過程設(shè)備設(shè)計(jì)參考試題

1、文檔編碼 : CH3H8I9J5M10 HP6M3Z6D7M4 ZY2H5K5C5H10一、填空題 ：（每空分,共 20 分）1. 壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求是安全性和經(jīng)濟(jì)性；2. 壓力容器的質(zhì)量治理和保證體系包括和設(shè)計(jì)、材料、制造檢測(cè)四個(gè)方面；3. 我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范主要有GB150鋼制壓力容器和 JB4732 鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)作為政府部門對(duì)壓力容器安全監(jiān)督的法規(guī)主要是壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程；4. 壓力容器用鋼,力學(xué)性能的保證項(xiàng)目一般有 s 、 b 、和 ARV；并且把握鋼材中化學(xué)成分,含碳量為 % ,目的是 提高可焊性；含硫量為% ,目的是 防止熱脆；含磷量為% ,目的是 防

2、止冷脆；5. 法蘭設(shè)計(jì)中,墊圈的力學(xué)性能參數(shù) y 稱為 預(yù)緊密封比壓,其含義為 初始密封條件初始密封時(shí),施加在墊片上的最小壓緊力；m稱為 墊片系數(shù),其含義為 操作密封比壓 / 介質(zhì)運(yùn)算壓力；6. 華脫爾斯 waters 法是以 彈性設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法,將高頸法蘭分成 1 殼體,2 椎頸,3 法蘭環(huán)三部分進(jìn)行分析,然后利用殼體理論和平板理論對(duì)三部分進(jìn)行應(yīng)力分析；7. 常見的開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式有1 貼板補(bǔ)強(qiáng),2 厚壁管補(bǔ)強(qiáng),3 整鍛件；8. 雙鞍座臥式容器設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)筒體主要校核跨中截面處軸向彎曲應(yīng)力 1, 2 ； 支座截處 1 軸向彎曲應(yīng)力 3, 4,2 切向剪應(yīng)力 ,3 周向彎曲應(yīng)力和周向壓縮力

3、 5, 6, 71, 8；9塔設(shè)備在風(fēng)力作用下,平行于風(fēng)力的振動(dòng),使塔產(chǎn)生 傾倒趨勢(shì),垂直于風(fēng)力的振動(dòng),使塔產(chǎn)生 誘導(dǎo)共振；10固定管板換熱器中,由于 殼體壁溫 和 管束壁溫 的不同,固而在 殼體 和 管束 上產(chǎn)生了溫差應(yīng)力,在設(shè)計(jì)中,可以實(shí)行 殼體上設(shè)膨脹節(jié) 的方法削減溫差應(yīng)力；二、判定題： 每道題分,共 10 分；正確畫,錯(cuò)誤畫1當(dāng)開孔直徑和補(bǔ)強(qiáng)面積相同時(shí),接受插入式接管比平齊式接管更有利于補(bǔ)強(qiáng)； 2. 在筒體與端蓋連接的邊緣區(qū),由于 Q0,M0 產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力具有局部性,屬于一次局部薄膜應(yīng)力； 3. 密封設(shè)計(jì)中,軸向自緊密封,主要依靠密封元件的軸向剛度大于被聯(lián)接件的軸向剛度； 4. 外

4、壓 容 器 失 穩(wěn) 的 根 本 原 因 是 由 于 殼 體 材 料 的 不 均 勻 和 存 在 一 定 的 橢 圓 度 所 致 ； 5. 受 橫 向 均 布 載 荷 作 用 的 圓 平 板 , 板 內(nèi) 應(yīng) 力 屬 于 一 次 總 體 薄 膜 應(yīng) 力 ； 6. “ 分析設(shè)計(jì)法” 是比“ 規(guī)章設(shè)計(jì)法” 更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,過程設(shè)備設(shè)計(jì)將用“ 分析設(shè)計(jì)法”取代“ 規(guī)章設(shè)計(jì)法”； 7. 等面積補(bǔ)強(qiáng)法,是依據(jù)彈性理論建立的一種精確補(bǔ)強(qiáng)方法,因而能較好的解決開孔引起的應(yīng)力集中問題；8. 高壓容器設(shè)計(jì),由于介質(zhì)壓力較高,從安全角度考慮,設(shè)計(jì)壁厚 t d越厚越好； 9. 圓筒體上開圓孔,開孔邊緣軸向截面的應(yīng)力集

5、中現(xiàn)象比環(huán)向截面更嚴(yán)肅； Pcr 表征,而不用臨界應(yīng)力10. 軸向外壓圓筒的臨界載荷通常以臨界壓力cr； . 11. 壓力容器制作完畢必需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn) 12. 臥式容器鞍式支座結(jié)構(gòu),在容器與鞍座之間加墊板,以焊接固定,有效地降低了支座反力在容器中產(chǎn)生的局部應(yīng)力； 13一夾套反應(yīng)釜,罐體內(nèi)壓力為,夾套內(nèi)壓力為,就罐體內(nèi)設(shè)計(jì)壓力取為； 14換熱器中,管子與管板脹接時(shí),為了達(dá)到緊固密封要求,管子的硬度要低于管板材料的硬度； 15對(duì)于高大的直立塔設(shè)備,由于裙座圈底部承擔(dān)最大的重量載荷和彎曲載荷,只要該截面應(yīng)力校核條件中意,就說明該設(shè)備是安全的； 16攪拌反應(yīng)釜中的軸封裝置,接受機(jī)械密封,將

6、極易泄漏的軸向密封轉(zhuǎn)為不易泄漏的端面密封； 17法蘭密封設(shè)計(jì)中,表征墊片材料特點(diǎn)的兩個(gè)主要參數(shù)y,m 的大小僅與墊片材料、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān),而與介質(zhì)壓力P無關(guān)； 18液化石油氣儲(chǔ)罐,儲(chǔ)存介質(zhì)的飽和蒸汽壓,隨溫度、容積的大小而變化；19 JB4731 鋼制臥式容器規(guī)定 A 0.2L ,主要考慮了封頭對(duì)筒體的加強(qiáng)作用； 20承擔(dān)均布外壓的殼體,由于失穩(wěn)時(shí)顯現(xiàn)不同的波紋數(shù),所以屬于非彈性失穩(wěn)； 三、回答以下問題 ：每道題 4 分, 共計(jì) 20 分1. 壓力容器依據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程分為三類,分類的依據(jù)是什么 答：分類的依據(jù)： （1）容器的設(shè)計(jì)壓力； （2）設(shè)計(jì)壓力與容積的乘積 pv 的大??；（3

7、）介質(zhì)的危害程度介質(zhì)的毒性和易燃性；（4）容器的應(yīng)用場(chǎng)合； （5）容器的材料強(qiáng)度；2. 容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)的目的是什么試驗(yàn)壓力如何確定 答 ： 壓 力 試 驗(yàn) 的 目 的 （ PT Pi ）： 1. 檢 驗(yàn) 容 器 的 宏 觀 強(qiáng) 度 ； 2. 檢 驗(yàn) 容 器 的 致 密 性 ；P T1.25Pct且（P0.1）MPa2. 檢驗(yàn)全焊縫的致密性；P氣P T致密性試驗(yàn)的目的：1. 檢驗(yàn)容器密封結(jié)構(gòu)的牢靠性；3. 依據(jù)定義,用圖標(biāo)出各種壁厚之間的關(guān)系；答：運(yùn)算厚度名義厚度dc2設(shè)計(jì)厚度nc1c2圓整量en-c 1c2有效厚度主c1c2c32毛胚厚度min2mm（高合金鋼）實(shí)主c3成型厚度m

8、in3mm（碳素鋼,低合金鋼）,4指出以下鋼號(hào)按化學(xué)成分和用途分屬哪類鋼材,并注明各代號(hào)的意義；Q235-A, Q235-AF, 16MnR, 20HP, 15MnVR, 1Cr18Ni11Ti, 00Cr18Ni9Ti 答：一般碳素鋼：Q235-A平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的甲類冷靜鋼；Q235-AF平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的甲類沸騰鋼； Q代表碳素鋼；253材料在常溫下的屈服極限；A質(zhì)量等級(jí)代號(hào),只保證力學(xué)性能；F鋼的脫氧方法：沸騰鋼；低合金鋼：16MnR,15MnVR壓力容器專用低合金鋼；16c%=%,Mn=1%；15c%=%,V=1%；R壓力容器專用鋼代號(hào)；高合金鋼：1Cr18Ni11Ti , 00

9、Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼；1c%=%,Cr =18%；00c%=%, Ni=9%,Ti =1% ；優(yōu)質(zhì)碳素鋼：20HP焊瓶專用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；20c%=%5. 分析設(shè)計(jì)法將應(yīng)力分為哪幾類寫出相應(yīng)的應(yīng)力限制條件；答：分析設(shè)計(jì)法依據(jù)容器承擔(dān)不同載荷 產(chǎn)生的不同應(yīng)力 對(duì)容器失效的影響不同將應(yīng)力分為三類；Sm基本許用應(yīng)力強(qiáng)度；K載荷組合系數(shù)；Sa由疲乏設(shè)計(jì)曲線確定的許用應(yīng)力幅；S1=Pm；S2=Pc；S3= Pc+ Pb ；S4= Pm（Pc）+ Pb+Q；S5= S 4+ F ；四、 指出以下圖中結(jié)構(gòu)不合理之處,并提出改進(jìn)措施；（共計(jì) 25 分）1壓力容器焊接結(jié)構(gòu)（15 分）碟形封頭和筒體的

10、連接焊縫：1. 加過渡段； 2. 接受全焊透結(jié)構(gòu)；平板封頭和筒體連接：1. 加過渡段； 2. 對(duì)接焊；變圓弧連接：將較厚度削薄；開孔補(bǔ)強(qiáng)：補(bǔ)強(qiáng)圈連接焊縫,接受全焊透結(jié)構(gòu)；裙座和底面封頭焊接：1. 躲開二道焊縫重疊,距離3 ； 2. 改為對(duì)接焊；2. 容器殼體上焊縫分類（10 分）A 類容器縱焊縫 / 封頭拼接焊縫 / 球形封頭與筒體焊縫 / 插頭接管與殼體對(duì)接焊縫；B 類容器環(huán)焊縫 / 錐形段與接管焊縫 / 直頸法蘭與接管焊縫；C類法蘭與筒體焊縫 / 法蘭與接管焊縫 / 平管與殼體焊縫；D類接管與殼體焊縫 / 補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體焊縫；五、運(yùn)算題： 共 25 分一夾套反應(yīng)器,兩端均接受橢圓形封頭,反應(yīng)

11、器圓筒內(nèi)反應(yīng)液的最高工作壓力 p =3 .0MPa ,工作溫度 T=50,反應(yīng)液密度 =1000kg/m 3,頂部設(shè)有爆破片,圓筒內(nèi)徑 Di = 1000mm,圓筒長(zhǎng)度L =4000mm,材料選用 16MnR,腐蝕余量 C2=2 mm,對(duì)接焊縫接受全熔透焊接接頭,且進(jìn)行 100%無損檢測(cè),夾套內(nèi)為冷卻水,溫度為 15,最高工作壓力為 0 .4MPa,夾套圓筒直徑 Dji = 1100mm,腐蝕 p余量 C2j=1 mm,焊接接頭系數(shù) =0 .85 ,許用外壓 P= 1 .7MPa；試進(jìn)行如下運(yùn)算：1 確定各設(shè)計(jì)參數(shù)；2 運(yùn)算并確定為保證足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)固性,夾套和內(nèi)筒的厚度；3 確定水壓試驗(yàn)壓力

12、,并校核水壓試驗(yàn)時(shí),各殼體的強(qiáng)度和穩(wěn)固性是否中意要求解： 1. 設(shè)計(jì)壓力：內(nèi)筒：P 計(jì)（1. 051 .1）P IMax1. 0533 .15MPaP 液gh9.81064（2 0.040.25）0.045MPa5%P0 .16MPaP 設(shè)P 設(shè)3.15MPa0. 42MPaPoP IMax1 .050.4夾套：P 計(jì)（.1 051 . 1）P IM ax .1 05 0.4 0 . 42MPaP 液 gh 9.8 10 6 4-0.3（0.04 0.25）0.039MPa 0 . 02MPaP 設(shè) P 設(shè) P 液 0 . 42 .0 039 0 . 46 MPa2. 設(shè)計(jì)溫度：內(nèi)筒：t設(shè)tm

13、axI5030夾套：t設(shè)tmax15153. 焊縫系數(shù)：內(nèi)1,夾0.854. 許用應(yīng)力：t170MPa內(nèi),（616mm）內(nèi)s夾345MPa內(nèi)st113MPa夾,（4.516mm）345MPa內(nèi)二厚度設(shè)計(jì)：內(nèi)筒： 1. 強(qiáng)度設(shè)計(jì)：c筒PDc3.1510009 .40mmmin3mm2tP217013. 152c內(nèi)c2外2130.15%1.5mm2c29 .4312.4d1 .6mmc10ndc 119 .4314mm2kPDc9.3mmhmin計(jì)t0.5Phm14mm,e14311mm強(qiáng)度鋼度條件中意；2穩(wěn)固性校核 :Pc P maxI 0.42MPaP 1.7MPaPc 0.42MPa穩(wěn)固性條件中意；夾套：強(qiáng)度設(shè)計(jì)：夾n2P 夾Dc0.4611001.6mmmin3mmtP21130.850.46夾13100.86mmmi