《化学反应工程》试题

《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料

一、填空题

1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。

2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁；而直立的塔设备进行校核计

3. 矩形截面（长=b、宽=h）对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。

4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。

应力，而进行直立设备校核计算时主要是针

5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。

6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。

7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头

____的凸面高度。

二、判断题

1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。（2）横截面为圆的轴对称柱壳。（3）横截面为椭圆的柱壳。（4）横截面为半圆的柱壳。（5）横截面为圆的锥形壳。 2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 R1=R2，则该点的两向应力相等。 4．因为内

压薄壁容器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，壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力，

薄膜应力沿壁厚均匀分布的。

三、简答题

1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。

2. 二力平衡条件是什么？什么叫二力杆？

3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？

4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？

5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰，其最大允许

操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低？

6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？

7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？

8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器？依据是什么？

9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P，水重度γ，塔高H。

10. 有一管线法兰，已知设计压力为 0.2MPa，设计温度为 300℃，试问在此管线上能否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰？为什么？

11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？ 12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？

13. 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

14．法兰联结结构一般是由哪三个部分组成？

15．提交法兰钢度的三个途径是什么？

16．法兰的公称压力与哪些因素有关？

17．鞍座有哪些型式？

18．一台卧式容器的鞍座型式如何选择？为什么？

19．今有一直径为 1200mm 的吸收塔，封头与筒身采用法兰联结，该塔操作温度为285℃，设计压力为 0.4MPa，材质为 20。试选择标准法兰。

20．在内压薄壁圆筒上开一椭圆孔，椭圆孔的长轴应如何放置？为什么？

四、计算题

1. 如图 2 所示的简易起重机横梁 AB 的 A 端以铰链固定，B 端有拉杆 BC，起重量

W=10KN。AB 梁重 P=4KN。BC 杆自重忽略不计，试求载荷 W 位于图示位置时 BC 杆的拉力和铰链 A 的约束反力。

2（图 2）解：取 AB 杆为研究对象

∑M

A

=0

T × 4a × sin 30 P × 2a W × 3a = 0

T = P + 1.5W =19 kN

∑ Fx = 0 ∑M

B

T cos 30 N AX = 0 N AX = 19 ×

3 =16.45 kN 2

=0

N AY × 4a P × 2a W × a = 0 N AY =4.5 kN

2. 某分馏塔，内径 Di=800mm，实际壁厚δ n =8mm，塔高 H=10m。设计压力

P=0.9MPa，设计温度为 200℃，材质为 16MnR，塔体 [σ ]t =170MPa，σ s

=345MPa，焊缝系数φ =0.85，壁厚附加量 C=2.0mm，γ水 = 9.8 × 10 N/m ，[σ ] /[σ ]t =1.0。

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①校核此塔在此设计压力下的强度。②校核此塔水压试验时的强度。

解：δ e = δ n C = 8 2 =6mm ①

σθ =

pc ( Di + δ e ) 0.9 × (800 + 6) = =60.45 MPa 2δ e 2×6

φ[σ ]t = 0.85 × 170 =144.5 MPa

由于σθ < φ [σ ]

t

所以容器强度合格。

② p ' = p + γH = 0.9 + 9.8 × 10 3 × 10 × 10 6 =0.998 mm

pT = 1.25 p '

[σ ] [σ ]t

= 1.25 × 0.998 ×

170 =1.25 MPa 170

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σT =

pT ( Di + δ e ) 1.25 × (800 + 6) = =83.96 MPa 2δ e 2×6

0.9φσ S = 0.9 × 0.85 × 345 =263.93 MPa

由于σ T < 0.9φσ S 所以水压试验强度合格。

3．车刀的 A 端禁固在刀架上，B 端受到切削刀作用，已知 Py=18KN，Px=7.2KN，L=60mm，求固定端 A 的约束反力。

4．一个总重为 200N 的电动机，采用 M8 吊环螺钉，螺纹根部的直径为 6.4mm，其材料的许用应力[σ]=40MPa。问起吊电动机时，吊环螺钉是否安全？ 5．圆柱薄壳内充满气体，已知气体压力 P=1MPa，圆柱薄壳直径 D=2000mm，圆柱壳壁厚 10mm，求圆柱壳上任一点 A 的薄膜应力？ 6．沿顶部支承的圆筒，直径为 D，壁厚为δn，壁厚附加量为 c，内充气压为 P0，液面变为 H，液体密度为ρ，求距筒底距离为 a 的任意一点 M 的薄膜应力。

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7．某厂生产的锅炉汽包，其设计压力为 2.5MPa，汽包圆筒的平均直径为 810mm，厚度为 16mm，试求汽包圆筒壁内的薄膜应力。

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