2009-2010学年第1学期压力容器及过程设备考试试题-(B)卷答案

2009 2010 学年第 1 学期试题 B 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 题号一二三四五六总分 得分 评卷人 一 选择题 每题2分 共20分 1 a 120 150 2 b 0 25 3 c 焊接接头型式 4 a c 第一 第三 5 a 2 5MPa 6 a 4 的倍数 7 b 2 倍 8 c 设计压力 9 a 等面积补强 10 a b c 整体式法兰 任意式 法兰 松式法兰 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 边缘应力有何特征 工程上是如何处理的 答 边缘应力具有局部性和自限性两种特性 除了分析设计必须作详细的 应力分析以外 对于静载荷下塑性材料的容器 在设计中一般不作具体计 算 而采取结构上作局部调整的方法 限制其应力水平 这些方法不外是 在连接处采用挠性结构 如不同形状壳体的圆弧过渡 不等厚壳体的削薄 连接等 或采取局部加强措施 或减少外界引起的附加应力 如焊接残余 应力 支座处的集中应力 开孔接管的应力集中等 但是对于承受低温或 循环载荷的容器 或用脆性较大的材料制造的容器 因过高的边缘应力使 材料对缺陷十分敏感 可能导致容器的疲劳失效或脆性破坏 因而在设计 中必须核算不连续应力 2 在同样压力和直径的情况下为什么平板封头要比圆筒厚得多 答 因为薄板的最大应力与成正比 而圆筒中的薄膜应力与 max 2 R 成正比 所以在同样条件下薄板的最大应力比圆筒中的薄膜应力大得 R 多 因此薄板厚度较圆筒大得多 3 椭圆形封头和碟形封头为什么均带有直边 答 为了使封头与筒体的环向焊缝离开封头的边缘应力区 降低应力集中 系数 4 在圆筒体上开椭圆孔应如何布置长短轴的方位 答 由于圆筒体的周向应力是轴向应力的 2 倍 所以在圆筒体上开椭圆孔 时使其长轴与筒体轴线垂直 短轴与筒体轴线平行受力状况合理 5 在计算塔设备地震弯矩时如何考虑高振型的影响 答 当 H D 15 或塔设备高度大于等于 20m 时 还必须考虑高振型的影响 共 2 页 第 2 页 一种简化的近似算法是按第一振型的计算结果估算地震弯矩 即 1 1 25 IIII EE MM 6 试述波形膨胀节的作用 答 降低由于管束和壳体间热膨胀差所引起的管板应力 换热管与壳 体上的轴向应力以及管板与换热管间的拉脱力 7 机械搅拌反应器轴封的目的是什么 常用有哪两种形式 答 机械搅拌反应器轴封的目的是避免介质通过转轴从搅拌容器内泄漏或 外部杂质渗入搅拌容器内 常用的有填料密封和机械密封两种形式 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 为 pz 又因 3 分 12 cos RRrrztg 由微体平衡方程得 4 分 2 cos ztg 求时 如取 M 点处以上的部分壳体为研究对象 则外载荷为 4 分 2222 12 33 Vr pGrzrzrz 将 V 值代入区域平衡方程得 4 分 2 2 2 3 2cos3 cos3 cos rz r zz tg r R H r z M 五 设计计算题 15分 1 解 1 筒体壁厚计算 塔体计算长度 1 6000450 26300 3 Lmm 假设 12 n mm 120 8 110 2 en Cmm 筒体外径 o 218002 121824 in DDmm o 6300 3 454 1824 L D o 1824 178 8 10 2 e D 由 查几何曲线得 A 0 00016 5 分 o D L e o D 根据 Q235 B 材料的屈服极限查相应材料曲线知 A 值在 370 材 料线左方 故许用外压力按下式计算 5 22 1 69 100 0001618 03 33 BEAMPa o 18 03 0 101 178 8 e B pMPa D 而设计压力 计算压力 MPap1 0 MPapc1 0 且接近 ppc 故即为所求 5 分12 n mm 2 水压试验应力校核 36 1 25 1 25 0 1 6 9 109 8 10 0 1926 T ppH MPa 0 1926