040108化工设备设计基础 - 19

一、填空题

1. 两物体之间的机械作用称之为力。力的三要素是 、 和 。 2. 材料破坏的主要形式有 和 。 3. 平面力偶系平衡的充要条件是 。

4. 设计温度在压力容器的壁厚计算公式中尽管没有直接出现，但它是 和确定 时不可缺少的参数。

5. 薄膜理论中分析的轴对称壳体是指壳体的 、 和 都是对称于对称轴。 6. 压力容器零部件进行标准化的两个基本参数是 和 。 7. 内压操作的塔设备其最大组合轴向压应力出现在 工况时设备 侧。 8. 低碳钢的拉伸过程可分为 、 、 和 四个阶段。 9. 表征梁变形的参数是 和 。 10. 受外压的长圆筒，侧向失稳时波形数n 。

11. 压力容器制造完成之后必须进行压力试验，按照压力试验的介质种类可以分为 和 两种方法。

12. GB 150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的 标准。

13. 在压力容器的四个壁厚中，图纸上所标注的厚度是 厚度，用来承担外载荷强度的厚度是 厚度。

14. 法兰联接结构，一般是由 、 和 三部分组成。 15．在《压力容器安全技术监察规程》中根据受压容器的_________、________以及__________将容器分为一、二、三类。

16. 梁的任一截面上的内力有 和 。

17. 从设备或管道的联接方式看，法兰结构形式可分为_____、_____、______和任意式法兰四类。 18. 卧式容器的支座有______________、______________和______________三种形式。

19. 平面力系问题的各类约束中，柔软体约束存在 个约束反力，固定铰链支座约束存在 个约束反力。

20. 对于外压容器，其失效形式有两种：______________和_______________。

二、判断题（正确的标注“√”，错误的标注“×”）

1. 强度设计准则是保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。 2. 对内压容器，考虑其刚性需要，要规定其相应的最小厚度。

3. 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

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生失稳。

4. 横截面为正六角形的柱壳的直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，能用薄膜理论求解壁内应力。 5. 不论是压力容器法兰还是管法兰，在我国现行的标准都是一个。

三、简答分析题

1. 试画出图1中AC构件的受力图。构件重量不计。

图1

2. 设计压力为3.6MPa的搪玻璃压力容器是为几类容器？依据是什么？

3. 按从小到大的顺序写出下列封头在相同条件下（温度、材料、筒体尺寸、壁厚及焊接等）所能承受的最高压力：平板封头P1、半球形封头P2、椭圆形封头P3、碟形封头P4。

4. 在双鞍式卧式容器设计中为何要选用两个型式不同的鞍座？都是什么类型？ 5. 设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？

6. 塔的最大质量、最小质量出现在何工况？写出其最大、最小质量的表达式。

7．GB150中，内压薄壁容器壁厚设计公式是从第几强度理论推导出来的？压力容器的强度理论分别是什么？

8. 设计压力为6.5MPa柴油加氢精制反应器，V=200m3为几类容器？依据是什么？ 9．什么情况下容器必须做气压试验？气压试验压力如何确定？

10. 通过低碳钢单向拉伸试验（圆棒状试件）的各阶段分别得到材料的哪些机械性能指标？ 11. 某精馏塔的设计压力为0.5MPa，设计温度为300℃。试问在此塔上搭配联接塔身与封头的法兰，能否使用公称压力为0.6MPa、20钢制的乙型平焊法兰？为什么？

12. 求图1所示轮胎形回转体上A、B两点的第一、第二曲率半径？

图1

13. 写出下类钢材牌号的含义09MnNiDR和1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。 14. 二力平衡条件是什么？什么叫二力杆？

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四、计算应用题

1. 沿顶部支承的储罐如图2所示。已知其中径D=2000mm，储水高H=6000mm，有效壁厚

e10mm ，顶部气压P0.1MPa，A点离储罐底部之距离X1000mm，水9.8103Nm3，求A、B两点的两向薄膜应力？

2. 某厂一塔，内径Di800mm，设计压力P1.2MPa，设计温度127℃，焊缝系数=0.85，材料16MnR，材料许用应力[]t=170MPa，壁厚附加量为C3mm。 ① 确定此塔体名义壁厚？

② 若塔采用材料为Q235-A，此时材料的[]t=113 MPa，此塔的名义壁厚为10 mm，其他条件不变，校核此塔的强度？

3. 图2为某立式圆筒形液化汽储罐，已知筒体中径D=2000mm，壁厚S＝20mm，两端为半球形封头，筒体部分长度为L=24000mm（图中所标尺寸均为mm），液面上方气体压力P=1.6 MPa，液体重度γ=6000 N/m3，求图中A、B两点处的两向薄膜应力。

图2

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4. 有一内压卧式汽包，其内径Di=1300mm，设计压力为17.2MPa，汽包上装有安全阀，设计温度为300℃，材质为18MnMoNbR，双面焊缝，100%探伤， [][]t=190 MPa，s=410 MPa，壁厚附加量C=2.5mm。

① 设计该容器的名义壁厚。 ② 校核该汽包水压试验时的强度。

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综合复习资料参考答案

一、填空题

1. 大小，方向，作用点； 2. 脆性断裂，塑性屈服； 3. 合力偶矩等于零； 4. 选材，许用应力； 5. 几何形状，材料，载荷； 6. 公称直径，公称压力； 7. 停车，背风； 8. 弹性变形阶段，屈服阶段，强化阶段，缩颈断裂阶段； 9. 挠度，转角； 10. =2； 11. 液压试验、气压试验； 12. 强制性； 13. 名义，有效； 14. 联结件，被联结件，密封元件 15. 压力高低，介质的危害程度，生产过程中的重要性； 16. 剪力，弯矩；

17. 整体法兰，活套法兰，螺纹法兰； 18. 鞍座，圈座，支承式支座； 19. 1，2； 20. 失稳，强度破坏；

二、判断题（对的打“√”，错的打“×”）

1 √ 2 √ 3 × 4 × 5 × 三、简答分析题

1. 答：

2．答：三类容器。 中压，搪玻璃压力容器 3. 答： P1 4. 答：因为这样可以适应由于温度变化引起的卧式容器伸缩，减少温差应力。 一个为固定式鞍座（F型），另一个为滑动式鞍座（S型）。

5. 答：目的：大大减小计算长度，提高容器抗失稳的能力。 加强圈主要采用刚性较大的型钢，主要类型有：扁钢、角钢、槽钢和工字钢等。 6. 答：塔的最大、最小质量是分别是塔在水压试验时和塔在安装检修时的质量。

mmaxm01m02m03m04mwmamemminm010.2m02m03m04mame

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7. 答：GB150中，内压薄壁容器壁厚设计公式是从第一强度理论推导出来的。

压力容器的强度理论分别是最大拉应力理论、最大拉应变理论、最大剪应力理论、形状改变必能理论。

8. 答：三类容器。

中压，反应容器，易燃介质且pV≥0.5 MPa·m3

9. 答：对不合适作液压试验的容器如容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满液体的容器，可作气压试验。 气压试验压力： PT1.15P[] （MPa） []t10. 答：弹性段：比例极限、弹性极限、弹性模量

屈服段：屈服极限 强化段：强度极限 颈缩断裂段：延伸率、断面收缩率

11. 答：不能使用。

PN=0.6MPa、20钢制的乙型平焊法兰300℃时最大允许工作压力为0.36MPa，小于设计压力。 12. 答： A： R1=r， R2= D/2cosθ-r

B： R1=r，R2=D/2+r

13. 答：16MNDR低合金钢，含0.09%C、1％Mn、1％Nb的低温容器用钢。

1Cr18Ni9Ti 不锈钢，含0.1%C、18%Cr、9%Ni、1％Ti。

14. 答：二力平衡条件是：大小相等，方向相反，并作用在同一条直线上。 二力杆就是受二力而平衡的杆件。

四、计算应用题

p1D0.19.81036)20001 解：A点：m=7.94 MPa 4410pD0.12000=10 MPa 2210p1D(0.19.81036)2000 B点：m=7.94 MPa 4410p2D(0.19.81035)2000 =14.9 MPa 2210

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2. 解：① pcDi1.2800=3.34 mm t2[]pc21700.851.2dC3.343=6.34 mm

圆整得，n7 mm ② enC103=7 mm

p(Die)1.2(8007)=69.17 MPa

2e27t由于[]1130.8596.05 MPa 所以容器强度合格。

3. 解：A点：mpD1.62=40 MPa 440.02pD1.62B点：m=40 MPa 440.02p'ph1.6600020106=1.72 MPa

p'D1.722=172 MPa 220.02

4. 解：已知双面对接焊缝，100%探伤 1.0

① pcDi17.21300=61.63 mm t2[]pc21901.017.2dC61.632.5=64.13 mm

圆整得，n65 mm ② enC652.562.25 mm

pT1.25p[]1901.2517.2=21.5 MPa

190[]tTpT(Die)21.5(130062.25)=235.25 MPa

2e262.250.9S0.91.0410=369 MPa

由于T0.9S 所以水压试验强度合格。

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