2009-2010学年第1学期压力容器及过程设备考试试题-(A)卷答案

2009 2010 学年第 1 学期试题 A 卷参考答案 课程名称 压力容器及过程设备 任课教师签名 喻九阳 徐建 民 出题教师签名 徐建民 审题教师签名 喻九阳 考试方式 闭 卷 适用专业 过程装备与控制工程 考试时间 120 分钟 一 选择题 每题2分 共20分 1 b 防冲板 2 c 不得低于 3 a 120 150 4 a 半球形 d 球冠形 5 a 垂直左右方向 6 c 榫槽密封 7 b 全焊透 8 a 风 9 b 轴向应力 10 b 0 5 二 判断题 每题2分 共20分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 三 问答题 每题5分 共35分 1 圆筒体上纵焊缝和环焊缝哪个危险 为什么 答 圆筒体上纵焊缝比环焊缝危险 因为圆柱形容器受均匀内压作用时 p 壁内各处的周向薄膜应力是经向薄膜应力的两倍 而纵焊缝承受周 向薄膜应力 环焊缝承受经向薄膜应力 因此圆柱形容器筒体上纵 焊缝要比环焊缝危险 2 何谓厚壁圆筒的自增强处理 答 自增强处理就是将厚壁筒在使用前进行大于工作压力的超 压处理 使筒壁内层形成塑性区 外层形成弹性区 卸压后 塑性区将有 残余应变 而弹性区又受到该残余应变的阻挡恢复不到原来的位置 两区 间便形成互相作用力 无疑 塑性区中形成残余压应力 弹性区中形成残 余拉应力 也就是筒壁中形成了预应力 工作时 筒壁内重新建立由 Lame 拉美 公式所确定的弹性应力 与残留的预应力叠加后塑性区的总应 力有所下降 外部弹性区的总应力有所上升 沿整个筒壁的应力分布就比 较均匀 即应力分布得到改善 从而提高了屈服承载能力 3 压力容器按设计压力分为哪四个压力等级 具体怎样划分的 答 低压容器 中压容器 高压 0 11 6MPapMPa 1 610MPapMPa 容器 超高压容器 10100MPapMPa 100pMPa 4 在进行塔设备设计计算时主要考虑了哪几种载荷 答 主要考虑了压力载荷 风载荷 地震载荷 偏心载荷 质量载荷 5 卧式容器的支座布置有何特点 答 一般为双鞍座 一边固定 一边活动 鞍座位置 A 不宜大于 0 2L 当 需要时 A 最大不得大于 0 25L 且尽量满足 A 小于或等于 0 5 a R 6 管壳式换热器有哪几种基本类型 答 有固定管板换热器 浮头式换热器 U 形管换热器 填料函式换热器 和釜式换热器等五种类型 7 搅拌容器在什么情况下要设置换热元件 其换热元件有哪几种形式 答 有传热要求的搅拌容器 为维持反应的最佳温度 需要设置换热元件 常用的换热元件有夹套和内盘管两种形式 四 计算推导题 10分 1 答 如下图所示 锥壳上任意一点 M 处于液体静压力的作用下 其大小 共 2 页 第 2 页 为 pHz 又因 由微体平衡方程得 12 cos RRrrztg cos Hzztg 若令 则有最大值 即时 0 d dz 2zH 5 分 2 max 4cos Htg 求时 如取 M 点处以下的部分壳体为研究对象 则外载荷为 M 点处上部 液体所产生的静压力和 M 点处下部液体重力之和 即 22 12 33 VrHzzrHz 将 V 值代入区域平衡方程得 2 22 33 2cos2 cos rHzHz ztg r 同理 在处有最大值 0 d dz 3 4 zH 5 分 2 max 3 16cos Htg 五 设计计算题 15分 1 解 1 确定 3 分 t eL R 假设壳体厚度在 6 16mm 范围内 查表可得 133MPa 123MPa 245MPa t eL R 2 筒体壁厚设计 4 分 筒体计算厚度 2 7 1000 13 08 2 2 123 0 852 7 ci t c p D mm p 筒体设计厚度 2 13 08 114 08 d Cmm 筒体名义厚度 1 14 08014 08 nd Cmm 考虑钢板常用规格厚度 向上圆整可取筒体名义厚度 16 n mm 3 封头壁厚设计 4 分 因选用标准椭圆形封头 其形状系数 封头采用钢板整体 1 K 冲压而成 焊接接头系数取 故封头计算厚度 0 1 1 2 7 1000 11 04 2 0 52 123 1 0 5 2 7 ci t c Kp D mm p 封头设计厚度 2 11 04 112 04 d Cmm 封头名义厚度 1 12 04012 04 nd Cmm 考虑钢板常用规格厚度 向上圆整可取封头名义厚度 14 n mm 为了材料采购和焊接上的方便 也可取封头壁厚与筒体壁厚相 同 14 n mm 4 水压试验应力校核 4 分 试验压力 133 1 251 25 2 73 65 123 T t pp