化工设备书后习题

化工设备

第一章化工设备概述

习题：

1-1什么是化工设备和压力容器？它们有何特点？

1-2为什么要对压力容器进行分类？其中，按《容规》分类有何意义？共分为几类？1-310m³的液氨储罐属于那一类容器？

1-4什么是薄壁容器、高压容器、反应压力容器和换热压力容器？

1-5对化工设备有何基本要求？怎样才能使其安全可靠的运行？

1-6压力容器用材有哪些基本要求?选材时应遵循什么原则？

1-7有普通碳素钢做压力容器用材，应有那些限制条件？为什么？

1-8中国GB 150-1998《钢制压力容器》和JB 4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》两个标准有何不同？其中，GB 150-1998包括那些主要内容？

第二章化工设备强度计算基础

习题：

2-1 如习题2-1图所示带折边的锥形封头，是确定其上A、B、C各点处的第一和第二曲率半径，以及相应的曲率中心。

2-2 设一圆筒形壳体承受气体内压p，圆筒壳体中间面直径为D，厚度为δ，失球圆筒形壳体中的应力。若壳体材料有20R（σb=400MPa，σs=245MPa）改为16MnR（σ

b=510MPa，σs=345MPa）时，圆筒形壳体中的应力姜如何变化？为什么？

2-3 试分析椭圆行封头长短轴之比分别为2、2、3的受力特点，并求出该封头在这三种情况下出现最大和最小环向应力、经向应力的位置。

2-4 如习题2-4图所示，对一标准椭圆形风头进行应力测定。该封头中间面的长轴D=1000mm，厚度δ=10mm，现测得E点（x=0）处的环向应力为50MPa.cishi压力表A 表示为1MPa，压力表B指示为2MPa，试问哪一只压力表不准确，为什么？

2-5 有一密闭平底平盖圆筒形容器，垂直放置在基础上。内径Di 、厚度为δ、高度为H，内装有密度为ρ的液体，页面高度为0.6H，现测得的液面上的压力为p0。试求圆筒体1/2深度处器壁上的环向应力和经向应力。

2-6举例说明连接边缘及边缘应力的概念。

2-7边缘应力有何特点？在那些情况下应注意边缘盈利的影响？

2-8 单层厚壁圆筒应力状况与薄壁通体有何不同？其延壁厚方向的应力分布有什么特征？

2-9 单层厚壁圆筒同时承受内压p i和外压p o作用时，能否用Δp=p i-p o带入仅受内压或外压的应力计算式来计算厚壁圆筒的应力，为什么？

2-10 一单层厚壁圆筒，内径为3100mm，壁厚为165mm，承受的内压力为150MPa，试求该圆筒体内壁和外壁上的三向应力值，并根据计算结果绘制三向应力沿壁厚的分布图。

2-11 单层厚壁圆筒在外压和温差应力同时作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？

第三章内压薄壁容器

习题：

3-1 为什么在压力容器厚度计算公式中引入焊接接头系数φ？

3-2 什么是厚度附加值？它包含那些内容？各有什么含义？

3-3 为什么要规定容器的最小厚度δmin？是如何规定的？

3-4 按形状不同可将封头分为哪几种？它们在承载能力和制造难易上有何差别？

3-5 椭圆形封头、碟形封头和折边锥形封头的直边段有何功用？

3-6 为何要对容器进行压力测试？压力测试有几种？各在什么情况下采用？

3-7 某内压圆筒的已知条件为：实际压力p=1.8MPa，设计温度t=100℃，圆通内径

D i=1000mm，选用Q235-A，焊缝洗漱φ=0.85，工作介质有轻微腐蚀性，试求筒体壁

厚。

3-8 某化工厂欲设计一台是有气分离工程中的乙烯精馏塔。已知：塔体内径Di=600mm，设计压力p=2.2MPa，工作温度为-20～-3℃，选用材料为16MnR的钢板制造，单面焊，局部无损检验，试确定其厚度

3-9 设计一台不锈钢（0Cr18Ni10Ti）承压容器，功过压力为1.6MPa，装防爆片防爆，工作温度150℃，容器内径1.2m，纵向焊缝为双面对接焊，进行局部探伤。（1）试确定筒体厚度：（2）确定合理的封头形式机器厚度。

3-10 某化工厂一容器的下封头为无折边锥形封头，设计压力p=1.6MPa，设计温度为40℃，直径D i=800mm，锥体半顶角α=30°，腐蚀裕量C2=1mm，用20R制造，试求无折边锥形封头厚度。

3-11 某厂脱水塔内径为700mm，实测壁厚为12mm，用20R制造，工作压力p=2MPa，工作温度180℃，采用单面带垫板对接焊，局部无损探伤，腐蚀裕量C2=1mm，试校核塔体工作与试压强度。

3-12 有一台16MnR球形储罐，内径为4.6m，壁厚为30mm，若焊接系数φ=1.0，腐蚀裕量C2=2mm，常温工作，求此罐允许的最大工作压力。

第四章外压容器

习题：

4-1 外压容器的设计准则是什么？

4-2 外压圆筒失稳前后，壳壁内的应力各是什么性质？为什么失稳过程进行的很快？

4-3 什么是临界压力？临界长度L cr的意义是什么？

4-4 真空容器的设计外压力如何确定？如何进行压力试验？

4-5 在外压圆筒上是指加强圈的目的是什么？

4-6 有一台分馏塔，塔的内径为2000mm，塔身（包括两端椭圆形封头的直边）长度为6000mm，封头（不包括直边）深度500mm。操作温度为260℃，真空条件下进行分馏。现在有10mm，12mm，14mm，厚的20R钢板，试问能否用这台设备。其中，腐蚀裕度C2=1.2mm。

4-7 有一公称直径为700mm、有效壁厚为4mm、筒长为5m的容器，材料为Q235，工作温度200℃试问该容器能否承受0.1MPa的外压？若果不能承受应家几个加强圈？

4-8 乙二醇生产中有一台真空精馏塔，内径Di=1m，塔高10m，两端椭圆形封头，操作温度t≤200℃，材料为16MnR，若塔体上装设两个加强圈，试求塔体和封头的壁厚。

其中，腐蚀裕度C2=1mm。

4-9 已知：某减压塔的内径为2000mm，塔体长度6000mm，封头直边高度为40mm，深度为500mm，在塔体处有四个角钢制成的加强圈，如习题4-9图所示。塔的操作温度为400℃，设计外压力为0.1MPa，塔体材料为16MnR，试确定塔体壁厚及加强圈尺寸。取c2mm，φ=0.8.