過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)參考試題

./一、填空題：〔每空0.5分,共20分1.壓力容器設(shè)計(jì)的基本要安全性和經(jīng)濟(jì)性。2.壓力容器的質(zhì)量管理和保證體系包括設(shè)計(jì)、材料、制造和檢測(cè)四個(gè)方面。3.我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)主要有GB150《鋼制壓力容器》和JB4732《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,同時(shí)作為政府部門對(duì)壓力容器安全監(jiān)督的法規(guī)主要是《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。4.壓力容器用鋼,力學(xué)性能的保證項(xiàng)目一般有σs、σb、、δ和ARV。并且控制鋼材中化學(xué)成分,含碳量為≤0.24%,目的是提高可焊性；含硫量為≤0.02%,目的是防止熱脆；含磷量為≤0.04%,目的是防止冷脆。5.法蘭設(shè)計(jì)中,墊圈的力學(xué)性能參數(shù)y稱為預(yù)緊密封比壓,其含義為初始密封條件初始密封時(shí),施加在墊片上的最小壓緊力；m稱為墊片系數(shù),其含義為操作密封比壓/介質(zhì)計(jì)算壓力。6.華脫爾斯<waters>法是以彈性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法,將高頸法蘭分成<1>殼體,<2> 椎頸,<3>法蘭環(huán)三部分進(jìn)行分析,然后利用殼體理論和平板理論對(duì)三部分進(jìn)行應(yīng)力分析。7.常見的開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式有<1>貼板補(bǔ)強(qiáng),<2>厚壁管補(bǔ)強(qiáng),<3>整鍛件。8.雙鞍座臥式容器設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)筒體主要校核跨中截面處軸向彎曲應(yīng)力σ1,σ2；支座截處<1>軸向彎曲應(yīng)力σ3,σ4,<2>切向剪應(yīng)力τ,<3>周向彎曲應(yīng)力和周向壓縮力σ5,σ6,σ71,σ8。9．塔設(shè)備在風(fēng)力作用下,平行于風(fēng)力的振動(dòng),使塔產(chǎn)生傾倒趨勢(shì),垂直于風(fēng)力的振動(dòng),使塔產(chǎn)生誘導(dǎo)共振。10．固定管板換熱器中,由于殼體壁溫和管束壁溫的不同,固而在殼體和管束上產(chǎn)生了溫差應(yīng)力,在設(shè)計(jì)中,可以采取殼體上設(shè)膨脹節(jié)的方法減少溫差應(yīng)力。二、判斷題：<每小題0.5分,共10分。正確畫√,錯(cuò)誤畫×>1．當(dāng)開孔直徑和補(bǔ)強(qiáng)面積相同時(shí),采用插入式接管比平齊式接管更有利于補(bǔ)強(qiáng)。<√ >2.在筒體與端蓋連接的邊緣區(qū),由于Q0,M0產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力具有局部性,屬于一次局部薄膜應(yīng)力。<×>3.密封設(shè)計(jì)中,軸向自緊密封,主要依靠密封元件的軸向剛度大于被聯(lián)接件的軸向剛度。<×>4.外壓容器失穩(wěn)的根本原因是由于殼體材料的不均勻和存在一定的橢圓度所致。<×>5.受橫向均布載荷作用的圓平板,板應(yīng)力屬于一次總體薄膜應(yīng)力。<×>6."分析設(shè)計(jì)法"是比"規(guī)則設(shè)計(jì)法"更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)將用"分析設(shè)計(jì)法"取代"規(guī)則設(shè)計(jì)法"。<×>7.等面積補(bǔ)強(qiáng)法,是依據(jù)彈性理論建立的一種精確補(bǔ)強(qiáng)方法,因而能較好的解決開孔引起的應(yīng)力集中問題。 <×>8.高壓容器設(shè)計(jì),由于介質(zhì)壓力較高,從安全角度考慮,設(shè)計(jì)壁厚td越厚越好。<×>9.圓筒體上開圓孔,開孔邊緣軸向截面的應(yīng)力集中現(xiàn)象比環(huán)向截面更嚴(yán)重。<√>10.軸向外壓圓筒的臨界載荷通常以臨界壓力Pcr表征,而不用臨界應(yīng)力。<√>11.壓力容器制作完畢必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn).<×>12.臥式容器鞍式支座結(jié)構(gòu),在容器與鞍座之間加墊板,以焊接固定,有效地降低了支座反力在容器中產(chǎn)生的局部應(yīng)力。<√>13．一夾套反應(yīng)釜,罐體壓力為0.15MPa,夾套壓力為0.4MPa,則罐體設(shè)計(jì)壓力取為0.25MPa。 <×>14．換熱器中,管子與管板脹接時(shí),為了達(dá)到緊固密封要求,管子的硬度要低于管板材料的硬度。<√>15．對(duì)于高大的直立塔設(shè)備,由于裙座圈底部承受最大的重量載荷和彎曲載荷,只要該截面應(yīng)力校核條件滿足,則表明該設(shè)備是安全的。<×>16．?dāng)嚢璺磻?yīng)釜中的軸封裝置,采用機(jī)械密封,將極易泄漏的軸向密封轉(zhuǎn)為不易泄漏的端面密封。<√>17．法蘭密封設(shè)計(jì)中,表征墊片材料特征的兩個(gè)主要參數(shù)y,m的大小僅與墊片材料、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān),而與介質(zhì)壓力P無(wú)關(guān)。<×>18．液化石油氣儲(chǔ)罐,儲(chǔ)存介質(zhì)的飽和蒸汽壓,隨溫度、容積的大小而變化。<√>19．JB4731《鋼制臥式容器》規(guī)定A0.2L,主要考慮了封頭對(duì)筒體的加強(qiáng)作用。<×>20．承受均布外壓的殼體,由于失穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)不同的波紋數(shù),所以屬于非彈性失穩(wěn)。<×>三、回答下列問題：<每小題4分,共計(jì)20分>壓力容器按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分為三類,分類的依據(jù)是什么？答：分類的依據(jù)：〔1容器的設(shè)計(jì)壓力；〔2設(shè)計(jì)壓力與容積的乘積pv的大??；〔3介質(zhì)的危害程度—介質(zhì)的毒性和易燃性；〔4容器的應(yīng)用場(chǎng)合；〔5容器的材料強(qiáng)度。容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)的目的是什么？試驗(yàn)壓力如何確定？答：壓力試驗(yàn)的目的〔PT＞Pi：1.檢驗(yàn)容器的宏觀強(qiáng)度；2.檢驗(yàn)容器的致密性。致密性試驗(yàn)的目的：1.檢驗(yàn)容器密封結(jié)構(gòu)的可靠性；2.檢驗(yàn)全焊縫的致密性。3.根據(jù)定義,用圖標(biāo)出各種壁厚之間的關(guān)系。答：4．指出下列鋼號(hào)按化學(xué)成分和用途分屬哪類鋼材,并注明各代號(hào)的意義。 Q235-A, Q235-AF, 16MnR, 20HP, 15MnVR, 1Cr18Ni11Ti, 00Cr18Ni9Ti答：普通碳素鋼：Q235-A—平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的甲類鎮(zhèn)靜鋼。Q235-AF—平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的甲類沸騰鋼。Q—代表碳素鋼。253—材料在常溫下的屈服極限。A—質(zhì)量等級(jí)代號(hào),只保證力學(xué)性能。F—鋼的脫氧方法：沸騰鋼。低合金鋼：16MnR,15MnVR—壓力容器專用低合金鋼。16—c%=0.16%,Mn=1%。15—c%=0.15%,V=1%。R—壓力容器專用鋼代號(hào)。高合金鋼：1Cr18Ni11Ti,00Cr18Ni9Ti—奧氏體不銹鋼。1—c%=0.1%,Cr=18%。00—c%=0.03%,Ni=9%,Ti=1%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：20HP—焊瓶專用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。20—c%=0.20%5.分析設(shè)計(jì)法將應(yīng)力分為哪幾類？寫出相應(yīng)的應(yīng)力限制條件。答：分析設(shè)計(jì)法按照容器承受不同載荷產(chǎn)生的不同應(yīng)力對(duì)容器失效的影響不同將應(yīng)力分為三類。Sm—基本許用應(yīng)力強(qiáng)度。K—載荷組合系數(shù)。Sa—由疲勞設(shè)計(jì)曲線確定的許用應(yīng)力幅。S1=Pm。S2=Pc。S3=Pc+Pb。S4=Pm〔Pc+Pb+Q。S5=S4+F。四、指出下列圖中結(jié)構(gòu)不合理之處,并提出改進(jìn)措施?！补灿?jì)25分1．壓力容器焊接結(jié)構(gòu)〔15分碟形封頭和筒體的連接焊縫：1.加過(guò)渡段；2.采用全焊透結(jié)構(gòu)。平板封頭和筒體連接：1.加過(guò)渡段；2.對(duì)接焊。變圓弧連接：將較厚度削薄。開孔補(bǔ)強(qiáng)：補(bǔ)強(qiáng)圈連接焊縫,采用全焊透結(jié)構(gòu)。裙座和底面封頭焊接：1.避開二道焊縫重疊,距離〉3δ；2.改為對(duì)接焊。2.容器殼體上焊縫分類〔10分A類—容器縱焊縫/封頭拼接焊縫/球形封頭與筒體焊縫/插頭接管與殼體對(duì)接焊縫。B類—容器環(huán)焊縫/錐形段與接管焊縫/直頸法蘭與接管焊縫。C類—法蘭與筒體焊縫/法蘭與接管焊縫/平管與殼體焊縫。D類—接管與殼體焊縫/補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體焊縫。五、計(jì)算題：<共25分>pA一夾套反應(yīng)器,兩端均采用橢圓形封頭,反應(yīng)器圓筒反應(yīng)液的最高工作壓力p=3.0MPa,工作溫度T=50℃,反應(yīng)液密度=1000kg/m3,頂部設(shè)有爆破片,圓筒徑Di=1000mm,圓筒長(zhǎng)度L=4000mm,材料選用16MnR,腐蝕余量C2=2mm,對(duì)接焊縫采用全熔透焊接接頭,且進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè),夾套為冷卻水,溫度為15℃,最高工作壓力為0.4MPa,夾套圓筒直徑Dji=1100mm,腐蝕余量C2j=1mm,焊接接頭系數(shù)=0.85,許用外壓[P]=1.試進(jìn)行如下計(jì)算：確定各設(shè)計(jì)參數(shù)；計(jì)算并確定為保證