盘锦职业技术学院2008工艺专业化工容器课程考试题A答案

2008～2009学年第一学期07化工机械与维修专业

化工容器与设备考试题A卷答案

一、填空：（每空1分，共20分）

1对碳钢、16MnR、15MnNbR和正火的15MnVR钢板制容器，液压实验时，液体温度不得低于（5℃），其他低合金钢制容器（不包括低温容器），液压实验时，液体温度不得低于（15℃） 。

2设计温度虽不直接反映在强度计算公式中，但它是设计中（选择材料）和确定（许用压力）时的一个不可缺少的参数。

3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。计算加强圈的惯性矩时应包括（加强圈）和（圆筒有效段组合截面）两部分的惯性矩。

4、制定法兰标准尺寸系列时，是以（16MnR）材料，在（200℃） 时的力学性能为基础的。

5、法兰公称压力的确定与法兰的最大（允许操作压力）、（操作温度）、（法兰材料）三个因素有关。

6、采用榫槽型的法兰密封，应使固定在设备上的法兰为（榫）面，可拆下部分的法兰为（槽）面，有利于保护法兰密封面不受损坏。

7、在填料塔的喷淋装置中，常用的三种类型是（喷洒型）、（溢流型）、（冲击型）。 8、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内径） 二、判断：（每题1分，共10分，对的打T，错的打F填在下表内） 1 F 2 F 3 F 4 T 5 T 6 F 7 T 8 F 9 F 10 T 1、材料的屈强比越高，越有利于充分发挥材料的潜力，因此，应极力追求高的屈强比。

2、只要设备的使用温度在0~350℃范围内，设计压力?1.6MPa，且容器厚度

?20mm，不论处置何种介质，均可采用Q235－B钢板制造。

3、蠕变强度表示材料在高温下抵抗产生缓慢塑性变形的能力；持久强度表示材料在高温下抵抗断裂的能力；而冲击韧性则表示材料在外加载荷突然袭击时及时和迅速塑性变形的能力。

4、薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R1?R2，则该点的两向应力?1??2。

5按无力矩理论求得的应力称为拨，薄膜应力，薄膜应力是沿厚度均匀分布的。 6、凡薄壁壳体，只要其几何形状和所受载荷对称于旋转轴，则壳体上任何一点用薄膜理论应力公式求解的应力都是真实的。

7、椭圆壳的长、短半轴之比a/b越小，其形状越接近球壳，其应力分布也就越趋于均匀。

8、折流板固定时，一边可焊在筒体壁上，一边可焊在拉杆上。

9、因为内压薄壁圆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。

10、欲提高法兰的刚度，则应加大法兰的外径，增加法兰的厚度，减小螺栓力作用的力臂。

三、选择题：（每空2分，共10分，答案填到下表中） 1 a 2 c 3 c 4 c 5 b 1．浮头式换热器 。 a.完全消除温差应力 b. 部分消除温差应力 c. 不能消除温差应力

2．一薄壁外压圆筒，按我国容器设计规定进行校核，得知其允许工作外压为

2Mpa，则该容器的临界压力Pcr为：

a．Pcr=2Mpa b．Pcr=4Mpa c．Pcr=6Mpa

3．压力容器元件的金属温度是指该元件的金属的 。

a．表面温度的较高者 b．内外表面温度的平均值 c.截面温度的平

均值 4．

对于铁基合金，其屈服点随着温度的升高而 。 a．升高 b．不变 c． 降低

5． U型管式换热器能进行机械清洗的空间 。

a.只有管程 b.只有壳程 c.管程及壳程均可

四、简答题：（共30分）

1、目前我国纳入安全技术监察范围的压力容器须同时具备的三个条件？（3分） （1）最高工作压力Pw?0.1MPa；

（2）内径Di?150mm，且容积V?0.025m3；

（3）介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体。

2、写出薄膜应力的两个方程，并说明式中字母的含义及两个方程的应用条件。（6分）

①薄膜应力的两个方程………………………………………….2分

?微体平衡方程式 R区域平衡方程式

???R?pS

??pR2S

?—经向应力，MPa ??—环向应力，MPa

R—壳体中曲面在所求应力点的第一曲率半径，mm; R—壳体中曲面在所求应力点的第二曲率半径，mm;

S—厚度，mm; P—气体压力，MPa

②应用条件………………………………………………………….4分

1) 回转壳体曲面在几何上是轴对称,壳体厚度无突变；曲率半径是连续变化的，材料是各向同性的，且物理性能（主要是E和μ）应当是相同的； 2) 载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的； 3) 壳体边界的固定形式应该是自由支承的；

4) 壳体的边界力应当在壳体曲面的切平面内，要求在边界上无横剪力和弯矩。 5) S/Di≤0.1

3、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（4分） （1） （2） （3） （4）

直径为2000mm，设计压力为1MPa的圆筒形容器 设计压力为3.6MPa的搪玻璃压力容器 设计压力为5MPa的压力容器 p为4MPa的剧毒介质容器

（1）为一类容器；（2）为三类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。

4、分析安装在户外的塔体受哪些载荷的作用？说明这些载荷将引起何种变形？（5分）

答：主要受工作压力、重量载荷、风载荷、地震载荷以及偏心载荷的作用。 对各种载荷影响的考虑： （1）工作压力引起拉伸变形；

（2）重量载荷引起的轴向拉伸和压缩变形； （3）风载荷造成的风弯矩，引起弯曲变形；

（4）垂直地震力引起的轴向拉伸和压缩变形，水平地震力形成地震弯矩，引起弯曲变形；

（5）偏心载荷造成偏心弯矩，引起弯曲变形，同时也产生压缩变形。 5、法兰的公称压力是如何定义的？一设备法兰的操作温度为2800C，工作压力

为0.4MPa，当材料为Q235-A和15MnVR时应分别按何种公称压力级别确定法兰几何尺寸。（6分）

以16MnR在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该尺寸法兰的公称压力。

Q235-A应按公称压力1.0MPa级别确定法兰的几何尺寸。 15MnVR应按公称压力0.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。 6、卧式和立式容器支座的形式主要有哪些？（6分）

卧式容器的支座主要有鞍座、圈座和支腿，立式容器的支座主要有耳式支座、支撑式支座和裙式支座。

五、计算题：（共30分，每题10分）

1、有一库存很久的氧气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无缝

钢管收口而成，实测其最小壁厚为6.5mm,已知材料的σb=540 MPa,σs=260 MPa,设计温度为常温。今欲充15MPa的压力使用,问强度是否够？如果强度不够，该氧气瓶的最大允许工作压力是多少？（取C2=1mm） 解：

（1）确定参数……………………………………………………………………4分

Pc?15MPa,Do?219mm,?n?6.5mm,??1(无缝钢管），取腐蚀裕量C2＝mm?540???t?b??180MPa????ns3????t??s?260?162.5MPa??162.5MPa??ns1.6??min

C?C1?C2?0?1?1mm(因为已知最小壁厚为6.5mm,故不再计入负偏差C1)

?e??n?C?6.5?1?5.5mm

（2）强度校核…………………………………………………………………4分

?t??t?Pc?Do??e?t?????

2?e15??219?5.5??291.1MPa

2?5.5可见?t?291.1MPa??t??162.5MPa，所以该氧气瓶用于15Mpa的压力下强度不够,不安全,须改变用途降压使用。

(3)确定最高允许工作压力………………………………………………………3分

?????Pw??2?????e?2?162.5?1?5.5?8.37MPa

Do??e219?5.5t该氧气瓶的最大安全使用压力为8.37MPa

2、一个低合金钢内压反应塔，筒体内径Di?1000mm，标准椭圆形封头，工作 压力2.0MPa（装有安全阀），工作温度2700C，塔体采用单面手工电弧焊，100% 无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性。设计塔体壁厚，并校核水压试验强度。

????170MPa，（????144MPa，?T??s?345MPa，

tpT?Di??e? ?0.9??s）

2?e 钢板负偏差（Cl）表 （mm） 钢板厚度 负偏差 4.5～5.5 0.2 6～7 0.6 8～25 0.8 26～30 0.9 32～34 1 36～40 1.1

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