29）计算837DcpDcKpc0.31.7p8DWc3LG?

p0.251.786.3810531.51.083731.01411.042.4mm平盖设计厚度C242.4244.4mm钢板负偏差0.25平盖封名义厚取按GB1503.5.5.1取C1=046。

5.13不另行补的开孔设计条件设计压力P=1.8MPa，设计温度t=250，圆筒内径Di=1400，名义厚度n16mm，接管规格896开孔个数1个，开孔不通过焊缝试考虑开孔补强解根据GB1508.3条P=1.8MPa89，故须另行考虑其补强。

补强计算方法判别开孔直径dd12C20023.1206B2d2206412Bd2n2nt2062142262有效高度外侧有效高度h1按式（8-8）确定dnt2061453.7mm接管实际外伸高度接管实际外伸高度200mm取式中小值取式中小值故故h1=53.7内侧有效高度h2按式（8-9）确定取式中小值故h2=50有效补强面积圆筒多余金属面积圆筒多余金属面积A1按式（8-11）计算：

接管多余金属面积A2按式（8-12）计算A22h1ettfr2h2etC2fr253.7141.93.10.938250143.110.9381836mm补强区焊缝面面积A3212（焊脚取14）21414196mm2有效补强面积：

A1A2A3696183619622728mm2补强结果A1A2A369618361962728mm21826mm2补强满足要求。

5.16联合补强设计设计压力P=1.6MPa，设计温度t=80，圆筒内径Di=2000，名义厚度n16mm，沿轴向设置两个相邻的内平齐接管，接管尺寸分别为1687和1298，两孔中心距为320，接管外伸高度均为h1=200，开孔未通过焊缝，圆筒焊接接接头系数厚度附加量：

试进行开孔补强设计。

解补强及补强方法判别补强判别因两孔中心距小于两也平均直径的两倍，且大于两孔平均直径的11倍，故应按“联合补强”进行设3计。

补强方法判别开孔直径：

接管接管1ddi2C15422158mm接管2ddi2C20322207mm因Di=20001500而1接管1dDi666.6mm且d10003i1接管2dDi666.6mm且d10003均满足要求8.2.1条的计算方法适用条件，故可采用开孔所需补强面积圆筒计算厚度按式（5-1）确定8.5条（等面积法）补强方法进行计算。

pDi1.620002tnp21700.851.6开孔所需补强面积A按式（8-1）确定Ad2et1fr接管1A=15811.13+211.13（7-2）（1-0.96）=1763接管2A=20711.13+211.13（8-2）（1-0.96）=2309有效补强范围有效宽度有效补强宽度B按式（8-7）确定11.13mmB2d2158316接管1取大值Bd2n2m15821627204故B*=316B2d2207414接管2取大值Bd2n2m20721628255故故B*=414注：

暂不考虑两相邻开孔有效补强范围的重叠对有效补强面积的影注：

暂不考虑两相邻开孔有效补强范围的重叠对有效补强面积的影响。

响。

有效高度外侧有效高度h1按式（8-8）确定接管1h1dm158733.3mm接管实际外伸高度接管实际外伸高度200mm取小值故h1=33.3外侧有效高度h1按式（8-8）确定dm207840.7mm接管实际外伸高度200mm取小值故h1=40.1内侧有效高度h2按式（8-9）确定接管1h1dm158733.3mm接管实际外伸高度200mm接管2h1故h1=33.3外侧有效高度h1按式（8-8）确定取小值取小值dm158733.3mm接管1h2接管实际外伸高度0mm故h2=0接管2h2158740.7mm接管实际外伸高度0mm取小值故h2=0有效补强面积*圆筒多余金属面积圆筒有效厚度：

圆筒有效厚度：

enC162圆筒多余金属面积A1按式（8-11）计算：

接管1A1Bde2ete3161581411.132接管2A2Bde2ete4142071411.132接管多余金属面积14mm1fr731411.1310.96452.3mm21fr2821411.1310.96592.7mm2接管计算厚度t按式（5-1）确定tpd2tnp接管1pd1.64580.78mmt2tnp216311.6接管2pd1.62071.02mmtt2np216311.6接管多余金属面积A2按式（8-12）计算：

A22h1etr2h2etC2接管A2233.370.780.9620270mm2接管2A2240.781.020.9620389mm2补强区内焊缝面积*（焊脚取16mm）A322有效补强面积1616256mm2接管*1A1A3452.32702562978.3mm2接管*2A1A3592.73892561237.3mm2所需另行补强面积两开孔共需另行补强面积A4785.41071.786.11943.2mm2补强圈设计拟采用补强圈补强，补强圈尺寸如图所示所需补强圈厚度补，宜以两孔之间的补强，面积要求进行计算补补=A4/21221943.2/21227.96mm8mm考虑钢板负偏差并圆整，取补强圈名义厚度为10mm应能满足要求。

但在工程中便于取材，可直接取与圆筒相同的厚度，即补=16mm，补强面积绰绰有余。

且此联合补强也满足8.8.1的要求，是合适的。

5.17非径向接管的开孔补强计算某一圆筒上的切向接管。

圆筒内径Di=760，名义厚度n38mm接管内径di100mmnt扣除钢管负偏差后为12.5mm，接管位置如图所示。

计算压力Pc6.8MPa，室温操作，圆筒和接管在室温下的许用应力t分别为94MPa和102MPa，圆筒和接管的厚度附加量均为零；

接管为无缝管，圆筒的A类焊缝为双面焊，100%射线擦伤。

接管通过圆筒的A类焊缝。

试对其开孔补强进行计算。

解承受内压所需要的圆筒厚度：

PcDi2t6.8760承受内压所需要的接管厚度：

Pcdi12tPc接管材料强度削弱系数：

Pc946.828.5mm6.810021026.83.5mmft1021.09，94和圆筒轴线相交90截面的分析：

在圆筒计算厚度中间面上通过开孔中心的开孔弦长计算；

28.5t1.0RmR2380394.3mmL=305mma11cos1cos30550394.325.80a2coscos30550394.349.70a12a2a123.902Rm1cos2a212