化工设备机械基础A答案

答案
课程名称：化工设备设计基础（A ）
命题教师：
适用班级：
一、单项选择题：(每题2分，共计20分)
二、填空题：(每空1分，共计30分)
1、 ( 垫片比压力 )， ( 初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力 )。

2、 ( 正方形 )和( 转角正方形 )。

3、 ( 浆式 )、( 推进式 )、( 框式 )、( 锚式 )、( 螺带式 )。

4、 ( 补强圈结构 )、（ 厚壁接管补强 ）、( 整锻件补强 ) 三种形式。

5、（ 高压容器 ），（ 中压容器 ）
6、 ( 机械密封 )和( 填料密封 )。

7、 ( 长 ),( 短 )圆筒， ( 加强圈 )和( 圆筒有效段组合截面 )。

8、 ( 含碳量为0.16% )， ( Mn 元素 )， ( 压力容器用钢 )。

9、（ 焊接接头形式 ）和（ 焊缝无损检测的要求 ）和（ 长度比例 ）有关
10、 ( 球形封头 )、( 椭圆形封头 )、( 锥形封头 )、( 碟形封头 )。

三、名词解释(每题2分，共计10分)
1、硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

2、弹性压缩失稳：在外压作用下，突然发生的筒体失去原形，即突然失去原来的稳定性的现象称为弹性压缩失稳。

3、热处理：钢铁在固体状态下，通过加热、保温和不同的冷却方式，以改变其组织，满足所要求的物理、化学和力学性能。

4、基本风压：距地面10m 高处的风压值。

5、临界长度：对于外压容器，我们用临界长度e
cr S D D L 17.1 作为长短圆筒的区分界限。

四、简答题：(共计24分)
1、（8分）
答题要点：
① 补强形式有4种……………………………………………………………（4分）
内加强平齐接管, 外加强平齐接管 ,对称加强凸出接管,密集补强
②比较：……………………………………………………（4分）
从强度角度来看, 密集补强最好, 对称加强凸出接管次之, 内加强平齐接管第三, 外加强平齐接管效果最差。

从制造角度来看，密集补强须将接管根部和壳体连接处做成一整体结构，这就给制造加工带来困难，而且容器和开孔直径越大，加工越难；凸出接管对称加强形式，连接处的内侧焊接困难，且容器和开孔直径越小越困难；对于内加强平齐接管来说，除加工
制造困难外，还会给工艺流程带来一些其它问题。

因此，一般不采用这种形式。

2、（8分）
答题要点:
为减少支座处筒体最大弯矩，使其应力分布合适，使支座跨距中心与支座最大弯矩相等（M1=M2），据此推导出的支座中心与封头切线间的距离A=0.207L （L —筒体长度），如果设计偏离此值，则支座处的轴向弯曲应力将显著增加；...... (3)
封头的刚性一般较筒体大，对筒体有局部加强作用，试验证明，当A≤0.5Ri 时，封头对筒体才有加强作用，因此支座的最佳位置应在满足A≤0.2L 的条件下，尽量使A≤0.5Ri…………………………………………3分
当A ＞0.5Ri 或筒体无加强措施而刚性不足时，在周向弯矩的作用下，鞍座处筒体上将产生“扁塌”现象：使鞍座上筒体发生变形，犹如“扁塌”。

鞍座处筒体不起承载作用，成为无效区（图），这不但会使鞍座处筒体中的各种应力增大，而且还会使轴向组合应力、切向剪应力和周向组合压应力最大值的作用点下移。

…………………………………………2分
3、（8分）
答题要点：
无力矩理论的两个方程………………………………………………….2分
微体平衡方程式 区域平衡方程式 θσ—环向应力，MPa
σ—经向应力，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分
应用条件……………………………………………………………….4分
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；
载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的；
壳体边界的固定形式应该是自由支承的；
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。

五、计算题：( 16分 )
解：（1）筒身应力 （3分） 2200050 MPa 4420
pD t ϕσ⨯=
==⨯ 22000100 M P a 2220pD t θσ⨯===⨯ （2）半球形封头 （3分）
S
pR m 22
=σS p R R m =+2
1θσ
σ
2200050 MPa 4420
pD t ϕθσσ⨯====⨯ （3）椭圆形封头 （10分）
①当/a b =
时， 1000a =，707b = （1分） 顶点（0x =，y b =）处： （1.5分）
22100070.7 MPa 2220
pa bt ϕθσσ⨯====⨯ 赤道（x a =，0y =）处： 2100050 M P a 2220
pa t ϕσ⨯===⨯ 22(1)0 M P a 2p a a t b
θσ=-= （1.5分） 最大应力在0x =，y b =处。

（1分） ②当/2a b =时， 1000a =，500b = （1分）
顶点（0x =，y b =）处：
2210002100 MPa 2220
pa bt ϕθσσ⨯⨯====⨯ （1.5分） 赤道（x a =，0y =）处： 2100050 MPa 2220
pa t ϕσ⨯===⨯ 22210004(1)(1)=100 M P a 2202
p a a t b θσ⨯=-=-- （1.5分） 最大拉应力在0x =，y b =处，最大压应力在x a =，0y =处，最大拉应力和最大压应力（绝对值）相等。

（1分）。