期末復(fù)習(xí)考試題答案——化工過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)

1、化工過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題答案一、名詞解釋1 外壓容器內(nèi)外的壓力差小于零的壓力容器叫外壓容器。2邊緣應(yīng)力由于容器的結(jié)構(gòu)不連續(xù)等因素造成其變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的附加應(yīng)力為邊緣應(yīng)力。3基本風(fēng)壓值以一般空曠平坦的地面、離地面10 米高處，統(tǒng)計(jì)得到的30 年一遇 10 分鐘平均最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算而得的值叫基本風(fēng)壓值。4計(jì)算厚度由計(jì)算公式而得的壁厚叫計(jì)算壁厚。5低壓容器對(duì)內(nèi)壓容器當(dāng)其設(shè)計(jì)壓力為0.1MPa P 1.6MPa時(shí)為低壓容器。6等面積補(bǔ)強(qiáng)法在有效的補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，開(kāi)孔接管處的有效補(bǔ)強(qiáng)金屬面積應(yīng)大于或等于開(kāi)孔時(shí)減小的金屬面積。7回轉(zhuǎn)殼體一平面曲線繞同一平面的軸旋轉(zhuǎn)一周形成的殼體為回轉(zhuǎn)殼體。8公稱壓力將壓

2、力容器所受到的壓力分成若干個(gè)等級(jí)，這個(gè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)就是公稱壓力。9計(jì)算壓力在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定容器壁厚的壓力為計(jì)算壓力。10 20R20表不含碳量為0.2%, R表不容器用鋼。11設(shè)計(jì)壓力設(shè)定在容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷，其值不低于工作壓力。12強(qiáng)制式密封完全依靠螺栓力壓緊墊片使之密封為強(qiáng)制式密封。13強(qiáng)度構(gòu)件在外力作用下不至發(fā)生過(guò)大變形或斷裂的能力。14臨界壓力導(dǎo)致外壓圓筒失穩(wěn)的外壓為臨界壓力。15主應(yīng)力在單元體的三對(duì)相互垂直的平面上只作用有正應(yīng)力而無(wú)剪應(yīng)力，這樣的平面為主平面。在主平面上作用的正應(yīng)力為主應(yīng)力。16內(nèi)壓容器內(nèi)外壓力差大于零的壓力容器叫內(nèi)壓容器

3、。17強(qiáng)度構(gòu)件抵抗外力作用不致發(fā)生過(guò)大變形或斷裂的能力。18無(wú)力矩理論因?yàn)槿萜鞯谋诒?，所以可以不考慮彎矩的影響，近似的求得薄殼的應(yīng)力，這種計(jì)算應(yīng)力的理論為無(wú)力矩理論。19壓力容器內(nèi)部含有壓力流體的容器為壓力容器。20. 薄膜應(yīng)力由無(wú)力矩理論求得的應(yīng)力為薄膜應(yīng)力。二、判斷是非題（正確的劃，錯(cuò)誤劃X）1 .內(nèi)壓圓筒開(kāi)橢圓孔時(shí)，其長(zhǎng)軸應(yīng)與軸線平行。（X）2 .設(shè)計(jì)壓力為4MPa的容器為高壓容器。（X）3 .容器的名義厚度與計(jì)算厚度的差值是壁厚附加量。（X）4 .受內(nèi)壓作用的容器必須按強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行壁厚設(shè)計(jì)。（，）5 . 一常壓塔最大壓應(yīng)力應(yīng)發(fā)生在安裝檢修時(shí)的設(shè)備迎風(fēng)側(cè)。（X）6 .在補(bǔ)強(qiáng)圈上開(kāi)有一個(gè)

4、M10的小螺紋孔。（，）7 .壓力容器無(wú)論制造完畢后或檢修完畢后，必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)。（，）8 .邊緣應(yīng)力具有自限性和局限性。（，）9 .當(dāng)焊縫系數(shù)一定時(shí)，探傷比例隨焊縫系數(shù)的增加而減小。（X）10 .容器的強(qiáng)度反映了外壓容器抵抗失穩(wěn)的能力。（X）11 .壓力容器的設(shè)計(jì)壽命是從腐蝕裕量中體現(xiàn)出來(lái)（，）12 .法蘭密封中，法蘭的剛度與強(qiáng)度具有同等重要的意義。（X）13 .當(dāng)材質(zhì)與壓力一定時(shí)，壁厚大的容器的應(yīng)力總是比壁厚小的容器應(yīng)力?。╔）14 .塔的最大質(zhì)量出現(xiàn)在其水壓試驗(yàn)時(shí)（，）15 .塔的穩(wěn)定性計(jì)算也可用計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。（X ）16 .從管理角度出發(fā)，低壓容器一定是一類容器。（X）17 .內(nèi)、

5、外壓容器的壁厚設(shè)計(jì)均是按強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。（X）18 .以無(wú)縫鋼管制成的壓力容器其公稱直徑為鋼管的內(nèi)徑。（x）19 .按無(wú)力矩理論求得的應(yīng)力為薄膜應(yīng)力，薄膜應(yīng)力是沿壁厚均勻分布的。（，）20 .法蘭聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)中，墊片是一個(gè)不可缺少的元件之一。（，）三、填空題1、彈塑性材料從拉伸到斷裂所經(jīng)歷的四個(gè)階段是彈性變形階段屈服階段強(qiáng)化階段縮頸斷裂階段。2、一鋼管由無(wú)縫鋼管而成，則鋼管的公稱直徑是指它們的名義直徑。3、邊緣應(yīng)力特征為自限性 局限性。4、中壓容器是指其設(shè)計(jì)壓力為 1.6MPa P 10Mpa。5、受外壓作用的長(zhǎng)圓筒發(fā)生的是穩(wěn)定性 破壞，而不是 強(qiáng)度 破壞。6、設(shè)計(jì)溫度在壁厚設(shè)計(jì)時(shí)與的選擇材

6、料 許用應(yīng)力 有關(guān)。7 .鋼材中含有雜質(zhì)硫會(huì)造成鋼材的熱脆 性增加,含有雜質(zhì)磷會(huì)造成冷脆 性增加。8 .壓力容器按其用途可分為換熱設(shè)備， 反應(yīng)設(shè)備,分離設(shè)備,儲(chǔ)存設(shè)備等四類。9 .壓力容器邊緣應(yīng)力具有 局限性 和 自限性兩個(gè)特點(diǎn)。10 .直立設(shè)備塔除承受工作介質(zhì)壓力作用外，一般還承受地震載荷，風(fēng)載蒞,質(zhì)量載荷的作用。四、簡(jiǎn)答題1 .設(shè)置加強(qiáng)圈目的是什么？答：設(shè)置加強(qiáng)圈的目的是減小計(jì)算長(zhǎng)度，提高容器抗失穩(wěn)的能力。2 .壓力容器計(jì)算中壁厚名稱有幾種？答：有計(jì)算厚度，設(shè)計(jì)厚度，名義厚度，有效厚度。3 .為何要限定水壓試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)溫度？答：限定水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度是為了使水溫高于材料的轉(zhuǎn)脆溫度而低于水的

7、 沸點(diǎn)溫度，確保水壓試驗(yàn)正常進(jìn)行。4 .為何在薄壁容器的壁厚設(shè)計(jì)公式中引入焊縫系數(shù)？答：為了補(bǔ)償焊接應(yīng)力或焊接缺陷等因素對(duì)容器強(qiáng)度的削弱，所以引入焊縫系數(shù)。5 .設(shè)計(jì)某一鋼制外壓短圓筒時(shí)，發(fā)現(xiàn) 20g鋼板算得的臨界壓力比設(shè)計(jì)要求低10%能否改用屈服限比20g高35%勺16MnR!W板來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求？答：不能。因?yàn)榕R界壓力與材料的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。6 . 一管法蘭為碳鋼。操作溫度為 300C,操作壓力為1.5MPa,試選擇法蘭型式及公稱 壓力？答：選平焊法蘭，其公稱壓力為 2.5MP37 . 一外壓鋼制圓筒， 已知其臨界壓力為 1.2MPa,試問(wèn)當(dāng)外壓為 0.6MPa,內(nèi)壓為0.1MPa 時(shí)能否使用該圓

8、筒？1 2答：不能。因?yàn)?Pcr= 0.4MPa , P0 Pi 0.6 0.1 0.5 Pcr3.0所以，不能滿足穩(wěn)定性要求。8 .管法蘭按聯(lián)接方式分有哪些類型？答：管法蘭按聯(lián)接方式分有整體法蘭、螺紋法蘭、和活套法蘭三種。9 .指出球殼上任意一點(diǎn)的第一與第二曲率半徑。設(shè)球的半徑為R?答：球殼上任意點(diǎn)的第一與第二曲率半徑均為 R10 .塔在水壓試驗(yàn)時(shí)，其合成應(yīng)力的計(jì)算為何不考慮地震載荷的作用？答：因?yàn)槿藗儾粫?huì)在地震時(shí)進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，也就是說(shuō)，水壓試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有地 震載荷，因此其合成應(yīng)力的計(jì)算可以不考慮地震載荷的作用。11 .法蘭聯(lián)結(jié)中，影響法蘭密封的因素有哪些？答：影響法蘭密封的因素有：螺栓預(yù)緊力

9、密封面型式法蘭剛度 墊片性能 操作條件。12標(biāo)準(zhǔn)法蘭公稱壓力如何選?。看穑悍ㄌm公稱壓力的確定與法蘭的最大操作壓力和操作溫度以及法蘭材料三大因素有關(guān)。當(dāng)法蘭材料一定時(shí)，法蘭公稱壓力的選取滿足法蘭在最高操作溫度下的最高 允許壓力大于等于法蘭的最大操作壓力。13等面積不強(qiáng)法的補(bǔ)強(qiáng)原則是什么？答： 局部補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面積必須等于或大于開(kāi)孔所減去的殼體截面積。14為何橢圓形封頭一般帶有一段直邊？答： 使橢圓形封頭與筒體焊接時(shí)光滑連接，減小此焊縫處的邊緣應(yīng)力。15外壓容器的臨界壓力與那些因素有關(guān)？答：容器的長(zhǎng)徑比、厚徑比有關(guān)與容器所用材料的的彈性模量、泊松比有關(guān)與容器的橢圓度有關(guān)。16. Q235-B 屬于

10、哪一類鋼？并解釋各符號(hào)的含義？答：屬于乙類普通碳素鋼。Q-表示屈服限；235表示屈服限為235MPa B表示乙類碳素鋼；17. 水壓試驗(yàn)的目的是什么？為什么水壓試驗(yàn)時(shí)必須限制其環(huán)境溫度？答：目的：降低開(kāi)孔接管處的應(yīng)力峰值，使這個(gè)應(yīng)力峰值限定在一定許可范圍內(nèi)。水壓試驗(yàn)時(shí)必須限制環(huán)境溫度，使環(huán)境溫度小于水沸點(diǎn)溫度以防止水轉(zhuǎn)化為氣體，高于材料的轉(zhuǎn)脆溫度以防止材料發(fā)生脆性破壞影響試驗(yàn)結(jié)果。18. 內(nèi)壓容器強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)為什么要引入焊縫系數(shù)？答：為了補(bǔ)償由于焊接工藝造成的對(duì)容器強(qiáng)度、塑性及韌性的破壞，所以引入一小于等于1.0 的焊縫系數(shù)。19. 何謂計(jì)算厚度？何謂名義厚度 n?何謂有效厚度 e?答：計(jì)算厚度

11、：有公式計(jì)算而得的厚度；名義厚度 : 計(jì)算厚度加上壁厚附加量再向上圓整至標(biāo)準(zhǔn)值；有效厚度：名義厚度減去壁厚附加量。20. 工程中常用的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)有哪些？補(bǔ)強(qiáng)圈上一M10孔的作用是什么？答：工程中常用的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)有：貼板補(bǔ)強(qiáng)，接管補(bǔ)強(qiáng)和整體補(bǔ)強(qiáng)。貼板補(bǔ)強(qiáng)上一 M10螺栓孔的作用是檢查孔，以便焊后通壓縮空氣檢查焊縫有無(wú)不緊密之處21什么叫壓力容器的最小厚度？規(guī)定壓力容器最小厚度的目的是什么？答： 為滿足運(yùn)輸、制造和安裝的剛度要求而規(guī)定的不包括腐蝕余量在內(nèi)的厚度。規(guī)定壓力容器最小厚度的目的是在薄壁容器設(shè)計(jì)中滿足運(yùn)輸、制造和安裝的剛度要求。22壓力容器何時(shí)要進(jìn)行壓力試驗(yàn)？為何要限制水壓試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度？答

12、：容器制造完畢后或檢修、安裝完畢后投入使用之前，進(jìn)行水壓試驗(yàn)。原因是防止水變?yōu)闅怏w，同時(shí)確保在水壓試驗(yàn)時(shí)不會(huì)發(fā)生材料突然變脆而造成強(qiáng)度破壞的現(xiàn)象，使水壓試驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行，達(dá)到通過(guò)水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)容器強(qiáng)度及有無(wú)滲透現(xiàn)象 的目的。23. 20R屬于何類型鋼？解釋其中各符號(hào)的含義。答：20R屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼。20表示含碳量為0.2%, R表示為容器鋼。25無(wú)力矩理論應(yīng)用范圍是什么？答 : 壓力容器幾何形狀應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)體壓力容器的壁厚與直徑的比值小于等于1.2 忽略薄壁殼體中的彎矩。五、計(jì)算題1 .有一熱油管線，已知設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa,設(shè)計(jì)溫度為300C,試問(wèn)在此管線上能否使用公稱壓力為 0.6MPa的20

13、長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭？為什么？答：不能。因?yàn)椋翰楦奖鞨 -7, 0.6MPa 20號(hào)鋼，300c長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭的P=0.35MPa<P=0.5MPa 所以不能用。2.已知球殼上一點(diǎn) A,求A點(diǎn)的第一、第二曲率半徑。第一曲率半徑：R 1=R第二曲率半徑：R 2=R3. 一外壓鋼制圓筒，已知其臨界壓力Pcr1.2Mpa,試問(wèn)當(dāng)外壓B 0.6MPa,內(nèi)壓P OjMPa時(shí)，能否使用該圓筒？為什么?PcrP m所受外壓力P 0.6 0.1 0.5MPa解：因?yàn)閳A筒為鋼制圓筒，所以 m 3.01 2 八，、12 0.4(MPa) 3.0PP所以此圓筒不可以使用。1F1,115 kN3 kNA1.3 kN4.已

14、知一構(gòu)件的受力入圖所示，求出 1-1截面上的內(nèi)力?1解：1-1截面的受力圖為:5kN-A3kN A3kN由平衡條件:Fx 05+3-3-N=0N=5(KN)(拉力)答：1-1截面的內(nèi)力為5KN是一拉力解：簡(jiǎn)易起重機(jī)受力分析如下:4.如圖所示的簡(jiǎn)易起重機(jī)，起重量W=10KN AB桿自重忽略不計(jì)，試求載荷示位置時(shí)BC桿的拉力和錢鏈A的約束反力。Fx 0Fx T cos30o 0xxFy 0 Fy Tsin3O0 W 0MA 0 W a Tsin300 2a 0代入W=10KN解得：Fx 8.66KNFy 5KNT 10KN六、工程應(yīng)用題1.某化工廠反應(yīng)釜。內(nèi)徑 溫度120 C,.許用應(yīng)力為 C=0

15、.8mm試設(shè)計(jì)釜體壁厚。Di=1600mm 設(shè)計(jì)壓力 P=1.7MPa,材料用 0Ch8Ni9Ti ,工作 t二137MPa容器的焊縫系數(shù)取=0.85 ,壁厚附加量為解：計(jì)算壁厚PcDi-tp1.7 1600 11.6(mm) 2 137 0.85 1.7SC 11.6 0.8 12.4(mm)再向上圓整得名義厚度 Sn14(mm) 則 SeSn C 14 0.8 13.2(mm)此反應(yīng)釜的名義壁厚為14mm2 .某減壓塔，內(nèi)徑為 Di=2400mm壁厚附加量為 C=2mm筒體上下為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,筒體切線間長(zhǎng)度為 L=24600mm(包括封頭直邊長(zhǎng)度)，塔體共設(shè)9個(gè)加強(qiáng)圈，塔體的設(shè)Q235-

16、AR,試用圖算法設(shè)計(jì)該塔體的壁厚。材料 s 235MPa,Et 2.0 105 MPa解 設(shè)Sn 12mm,則唯00012 0 2 10mm, 800 gD0 Di0 2Sn 2400 24 2424mm24600 -A32400_42500mm計(jì)壓力為P=0.1MPa,設(shè)計(jì)溫度為150C,塔體所用材料為D。25001.0314,2424D0 2424 ， 242.4Se10查得:A=0.00035 B=47MPaP=B 一 二0.194MPaD0SeSn12mm為塔體壁厚合適。3 .現(xiàn)設(shè)計(jì)一內(nèi)壓圓筒形容器，已知設(shè)計(jì)壓力t P 1.2MPa,設(shè)計(jì)溫度為200C,圓筒體 的內(nèi)Di 2000mm材

17、料選用20R,123MPa s 245MPa ,壁厚附加量C=2mm要求采用雙面對(duì)接焊縫，局部探傷。確定該容器筒體壁厚，進(jìn)行水壓試驗(yàn) 強(qiáng)度校核。解：因?yàn)椴捎秒p面對(duì)接焊縫，局部探傷：0.85Pc P 1.2MPaPcDi2 tPc1.2 20002 123 0.85 1.211.544mmn C 11.544 2 13.544mm再向上圓整得 n 14mm該的容器名義壁厚為14mm PT 1.25Pt 1.25 1.2 1.0 1.5MPae n C 14-2 12mmt 皿一（200° 12）147.9MPa 2 e2 0.85 120.9 s 0.9 245 220.5MPaT 0.9 s所以該容器水壓試驗(yàn)強(qiáng)度合格。4 .沿頂部支承的儲(chǔ)罐如圖。 已知其中徑