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中国石油大学（北京）
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化工过程设备设计-第二阶段在线作业
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化工过程设备设计-第二阶段在线作业
1. 对于碳钢和低合金钢制容器，其最小厚度是考虑
A、刚度的影响
B、强度的影响
C、塑性的影响
正确答案：A
2. 内压容器的强度设计公式是由第几强度理论推导而来的
A、第一强度理论
B、第三强度理论
C、第四强度理论
正确答案：A
3. 名义厚度指的是
A、计算厚度与厚度附加量之和再向上圆整至标准尺寸
B、有效厚度与厚度附加量之和再向上圆整至标准尺寸
C、设计厚度与厚度附加量之和再向上圆整至标准尺寸
正确答案：A
4. 内压容器设计最终应得到的厚度是
A、计算厚度。
过程设备设计复习题及答案换热设备6.1根据结构来分，下面各项中那个不属于管壳式换热器：（B ）A.固定管板式换热器B.蓄热式换热器C.浮头式换热器D.U形管式换热器6.2常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器：（C ）A.直接接触式换热器B.蓄热式换热器C.间壁式换热器D.中间载热体式换热器6.3下面那种类型的换热器不是利用管程和壳程来进行传热的：（B ）A.蛇管式换热器B.套管式换热器C.管壳式换热器D.缠绕管式换热器6.4下列关于管式换热器的描述中，错误的是：（C ）A.在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。
B.蛇管式换热器是管式换热器的一种，它由金属或者非金属的管子组成，按需要弯曲成所需的形状。
C.套管式换热器单位传热面的金属消耗量小，检测、清洗和拆卸都较为容易。
D.套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。
6.5下列措施中，不能起到换热器的防振效果的有：（A）A.增加壳程数量或降低横流速度。
B.改变管子的固有频率。
C.在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板。
D.在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条。
6.1??按照换热设备热传递原理或传递方式进行分类可以分为以下几种主要形式：（ABC）A. 直接接触式换热器B. 蓄热式换热器C. 间壁式换热器D. 管式换热器6.2 下面属于管壳式换热器结构的有：（ABCD）A. 换热管B. 管板C. 管箱D. 壳体6.3 引起流体诱导振动的原因有：（ACD）A. 卡曼漩涡B. 流体密度过大C. 流体弹性扰动D. 流体流速过快6.4 传热强化的措施有：（BCD）A. 提高流量B. 增加平均传热温差C. 扩大传热面积D. 提高传热系数6.5 下列关于管壳式换热器的描述中，错误的是：（CD）A.管壳式换热器结构简单、紧凑、能承受较高的压力。
B.管壳式换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗的场合。
过程设备设计题解1.压力容器导言习题1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。
若壳体材料由20R （MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？解：○1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式：δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ○2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。
因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。
2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。
该封头中面处的长轴D=1000mm ，厚度t=10mm ，测得E 点（x=0）处的周向应力为50MPa 。
此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么？解：○1根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力： 标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即a/b=2，a=D/2=500mm 。
在x=0处的应力式为：MPa abt p btpa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ ○2从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A 的一致，压力表B 已失灵。
3. 有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 。
内贮有液氨，球罐上部尚有3m 的气态氨。
设气态氨的压力p=0.4MPa ，液氨密度为640kg/m 3，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。
过程设备设计复习题及答案一、单选题1.压力容器导言所谓高温容器是指下列哪一种: （A ）A.工作温度在材料蠕变温度以上B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上C.工作温度在材料蠕变温度以下D.工作温度高于室温GB150适用下列哪种类型容器: （B ）A.直接火加热的容器B.固定式容器C.液化石油器槽车D.受辐射作用的核能容器一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则: （B ）A 弹性失效B 塑性失效C 爆破失效D 弹塑性失效有关《容规》适用的压力说法正确的是: （B ）A.最高工作压力大于(不含液体静压力)B.最高工作压力大于等于(不含液体静压力)C.最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力)D.最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力)毒性为高度或极度危害介质PV>=的低压容器应定为几类容器: （C ）A.Ⅰ类B.Ⅱ类C.Ⅲ类D.不在分类范围影响过程设备安全可靠性的因素主要有: 材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。
以下说法错误的是: （ B ）A.材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力B.冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力C.刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力D.密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为: （B ）A.<m3m3内压容器中, 设计压力大小为50MPa的应划分为：（C ）A.低压容器B.中压容器C.高压容器D.超高压容器2.下列属于分离压力容器的是: （ C ）3. A.蒸压釜 B.蒸发器4. C.干燥塔 D.合成塔5.压力容器应力分析在厚壁圆筒中, 如果由内压引起的应力与温差所引起的热应力同时存在, 下列说法正确的是: （D ）A.内加热情况下内壁应力和外壁应力都有所恶化B.内加热情况下内壁应力和外壁应力都得到改善C.内加热情况下内壁应力有所恶化, 而外壁应力得到改善D.内加热情况下内壁应力得到改善, 而外壁应力有所恶化通过对最大挠度和最大应力的比较, 下列关于周边固支和周边简支的圆平板说法正确的是：（A）A.周边固支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边简支的圆平板B.周边固支的圆平板仅在刚度方面均优于周边简支的圆平板C.周边固支的圆平板仅在强度方面均优于周边简支的圆平板D.周边简支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边固支的圆平板下列有关受均布外压作用圆筒的失稳情况的叙述, 错误的是：（A ）A.失稳临界压力与材料屈服点无关B.受均布周向外压的长圆筒的临界压力与L无关C.很短的圆筒在受均布轴向压缩载荷时将出现对称失稳D.圆筒的形状缺陷对圆筒的稳定性产生很大影响下列不属于提高厚壁圆筒屈服承载能力的措施为：（D）A.增加壁厚B.采用多层圆筒结构, 对内筒施加外压C.自增强处理D.采用分析设计的方法下列有关不连续应力的叙述, 错误的为：（C ）A.不连续应力是由于结构不连续引起变形不协调造成的B.具有局部性与自限性的特征C.其危害程度比总体薄膜应力大D.脆性材料制造的壳体对不连续应力十分敏感下列关于局部载荷说法正确的是：（B ）A.对管道设备附件设置支架, 会增加附件对壳体的影响B.对接管附件加设热补偿元件, 无明显意义C.压力容器制造中出现的缺陷, 会造成较高的局部应力D.两连接件的刚度差大小与边缘应力无明显关系外压的短圆筒, 失稳时, 出现的波形个数为：（C ）A.两个B.四个C.大于两个D.大于四个下列关于薄壳应力分析中应用的假设, 错误的是：（D ）A.假设壳体材料连续, 均匀, 各向同性B.受载后的形变是弹性小变形C.壳壁各层纤维在变形后互不挤压D.壳壁各层纤维在变形后互相挤压6.关于薄圆平板的应力特点, 下列表述错误的是：（B ）7. A.板内为二向应力, 切应力可予以忽略 B.正应力沿板厚分布均匀8. C.应力沿半径分布与周边支承方式有关 D.最大弯曲应力与（R/t）的平方成正比9.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响在压力容器制造过程中应用最广的焊接方法是: （A ）A.熔焊B.压焊C.钎焊D.点焊一般高压容器的平盖制造用的钢材是: （C ）A.钢板B.钢管C.锻件D.铸件在焊接中力学性能得到明显改善, 是焊接接头中组织和性能最好的区域是：（B ）A.过热区B.正火区C.融合区D.焊缝下列不属于压力容器焊接结构的设计应遵循的原则的是：（D）A.尽量采用对接接头结构, 不允许产生未熔透缺陷B.尽量采用全熔透的结构, 不允许产生未熔透缺陷C.尽量减少焊缝处的应力集中D.尽量选用好的焊接材料下列焊接接头中可能出现的缺陷, 最危险的是：（A ）A.裂纹B.夹渣C.气孔D.未熔透下列金属会产生低温变脆的是: （B ）A.铜B.碳素钢C.铝D.奥氏体不锈钢磁粉检测属于: （D ）A.破坏性检验B.外观检查C.密封性检查D.无损检测下列关于硫化学成分在钢材中的作用说法正确的是：（C ）A.硫元素不是钢材中的有害元素。
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
第三版过程设备设计思考题及答案（5-8）5.储存设备设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定试说明理由。
双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。
“扁塌”现象的原因是什么如何防止这一现象出现双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力如何产生的鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强球形储罐有哪些特点设计球罐时应考虑那些载荷各种罐体型式有何特点球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响6.换热设备换热设备有哪几种主要形式间壁式换热器有哪几种主要形式各有什么特点管壳式换热器主要有哪几种形式换热器流体诱导震动的主要原因有哪些相应采取哪些防震措施换热管与管板有哪几种连接方式各有什么特点换热设备传热强化可采用哪些途径来实现7.塔设备塔设备由那几部分组成各部分的作用是什么填料塔中液体分布器的作用是什么试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷简述塔设备设计的基本步骤。
塔设备振动的原因有哪些如何预防振动塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性8.反应设备反应设备有哪几种分类方法简述几种常见的反应设备的特点。
机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成搅拌容器的传热元件有哪几种各有什么特点搅拌器在容器内的安装方法有哪几种对于搅拌机顶插式中心安装的情况，其流型有什么特点常见的搅拌器有哪几种简述各自特点。
涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素搅拌轴的设计需要考虑哪些因素搅拌轴的密封装置有几种各有什么特点思考题答案：5.储存设备思考题根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。
因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
第三版过程设备设计思考题及答案（5-8）5.储存设备5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由。
5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。
5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？5.7 球形储罐有哪些特点？设计球罐时应考虑那些载荷？各种罐体型式有何特点？5.8 球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则？5.9 液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响？6.换热设备6.1换热设备有哪几种主要形式？6.2间壁式换热器有哪几种主要形式？各有什么特点？6.3管壳式换热器主要有哪几种形式？6.4换热器流体诱导震动的主要原因有哪些？相应采取哪些防震措施？6.5换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？6.6换热设备传热强化可采用哪些途径来实现？7.塔设备7.1塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？7.2填料塔中液体分布器的作用是什么？7.3试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷？7.4简述塔设备设计的基本步骤。
7.5塔设备振动的原因有哪些？如何预防振动？7.6塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性？8.反应设备8.1反应设备有哪几种分类方法？简述几种常见的反应设备的特点。
8.2机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成？8.3搅拌容器的传热元件有哪几种？各有什么特点？8.4 搅拌器在容器内的安装方法有哪几种？对于搅拌机顶插式中心安装的情况，其流型有什么特点？8.5常见的搅拌器有哪几种？简述各自特点。
8.6涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围？8.7 生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素？8.8搅拌轴的设计需要考虑哪些因素？8.9搅拌轴的密封装置有几种？各有什么特点？思考题答案：5.储存设备思考题5.1根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。
化工过程设备设计第二阶段在线作业第1题钢板卷制的筒体和成型的封头的公称直径是指它们的您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：容器公称直径的定义第2题无缝钢管作筒体时，其公称直径是指它们的您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：容器公称直径的定义第3题以下哪一个是外压力容器您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：外压容器的定义第4题薄壁内压容器的薄膜应力为您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：内压薄壁容器的薄膜应力第5题直径为D的圆筒体的第一曲率半径为您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：容器第一曲率半径的定义第6题球壳上任意一点，已知设计压力P=2MPa，D=1000mm，壁厚 =20mm，则球壳上这一点的两向薄膜应力分别为您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：受气压作用的球壳的薄膜应力计算公式第7题圆柱壳上任意一点，已知设计压力P=1MPa，D=2000mm，壁厚 =10mm，则圆柱壳上这一点的薄膜应力分别为您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：受气压作用的圆柱壳的薄膜应力计算公式第8题有一容器，其最高工作压力为1.6MPa，工作温度≤150℃且装有安全阀，该容器的设计压力为您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：有安全阀是的设计压力确定第9题标准椭圆形封头指的是其长轴是短轴的您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：标准椭圆形封头的定义第10题对于碳钢和低合金钢制容器，其最小厚度是考虑您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：最小厚度的定义第11题内压容器的强度设计公式是由第几强度理论推导而来的您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：第一强度理论第12题名义厚度指的是您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：名义厚度的定义第13题内压容器设计最终应得到的厚度是您的答案：C此题得分：0.5批注：名义厚度第14题焊缝系数与相关因素是您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：焊缝系数的选取第15题设计温度是设计中确定什么参数不可缺少的指标您的答案：C题目分数：0.5此题得分：0.5批注：许用应力第16题压力容器在制造完成之后或检修完成之后投入使用之前，必须进行的试验是您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：水压试验的目的第17题水压试验的试验压力是您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：水压试验中试验压力确实定第18题 16MnR钢制压力容器，水压试验时，水温不得低于您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：水压试验注意事项第19题水压试验的试验介质是您的答案：A题目分数：0.5批注：水压试验注意事项第20题乙烯贮槽，内径1600mm，厚度δn=16mm，设计压力P=2.5MPa，工作温度t= -35℃，材料为16MnR，焊缝系数为0.85，厚度附加量c=1.5mm，则此储槽的强度您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：内压容器的强度校核第21题中压容器指的是其设计压力为大于等于1.6MPa小于等于10MPa您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力容器按压力大小的分类方法第22题压力为4MPa的剧毒容器为三类容器您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力容器按压力、介质等综合的分类方法第23题公称直径为40的无缝钢管，其外径为40mm您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：钢管公称直径的定义第24题压力容器的公称压力一定，意味着容器在一定设计温度下所能承受的最高压力就确定了您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力容器公称压力的定义第25题横截面为半圆的柱壳能用薄膜理论求解壁内应力您的答案：错误题目分数：0.5批注：薄膜应力的应用范围第26题在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：应使椭圆的长轴与筒体轴线垂直第27题薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R1=R2，则该点的两向薄膜应力相等您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：薄膜应力计算公式中的相关因素第28题当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容器的应力总小于壁厚小的容器您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：薄膜应力大小还与曲率半径有关第29题按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力沿壁厚均匀分布的您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：薄膜应力公式推导的第三个假设第30题厚度为60mm和6mm的16MnR热轧钢板，其屈服点是不同的，且60mm 厚钢板的δs大于6mm厚的钢板的δs您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：查书中附录中的材料特性表第31题对内压容器，考虑其刚性需要，要规定其相应的最小厚度您的答案：正确此题得分：0.5批注：最小厚度的定义第32题当焊缝结构形式一定时，焊缝系数随探伤比率的增加而减少您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：焊缝系数的影响因素第33题对于二向或三向应力状态，在建立强度条件时，必须将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：复杂应力状态下的强度理论第34题标准椭圆形封头是长轴与短轴之比为2:1，且带有一段一直边您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：标准椭圆形封头的定义第35题设计压力是内压容器强度设计时的压力您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力容器设计压力的定义第36题计算压力指在相应的设计温度下，用以确定元件厚度的压力，其中包括液柱静压力您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：压力容器计算压力的定义第37题腐蚀余量与介质对材料的腐蚀速率有关；与容器的设计寿命无关您的答案：错误题目分数：0.5批注：腐蚀余量的影响因素第38题内压薄壁容器设计中，有效厚度与计算厚度相等您的答案：错误题目分数：0.5此题得分：0.5批注：有效厚度与计算厚度的定义第39题焊缝系数与焊接型式及无损探伤的检验要求有关您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：焊缝系数的影响因素第40题对立式容器卧置做水压试验时，试验压力应考虑液柱高产生的静压力您的答案：正确题目分数：0.5此题得分：0.5批注：水压试验试验压力确实定作业总得分：20.0作业总批注：。
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
容积3322m .689MPa 57474.42782.1,42.474m 86.244⋅=⨯==⨯⨯==pV L D V i ππ○2中压储存容器，储存易燃介质，且pV=75.689MP a ·m 3>10MP a ·m 3，属三类压力容器。
○3圆筒的厚度 []mmC C ppD t18mm 493.6128.0693.1313.693mm62.1117022600782.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取 标准椭圆形封头的厚度[]mmC C ppD t18mm 528.6128.0728.1313.728mm62.15.0117022600782.15.02n 21n ==++=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取○4水压试验压力 MPa p p T 228.2782.125.125.1=⨯==应力校核3. ()()()MPa D p s e e i T T 5.3103459.09.0191.667M Pa 8.21828.2182600228.22=⨯=≤=-⨯-+⨯=+=φσδδσ3.今欲设计一台乙烯精馏塔。
已知该塔内径D i =600mm ，厚度δn =7mm ，材料选用16MnR ，计算压力p c =2.2MPa ，工作温度t=-20~-3℃。
试分别采用半球形、椭圆形、碟形和平盖作为封头计算其厚度，并将各种形式封头的计算结果进行分析比较，最后确定该塔的封头形式与尺寸。
解：钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，取C 2=1.0mm ，φ=1.0 ○1半球形封头壁厚 []mmp D p ctic 7 3.747mm 10.81.947 1.947mm2.20.117046002.24n ==++=-⨯⨯⨯=-=δφσδ取○2标准椭圆形封头壁厚 []mmp D p ctic 7 5.695mm 10.8895.3 3.895mm2.25.00.117026002.25.02n ==++=⨯-⨯⨯⨯=-=δφσδ取○3标准碟形封头壁厚 []mmp R Mp rR M D R c ti c ii i 75mm 44.610.8645.4mm 645.42.25.00.117025402.2325.15.02325.1102540341341102mm60017.00.17D r 540mm,6009.09.0n i ==++=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==⨯===⨯==δφσδ取○4平盖封头厚度 []mmmm mm ，C mmKp D K ，n t ccp 40285.391.18.0385.371.140~3424385.370.11702.23.06003.05841==++=>-=⨯⨯⨯===-δφσδ取时钢板厚度查表系数的结构形式序号取表从受力状况和制造成本两方面综合考虑，取标准椭圆形封头和碟形封头均可。
4. 一多层包扎式氨合成塔，内径D i =800mm ，设计压力为31.4MPa ，工作温度小于200℃，内筒材料为16MnR ，层板材料为16MnR ，取C 2=1.0mm ，试确定圆筒的厚度。
解：钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σi ]t =[σ0]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，φi =1.0，φ0=0.9。
为安全起见取φ=0.9，按中径公式计算：[]mmmm ，，mm p D p ctic 110106.079mm 16.3191.4796.138.017171166 1.479mm94.319.017028004.312n ==++=⨯=-⨯⨯⨯=-=δφσδ取层的总壁厚负偏差为共层内筒层层板取 5. 今需制造一台分馏塔，塔的内径D i =2000mm ，塔身长（指圆筒长+两端椭圆形封头直边高度）L 1=6000mm ，封头曲面深度h i =500mm ，塔在370℃及真空条件下操作，现库存有8mm 、12mm 、14mm 厚的Q235-A 钢板，问能否用这三种钢板制造这台设备。
解：计算长度6333.333mm 350026000321=⨯+=+=i h L L查表4-2得：8mm 、12mm 、14mm 钢板，C 1=0.8mm ；取C 2=1mm 。
三种厚度板各自对应的有效厚度分别为：8-1.8=6.2mm 、12-1.8=10.2mm 、14-1.8=12.2mm 。
三种厚度板各自对应的外径分别为：2016mm 、2024mm 、2028mm ○18mm 塔计算 []()钢板不能制造这台设备得查图得查图8mm 0.1MPa0.0243MPa 161.32531069.100007.02321069.1E ：7-40.00007;A ：6-4 3.1422016333.6333D L 20,325.1612.6201650500<=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ○212mm 塔计算 []()钢板不能制造这台设备得查图得查图12mm 0.1MPa0.057MPa 647.19731069.10001.02321069.1E 7-40.0001;A 6-4 3.1292024333.6333D L 20,431.9812.10202450500<=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ：：○314mm 塔计算 []()钢板能制造这台设备得查图得查图14mm 0.1MPa0.149MPa 23.16631069.100022.02321069.1E 7-40.00022;A 6-4 3.1232028333.6333D L 20,23.6612.12202850500>=⨯⨯⨯⨯==⨯====>===e e D AE p MPa D δδ：：6. 图所示为一立式夹套反应容器，两端均采用椭圆形封头。
反应器圆筒内反应液的最高工作压力p w =3.0MPa ，工作温度T w =50℃，反应液密度ρ=1000kg/m 3，顶部设有爆破片，圆筒内径D i =1000mm ，圆筒长度L=4000mm ，材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，且进行100%无损检测；夹套内为冷却水，温度10℃，最高压力0.4MPa ，夹套圆筒内径D i =1100mm ，腐蚀裕量C 2=1.0mm ，焊接接头系数φ=0.85，试进行如下设计：○1确定各设计参数； ○2计算并确定为保证足够的强度和稳定性，内筒和夹套的厚度； ○3确定水压试验压力，并校核在水压试验时，各壳体的强度和稳定性是否满足要求。
解：○1各设计参数： ◇1反应器圆筒各设计参数： 按GB150规定，选择普通正拱型爆破片，静载荷情况下，其最低标定爆破压力MPa p p w s 29.4343.143.1min =⨯=≥查GB150表B3爆破片的制造范围，当设计爆破压力高于3.6MPa 时，取精度等级0.5级，其制造范围上限为3%设计爆破压力，下限为1.5%设计爆破压力，设计爆破压力为()MPa p p s b 4.354015.129.4015.01min =⨯=+=按内压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：()MPa p p b 4.48503.1354.403.01=⨯=+=按外压设计时的设计压力（并取计算压力等于设计压力）：MPa p 5.025.14.0=⨯=按外压设计时的计算长度：mm L 399041000403004000=++-= 设计温度取工作温度钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，φ=1.0◇2夹套各设计参数： 设计压力（并取计算压力等于设计压力）：取最高工作压力。
设计温度取10℃，C 1=0。
○2内筒和夹套的厚度： □1圆筒和标准椭圆形封头壁厚设计 ◇1按内压设计时 [][]mmC C p pD：mmC C ppD：tt18mm 079.6128.0279.1313.279mm 485.45.0117021000485.45.0218mm 168.6128.0368.1313.368mm485.4117021000485.42n 21n n 21n ==++=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-===++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδδδδφσδ取标准椭圆形封头壁厚取圆筒壁厚[]()满足稳定性要求得查图得查图取圆筒稳定性校核18mm 0.5MPaMPa 027.1158.687070B 8-40.00055;A 6-4 3.85110363990D L 20,158.682.1510361036361000,2.158.218,18n 0000=>=======>====+==-==δδδδδe e e n D Bp MPaD mm D mm mm ：：：[]()满足稳定性要求得查图得系数查表取校核标准椭圆形封头稳定性18mm 0.5MPaMPa 608.24.9322.15160160B 8-40.0024.9322.15125.0125.04.93210369.0,9.0541036361000,2.158.218,18n 0001010=>=⨯====⨯===⨯===-=+==-==δδδδδe e e n R Bp MPaR A mm D K R K mm ，D mm mm ：：□2夹套壁厚设计 [][]mmmm C C ppD：mmmm C C ppD：tt34mm ，524.21524.1 1.524mm 4.05.085.0170211004.05.0234mm ，525.21525.1 1.525mm4.085.0170211004.02n 21n n 21n >==+=++≥=⨯-⨯⨯⨯=-=>==+=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδδδδφσδ取标准椭圆形封头壁厚取圆筒壁厚7. 有一受内压圆筒形容器，两端为椭圆形封头，内径D i =1000mm ，设计（计算）压力为2.5MPa ，设计温度300℃，材料为16MnR ，厚度δn =14 mm ，腐蚀裕量C 2=2.0mm ，焊接接头系数φ=0.85；在圆筒和封头焊有三个接管（方位见图），材料均为20号无缝钢管，接管a 规格为φ89×6.0，接管b 规格为φ219×8，接管c 规格为φ159×6，试问上述开孔结构是否需要补强？答：根据GB150规定，接管a 不需要另行补强。
