过程设备设计课后习题答案
《过程设备设计》第二版(郑津洋,董其伍,桑芝富) 课后习题答案 化学工业出版社
思考题参考答案第1章压力容器导言思考题1.1我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100％射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
思考题1.3《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也越高。
过程设备设计_南京工程学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程设备设计_南京工程学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对于气液分流型支承装置，以下说法中正确的是。
参考答案:避免了栅板式支承中气液从同一孔槽中逆流通过_是高通量低压降的支承装置_为气体及液体提供了不同的通道_既避免了液体在板上的积聚，又有利于液体的均匀再分配2.机械搅拌反应器中，搅拌容器的作用是为物料反应提供合适的空间，其筒体基本上是圆筒，封头常采用椭圆形封头、锥形封头和平盖，以椭圆应用最广。
参考答案:正确3.以下选项中，减小轴端挠度、提高搅拌轴临界转速的措施有。
参考答案:设置稳定器_设置底轴承或中间轴承4.对于反应器的搅拌功率计算，以下说法中正确的是。
参考答案:用于选择减速器_设计或校核搅拌器的强度和刚度_用于选择电动机_设计或校核搅拌轴的强度和刚度5.生活中常见的电风扇就是一种搅拌器，以下选项中，不是电风扇流型的是。
参考答案:径向流_切向流_紊乱流6.在搅拌反应设备中，应用最为广泛的搅拌器有，约占搅拌器总数的75%～80%。
参考答案:锚式搅拌器_涡轮式搅拌器_桨式搅拌器_推进式搅拌器7.对于反应器中的搅拌器，以下说法中正确的是。
参考答案:搅拌器对流体产生剪切作用和循环作用_搅拌器从电动机获得机械能，从而推动罐内流体运动8.对于反应器中搅拌器的流型，有。
参考答案:径向流_轴向流_切向流9.对于反应器中的换热元件，以下说法中正确的是。
参考答案:内盘管分为螺旋形盘管和竖式蛇管两类_换热元件分为夹套和内盘管两类_夹套分为整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套四类10.固定管板式换热器与其它类型换热器相比，在相同壳体直径下，排管数目最少。
参考答案:错误11.关于填料塔，以下描述中错误的是。
参考答案:气液两相组分的浓度或温度沿塔高呈阶梯式变化12.关于填料支承装置，以下说法正确的是。
参考答案:栅板型支承为气液混流型支承装置_气液分流型支承有波纹式、驼峰式和孔管式三种_填料支承装置分为栅板型支承和气液分流型支承13.对填料塔中的液体分布器，以下说法中正确的是。
过程设备设计第四版思考题答案
思考题1.1介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响?答:我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害(I级)、高度危害(II级)、中度危害(III级)、轻度危害(IV级)等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体,盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，Q235-B 钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器;盛装毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构。
思考题1.2压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答:简体:压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一;封头:有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量;密封装置:密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行;开孔与接管:在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座:压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件:保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计第章课后习题试题
第一章压力容器导言单选题1.1高温容器所谓高温容器是指下列哪一种：（）A.工作温度在材料蠕变温度以上B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上C.工作温度在材料蠕变温度以下D.工作温度高于室温1.2GB150GB150适用下列哪种类型容器：（）A.直接火加热的容器B.固定式容器C.液化石油器槽车D.受辐射作用的核能容器1.3设计准则一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则：（）A 弹性失效B 塑性失效C 爆破失效D 弹塑性失效1.4《容规》有关《容规》适用的压力说法正确的是：（）A.最高工作压力大于0.01MPa(不含液体静压力)B.最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力)C.最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力)D.最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力)1.5压力容器分类毒性为高度或极度危害介质PV>=0.2MPa.m3的低压容器应定为几类容器：（）A.Ⅰ类B.Ⅱ类C.Ⅲ类D.不在分类范围1.6材料性质影响过程设备安全可靠性的因素主要有：材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。
以下说法错误的是：（）A.材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力B.冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力C.刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力D.密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力1.7介质毒性毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为：（）A.<0.1mg/m3B.0.1~<1.0mg/m3C.1.0~<10mg/m3D.10mg/m31.8压力容器分类内压容器中，设计压力大小为50MPa的应划分为：（）A.低压容器B.中压容器C.高压容器D.超高压容器1.9压力容器分类下列属于分离压力容器的是：（）A.蒸压釜B.蒸发器C.干燥塔D.合成塔单选题1.1 A单选题1.2 B单选题1.3 B单选题1.4 B单选题1.5 C单选题1.6 B单选题1.7 B 单选题1.8 C单选题1.9 C多选题1.1介质危害性介质危害性有多种，其中影响压力容器分类的是：（）A. 毒性B. 腐蚀性C. 氧化性D. 易燃性1.2压力容器分类下列属于第三类压力容器的是：（）A .毒性程度为极度和高度危险介质的低压容器；B .毒性程度为极度和高度危险介质且PV大于等于0.2MPa.m3的低压容器；C .易燃或毒性程度为为中度危险介PV大于等于10MPa.m3的中压储存容器；D. 中压管壳式余热锅炉；E .高压容器1.3《容规》《容规》适用于具备下列哪些条件的压力容器：（）A. 最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；B .内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；C .容积（V）大于等于0.025m3；D. 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。
过程设备设计第三版课后答案及重点
过程设备设计题解1.压力容器导言习题1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。
若壳体材料由20R （MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？解：○1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式：δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ○2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。
因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。
2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。
该封头中面处的长轴D=1000mm ，厚度t=10mm ，测得E 点（x=0）处的周向应力为50MPa 。
此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么？解：○1根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力： 标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即a/b=2，a=D/2=500mm 。
在x=0处的应力式为：MPa abt p btpa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ ○2从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A 的一致，压力表B 已失灵。
3. 有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 。
内贮有液氨，球罐上部尚有3m 的气态氨。
设气态氨的压力p=0.4MPa ，液氨密度为640kg/m 3，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。
过程设备设计第五到八章习题答案
第五章储运设备1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应按哪些原则确定？说明理由。
双鞍座卧式储罐的受力状态可简化为受均布载荷的外伸简支梁，由材料力学可知当外伸长度A=0.207时，跨度中央的弯矩与支座截面处弯矩绝对值相等，所以一般近似取A≤0.02L，其中L为两封头切线间的距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离2）当鞍座邻近封头时，封头对支座处的筒体有局部加强作用，为充分利用加强效应，在满足A≤0.2L下应尽量满足A≤0.5R0 （R0为筒体外径）3卧式容器支座截面上部有时出现“扁塌”现象是什么原因？措施？原因：当支座截面处的圆筒不设加强圈，且A<0.5Ri时，由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩，在周向弯矩作用下，导致支座处圆筒上半部发生变形，产生所“扁塌”现象。
措施：1）设置加强圈2)A<0.5Ri,使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用3）补设加强圈，且A<0.5Ri4 双鞍座卧式容器中应计算哪些应力？分析这些应力如何产生的？(1)圆筒上的轴向应力，由轴向弯矩引起2）支座截面处圆筒和封头上的切应力和封头的附加拉伸应力，由横向剪力引起3）支座截面处圆筒的周向弯曲应力，由截面上切应力引起4）支座截面处圆筒的周向压缩应力，通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？鞍座包角θ时鞍式支座设计时需要的一个重要参数，其大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布，而且也影响卧式储罐的稳定性及储罐支座系统的重心高低。
鞍座包角小，则鞍座重量轻，但是储罐一支座系统的重心较高，且鞍座处筒体上的应力较大。
常用包角有120，135，1506 在什么情况下应对双鞍座卧式容器进行加强圈加强？如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处，且圆筒不足以承受周向弯矩时，需设置加强圈以便与圆筒一起承载。
7 球形储罐特点？设计球罐时应考虑哪些载荷？各种储罐体形式的特点球形储罐应力分布均匀，承载能力大，设计时应考虑压力载荷，重量载荷，风载荷，雪载荷，地震载荷，和环境温度变化引起的载荷。
过程设备设计第三版课后答案及重点(郑津洋)
过程设备设计题解1。
压力容器导言习题1. 试应用无力矩理论的基本方程,求解圆柱壳中的应力(壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。
若壳体材料由20R(MPa MPa s b 245,400==σσ)改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ)时，圆柱壳中的应力如何变化?为什么？解：错误!求解圆柱壳中的应力应力分量表示的微体和区域平衡方程式:δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R,p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ错误!壳体材料由20R 改为16MnR,圆柱壳中的应力不变化。
因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响. 2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试.该封头中面处的长轴D=1000mm ，厚度t=10mm ，测得E 点（x=0）处的周向应力为50MPa 。
此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么?解：错误!根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力:标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2,即a/b=2,a=D/2=500mm 。
在x=0处的应力式为：MPa abt p btpa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ 错误!从上面计算结果可见,容器内压力与压力表A 的一致,压力表B 已失灵。
3. 有一球罐(如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 。
内贮有液氨，球罐上部尚有3m 的气态氨。
设气态氨的压力p=0。
4MPa ，液氨密度为640kg/m 3，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。
过程设备设计课后习题答案
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
过程设备设计课后习题答案
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
过程设备设计终极版思考题答案
第1章压力容器导言思考题介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？答：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100％射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计第5章课后习题试题
第五章储存设备单选题5.1双鞍座设计卧式储存罐双鞍座支承时，两支座的状态应采用：（）A.两个都固定B.两者均可移动C.一个固定，一个移动D.以上均可5.2柱式支座低温球罐的支柱与球壳连接处最好采用：（）A.接连接结构形式B.加托板结构C.U型柱结构形式D.支柱翻边结构5.3扁塌现象卧式储罐发生扁塌现象的根本原因是：（）A.支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩B.圆筒上不设置加强圈C.支座的设置位置不适合D.设计压力过高5.4球罐随着石油业的发展，在大型球罐上最常采用的罐体组合方式是：（）A.纯桔瓣罐体B.足球瓣式罐体C.混合式罐体D.两个半球组成的罐体单选题5.1 C 单选题5.2 C 单选题5.3 A 单选题5.4 C无5.1 储罐的形式主要有卧式，立式和球形储罐，储存介质的性质是选择储罐形式和储存系统的一个重要因素。
5.2 鞍座包角越小，鞍角重量越轻，且储罐——支座系统的中心降低。
5.3 工程上可以将双鞍座卧式储存罐简化为均布载荷的外伸简支梁。
5.4 球罐支座中裙式支座用得最为广泛。
5.5 柱式支座的主要缺点是球罐的重心高，稳定性差。
5.6 需要开检查孔时，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，或者对全部纵向环向焊缝作100%无损检测。
5.7 球罐接管除工艺特殊要求外，应尽量集中在上下极板上。
5.8 在用水压测试容器壁厚时，校合压力一般取1.25P.5.9 按形状改变比能屈服失效判剧计算出的内壁初始屈服压力和实际测量值最为接近。
判断题5.1 T判断题5.2 F判断题5.3 T判断题5.4 F判断题5.5 T判断题5.6T判断题5.7 T判断题5.8 T判断题5.9 T思考题5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由。
5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。
5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？5.7 球形储罐有哪些特点？设计球罐时应考虑那些载荷？各种罐体型式有何特点？5.8 球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则？5.9 液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响？思考题5.1根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。
过程设备机械设计基础课后习题答案
M1 = 10.8x − 5.99
M 2 = 5.4x − 4.37
RA
M3 = 0 M = 5.99kNm
max
MA
M(KNm)
300 A
510 150 B
或： M 1 = 0 M 2 = − 5 .4 x + 0 .81
0
x
-2.75
M 3 = − 10 .8 x + 4 .374
-5.99
2)
l
C
A
B
l 题4-8
2
查表选28a工字钢：Wz=508 cm3、q = 43.492Kg/m
∴Mmax
=
MG
+
Mq
=
56×103
+
1 8
43.492×9.8×82
=
59410N
⋅
m
校核：σ max
=
M max
[Wz ]
=
59410×103 508×103
=116.95 MPa< [σ ] =125MPa
=
28 .66 MPa
4
4
2
φ 10 mm 1 φ 20 mm
F
Q
1m1
∆ L1
=
N 1 L1 EA 1
12 × 10 3 × 1000 =
2 × 10 5 × π 10 2
= 0 .76 mm
4
∆L2
=
N 2L2 EA 2
=
9 × 10 3 × 500 2 × 10 5 × π 20 2
= 0 .072
M A yA Iz
10.9×106 ×60 = 120×2003
= 8.175MPa
过程设备设计习题..
目录第一章压力容器导言 (1)第二章压力容器应力分析 (5)第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 (13)第四章压力容器设计 (16)第五章储存设备 (23)第六章换热设备 (24)第七章塔设备 (26)第八章反应设备 (26)【概念题参考答案】 (27)第一章压力容器导言【教学基本内容和要求】1．了解压力容器基本组成和主要零部件；2．了解介质的毒性和易燃性，掌握压力容器几种不同分类方法；3．了解压力容器的质量保证体系的内容，了解常用压力容器标准和规范。
一．【思考题】1．介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？2．压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？3．《容规》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？4．《容规》与GB150的适用范围是否相同？为什么？5．GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？6．过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？7．在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方，而并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何在？二．【判断题】1．压力容器主要是由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。
（）2．易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10％或爆炸上限和下限之差小于等于20％的气体。
（）3．高压容器（代号H）和超高压容器（代号U）是典型的第一类压力容器。
（）4．压力容器中，封头与筒体之间一定要有密封装置。
（）5．压力容器在设计时只要满足企业要求就行了，不需要满足GB150。
（）6．盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的A、B类焊接接头应进行100%射线或超声检测。
（）7．压力容器分为三类：第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器，其中低压的具有极度毒性的压力容器属于第一类压力容器。
过程设备设计(第三版,郑津洋_董其伍)化工工业出版社答案
5．储存设备5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由。
根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。
因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。
考虑到除弯距以外的载荷，所以常取外圆筒的弯距较小。
所以取A小于等于0.2L。
当A满足小于等于0.2L时，最好使A小于等于0.5Rm（Rm为圆筒的平均半径）。
这是因为支座靠近封头可充分利用封头对支座处圆筒的加强作用。
5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。
外伸梁的剪力和弯矩图与此图类似，只是在两端没有剪力和弯矩作用，两端的剪力和弯矩均为零5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯距，在周向弯距的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形，产生所谓“扁塌”现象。
可以设置加强圈，或者使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用。
5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？①圆筒上的轴向应力。
由轴向弯矩引起。
②支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的附加拉伸应力。
由横向剪力引起。
③支座截面处圆筒的周向弯曲应力。
由截面上切向切应力引起。
④支座截面处圆筒的周向压缩应力。
通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致的。
5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？鞍座包角的大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布，而且也影响卧式储罐的稳定性和储罐－支座系统的重心高低。
包角小，鞍座重量轻，但重心高，且鞍座处圆筒上的应力较大。
5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处（A>0.5Ri），且圆筒不足以承受周向弯距时，就需在支座截面处的圆筒上设置加强圈，以便与圆筒一起承载。
过程设备设计课后习题答案
过程设备设计课后习题答案习题 1. 一内压容器，设计压力为，设计温度为50℃；圆筒内径Di=1200mm，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K≤/a，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A·F、Q235-A、16MnR三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：pc=，Di=1000mm，φ=，C2=×20=2mm；钢板为~16mm时，Q235-A 的[σ]t=113 MPa，查表4-2，C1=；钢板为6~16mm 时，16MnR的[σ]t= 170 MPa，查表4-2，C1=。
材料为Q235-A 时：??pDt2?????p?n???C1?C2???2? 取?n?14mm材料为16MnR 时：??1000??113????pDt2?????p?n ???C1?C2???2?取?n?10mm??1000??170??2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于MPa；圆筒内径Di=2600mm，筒长L=8000mm；材料为16MnR，腐蚀裕量C2=2mm，焊接接头系数φ=，装量系数为。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
1p=pc=×解：○=，Di=2600mm，C2=2mm，φ=，钢板为6~16mm时，16MnR的[σ]t= 170 MPa，σs=345 MPa，查表4-2，C1=。
容积V??4Di2L??43??8?,pV????m3 2中压储存容器，储存易燃介质，且pV=·m>10MPa·m，属三类压力容器。
○3圆筒的厚度○33??pDt2?????p?n???C1?C2???2? 取?n?18mm标准椭圆形封头的厚度??2600??170?1???pDt2??????n?? ?C1?C2???2?取?n?18mm??2600??170?1?? 4水压试验压力○pT???? 应力校核pT?Di??e???2600?18??3. ?T?????s???345 ??e2??18??3.今欲设计一台乙烯精馏塔。
过程设备设计课后习题答案
过程设备设计（第二版）1.压力容器导言思考题1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。
筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。
封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。
密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。
开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。
支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。
安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。
2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。
如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。
易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。
如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。
3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。
第2章过程设备设计课后习题课
s max
pR4 64D
5 1
5 0.3 2.915 4.077 2.915 11.884mm 1 0.3
板的最大应力： max
33 pR2
8t 2
33 0.3 3 5002
8 382
3 0.3 389.543 1.65 389.543
2
642.746MPa
简支时的最大挠度是固支时的4.077倍；简支时的最大应力是固支时的1.65倍。
10
10
cos0 0.7
(2)支承以上部分，任一φ角处的应力： R1=R2=R，pz=-[p+ ρg R（cosφ0-cosφ）]，r=Rsinφ，dr=Rcosφdφ
sin0
102 72 51
10
10
cos0 0.7
2R t sin2
2
r r0
p
cos0
cos
Rgrdr
2 p
12 1 2 12 1 0.32
p h g 0.815009.81 11772Pa 0.012MPa
周边简支圆平板中心挠度
ws max
pR4 64D
5 1
0.012 7504 64 7.50 107
5 0.3 1 0.3
3.22mm
挠度控制在1mm以下需要的塔板厚度：
塔板刚度需增加的倍数： 3.22 3.22 1
rd
w r
w r
物理方程
1 E
r
z
仅承受内压时的Lamè公式：
r
pi Ri2 R02 Ri2
1
R02 r2
K
pi 2
1
1
R02 r2
pi Ri2 R02 Ri2
过程设备设计习题解答(Syni修改)
一、补充作业1：划定下列容器类别·压力容器分类方法:①先按照介质特性，选择相应的分类图，②再根据设计压力p(单位MPa)和容积V (单位m3)，标出坐标点，③确定容器类别。
第一组是易燃性质，容器类别是 II 类；第二组属于 III类；第三组高度毒性，属于 III类。
二、补充作业2：压力容器十大主要受压元件1.壳体；②封头（端盖）；③膨胀节；④设备法兰；⑤球罐球壳板；⑥换热器的管板；⑦换热管；⑧M36mm(含36mm)以上的设备主螺柱；⑨公称直径大于或等于250mm的接管；⑩公称直径大于或等于250mm的管法兰三、问答题：国外产品图纸可否采用我国的材料及GB150标准制造压力容器？答：不能，因为：1.安全系数n数值不一样，则应力许用值[σ]t不一样，计算壁厚不一样；2.钢材几何尺寸偏差不一样，国外小一些，负偏差小；3.钢材化学成分和机械性能不一样，国外严，国内松；4.制造、检验要求不一样，如，ASME水压试验P T＝1.5P[σ]/[σ]t，而我国水压试验P T＝1.25P[σ]/[σ]t第二章一、一壳体成为回转薄壳轴对称的条件是什么？⑴满足薄壳条件: (t / R)max≤0.1；⑵结构对称：结构的几何形状对称于回转轴；⑶载荷对称：壳体任一横截面上的载荷对称于回转轴，但是沿轴线方向的载荷可以按照任意规律化。
⑷边界对称：支承壳体的边界对称于轴线。
⑸材质对称：壳体的材料性质对称于轴线。
二、试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a / b=2的原因？原因是其应力的分布特点及加工工艺性：⑴应力绝对值从小到大为：a / b＜2 → a / b=2 → a / b＞2 ；⑵加工工艺性从易到难为：a / b＞2 → a / b=2 → a / b＜2 ；可以看到，标准椭圆形封头的应力分布及加工工艺性比其它的非标准椭圆形封头综合性好。
Rt两个参数的物理意三、何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些重要特性？其中β与义是什么？答：由于总体结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象，称为“不连续效应”或“边缘效应”。
过程设备设计课后习题答案解析
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppDt1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppDt109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
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习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppDt1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppDt109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
容积3322m .689MPa 57474.42782.1,42.474m 86.244⋅=⨯==⨯⨯==pV L D V i ππ○2中压储存容器，储存易燃介质，且pV=75.689MP a ·m 3>10MP a ·m 3，属三类压力容器。
○3圆筒的厚度 []mmC C ppDt18mm 493.6128.0693.1313.693mm62.1117022600782.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取 标准椭圆形封头的厚度[]mmC C ppDt18mm 528.6128.0728.1313.728mm62.15.0117022600782.15.02n 21n ==++=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取○4水压试验压力 MPa p p T 228.2782.125.125.1=⨯==应力校核3. ()()()MPa D p s e e i T T 5.3103459.09.0191.667M Pa 8.21828.2182600228.22=⨯=≤=-⨯-+⨯=+=φσδδσ3.今欲设计一台乙烯精馏塔。
已知该塔内径D i =600mm ，厚度δn =7mm ，材料选用16MnR ，计算压力p c =2.2MPa ，工作温度t=-20~-3℃。
试分别采用半球形、椭圆形、碟形和平盖作为封头计算其厚度，并将各种形式封头的计算结果进行分析比较，最后确定该塔的封头形式与尺寸。
解：钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，取C 2=1.0mm ，φ=1.0 ○1半球形封头壁厚 []mmp D p ctic 7 3.747mm 10.81.947 1.947mm2.20.117046002.24n ==++=-⨯⨯⨯=-=δφσδ取○2标准椭圆形封头壁厚 []mmp D p ctic 7 5.695mm 10.8895.3 3.895mm2.25.00.117026002.25.02n ==++=⨯-⨯⨯⨯=-=δφσδ取○3标准碟形封头壁厚 []mmp R Mp rR M D R c ti c ii i 75mm 44.610.8645.4mm 645.42.25.00.117025402.2325.15.02325.1102540341341102mm60017.00.17D r 540mm,6009.09.0n i ==++=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==⨯===⨯==δφσδ取○4平盖封头厚度 []mmmm mm ，C mmKp D K ，n t ccp 40285.391.18.0385.371.140~3424385.370.11702.23.06003.05841==++=>-=⨯⨯⨯===-δφσδ取时钢板厚度查表系数的结构形式序号取表从受力状况和制造成本两方面综合考虑，取标准椭圆形封头和碟形封头均可。
4. 一多层包扎式氨合成塔，内径D i =800mm ，设计压力为31.4MPa ，工作温度小于200℃，内筒材料为16MnR ，层板材料为16MnR ，取C 2=1.0mm ，试确定圆筒的厚度。
解：钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σi ]t =[σ0]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，φi =1.0，φ0=0.9。
为安全起见取φ=0.9，按中径公式计算：[]mmmm ，，mm p D p ctic 110106.079mm 16.3191.4796.138.017171166 1.479mm94.319.017028004.312n ==++=⨯=-⨯⨯⨯=-=δφσδ取层的总壁厚负偏差为共层内筒层层板取 5. 今需制造一台分馏塔，塔的内径D i =2000mm ，塔身长（指圆筒长+两端椭圆形封头直边高度）L 1=6000mm ，封头曲面深度h i =500mm ，塔在370℃及真空条件下操作，现库存有8mm 、12mm 、14mm 厚的Q235-A 钢板，问能否用这三种钢板制造这台设备。
解：计算长度6333.333mm 350026000321=⨯+=+=i h L L查表4-2得：8mm 、12mm 、14mm 钢板，C 1=0.8mm ；取C 2=1mm 。
三种厚度板各自对应的有效厚度分别为：8-1.8=6.2mm 、12-1.8=10.2mm 、14-1.8=12.2mm 。
三种厚度板各自对应的外径分别为：2016mm 、2024mm 、2028mm ○18mm 塔计算 []()钢板不能制造这台设备得查图得查图8mm 0.1MPa0.0243MPa 161.32531069.100007.02321069.1E ：7-40.00007;A ：6-4 3.1422016333.6333D L 20,325.1612.6201650500<=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ○212mm 塔计算 []()钢板不能制造这台设备得查图得查图12mm 0.1MPa0.057MPa 647.19731069.10001.02321069.1E 7-40.0001;A 6-4 3.1292024333.6333D L 20,431.9812.10202450500<=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ：：○314mm 塔计算 []()钢板能制造这台设备得查图得查图14mm 0.1MPa0.149MPa 23.16631069.100022.02321069.1E 7-40.00022;A 6-4 3.1232028333.6333D L 20,23.6612.12202850500>=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ：：6. 图所示为一立式夹套反应容器，两端均采用椭圆形封头。
反应器圆筒内反应液的最高工作压力p w =3.0MPa ，工作温度T w =50℃，反应液密度ρ=1000kg/m 3，顶部设有爆破片，圆筒内径D i =1000mm ，圆筒长度L=4000mm ，材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，且进行100%无损检测；夹套内为冷却水，温度10℃，最高压力0.4MPa ，夹套圆筒内径D i =1100mm ，腐蚀裕量C 2=1.0mm ，焊接接头系数φ=0.85，试进行如下设计：○1确定各设计参数； ○2计算并确定为保证足够的强度和稳定性，内筒和夹套的厚度； ○3确定水压试验压力，并校核在水压试验时，各壳体的强度和稳定性是否满足要求。
解：○1各设计参数： ◇1反应器圆筒各设计参数： 按GB150规定，选择普通正拱型爆破片，静载荷情况下，其最低标定爆破压力MPa p p w s 29.4343.143.1min =⨯=≥查GB150表B3爆破片的制造范围，当设计爆破压力高于3.6MPa 时，取精度等级0.5级，其制造范围上限为3%设计爆破压力，下限为1.5%设计爆破压力，设计爆破压力为()MPa p p s b 4.354015.129.4015.01min =⨯=+=按内压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：()MPa p p b 4.48503.1354.403.01=⨯=+=按外压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：MPa p 5.025.14.0=⨯=按外压设计时的计算长度：mm L 399041000403004000=++-= 设计温度取工作温度钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，φ=1.0◇2夹套各设计参数： 设计压力（并取计算压力等于设计压力）：取最高工作压力。
设计温度取10℃，C 1=0。
○2内筒和夹套的厚度： □1圆筒和标准椭圆形封头壁厚设计 ◇1按内压设计时 [][]mmC C p pD：mmC C ppD ：tt18mm 079.6128.0279.1313.279mm 485.45.0117021000485.45.0218mm 168.6128.0368.1313.368mm485.4117021000485.42n 21n n 21n ==++=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-===++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδδδδφσδ取标准椭圆形封头壁厚取圆筒壁厚[]()满足稳定性要求得查图得查图取圆筒稳定性校核18mm 0.5MPaMPa 027.1158.687070B 8-40.00055;A 6-4 3.85110363990D L 20,158.682.1510361036361000,2.158.218,18n 0000=>=======>====+==-==δδδδδe e e n D Bp MPaD mm D mm mm ：：：[]()满足稳定性要求得查图得系数查表取校核标准椭圆形封头稳定性18mm 0.5MPaMPa 608.24.9322.15160160B 8-40.0024.9322.15125.0125.04.93210369.0,9.0541036361000,2.158.218,18n 0001010=>=⨯====⨯===⨯===-=+==-==δδδδδe e e n R Bp MPaR A mm D K R K mm ，D mm mm ：：□2夹套壁厚设计 [][]mmmm C C ppD：mmmm C C ppD ：tt34mm ，524.21524.1 1.524mm 4.05.085.0170211004.05.0234mm ，525.21525.1 1.525mm4.085.0170211004.02n 21n n 21n >==+=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-=>==+=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδδδδφσδ取标准椭圆形封头壁厚取圆筒壁厚7. 有一受内压圆筒形容器，两端为椭圆形封头，内径D i =1000mm ，设计（计算）压力为2.5MPa ，设计温度300℃，材料为16MnR ，厚度δn =14 mm ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，焊接接头系数φ=0.85；在圆筒和封头焊有三个接管（方位见图），材料均为20号无缝钢管，接管a 规格为φ89×6.0，接管b 规格为φ219×8，接管c 规格为φ159×6，试问上述开孔结构是否需要补强？答：根据GB150规定，接管a 不需要另行补强。