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2003.6 《化工机械基础》试题(48学时)一、名词解释（10分）1、无力矩理论：2、法兰的公称压力：3、泊松比：4、同素异构转变：5、热脆：二．作图题（共10分）根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分）三、问答题（共26分）1. Q235-A●F代表（钢种），其中Q为，235为，A表示，F表示；0Cr18Ni9 代表（钢种），18 表示，9 表示；ZL7代表（钢种）；H80 代表（钢种），80 表示。
（5分）2．埋弧自动焊的优缺点是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么？（5分）3．什么是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外压容器的类型？（8分）4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（8分）（1）直径为2000mm，设计压力为10Mpa的废热锅炉（2）设计压力为0.6Mpa的氟化氢气体储罐（3）设计压力为1.0Mpa的搪玻璃压力容器（4）p为4Mpa的剧毒介质容器四、计算题（共54分）1、 一个低合金钢内压反应釜，内径mm D i 1000=，工作压力MPa 0.2（装有安全阀），工作温度C 0300，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。
（[]MPa t144=σ[]MPa 170=σ MPa s 345=σ，()s ee i T T D p ϕσδδσ9.02≤+=）（10分） 表 钢板负偏差C l （mm ） 钢板厚度 6～7 8～25 26～30 32～34 36～40 42～50 52～60 负偏差 0.60.80.911.11.21.32、 低碳钢外压圆筒，外径mm D 10400=，测量壁厚为mm 20，内部介质无腐蚀性，钢板负偏差mm C 8.01=，筒体长mm 5000，两侧为椭圆封头，凸面高度mm 300，求该筒体的许用外压。
（弹性模量为MPa 5102⨯）（6分）3、 截面直杆如图，已知：212cm A =，224cm A =，236cm A =，2/200m GN E =，求出各截面的轴力，画出轴力图，并求杆的总伸长。
压力容器设计人员继续教育培训考核试题一、名词解释最高允许工作压力：在指定的相应温度下，容器顶部所允许承受的最大压力，该压力是根据容器各受压元件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。
整定压力（开启压力）：安全阀在运行条件下开始开启的设定压力。
是在阀门进口处测量的表压力。
泄放压力：系指安全阀的阀瓣达到最大高度时阀入口处的压力。
回座压力：系指阀瓣重新与阀座接触，介质不再排出时的压力。
二.判断题1.安全阀的整定压力任何情况下都不得超过容器的设计压力。
（×）2.《固容规》中，提到的安全附件包括安全阀、爆破片、紧急切断阀、压力表、液位计、壁温测试仪表等。
（√）3.在任何情况下，304L均可以代替304。
（×）4.《固容规》规定：储存液化气体的压力容器应当规定设计储存量，装量系数不得大于0.95。
（√）5.总体采用规则设计标准，局部参照分析设计标准进行压力容器受压元件分析计算的单位，应取得压力分析设计许可项目资格。
（×）6.《压力容器压力管道设计许可规则》中规定：取得D2级压力容器设计许可的设计单位和审批人员，即具备D1级压力容器设计资格和设计审批资格。
（√）7.按《压力容器压力管道设计许可规则》的规定，在设计换证鉴定评审时必须对设计人员进行考核。
（×）8.有一台用无缝钢管作圆筒的压力容器，无损检测比例为20%，圆筒强度计算时取焊接接头系数为0.85。
（×）9.有一台Di1000的真空容器，筒节长为1500，两端为凸形封头，直边高25，计算时取圆筒计算长度1550。
（×）10.不允许在外单位图样上签字或者加盖特种设计许可印章。
（√）11.设计审批人员工作单位变动时，必须办理相关的变更手续。
（√）12.JB/T4710-2005《钢制塔式容器》规定：裙座壳用钢按受压元件用钢要求选取。
（√）13.有一台压力容器设计压力为 1.0mPa，设计温度为600℃，原设计材料为S31608（316），允许用S31603（316L）代用。
压力容器特种作业取证理论考试复习题一、填空1、特种设备检验检测机构和检验检测人员对检验检测结果. (鉴定结论）负责.2、特种设备作业人员应当按照国家有关规定经特种设备安全监督管理部门考核合格，取得国家统一格式的（特种作业人员证书），方可从事相应的作业或者管理工作。
3、生产或经营过程中，最容易酿成事故的主要原因是“三违”。
即：（违章指挥）、（违章作业）、（违反劳动纪律）。
4、辖市或者设区的市的（特种设备）管理部门登记。
5、未经（定期检验)或检验不合格的特种设备，不得继续使用。
6、特种设备检验检测工作应当符合(安全技术规范）的要求.7、要保证容器安全运行，必须做到（平稳操作）和（防止超压）。
8、对运行中的容器进行检查，包括（工艺条件）·（设备状况)及安全装置等方面.9、压力容器的外部检验每年应不少于（一)次。
10、在压力容器中,目前被广泛使用的是（单弹簧式）压力表。
11、溶化型安全泄压装置就是常用的（易熔塞）.12、主要是用于完成介质的（热量交换）的压力容器称为换热压力容器。
13、溶解气体气瓶是专供盛装(乙炔)的气瓶。
14、平稳操作主要是指缓慢地进行加载和卸载，以及运行期间保持（载荷）的相对稳定。
15、按照触电事故的构成方式,触电事故可分为（电击)和（电伤）。
16、从壳体受力的情况看，只适宜的形状是(球形）。
17、由圆筒体的周向应力比轴向应力大一倍,而周向应力作用在纵向截面内，所以制造圆筒时一般都使（纵焊缝)减至最少。
18、按人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径，电击可分为（单相）触电·（两相）触电和（跨步电压)触电.19、管制气瓶是用（无缝钢管）制成的无缝气瓶.20、压力容器与安全阀之间的连接管和管件的通孔,其截面积不得小于安全阀的（进口面积).21、压力表与压力容器之间，应装设（三通旋塞）或针形阀。
22、安全阀与排放口之间装设截止阀的，运行期间必须处于（全开位置）并加铅封。
第5章容器设备对于容器，为了安全，可拆容器必须满足下列要求：（1）有足够的刚度，且连接件之间具有必须的密封压力，以保证在操作过程中介质不会泄漏；（2）有足够的强度，即不因可拆连接的存在而削弱了整体结构的强度，且本身能承受所有的外力；（3）能耐腐蚀，在一定的温度范围内能正常的工作，能迅速并多次地拆开和装配；（4）成本低廉，适合于大批量地制造。
法兰连接便是一个组合件，它由一对法兰，数个螺栓、螺母和一个垫片组成。
从使用角度看，法兰连接分为两大类，即压力容器法兰和管法兰。
公称直径相同的压力法兰与管法兰的连接尺寸不相等，不能互相替换。
垫圈单位面积上的压紧力称作预紧密封比压。
介质发生泄漏的临界比压称为法兰连接的工作密封比压，即法兰密封面和垫圈间所必须保留的最低比压。
法兰连接的失效主要表现为泄漏。
对于法兰连接最基本的要求是在工作条件下，螺栓法兰整个系统有足够的刚度，控制容器内物料向外或向内的泄漏量在工艺和环境允许的范围内，即达到“紧密不漏”。
5.1压力容器法兰及其密封面和密封垫片分别有哪些形式？如何正确选用压力容器法兰及其密封面和密封垫片？容器法兰的类型：（1）甲型平焊法：适用于公称直径较小、公称压力也较小的压力容器。
（2）乙型平焊法兰：适用于公称直径较大而公称压力也较大的压力容器。
（3）长颈对焊法兰：适用范围是最大的，可用于中、高压压力容器。
法兰密封面的形式：法兰连接的严密性与法兰压紧垫圈的密封面形式有直接关系，应根据容器的工作压力和尺寸合理地选择密封面的形式。
（1）平面型密封面：使用于内压较低且介质无毒的容器。
（2）凹凸型密封面：压紧时，垫圈不会被挤出来。
（3）榫槽型密封面：使用于有毒或易燃、易爆介质的容器。
压力容器法兰的密封垫片：垫片的作用是在螺栓压紧力的作用下，填充法兰盘密封面的凹凸不平处以阻止容器内介质的外泄。
（1）非金属软垫片：可用于三种类型的法兰上，但不适用于榫槽型的密封面。
（2）缠绕式垫片：有四种不同的结构形式：这类垫片只能用于乙型和长颈法兰，它的外径与非金属垫片相同，但宽度窄于非金属垫片。
第三章容器设计1、内压容器设计应力计算1如右图所示的薄壁筒体上开椭圆孔，如何开？答：应使其短轴与筒体的轴线平行，以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度，使环向应力不致增加很多。
2、钢板卷制圆筒形容器，纵焊缝与环焊缝哪个易裂？答：筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝，故纵焊缝易裂，施焊时应予以注意。
3、为什么大型贮罐制成球形较为经济？答：直径与内压相同，球壳内应力仅是圆筒形壳体环向应力的一半，即球形壳体的厚度仅需圆筒容器厚度的一半。
当容器容积相同时，球表面积最小。
对于球而对于圆筒： 12 4pD σσδ==2、内压容器的设计计算/42/2pD pD δδσσ1==/42/2pD pD δδσσ1==3、边缘应力的概念和特点：概念：相邻两段性能不同，或所受温度或压力不同，导致两部分变形量不同，但又相互约束，从而产生较大的剪力与弯矩。
特点：1）．局限性——大多数都有明显的衰减波特性，随离开边缘的距离增大，边缘应力迅速衰减。
2）．自限性——弹性变形相互制约，一旦材料产生塑性变形，弹性变形约束就会缓解，边缘应力自动受到限制，即边缘应力的自限性。
4、外压容器的设计与校核（1）失稳：容器强度足够却突然失去了原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶绉，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形。
这种在外压作用下，筒体突然失去原有形状的现象称弹性失稳。
整体失稳侧向失稳：1）由于均匀侧向外压引起失稳叫侧向失稳。
2）壳体横断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，其波形数可以等于两个、三个、四个……轴向失稳：1）薄壁圆筒承受轴向外压，当载荷达到某一数值时，也会丧失稳定性。
局部失稳：在支座或其他支承处以及在安装运输中由于过大的局部外压也可能引起局部失稳。
（2）圆筒分类：按照失稳的破坏情况分为：长圆筒、短圆筒、刚性筒。
✓长圆筒：刚性封头对筒体中部变形不起有效支撑，最容易失稳压瘪，出现波纹数n=2的扁圆形。
✓短圆筒：两端封头对筒体变形有约束作用，失稳破坏波数n>2，出现三波、四波等的曲形波。
《化工设备设计基础》复习1工程力学基础1. 强度:构件抵抗破坏的能力2. 刚度:构件抵抗变形的能力3. 稳定性:构件保持原有平衡形态能力4. 强度性能:抵抗破坏的能力,用σs和σb表示弹性性能:抵抗弹性变形的能力,用E表示塑性性能:塑性变形的能力,用延伸率δ和截面收缩率ψ表示5. 什么叫强度?直杆拉伸或压缩时的强度条件是什么?6. 低碳钢的拉伸试验中,从开始加载至断裂经过哪几个阶段?7. 钢材的机械性能主要包含哪些指标?8. 工程设计中有哪几种常用的强度理论?9. 材料破坏有哪几种主要形式?2化工设备设计1. 内压薄壁圆筒设计1 什么叫强度失效准则?2 什么叫腐蚀余量?腐蚀余量与哪些参数有关?3 为何引入焊缝系数?焊缝系数与哪些参数有关?4 内压薄壁容器设计中,有几种壁厚名称?这些壁厚的含义是什么?这些壁厚之间的大小关系如何?5 水压试验的目的是什么?容器如何进行压力试验?6 如何确定水压试验的试验压力?对立式容器的卧置做水压试验时,其试验压力又如何确定?7 水压试验的强度校核公式2. 外压容器设计1 什么是外压容器?2 什么叫临界压力?临界压力与什么因素有关?3 什么叫计算长度?4 什么叫长圆筒?什么叫短圆筒?5 什么叫失稳?外压容器的稳定性条件是什么?6 设置加强圈的目的是什么?加强圈的类型有哪些?3. 压力容器开孔与接管1 开孔补强的目的是什么?2 等面积补强法的设计原则是什么?3 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?4. 容器零部件标准的选用1 法兰联结结构一般是由哪三个部分组成?2 法兰的公称压力与哪些因素有关?3 鞍座有哪些型式?4 一台卧式容器的鞍座型式如何选择?为什么?5. 化工设备设计的基本要求1 安全可靠:材料的强度高、韧性好;材料与介质相容;结构有足够的刚度和抗失稳能力;密封性能好2 满足过程要求:功能要求;寿命要求(高压容器:20年,塔、反应设备:15年3 综合经济性好:生产效率高、消耗低;结构合理、制造方便、结构紧凑;易于运输和安装4 易于操作、维护和控制:操作简单、可维护性好和可修理性好、便于控制5 优良的环境性能:防污染、防噪声等6. 压力容器的一般分类方法常见的按下列等进行分类1 压力大小2 用途3 受压方式4 制造方法5 壳体结构形式7. 失效的最终表现形式:泄漏、过度变形和断裂。
第二节容器支座容器和设备的支座，是用来支撑其重量，并使其固定在一定的位置上。
在某些场合下制作还要承受操作是的振动，承受风载荷和地震载荷。
容器和设备的结构形式很多，根据容器与之身的形式，支座可分两大类，即卧式容器支座和立式容器支座。
一卧式容器支座卧式容器支座有三种形：鞍座圈座和支腿。
常见的卧式容器和大型卧式储罐，换热器等多采用鞍座，它是应用的最广泛的卧式容器支座。
但对于大直径薄壁容器和真空设备，为增加筒体支座处的局部刚度常采用圈座。
小型设备常采用机构简单的支腿。
1 双鞍支座及制作标准置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，由材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。
当尺寸和载荷一定时，多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。
但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各制作的水平高度有差异或地基呈现不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，使支座反力难以为个支点平均分摊，导致壳体应力正大，因而体现不出多做的优点，故一般情况下采用双支座。
采用双支座时，支座位置的选取一方面要考虑到利用封头的加强效应，另一方面又要考虑不是壳体中因荷重引起的弯曲应力过大，所以选取原则如下。
1双鞍卧式支座容器的受力状态可简化为受韵部载荷的外伸梁，由材料力学知，当外申长度A=0.207时。
跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A0.2l。
其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。
2当鞍座临近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性效应，在满足A0.207下应尽量使a0.5R此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一段能在基础上滑动，以避免产生过大的附加力。
通常的做法是将一个支座上的地脚螺旋孔做成圆形，并且螺母不上紧，使其成为活支座，而另一个支座仍未固定支座。
还有一种是采用滚动支座，他克服了滑动摩檫力大的缺点，但结构复杂照价高。
