盘锦职业技术学院2008工艺专业化工容器课程考试题B答案

化工设备,化工设备基础

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B卷答案

一、填空：（每空1分，共20分）

1、对于铁基合金，其屈服点随着温度的升高而（降低），弹性模量E随着温度的升高而（降低）。

2、对于碳和低合金刚值的容器，考虑其刚性需要，其最小厚度 min （3）mm，对于高合金钢制容器，其最小厚度 min （2）mm。

3、标准椭圆形封头的长短半轴之比a/b =（2），此时的K=（1）。

4、外压容器的焊接接头系数均取为 （1）；设计外压圆筒现行的稳定安全系数为m （3.0）

5、法兰连接结构，一般是由（联接）件、（被联接）件和（密封元）件三部分组成。

6、在法兰密封所需要的预紧力一定时，采取适当减小螺栓（直径）和增加螺栓（个数）的办法，对密封是有利的。

7在鞍座标准中规定的鞍座包角有 （120°）和 （150°）两种。 8、列管式换热器的管子与管板有（胀接）、（焊接）、（胀焊并用）。

9、按材料成分划分，Q235-A属于（普通碳素结构钢）钢，16MnR属于 （低合金容器用钢）钢。

二、判断：（每题1分，共10分，对的打T，错的打F填在下表内）

1、在一般回转薄壳上,同一纬线上各点的周向应力相同而经向应力不同 。 2、材料的冲击韧度 k高，则其塑性指标 5也高；反之，当材料的 5高，则 k也一定高。

3、弹性模量E和泊松比 是材料的重要力学性能，一般刚才的E和 都不随温度的变化而变，所以都可以取为定值。

4在承受内压的圆筒型容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与圆筒轴线平行。

化工设备,化工设备基础

5因为内压薄壁圆筒的两向压力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁后大的容器，壁内的应力总是小于壁厚小的容器。

6由于圆锥形容器锥顶部分应力最小，所以开孔宜在锥顶部分。

7、因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以在任何情况下，都必须首先考虑采用半球形封头。

8、一卧式容器有三个鞍式支座，应选一个A型，两个B型的。

9、安全系数是一个不断发展的数据，随科学技术发展的趋势，安全系数逐渐变小。

10、只要管子的公称直径一定，它的外径也就确定了。 三、选择题：（每空2分，共10分）

1．一台外压容器直径 1200mm，圆筒壳长2000mm,两端为半球形封头，其外压计算长度为 。

a．2000mm b．2400mm c．2600mm 2．有效厚度一定不小于。

a．名义厚度 b．计算厚度 c．设计厚度

3．换热器的设计中，为了在相同管板面积上排列最多的管数，换热管在管板上的排列方式可以采用 。

a．正三角形 b．正方形 c．转角正方形 4．外压圆筒的计算长度：指的是两相邻刚性构件之间的 a．最大 b．最小 c． 平均 5．设计压力为10MPa的压力容器属于。

a．低压容器 b．中压容器 c．高压容器 四、简答：

1、容器机械设计的基本要求主要有？（4分）

强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性、节省材料、便于制造、方便操作便于运输、技术经济指标合理

2、什么叫外压圆筒的临界压力？影响临界压力的因素有哪些？（5分）

化工设备,化工设备基础

①导致筒体失稳时的最小压力称为该筒体的临界压力。…………………2分 ②影响临界压力的因素：……………………………………………………3分 1)筒体几何尺寸的影响； 2)筒体材料性能的影响；

3)筒体椭圆度和材料不均匀性的影响。

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20MPa的圆筒形容器 设计压力为0.6MPa的液氨储罐 设计压力为0.5MPa的管壳式余热锅炉 p为3MPa的氰化氢容器

（1）为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 4、不锈钢为什么含碳量都很低？（5分）

在铬不锈钢中，起决定作用的主要元素是铬。由于钢中存在的碳元素能与铬形成铬的碳化物，因而消耗了铬，致使钢中的有效铬含量减少，使钢的耐腐蚀性降低，故不锈钢中的含碳量都是较低的。

5、一设备法兰的操作温度为2700C，工作压力为0.8MPa，当材料为Q235-B和15MnVR时应分别按何种公称压力级别确定法兰几何尺寸。（4分）

Q235-B应按公称压力1.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。 15MnVR应按公称压力1.0MPa级别确定法兰的几何尺寸。

6、画图说明固定管板式换热器产生温差应力的原因，并说明消除温差应力的措施。（8分）

①温差应力产生的原因………………………………………….4分

化工设备,化工设备基础

如图所示,固定管板式换热器的壳体与管子,在安装温度下,它们的长度均为L(图a);当操作时(图b),壳体和管子的温度都升高,若管壁温度高于壳壁温度,则管子自由伸长量 和壳体自由伸长量 分别为 = (t-t)L = (t-t)L 式中

, —分别为管子和壳体材料的温度膨胀系数，1/℃；

t

—安装时的温度，℃

t

，t—分别为操作状态下管壁温度和壳壁温度，℃

由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，见图c，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。此拉、压应力就是温差应力。这就是温差应力产生的原因。 ②消除温差应力的措施…………………………………………….4分 1) 减少壳体与管束间的温度差 2) 装设挠性构件

3) 使壳体和管束自由热膨胀 4) 双套管温度补偿

五、计算：（共30分，每题10分）

1、有一圆筒形锅炉汽包，其内径为Di=1200mm,工作压力为15.6MPa,汽包上装有安全阀，设计温度为350℃，材质为18MnMoNbR,双面焊对接接头，100%探伤。已知

[ ]=190MPa，[ ]

t

=190 MPa,C1=0, C2=1mm, s=410MPa,试设计该汽

包厚度，并校核水压试验强度。(钢板常用厚度表： 50mm、55mm、60mm、65mm)

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解：

（1）确定参数……………………………………………………………………2分

p 1.1 15.6 17.16MPa，C2＝1mm， Di 1200mm， 190MPa， ＝1

t

（2）计算厚度……………………………………………………………………3分

pDi2

t

p

17.16 12002 190 1 17.16

56.57mm

d

pDi

2

C2 56.75 1 57.75mm

t

p

n C1 C2 57.75mm。

圆整后取厚度为 n=60mm,该汽包可用60mm厚的18MnMoNbR钢板制造. (3)校核水压试验强度……………………………………………………………5分

PT 1.25P

t

1.25 17.16

190190

21.45MPa ，（P Pc 17.16MPa)

e n C 60 1 59mm

T

pT Di e 2 e

0.9

s

21.45 2 1200 59

2 59

228.86MPa

0.9 1 410 369MPa

，

T 0.9 s， 所以水压试验强度足够

2、一个低合金钢内压反应塔，筒体内径Di 500mm，标准椭圆形封头，工作压

力2.0MPa

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