期末復(fù)習(xí)題答案——化工過程設(shè)備設(shè)計

1、化工過程設(shè)備設(shè)計期末復(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)計得到的30年一遇10分鐘平均最大風(fēng)速為標準計算而得的值叫基本風(fēng)壓值。4計算厚度由計算公式而得的壁厚叫計算壁厚。5低壓容器對內(nèi)壓容器當其設(shè)計壓力為時為低壓容器。6等面積補強法在有效的補強范圍內(nèi)，開孔接管處的有效補強金屬面積應(yīng)大于或等于開孔時減小的金屬面積。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公稱壓力將壓力容器所受到的壓力分成若干個等級，這個規(guī)

2、定的標準等級就是公稱壓力。9計算壓力在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定容器壁厚的壓力為計算壓力。1020R20表示含碳量為0.2%，R表示容器用鋼。11設(shè)計壓力設(shè)定在容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷，其值不低于工作壓力。12強制式密封完全依靠螺栓力壓緊墊片使之密封為強制式密封。13強度構(gòu)件在外力作用下不至發(fā)生過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)力在單元體的三對相互垂直的平面上只作用有正應(yīng)力而無剪應(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。17強度 構(gòu)件抵抗外力作用不致發(fā)生過大變

3、形或斷裂的能力。18無力矩理論因為容器的壁薄，所以可以不考慮彎矩的影響，近似的求得薄殼的應(yīng)力，這種計算應(yīng)力的理論為無力矩理論。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，錯誤劃×）1內(nèi)壓圓筒開橢圓孔時，其長軸應(yīng)與軸線平行。 （×）2設(shè)計壓力為4MPa的容器為高壓容器。 （×）3容器的名義厚度與計算厚度的差值是壁厚附加量。 （×）4受內(nèi)壓作用的容器必須按強度計算進行壁厚設(shè)計。 （）5一常壓塔最大壓應(yīng)力應(yīng)發(fā)生在安裝檢修時的設(shè)備迎風(fēng)側(cè)。 （×）6在補強圈上開有一個M10的小螺

4、紋孔。 （）7壓力容器無論制造完畢后或檢修完畢后，必須進行壓力試驗。（）8邊緣應(yīng)力具有自限性和局限性。 （）9當焊縫系數(shù)一定時，探傷比例隨焊縫系數(shù)的增加而減小。 （×）10容器的強度反映了外壓容器抵抗失穩(wěn)的能力。 （×）11壓力容器的設(shè)計壽命是從腐蝕裕量中體現(xiàn)出來 （）12法蘭密封中，法蘭的剛度與強度具有同等重要的意義。 （×）13當材質(zhì)與壓力一定時，壁厚大的容器的應(yīng)力總是比壁厚小的容器應(yīng)力?。?#215;）14塔的最大質(zhì)量出現(xiàn)在其水壓試驗時 （）15塔的穩(wěn)定性計算也可用計算法進行計算。 （×）16從管理角度出發(fā)，低壓容器一定是一類容器。 （×

5、）17內(nèi)、外壓容器的壁厚設(shè)計均是按強度設(shè)計方法進行設(shè)計。 （×）18以無縫鋼管制成的壓力容器其公稱直徑為鋼管的內(nèi)徑。 （×）19按無力矩理論求得的應(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)歷的四個階段是彈性變形階段 屈服階段強化階段 縮頸斷裂階段。2、一鋼管由無縫鋼管而成，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)計壓力為 。5、受外壓作用的長圓筒發(fā)生的是穩(wěn)定性 破壞，而不是 強度 破壞。6、設(shè)計溫度在壁厚設(shè)計時與的選

6、擇 材料 許用應(yīng)力 有關(guān)。7鋼材中含有雜質(zhì)硫會造成鋼材的 熱脆 性增加，含有雜質(zhì)磷會造成 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 兩個特點。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)載荷 ， 質(zhì)量載荷 的作用。四、簡答題1設(shè)置加強圈目的是什么？答：設(shè)置加強圈的目的是減小計算長度，提高容器抗失穩(wěn)的能力。2壓力容器計算中壁厚名稱有幾種？答：有計算厚度，設(shè)計厚度，名義厚度，有效厚度。3為何要限定水壓試驗時的試驗溫度？答：限定水壓試驗的試驗溫度是為了使水溫高于材料的轉(zhuǎn)脆溫度

7、而低于水的沸點溫度，確保水壓試驗正常進行。4為何在薄壁容器的壁厚設(shè)計公式中引入焊縫系數(shù)？答：為了補償焊接應(yīng)力或焊接缺陷等因素對容器強度的削弱，所以引入焊縫系數(shù)。5設(shè)計某一鋼制外壓短圓筒時，發(fā)現(xiàn)20g鋼板算得的臨界壓力比設(shè)計要求低10%，能否改用屈服限比20g高35%的16MnR鋼板來滿足設(shè)計要求？答：不能。因為臨界壓力與材料的強度無關(guān)。6一管法蘭為碳鋼。操作溫度為300，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2.5MPa。7一外壓鋼制圓筒，已知其臨界壓力為1.2MPa，試問當外壓為0.6MPa，內(nèi)壓為0.1MPa時能否使用該圓筒？答：不能。因為Pcr=，

8、 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：球殼上任意點的第一與第二曲率半徑均為R。10塔在水壓試驗時，其合成應(yīng)力的計算為何不考慮地震載荷的作用？答：因為人們不會在地震時進行水壓試驗時，也就是說，水壓試驗時沒有地震載荷，因此其合成應(yīng)力的計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)緊力密封面型式法蘭剛度墊片性能操作條件。 12標準法蘭公稱壓力如何選??？答：法蘭公稱壓力的確定與法蘭的最大操作壓力和操作溫

9、度以及法蘭材料三大因素有關(guān)。當法蘭材料一定時，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等面積不強法的補強原則是什么？答：局部補強的金屬截面積必須等于或大于開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屬于哪一類鋼？并解釋各符號的含義？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

10、壓試驗的目的是什么？為什么水壓試驗時必須限制其環(huán)境溫度？答：目的：降低開孔接管處的應(yīng)力峰值，使這個應(yīng)力峰值限定在一定許可范圍內(nèi)。水壓試驗時必須限制環(huán)境溫度，使環(huán)境溫度小于水沸點溫度以防止水轉(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結(jié)果。18. 內(nèi)壓容器強度設(shè)計時為什么要引入焊縫系數(shù)？答：為了補償由于焊接工藝造成的對容器強度、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. 何謂計算厚度？何謂名義厚度？何謂有效厚度？答：計算厚度：有公式計算而得的厚度；名義厚度:計算厚度加上壁厚附加量再向上圓整至標準值；有效厚度：名義厚度減去壁厚附加量。20工程中常用的補強結(jié)構(gòu)有哪些

11、？補強圈上一M10孔的作用是什么？答：工程中常用的補強結(jié)構(gòu)有：貼板補強，接管補強和整體補強。貼板補強上一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)計中滿足運輸、制造和安裝的剛度要求。22壓力容器何時要進行壓力試驗？為何要限制水壓試驗時的環(huán)境溫度？ 答：容器制造完畢后或檢修、安裝完畢后投入使用之前，進行水壓試驗。原因是防止水變?yōu)闅怏w，同時確保在水壓試驗時不會發(fā)生材料突然變脆而造成強度破壞的現(xiàn)象，使

12、水壓試驗?zāi)茼樌M行，達到通過水壓試驗檢驗容器強度及有無滲透現(xiàn)象的目的。2320R屬于何類型鋼？解釋其中各符號的含義。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、計算題1. 有一熱油管線，已知設(shè)計壓力為0.5MPa，設(shè)計溫度為300，試問在此管線上能否使用公稱壓力為0.6MPa的20長頸對焊法蘭？為什么？答：不能。因為：查附表-7，0.6MPa 20號鋼，300長頸對焊法蘭的P=0.35MPa<P=0.5MPa。所以不能用。2.已知球殼上一

13、點A，求A點的第一、第二曲率半徑。答： 第一曲率半徑: R1=R第二曲率半徑: R2=R3一外壓鋼制圓筒，已知其臨界壓力，試問當外壓，內(nèi)壓時，能否使用該圓筒？為什么？解：因為圓筒為鋼制圓筒，所以 所受外壓力所以此圓筒不可以使用。5 kN3 kN3 kN114已知一構(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：3kNN 3kN5kN1由平衡條件： 5+3-3-N=0N=5(KN)(拉力)答：1-1截面的內(nèi)力為5KN，是一拉力。4如圖所示的簡易起重機，起重量W=10KN。AB桿自重忽略不計，試求載荷W位于圖示位置時BC桿的拉力和鉸鏈A的約束反力。解：簡易起重機受力分析如下

14、： 代入 W=10KN，解得：六、工程應(yīng)用題1某化工廠反應(yīng)釜。內(nèi)徑Di=1600mm，設(shè)計壓力P=1.7MPa，材料用0Cr18Ni9Ti，工作溫度120,.許用應(yīng)力為=137MPa，容器的焊縫系數(shù)取=0.85，壁厚附加量為C=0.8mm。試設(shè)計釜體壁厚。解：計算壁厚 再向上圓整得名義厚度 則此反應(yīng)釜的名義壁厚為14mm。2.某減壓塔，內(nèi)徑為Di=2400mm，壁厚附加量為C=2mm，筒體上下為標準橢圓形封頭，筒體切線間長度為L=24600mm（包括封頭直邊長度），塔體共設(shè)9個加強圈，塔體的設(shè)計壓力為P=0.1MPa，設(shè)計溫度為150，塔體所用材料為Q235-AR, 試用圖算法設(shè)計該塔體的壁厚。材料解 設(shè),則 查得：A=0.00035 B=47MPaP= =0.194MPa 為塔體壁厚合適。3. 現(xiàn)設(shè)計一內(nèi)壓圓筒形容器，已知設(shè)計壓力1.2MPa，設(shè)計溫度為200，圓筒體的內(nèi)2000mm。材料選用20R，壁厚附加量C=2mm。要求采用