化工设备机械基础习题解答(10)

第六章 压力容器与化工设备常用材料

第一部分 习题及其解析

5. Q235钢有A，B，C，D四个质量等级，它们的区别体现在何处？

答：质量等级是按照碳、硫、磷含量的控制范围、脱氧程度允许使用的最低温度 以及是否提供AKV的值划分为A、B、C、D四级，D级质量最高、A级次之， 它们的区别体现在化学成分中C、Si、Mn等元素的含量不同，以及在力学 性能中：伸长率、冲击实验、冷变实验中的一些不同表现

6. 说明以下钢号分别属于哪一类钢[11]：

20R，15Mn ，16Mn ,A3F , Q235-AF , 16MnR , 15CrMoR ,16MnDR , 00Cr19Ni11 ,1Cr17Ni2

答：容器专用钢板：20R、16MnR

优质碳素结构钢：15Mn、 普通结构钢：A3F、Q235-AF、 低合金钢：15CrMoR、16MnDR、、16Mn 高合金钢：00Cr19Ni11、1Cr17Ni2

7. 何谓钢管的公称直径，钢管的公称直径与钢管外径有什么关系？

答：凡是能够连接的管子与法兰，管子与管件或管子与阀门，就规定这两个 连接件具有相同的公称直径，它既不是钢管的外径，也不是阀门、阀兰等的

内径

8. 低合金钢的特点是什么，它与合金结构钢有何区别？它优于碳钢之处是什么？

答：低合金钢中熔合的合金元素主要是Mn、V、Nb、N、Cr、Mo等，低合金钢包括低合金结构钢与合金结构钢，二者主要区别是含碳量不同，因而导致在

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性能和使用上的不同。碳钢的力学性能与钢的含碳量、热处理条件、零件尺寸及使用温度有关，碳钢的综合力学性能较好，但碳钢的耐蚀性较差，在盐酸、稀硫酸、醋酸，氯化物溶液及浓碱液中均会遭受较强烈的腐蚀，所以碳钢不能直接用来处理这些介质，而低合金钢在这些方面均优于碳钢.

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第七章

压力容器中的薄膜应力、弯曲应力、与二次应力

第一部分 习题及其解析

1. 图示容器具有椭圆形封头和锥形底，尺寸如图所示。若该容器承受气体压强

p=1MPa ，试求封头与筒体中一次薄膜应力的最大值，及其作用点和作用截面。

解：椭球封头：顶点A：

筒体：

PD106?2000?????108N?m?22?2?10PD106?2000?m???5?107N?m?24?4?10题1图A500B?200010????m??maxPD?b?1?106?2000?1000???????2g?a?2?10500???2?108N?m?2C30°锥形底：过C点的横截面

即椭圆形封头中的最大一次薄膜应力位于封头顶点A处??D,?m,??最大2即：PD1106?200023?m?(?)???5.7?107N?m?24?cos?4?103PD1106?200023???????1.155?108N?m?22?cos?2?103的纵截面内，?m????200MPa 第 48 页

应力位于 筒体上的最大一次薄膜的纵截面内，???100MPa

锥形封头的最大一次薄膜应力位于封头大端???115.5MPa 的纵截面内， 4.

图示为三个直径D、壁厚δ 和高度H均相同的容器 ，容器内充满常压 液体，液体密度均为ρ，整个壳体通过悬挂式支座支撑在立柱上，试问： （1）三个容器的底板受到的液体总压力是否相同？为什么？ （2）三个容器所受到的支撑力是否相同（不计容器自重）？为什么？ （3）三个容器的A-A横截面上的σm是否相等，为什么？写出σm的计算式。 （4）三个容器的B-B横截面上的σm是否相等，为什么？写出σm的计算式。 （5）若三个容器均直接置于地面上，那么三个容器的A-A横截面上的σm是

否相等，为什么？

（6）三个容器筒体上各对应点处（按同一高度考虑）的σm是否相等，为什

么？写出σm计算式。

BABAAHh1h2

h2RBBAAh2hBBA

R=h题4图h=R 第 49 页

解:（1） 答：相同，底版的压力只与液面的高度相关。而三个容器的高度均相

同，故底版的压力相同。

（2）答：支撑力不同，因为容器中的重力不同，故支撑反力不同。

(3)解：

???P?S??gH??m?D?4D2 ???gHDm?4? 故三个容器在A?A面上的? m相等， 即??gHDm?

4?(4)解： ??D?mg?T?P?S 1?gH?D2??m?(?T) ?D?4 又?T不同，则各自?m不同，下面分别求解。

(a)圆筒： ?T?G?mg??D2H?g

4 ??1???m??D?????gHD2?24?4DH?g????0 （b）半球形： ?T?G??gV?? ?1?3?2D??26D?4D(H?2)???g ??34D2H?g??24D?g ??D2?gm? 24? (C)锥体： ?T?G??gV ???1 ?3??D?D?4D2?2?4D2(H?2)???g ??24DH?g??12D3?g ??D2?gm?12?

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