vccAAA化工设备机械基础期末课堂大作业(C)

四川理工学院（2007 至2008 学年第 1学期） 系 专业 级 班 学号 姓名 密 封 线 密 封 线 内 不 要 答 题 课程名称：化工设备机械基础期末课堂大作业（A）命题教师：适用班级： 题号一二三四五六总分评阅（统分）教师得分注意事项：1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在规定的地方，否则视为废卷。3、 作业形式为闭卷，作业时间为100分钟。4、 判断题和选择题一定要将所选答案填入方框中。 试 题得分评阅教师一、 判断题：(每题1.5分，共计15分，正确的填“T”，错误的填“F”)题号12345678910所选答案1、 开孔等面积补强设计准则，是说补强面积应等于开孔的圆面积。 2、 螺栓法兰连接结构设计中，螺母材料的硬度应该低于螺栓材料的硬度。 3、 因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容器，壁内的应力总是小于壁厚小的容器。 4、 在钢号表示方法中，含碳量以平均含量的万分之几表示。 5、 GB151-1999适用于换热器的设计。6、 欲提高法兰的刚度，则应加大法兰的外径，增加法兰的厚度，减小螺栓力作用的力臂。 7、 随着科学技术发展的趋势，安全系数逐渐变小。 8、 圆筒容器的公称直径是指它的内径。9、 确定容器压力试验的试验压力时，式中P应为容器的设计压力或最大允许工作压力 。 10、一台卧式容器有三个鞍式支座，应选一个A型，两个B型的。 得分评阅教师二、选择题：(每题1.5分，共计15分)题号12345678910所选答案1、浮头式换热器,a.完全消除温差应力 b.部分消除温差应力 c.不能消除温差应力2、一台外压容器直径 1200mm，圆筒壳长2000mm，两端为半球形封头，其外压计算长度为 a.2000mm b.2400mm c.2600mm3、一个薄壁外压圆筒，按我国容器设计规定进行校核，得知其允许工作外压为2MPa，则该容器的临界压力为：a.=2MPa b.=4MPa c.=6MPa 4、有效厚度一定不小于a.名义厚度 b.计算厚度 c.设计厚度5、压力容器元件的金属温度是指该元件的金属的 a.表面温度的较高者 b.内外表面温度的平均值 c.截面温度的平均值6、在筒体上开椭圆孔，长轴应与筒体轴线a.垂直 b.平行 c.成夹角 7、用抗拉强度规定值下限为材料制造的容器，属于 a. 类容器 b.类容器 c.类容器8、工程上把（ ）的圆筒称为薄壁圆筒。a.0.1 b.0.2 c.1.09、U型管式换热器能进行机械清洗的空间a.只有管程 b.只有壳程 c.管程及壳程均可10、设计压力为10MPa的压力容器属于a.低压容器 b.中压容器 c.高压容器 得分评阅教师 系 专业 级 班 学号 姓名 密 封 线 密 封 线 内 不 要 答 题 三、填空题：(每空1分，共计25分)1、 、是金属材料的（ ）指标；、是材料的（ ）指标；是材料的（ ）指标。2、 按材料成分划分，Q235-B属于（ ）钢，16MnR属于 （ ）钢。3、 内压薄壁封头和壳体的强度计算公式是以（ ）理论为基础，采用（ ）失效准则，以 （ ）强度理论建立强度条件而推导出来的。 4、 有一容器，其最高气体工作压力为1.6MPa，无液体静压作用，工作温度150，且装有安全阀，试确定该容器的设计压力P=（ ）MPa；计算压力PC =（ ）MPa；水压试验压力PT=（ ） MPa 。 5、 法兰公称压力的确定与法兰的（ ）、（ ）以及（ ）三个因素有关，这是因为在制定法兰尺寸系列，计算法兰厚度时，是以（ ）材料在（ ）时的力学性能为基准制定的。6、 卧式容器的支座有三种：（ ）、（ ）、（ ）。7、 列管式换热器的管子与管板有（ ）、（ ）、（ ）三种连接形式。8、 在填料塔的喷淋装置中，常用的三种类型是（ ）、（ ）、（ ）。得分评阅教师四、问答题：(共计20分)1、写出无力矩理论的两个方程，并说明式中字母的含义及两个方程的应用条件。（7分）2、为什么双鞍式支座的最佳位置为A0.2L且尽可能使A0.5Ri ?（6分） 系 专业 级 班 学号 姓名 密 封 线 密 封 线 内 不 要 答 题 3、画图说明固定管板式换热器产生温差应力的原因，并说明消除温差应力的措施。（7分）得分评阅教师五、计算题：( 15分 )有一库存很久的氧气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无缝钢管收口而成，实测其最小壁厚为6.5mm，已知材料的=540 MPa，=260 MPa，设计温度为常温。今欲充15MPa的压力使用，问强度是否够？如果强度不够，该氧气瓶的最大允许工作压力是多少？（取C2=1mm） 系 专业 级 班 学号 姓名 密 封 线 密 封 线 内 不 要 答 题 得分评阅教师六、分析题（10分）：对于内压和外压操作的塔设备，它们的最大组合轴向压应力各出现在什么工况下？给出简单计算公式，并绘出危险截面22（塔体与裙座连接焊缝处的截面）上的应力分布图。 （2007 至2008 学年第 1学期）化工设备机械基础期末课堂大作业（B）评分标准命题教师：适用班级： 一、 判断题：(每题1.5分，共计15分，正确的填“T”，错误的填“F”)题号12345678910所选答案FTFFFTTFTF二、选择题：(每题1.5分，共计15分)题号12345678910所选答案abcbcacabc三、填空题：(每空1分，共计25分)1塑性， 强度， 韧性 2低碳，低合金3薄膜， 弹性， 第三41.681.76, 1.681.76, 2.12.25最大操作压力, 操作温度, 法兰材料, 16MnR, 2006 鞍座， 圈座， 支腿7胀接, 焊接, 胀焊并用8喷洒型, 溢流型, 冲击型四、问答题：(共计20分)1、写出无力矩理论的两个方程，并说明式中字母的含义及两个方程的应用条件。（7分）答题要点第一，薄膜应力的两个方程.5分微体平衡方程式 区域平衡方程式经向应力，MPa 环向应力，MPa壳体中曲面在所求应力点的第一曲率半径，mm;壳体中曲面在所求应力点的第二曲率半径，mm; 厚度，mm; P气体压力，MPa第二，应用条件.2分1) 回转壳体曲面在几何上是轴对称,壳体厚度无突变；曲率半径是连续变化的，材料是各向同性的，且物理性能（主要是E和）应当是相同的；2) 载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的；3) 壳体边界的固定形式应该是自由支承的；4) 壳体的边界力应当在壳体曲面的切平面内，要求在边界上无横剪力和弯矩。5) /Di0.12、为什么双鞍式支座的最佳位置为A0.2L且尽可能使A0.5Ri ?（6分）答：1） 为减少支座处筒体最大弯矩，使其应力分布合适，使支座跨距中心与支座最大弯矩相等（M1=M2），据此推导出的支座中心与封头切线间的距离A=0.207L（L筒体长度），如果设计偏离此值，则支座处的轴向弯曲应力将显著增加；.2分2） 封头的刚性一般较筒体大，对筒体有局部加强作用，试验证明，当A0.5Ri时，封头对筒体才有加强作用，因此支座的最佳位置应在满足A0.2L的条件下，尽量使A0.5Ri2分3） 当A0.5Ri或筒体无加强措施而刚性不足时，在周向弯矩的作用下，鞍座处筒体上将产生“扁塌”现象：使鞍座上筒体发生变形，犹如“扁塌”。鞍座处筒体不起承载作用，成为无效区（图），这不但会使鞍座处筒体中的各种应力增大，而且还会使轴向组合应力、切向剪应力和周向组合压应力最大值的作用点下移。2分3、画图说明固定管板式换热器产生温差应力的原因，并说明消除温差应力的措施。（7分）答：温差应力产生的原因.5分 如图所示,固定管板式换热器的壳体与管子,在安装温度下,它们的长度均为L(图a);当操作时(图b),壳体和管子的温度都升高,若管壁温度高于壳壁温度,则管子自由伸长量和壳体自由伸长量分别为 =(-)L =(-)L式中, 分别为管子和壳体材料的温度膨胀系数，1/； 安装时的温度， ，分别为操作状态下管壁温度和壳壁温度， 由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，见图c，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。此拉、压应力就是温差应力。这就是温差应力产生的原因。 消除温差应力的措施.2分1) 减少壳体与管束间的温度差2) 装设挠性构件3) 使壳体和管束自由热膨胀4) 双套管温度补偿五、计算题：( 15分 )有一库存很久的氧气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无缝钢管收口而成，实测其最小壁厚为6.5mm,已知材料的b=540 MPa,s=260 MPa,设计温度为常温。今欲充15MPa的压力使用,问强度是否够？如果强度不够，该氧气瓶的最大允许工作压力是多少？（取C2=1mm）解：（1）确定参数.5分=15MPa =219mm =6.5mm =180MPa =162.5MPa 取许用应力为 =162.5MPa=1(无缝钢管) ,取腐蚀裕量 C2=1mmC= C1 +C2=0+1=1(mm)(因为已知最小壁厚为6.5mm,故不再计入负偏差C1)=6.5-1=5.5mm （2）强度校核.5分=291.1MPa可见=291.1MPa=162.5MPa,所以该氧气瓶用于15MPa的压力下强度不够,不安全,须改变用途降压使用。 (3)确定最高允许工作压力5分=8.37MPa该氧气瓶的最大安全使用压力为8.37MPa六、分析题（10分）：对于内压和外压操作的塔设备，它们的最大组合轴向压应力各出现在什么工况下？给出简