??pDt2?????p?n???C1?C2?9.724?0.8?2?12.524mm 取?n?14mm材料为16MnR时：
?1.85?1000?9.724mm2?113?0.85?1.85??pDt2?????p?n???C1?C2?6.443?0.8?2?9.243mm取?n?10mm?1.85?1000?6.443mm2?170?0.85?1.85
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Di=2600mm，筒长L=8000mm；材料为16MnR，腐蚀裕量C2=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。
1p=pc=1.1×1.62=1.782MPa，解：○Di=2600mm，C2=2mm，φ=1.0，钢板为6~16mm时，16MnR的[σ]= 170 MPa，
t
σs=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。容积
V??4Di2L??43?2.62?8?42.474m,pV?1.782?42.474?75.689MPa?m3
2中压储存容器，储存易燃介质，且pV=75.689MPa·m>10MPa·m，属三类压力容器。 ○
3圆筒的厚度 ○
33
??pDt2?????p?n???C1?C2?13.693?0.8?2?16.493mm 取?n?18mm标准椭圆形封头的厚度
?1.782?2600?13.693mm2?170?1?1.62??pDt2?????0.5p?n???C1?C2?13.728?0.8?2?16.528mm取?n?18mm4水压试验压力 ○
?1.782?2600?13.728mm2?170?1?0.5?1.62
pT?1.25p?1.25?1.782?2.228MPa
应力校核
31
?T?pT?Di??e?2.228??2600?18?2.8???191.667MPa?0.9?s??0.9?345?310.5MPa
2?e2??18?2.8?3. 今欲设计一台乙烯精馏塔。已知该塔内径Di=600mm，厚度δn=7mm，材料选用16MnR，计算压力pc=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]= 170 MPa，σs=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，取C2=1.0mm，φ=1.0
1半球形封头壁厚 ○
t
??4?????pctpcDi?2.2?600?1.947mm4?170?1.0?2.2
1.947?0.8?1?3.747mm取?n?7mm2标准椭圆形封头壁厚 ○
??2?????0.5pctpcDi?2.2?600?3.895mm2?170?1.0?0.5?2.2
3.895?0.8?1?5.695mm取?n?7mm3标准碟形封头壁厚 ○
Ri?0.9Di?0.9?600?540mm,1?M??3?4??Rirr?0.17Di?0.17?600?102mm?1??????3?540??1.325?4?102????MpcRi1.325?2.2?540????4.645mmt2?????0.5pc2?170?1.0?0.5?2.24.645?0.8?1?6.445mm取?n?7mm4平盖封头厚度 ○
取表4?8序号5的结构形式，系数K?0.3?p?Dc???t?Kpc?600?0.3?2.2?37.385mm170?1.0查表4?2钢板厚度?34~40时，C1?1.1mm 37.385?0.8?1.1?39.285mm取?n?40mm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Di=800mm，设计压力为31.4MPa，工作温度小于200℃，内筒材料为16MnR，
32
层板材料为16MnR，取C2=1.0mm，试确定圆筒的厚度。
解：钢板为6~16mm时，16MnR的[σi]=[σ0] = 170 MPa，σs=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，φi=1.0，φ0=0.9。为安全起见取φ=0.9，按中径公式计算：
t
t
??2?????pctpcDi?31.4?800?91.479mm2?170?0.9?31.4取6mm层板16层，内筒1层，共17层的总壁厚负偏差为17?0.8?13.6mm 91.479?13.6?1?106.079mm取?n?110mm5. 今需制造一台分馏塔，塔的内径Di=2000mm，塔身长（指圆筒长+两端椭圆形封头直边高度）L1=6000mm，封头曲面深度hi=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
L?L1?2hi2?500?6000??6333.333mm 33查表4-2得：8mm、12mm、14mm钢板，C1=0.8mm；取C2=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 ○
D0?e??20166.2?325.161?20,LD0?6333.3332016?3.142查图4-6得：A?0.00007;查图4-7得：E?1.69?105MPa2AE2?0.00007?1.69?105?p????0.0243MPa?0.1MPa??3D0?e3?325.1618mm钢板不能制造这台设备212mm塔计算 ○
D0?e??202410.2?198.431?20,LD0?6333.3332024?3.129查图4-6得：A?0.0001;查图4-7得：E?1.69?105MPa2AE2?0.0001?1.69?105?p????0.057MPa?0.1MPa3?D0?e?3?197.64712mm钢板不能制造这台设备314mm塔计算 ○
33
D0?e??202812.2?166.23?20,LD0?6333.3332028?3.123查图4-6得：A?0.00022;查图4-7得：E?1.69?105MPa2AE2?0.00022?1.69?105?p????0.149MPa?0.1MPa3?D0?e?3?166.2314mm钢板能制造这台设备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pw=3.0MPa，工作温度Tw=50℃，反应液密度ρ=1000kg/m，顶部设有爆破片，圆筒内径Di=1000mm，圆筒长度L=4000mm，材料为16MnR，腐蚀裕量C2=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Di=1100mm，腐蚀裕量C2=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。 ○
1各设计参数： 解：○
1反应器圆筒各设计参数： ◇
3
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
psmin?1.43pw?1.43?3?4.29MPa
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
pb?psmin?1?0.015??4.29?1.015?4.354MPa
按内压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：
p?pb?1?0.03??4.354?1.03?4.485MPa
按外压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：
p?0.4?1.25?0.5MPa
按外压设计时的计算长度：
L?4000?300?40?设计温度取工作温度
1000?3990mm 4 34
钢板为6~16mm时，16MnR的[σ]= 170 MPa，查表4-2，C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=2.0mm，φ=1.0
2夹套各设计参数： ◇
t
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℃，C1=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 ◇
圆筒壁厚：??pD2?????pt?4.485?1000?13.368mm2?170?1?4.485pD
?n???C1?C2?13.368?0.8?2?16.168mm取?n?18mm4.485?1000标准椭圆形封头壁厚：????13.279mmt2?170?1?0.5?4.4852?????0.5p?n???C1?C2?13.279?0.8?2?16.079mm取?n?18mm2按外压设计时 ◇
圆筒稳定性校核：取?n?18mm,?e?18?2.8?15.2mm,D0?1000?36?1036mmD0?e??103615.2?68.158?20,LD0?39901036?3.851查图4-6得：A?0.00055;查图4-8得：B?70MPa
?p??B?D0?e??70?1.027MPa?0.5MPa68.158?n?18mm满足稳定性要求标准椭圆形封头稳定校性核：取?n?18mm,?e?18?2.8?15.2mm,D0?1000?36?1036mm，查表4?5得系数K1?0.9,R0?K1D0?0.9?1036?932.4mmA?0.1250.125?15.2??0.002R0?e932.4B查图4-8得：B?160MPa
?p???R0?e??160?15.2?2.608MPa?0.5MPa932.4?n?18mm满足稳定性要求2夹套壁厚设计 □
圆筒壁厚：??pD2?????pt?0.4?1100?1.525mm2?170?0.85?0.4pD
?n???C1?C2?1.525?1?2.525mm，取?n?4mm?3mm0.4?1100标准椭圆形封头壁厚：????1.524mmt2?????0.5p2?170?0.85?0.5?0.4?n???C1?C2?1.524?1?2.524mm，取?n?4mm?3mm 35