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A卷答案化工设备机械基础


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· · · · · · · ·线· · · ········· ··········

9、 提高法兰刚度的有效途径是 增加法兰厚度、减小螺栓作用力臂、增加法兰盘外径。

菏泽学院化学与化工系 2009 级 2011-2012 学年第 1 学期

10、 卧式容器双鞍座的设计中,容器的计算长度等于 筒体 长度加上两端凸形封头曲面 深度的 2/3 。 11、 对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,其最小壁厚δ 合金钢制容器,其最小壁厚δ
min min

别 : _____________ 年级:____________ : 业 专 _________________ ___ 姓 名 : _______________ : 号 学 ________________

化学工程与工艺专业《化工设备机械基 础》试卷(A)答案
(110 分钟)

=

3

mm;对于高

=

2

mm.

得 四 五 总 分

分 二、判断题(每小题 2 分,共 20 分)
)1、图纸标注的容器壳体厚度指的是名义厚度δ n,即可以作为依靠来承受介 质压力的厚度。

· ···· ····· ·· ····· ··· · ·· · ·· · ·阅· · · · · · · ·· · · · · ·卷· · · · · · · ·· · ·· · · ·· · ·· · · · · · · · · · ·密 · ···· ····· ·· ····· ··· · ·· · ·· · ·封· · · · · · · ·· · · ·· · · ·· · · · · · ·线· · · ········· ··········

题 得

号 分







阅卷人
( ×

阅卷人

(

×

)2、对同一公称直径和公称压力的标准法兰,材料不同,法兰的尺寸也不同, 但法兰实际承压能力不变。



分 一、填空(每空 1 分,共 30 分)
铬 、 镍 ,450~850℃间停留较长时间,使晶粒边缘

(

×

)3、在中低压容器设计中,由于半球形封头受力情况好,因此常常作为最佳的 凸形封头被选用。

阅卷人

(



)4、 因为封头的尺寸不能太多,压力容器筒体的直径必须按一定的公称直径 系列来选取,而不是单纯按化工工艺要求来确定。

1、不锈钢的主要合金元素是 造成 晶间腐蚀 现象

(



)5、薄壁回转壳体中任一点,只要该点的两个曲率半径 R ? R ,则该点的两向
1 2

2、碳钢热处理是将钢材经过 加热 、 保温 、 冷却 过程,以改变其组织结构,实现 改变其性能的工艺。 3、 边缘应力的两个基本特征是 局部性 、 自限性 。 4、 对于用钢板卷焊的压力容器筒体,用它的 筒体是用无缝钢管直接截取的,规定用钢管的 5、压力容器用法兰有 甲型平焊 、 内径 外径 作为其公称直径,如果压力容器 作为其公称直径。 、 长颈对焊 三种结构型式。 三种。 ( × ( ( × ( ×

应力? ? ? 。
m

?

)6、 因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比, 当材质与介质压力一定时, 则壁厚大的容器,壁内的应力总是小于壁厚小的容器。 )7、在法兰设计中,如欲减薄法兰的厚度 t,则应加大法兰盘外径 D0,加大法 兰长径部分尺寸和加大臂长度。

乙型平焊

X )8、假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想,制造的精度绝对保证,则在任 何大的外压下也不会发生弹性失稳。 )9、 厚度为 60mm 和 6mm 的 16MnR 热轧钢板,其屈服点是不同的,且 60mm 厚钢 板的σ s 大于 6mm 厚钢板的σ s。

6、压力容器开孔补强结构主要有 补强圈补强 、 厚壁管补强 、 整锻件补强

7、 有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为 0.5MPa,工作温度<200℃,试确 定: (1)釜体的计算压力(外压)pc= -0.6 MPa;釜体水压试验压力 pT=0.75 MPa. (2)夹套的计算压力(内压)pc= 0.5 MPa;夹套的水压试验压力 pT=0.625 MPa. 8、外压圆筒的加强圈,其作用是将 长 圆筒转化成为 短 圆筒,以提高 临界失稳压力,减薄筒体壁厚。加强圈的惯性矩应计及 加强圈 和 加强圈和圆筒 有效段组合截面。
(共 6 页) 第1页

(

×

)10、 18MnMoNbR 钢板的屈服点比 Q235-AR 钢板的屈服点高 108%, 10、 因此, 18MnMoNbR 用
钢板制造的外压容器, 要比用 Q235-AR 钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省 许多钢材。
(共 6 页) 第2页









阅卷人

三、名词解释(每小题 5 分,共 25 分)

五、计算题(每小题 15 分,共 15 分)

阅卷人 1、 设计容器筒体和封头厚度。 已知内径 Di=1400mm,计算压力 pc=1.8MPa,设计温度为 40℃, 材质为 15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%无损检测。 封头按标准椭圆形形式 算出其所需厚度。确定参数:Di=1400mm; pc=1.8MPa; t=40℃; φ =1.0(双面焊对

1、弹性失稳:承受外压载荷的壳体,当外压载荷增大到某一值时,壳体会突然失去原来 的形状,被压扁或出现波纹,载荷卸去后,壳体不能恢复原状,这种现象称为外压 壳体的失稳。 2、屈服点:金属材料发生屈服现象的应力,即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵 抗产生塑性变形的能力。 3、薄壁容器:容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于 0.1 的容器。 4、正火:将加热到临界点以上的一定温度,保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气 中却下来,冷却速度比退火快,因而晶粒细化。 5、等面积补强原则:局部补强的金属面积必须等于或大于开孔所减去的壳体截面积,其 实质在于补强壳壁的平均强度,即用与开孔等截面积的外加金属来补偿所减弱的壳壁强 度。

接接头,100%无损) ;C2=1mm.(介质无大腐蚀性)C1=0.25mm 15MnVR:假设钢板厚度: 6~16mm ,则: [σ ]t =177MPa , [σ ] =177MPa ,?s = 390 MPa

解: (1)筒体壁厚设计:

S=

p c Di 2[σ ] φ p c
t

=

1.8 × 1400 = 7.16m m 2 × × .0 1.8 177 1

2分

C1=0.25mm(按教材表 4-9 取值,GB6654-94《压力容器用钢板》 ) C=C1+C2=1.25mm. 名义壁厚:Sn=S+C+圆整, S+C=7.16+1.25=8.41mm. 1分 2分





圆整后,Sn =9mm.

四、简答题(每小题 10 分,共 10 分)
阅卷人 1、列管式换热器机械设计包括哪些内容?

(2)

筒体水压试验校核

σT =

pT ( Di + S e ) ≤ .9φσ s 0 2S e
有效壁厚

1分

Se = Sn -C=9-1.25=7.75mm

答:首先进行材料的选择。

1分 2分 2分 计算应力 应力校核 试验压力

①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算; ②换热器封头选择,压力容器法兰选择; ③管板尺寸确定; ④管子拉脱力的计算; ⑤折流板的选择与计算; ⑥温差应力计算。 1分 1分 1分 1分

PT = 1.25P

[σ ] 177 = 1.25× .8 × 1 = 2.25MPa 177 [σ ] t

1分

σT =

PT ( Di + S e ) 2.25×(1400+ 7.75) = = 204.35MPa 1 分 2S e 2 ×7.75

0.9σ s φ = 0.9 ×390× = 351MPa 1
1分

1分 1分

此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。

? σT < 0.9σ S φ
(3 )封头厚度设计 标准椭圆封头:

∴ 筒体水压试验强度足够

(共 6 页)

第3页

(共 6 页)

第4页

S=

Kp c Di 1.0 ×1.8 ×1400 = = 7.1m m 2[σ ]t φ 0.5 pc 2 ×177×1.0 0.5 ×1.8
S+C=7.1+1.25=8.35mm. 1分 1分

3分

名义壁厚:Sn=S+C+圆整, 圆整后,Sn =9mm.

(共 6 页)

第5页

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