化機基礎(chǔ)試卷(2006年B卷答案)

1、 姓名：學號：iIi院系：i級班大連理工大學課程名稱：化機基礎(chǔ)試卷：_B考試形式：閉卷試卷共6頁授課院（系）：化工學院化機系考試日期：2006年1月10日一二三四五六七總分標準分181520681815100得分一、簡答題（共18分）1（4分）分別回答下列四種管子與管板聯(lián)接結(jié)構(gòu)形式有什么優(yōu)缺點？（a）管板孔不開坡口，連接強度差；適于低壓、管壁較薄時（b）管板孔開坡口，連接強度好；較常采用（c）管端部不伸管板，焊接質(zhì)量不易保證，適宜立式，要求管程介質(zhì)須排凈（d）管孔四周開溝槽，降低管子和管板間焊接應(yīng)力2.（5分）將下列鋼材的牌號用線連到對應(yīng)的種類上Q235-B18MnMoNb20g1Gr18Ni

2、9Ti16MnR不銹耐酸鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼普通碳素鋼3.寫出設(shè)備法蘭名稱（3分）對焊（長頸）法蘭乙型平焊法蘭甲型平焊法蘭4.（1）2）3）（6分）圖示換熱器名稱：填料函式換熱器管程的程數(shù)兩管程；此設(shè)備上有幾塊設(shè)備法蘭五塊；設(shè)計時是否應(yīng)計算管子拉脫力上；（4）管程的右端管箱與殼體之間是靠什么結(jié)構(gòu)連接的填料函滑動連接5）指出設(shè)備中的四個編號零部件名稱：管箱分程隔板管板折流板換熱管二、判斷題對者畫“V”，錯者畫“X”（每題1分，共15分）碳素鋼中的含碳量越高，鋼的強度及硬度越高，因此壓力容器應(yīng)盡量采用高碳鋼，TOC o 1-5 h z可使壁厚減薄。（X）2選用不銹鋼材質(zhì)的壓力容器，

3、對任何介質(zhì)都不需考慮腐蝕問題。（X）3同一種材料的使用溫度的提高或板厚的增加，其許用應(yīng)力值降低。（V）4.三類壓力容器失效時的危害程度比二類壓力容器的高。（V）5焊接接頭系數(shù)的大小只取決于焊接接頭型式、與檢測數(shù)量、檢測等級無關(guān)。（X）受內(nèi)壓的橢圓形封頭頂點處的經(jīng)向應(yīng)力最大。（V）7容器的焊縫分A、B、C、D四類，其中A類焊縫受力比B類焊縫的大一倍，C、D存在著比A、B大很多的焊接殘余應(yīng)力，檢驗時要給以重視。（V）8凡薄壁殼體，只要其幾何形狀和所受載荷對稱于旋轉(zhuǎn)軸，則殼體上任何一點用薄膜理論應(yīng)力公式求解的應(yīng)力都是真實的。（V）壓力容器水壓試驗的目的是為了檢驗容器的宏觀強度和有無滲漏現(xiàn)象。（V）采

4、用高強度鋼板制造外壓容器可以提高其臨界壓力。（X）長圓筒的臨界壓力僅與圓筒材料的彈性模量和圓筒的壁厚與直徑之比有關(guān)，而與圓筒的長徑比無關(guān)。（V）12法蘭的剛度與強度對保證密封的可靠性，具有同等重要的意義。（X）受內(nèi)壓的錐形封頭，最大應(yīng)力出現(xiàn)在錐體的大端，且錐角愈大應(yīng)力值愈大。（V）任何形式的換熱器換熱管與殼體間都有溫度差，因而必然會產(chǎn)生溫差應(yīng)力。（X）TOC o 1-5 h z15塔設(shè)備的裙座上并不承受介質(zhì)壓力，也就不會產(chǎn)生應(yīng)力，所以對裙座進行強度和穩(wěn)定性校核是不必要的。（X）三、填空（每空0.5分，共20分）1下列符號分別代表金屬材料的哪些性能指標：O抗拉強度，O屈服點，bsE彈性模量，吟沖

5、擊韌性。碳素鋼鋼板，其屈服點o隨溫度的升高而降低、隨鋼板厚度的增大而降低。S薄壁圓筒承受內(nèi)壓時，其環(huán)向應(yīng)力是經(jīng)向應(yīng)力的_兩倍，因此，筒體上的徑向焊縫比環(huán)向焊縫更容易產(chǎn)生破壞。高壓容器的壓力范圍10WPV100MPa，高壓容器屬于三類壓力容器，其焊接接頭結(jié)構(gòu)應(yīng)采用雙面焊對接接頭的形式，對焊縫的無損檢測長度比率應(yīng)為100%。這種容器設(shè)計時焊縫系數(shù)應(yīng)取。5按要求各寫出一種常用的鋼號：鉻鎳不銹鋼0Cr18Ni9/0Cr18Ni10Ti，低合金容器鋼16MnR/15MnVR/18MnMoNbR，優(yōu)質(zhì)碳素鍋爐鋼20g，壓力容器專用的普通碳素鋼Q235-AR/Q235-BR/Q235-CR。在容器壁厚設(shè)計的

6、各階段，下列符號所代表的厚度名稱分別是：S計算厚度、S設(shè)計厚度、S名義厚度、S有效厚度。dne各種凸形封頭，從受力角度講，球形封頭受力最好;從制造角度講，碟形/橢圓形封頭較易加工。8有一臥式蒸汽罐，裝有安全閥，最高工作壓力1MPa，工作溫度250C，確定罐的設(shè)計壓力1.051.1MPa，計算壓力1.051.1MPa，罐的水壓試驗壓力311.375QMPa。9中、低壓容器法蘭常見的密封面形式有平面密封面、凹凸型密封面和榫槽型密封面。其中榫槽d密封面的密封效果好，可用在易燃、易爆、有毒的介質(zhì),以及壓力較高的場合。雙鞍式支座中，其中一個為F型稱為固定支座，另一個為S型稱為活動支座，二者結(jié)構(gòu)上的區(qū)別是

7、底板的螺栓孔F型為圓孔，S型為長圓孔。換熱器的管子與管板若采用脹接的方法連接，則要求管板材料的硬度比管子材料的要，目的是避免在脹接時管板產(chǎn)生塑性變形影響脹接的緊密性。而在管子與管板連接接頭處產(chǎn)生的拉脫力是由介質(zhì)壓力和溫差應(yīng)力聯(lián)合作用的結(jié)果。塔設(shè)備設(shè)計中，需要進行穩(wěn)定性和強度校核的危險截面有塔體和裙座連接處的22截面；裙座上開人孔處的1一1截面；設(shè)備的基底00截面。四、選擇題（共6分）1.為一臺反應(yīng)器選擇材質(zhì)。介質(zhì)：N、H，工作溫度500,工作壓力為1.5MPa。22TOC o 1-5 h zA.0Cr18Ni10TiB.Q235-AFC.20D.16MnR（A）2為一低溫儲罐選擇筒體的材質(zhì)。工

8、作溫度為-60C,工作壓力為2.0MPa。A.09MnNiDRB.16MnRC.3Cr13D.18MnMoNbR（A）3.圓柱殼與圓錐殼連接點處應(yīng)力發(fā)生突變，原因是：（B）該回轉(zhuǎn)殼體的第一曲率半徑發(fā)生突變該回轉(zhuǎn)殼體的第二曲率半徑發(fā)生突變C.連接點處有焊縫五、（8分）已知內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，操作狀態(tài)下介質(zhì)壓力引起的軸向應(yīng)力o=160MPa,自重載荷引起的軸向應(yīng)力o=50MPa,彎矩引起的軸向應(yīng)力o=40MPa。23（1）求出操作狀態(tài)下的組合軸向拉、壓應(yīng)力（寫出計算過程）；（2分）（2）按比例作出每種應(yīng)力的應(yīng)力圖和操作狀態(tài)下的組合應(yīng)力圖；（4分）（3）指出可能出現(xiàn)的最大組合軸向拉、壓應(yīng)力發(fā)生在什么時

9、刻、什么位置。（2分）o1=60MPao2=-50MPaAo3=40MPao=o+o+o=60-50-40=-30MPa組壓123（1）o=o+o+o=60-50+40=50MPa組拉1233）最大組合拉應(yīng)力出現(xiàn)在操作時設(shè)備的迎風面最大組合壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車時設(shè)備的背風面；六、（18分）設(shè)計一臺內(nèi)徑為1500mm,最高工作壓力為lOMPa,設(shè)計溫度為320C的高壓蒸壓釜的殼體，釜上裝有安全閥，介質(zhì)為水蒸汽，腐蝕裕量按規(guī)定取用，鋼板負偏差忽略,材質(zhì)選15MnVNR鋼板,該鋼板有關(guān)數(shù)據(jù)如表：鋼號狀態(tài)厚度mm常溫指標下列溫度（C）下的許用應(yīng)力（MPa）億(MPa)bb(MPa)s16365504201

10、831831831831831811693660530400177177177177177172159要求先確定參數(shù)：C、P、町、容器的類別、0的取值；簡要說明所取值的依據(jù)。2c解：確定設(shè)計參數(shù)腐蝕裕量取C2=2規(guī)定對水蒸汽取不小于1；設(shè)計壓力P=1.05P=1.05X10=10.5Mpa汽包上裝有安全閥c工材料的許用應(yīng)力查取Qt=166.8MPa,按設(shè)計溫度為320C，板厚在3660mm間插值取得；容器的類別該容器應(yīng)按三類容器設(shè)計制作,因為屬于高壓容器；焊縫系數(shù)取=1,三類容器規(guī)定必須100%探傷，且采用雙面全焊透結(jié)構(gòu)；筒體壁厚設(shè)計計算厚度PD10.5x1500計算厚度S=c_i=48.7m

11、m2laJf-p2x166.8x1-10.5c設(shè)計厚度S=S+C=48.7+2=50.7mmd2名義厚度S=S+C+圓整量=50.7+0+圓整量取S=52mm。nd1n水壓試驗條件下的強度校核試驗壓力p=1.25P耳=1.25x10.5x丄Z=13.93MPaT166.8有效厚度S=S-C=52-2=50men試驗時筒壁產(chǎn)生的應(yīng)力b=J3+Se）=13.931500+50）=215.92MPaT2S2x50e材料允許的試驗應(yīng)力0.9/0=0.9X400X1=360MPab=215.92MPa所設(shè)計的筒體在水壓試驗條件下是安全的。七、(15分)有一外壓操作的反應(yīng)器，內(nèi)徑1000mm,壁厚12mm

12、,筒體部分長(切線間)為5000mm。材質(zhì)為15CrMo,介質(zhì)對材料腐蝕較輕微,容器的工作溫度為300C，計算中可忽略鋼板的負偏差，試確定：經(jīng)計算確定該容器能否用于0.8MPa的外壓力下安全工作。假如不能，有幾種途徑可滿足工作條件？按你所選的方案重新設(shè)計可滿足工作要求的容器。解：校核容器許用的外壓取C=1,C=0,S=S-C=12-1=11mm21enD=D+2S=1000+2X12=1024mm0inD/S=1024/11=93.120,L/D=5000/1024=4.90eo查圖得A=0.0003,以材料15CrMo,工作溫度300C及系數(shù)A查圖得：B=35,即許用的外壓力為p=-=旦=0.38MPaV0.8MpaD/S93.1oe該容器不能在0.8Mpa外壓下工作。解決的途徑有：一是利用該容器,增加加強圈縮短計算長度提高承受外壓的能力二是重新設(shè)計,增加壁厚。a.利用該容器，增加兩道加強圈，則計算長度變?yōu)椋?/3筒體部分長度L=5000/3=1667S=11,D/S=1024/11=93.1,L/D=1667/1024=1.63eoeo查圖得A=0.001,以材料15CrMo,工作溫度300C及系數(shù)A查圖得：B=82,許用的外壓力為IpL-=竺=0.88MPa0.8MpaD/S93.1oe該容器能在0.8Mpa外壓下安全工作。b.增加壁厚，重新設(shè)計，假