化工管道設(shè)計試題041A答案

1、一、解釋概念（20分）答案：（每題4分，答得不完全扣1-2分）1、管道是由管子、管件、閥門、管道上用的小型設(shè)備等管道組成件連接成 的輸送流體或傳遞壓力的通道。2、體積含氣率是氣液兩相流中氣相的體積流量與氣相和液相兩相體積流量之和的比，公式表示為：& =一孔。q + q。g w3、水錘是管道瞬變流動中的一種壓力波，它的產(chǎn)生是由于管道中某一截面 的流速發(fā)生改變，這種改變可能是正常的流量調(diào)節(jié)，或因事故而使管道堵塞，從 而使該處壓力產(chǎn)生突然的躍升或下降，并以波的形式，以速度向全系統(tǒng)傳播， 這種現(xiàn)象就稱為水錘。4、冷緊又名預(yù)拉伸，就是通過在常溫下對管道實施預(yù)拉伸產(chǎn)生與熱脹作用 相反的作用力和壓力。5、具

2、有不同特征的荷載對管道的影響很不相同，須相應(yīng)地采用不同的分析 方法。根據(jù)荷載隨時間變化特點(diǎn)，荷載隨時間快速變化使管道產(chǎn)生慣性力的分析 歸屬動力分析。二、填空（20分，每空1分）答案：1、長輸管道、公用管道和工業(yè)管道。2、分層流、泡狀流、霧狀流、波狀流、環(huán)狀流、塊狀流。3、改變方向、改變標(biāo)高、改變直徑、封閉管端。4、法蘭、墊片、緊固用螺栓螺母。5、彈簧式減振器、輪轂式減振器、液壓式阻尼器、機(jī)械式阻尼器。6、靜力、動力。三、簡答題（36分）答案：1、簡述管道壁厚系列分級方法有哪幾種？1）以管子表號（Sch）表示的壁厚系列；（2分）2）以管子重量表示的壁厚系列；（2分）3）其它壁厚表示方法，（要舉例

3、）。（2分）2、簡述閥門按結(jié)構(gòu)分類有哪些？閥門按結(jié)構(gòu)分有：閘閥、截止閥、止回閥、旋塞閥、球閥、蝶閥和隔膜閥；（2分）閘閥有分為楔式和平行式，截止閥分為基本型閥、角形閥、針型閥和節(jié)流閥， 止回閥分為升降式、旋啟式和底閥，旋塞閥分為填料式和潤滑式。（4分）3、簡述管道支吊架計算中荷載種類？1）管道基本荷載和管道計算荷載；2）風(fēng)荷載；3）雪荷載；4）地震荷載； 5）安全閥排氣管道的反作用力；6）水平力。4、簡述彈性分析理論和安定分析理論？化工管道設(shè)計規(guī)范中采用了兩種分?jǐn)乩碚摚磸椥苑治龊桶捕ǚ治?，對?持續(xù)荷載，采用彈性分析理論；對于熱位移荷載，采用安定分析理論。在彈性分 折中，應(yīng)力與應(yīng)變呈線形關(guān)系

4、，即符合虎克定律，變形屬于小變形范疇，失效準(zhǔn) 則為一點(diǎn)屈服即表示整個截面失效。安定分析理論認(rèn)為應(yīng)力滿足安定條件則材料 仍處在安全范圍內(nèi)。所謂安定是指材料不發(fā)生塑性循環(huán)，也就是在反復(fù)加卸載過 程中不出現(xiàn)塑性累積。安定分析理論認(rèn)為對于延性很好的材料，初次加載所引起 的應(yīng)力可以超過材料屈服極限，反復(fù)卸載與加載數(shù)次之后，如果應(yīng)力不再超出材 料屈服極限，那么仍不會導(dǎo)致材料失效。對于在溫度恒定條件下機(jī)械荷戴引起應(yīng) 力循環(huán)的情況，安定條件為應(yīng)力變化范圍小于二倍材料屈服極限；對于由溫度變 化引起應(yīng)力循環(huán)的情況，安定條件為應(yīng)力變化范圍小于材料在常溫下和高溫下的 屈服極限之和。（回答時只要說明安定分析理論和彈性分

5、析理論即可）5、往復(fù)式機(jī)泵進(jìn)出口管道防振設(shè)計主要包括那幾方面內(nèi)容？（1）在往復(fù)式機(jī)泵的訂貨階段，應(yīng)明確向制造廠提出在進(jìn)出口管道法蘭連接 處，由于流體脈動而產(chǎn)生的壓力不均勻度的允許值（要參照AIP-618）。由制造 廠采取抑制流體脈動的措施，在靠近氣缸處設(shè)置緩沖罐或采取其他有效措施。制 造廠應(yīng)明確向設(shè)計單位提供可能達(dá)到的壓力不均勻度。（1分）（2）根據(jù)工藝流程和設(shè)備布置等條件，并考慮靜力分析的要求，擬定初步的 管道設(shè)計方案。（1分）（3）計算管道結(jié)構(gòu)的固有頻率，判斷是否產(chǎn)生機(jī)械共振。如有共振應(yīng)通過設(shè) 置支架、改變管道走向等措施改變管道結(jié)構(gòu)的固有頻率，避開共振。（1分）（4）計算管內(nèi)氣柱的固有頻率

6、，判斷是否有氣柱共振的可能。（1分）（5）根據(jù)壓力不均勻度以及管道結(jié)構(gòu)尺寸計算各管段的激振力，并進(jìn)一步計 算管道在激振力作用下的應(yīng)力和振幅。（1分）（6）當(dāng)缺乏制造廠提供的壓力不均勻度時，可對管內(nèi)流體的壓力不均勻度進(jìn) 彳亍核算。（1分）6、承受外壓的管道，如何考慮其穩(wěn)定性？對于承受外壓管子，其強(qiáng)度計算方法與承受內(nèi)壓時相同的，然而當(dāng)其直徑較 大而壁厚較薄時，可能會發(fā)生管壁應(yīng)力尚未達(dá)到樹料屈服極限而管子先出現(xiàn)壓扁 或褶皺的情況，即出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，因此對于受外壓的管道還需要考慮失穩(wěn)問題。（3分）由于管子存在橢圓度以及材料的不均勻性，因此其實際臨界壓力要比計算所 得結(jié)果要小，一般情況下當(dāng)壓力達(dá)到臨界值的

7、三分之一至二分之一時，就可能出 現(xiàn)壓扁現(xiàn)象。在實際應(yīng)用中必須考慮一定的安全裕度，因此最小臨界壓力應(yīng)比設(shè) 計壓力大m倍。當(dāng)管子臨界壓力小于設(shè)計壓力時，可以采取增加壁厚的方法提高臨界壓力， 也可以每隔一段距離設(shè)置加強(qiáng)國，加強(qiáng)圈可設(shè)置在管子的外部或內(nèi)部，整圈圍繞 在管子的圓周上。（3分）四、（7分）答案：（回答不完全扣2-4分）石油化工裝置配管設(shè)計圖由下列幾項組成：（1）裝置設(shè)備平面、豎面布置圖；（2 ）管道平面、豎面布置圖.局部詳圖；（3）管道支吊架平面位置圖（必要時才繪制）；（4）管道支吊架圖（包括標(biāo)準(zhǔn)支吊架的匯總圖表和非標(biāo)準(zhǔn)支吊架施工圖）；（5）伴熱管立體圖；（6）管道非標(biāo)準(zhǔn)配件制造圖；（7）

8、單管管段圖。由于工作量大，目前除有特別約定外，設(shè)計單位一般不提 供，由施工單位自行繪制。部分設(shè)計單位已應(yīng)用cAD以免除大量的手工繪圖；（8）各種復(fù)用的標(biāo)推圖。配管設(shè)計文件中的文字資料和表格包括：（1）說明書；（2 ）管道材料選用等級表；（3）工藝管道規(guī)格表（按分區(qū)開列）；（4）管道材料規(guī)格表（分區(qū)匯總和按裝置匯總的材料清單）；（5）彈簧支吊架規(guī)格表；（6 ）其他必要的說明資料；（7）目錄。如果設(shè)計單位提供帶有詳細(xì)材料清單的單管管段圖時不再需要編制工藝管道規(guī)格表。五、（7分）答案：（C）的連接方式會好些。（3分）流場大致分布圖略。（4分）六、1、（5分）（1）答案：（2 ）要好。（2分）對于較大的閥門應(yīng)在其附近設(shè)支架。（2）閥門