武汉工程大学过程设备设计压力容器考试试题

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
1．今需制作一台分馏塔，塔的内径为
1800mm，塔身（包括两端椭圆形封
值σ b ≤ 490MPa。（ ）
头的直边）长度为 6000mm。封头（不包括直边）深度为 450mm。采用双
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？ 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？ 3．凸形封头设直边段有什么意义？
7．（ b） 2 倍
8． （c）设计压力
9．（a） 等面积补强 兰、松式法兰
10． （a、b、c）整体式法兰、任意式法
二、判断题（每题 2分，共 20分）
1．（√ ）
2．（√ ）
3．（√ ）
4．（ √ ）
5．（× ）
6．（√ ）
7．（ √ ）
8．（ √ ）
9．（× ）
10．（ × ）
1．边缘应力有何特征？工程上是如何处理的？
pT 1.25p H 1.25 0.1 6.9 103 9.8 10 6 0.1926MPa
pT Di e
T
2e
0.1926 (1800 10.2) 17.1MPa
2 10.2
而 0.9ReL 0.9 235 0.85 179.7 MPa
故 T 0.9ReL
水压试验应力校核合格。 5 分
筒体外径 Do Di 2 n 1800 2 12 1824 mm
L 6300 3.454 , Do 1824 178.8
Do 1824
e 10.2
L
Do
由 D o 、 e 查几何曲线得 A=0.00016
5
分
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
7．在压力容器上开孔一般应避开焊缝。 （ ）
8．GB150 规定壳体开孔采用厚壁管补强时应采用全焊透的结构型式。 （ ）
9．对压力容器上所有的开孔均应进行补强， 否则将影响其安全使用。 （ ）
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10．GB150 规定壳体开孔当采用补强圈补强时，钢材的标准抗拉强度下限
。（ ）

（ a） 0.25% （b）0.20%
（c）0.30%
3．焊接接头系数应根据受压元件的
及无损检测的长度比例确定。
（）
（ a）焊接方法（ b）焊接接头型式（ c）焊接工艺
4．GB150 采用 强度理论进行设计， 而 JB4732 采用 强度理论。（ ）
（ a） 第一（ b） 第二 （c） 第三 （d） 第四
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2010-2011 学年第 1 学期考试试题 （ A）卷
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 理论与应用力学、 过程装备与控制工程
考试时间
（ 120 ）分钟
M
I E
I
1.25M
I E1
I。
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
z а
r MH а
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？
R
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
5．GB150 规定不另行补强的设计压力应满足
。（ ）
（a） ≤1.0MPa
（b） ≤1.6MPa
（c） ≤2.5MPa
10．依据法兰的整体性程度，从劣到优的排列顺序是
、、。
（）
（a）整体式法兰 （ b）任意式法兰 （ c）松式法兰
二、判断题（每题 2分，共 20分）
1．卧式容器鞍座位置 A 不得大于 0.2L。（ ）
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
V r2p G 将 V 值代入区域平衡方程得
r2 z 1 r2 z 2 r2 z 4 分
3
3
2 r2 z 3 2 r cos
rz 3 cos
z2tg 3 cos
4分
五、设计计算题（ 15分）
1．解：（ 1）筒体壁厚计算 塔体计算长度 L
6000
1 450 2
3
6300 mm
假设 n 12mm ， e n C 12 0.8 1 10.2mm
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。
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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
四、计算推导题（ 10分）
1．如图有一薄壁圆锥形容器，顶部压强为 0，内盛满重度为 的液体，壁
厚为 ，底部铰支支承，试求其圆锥体上的任意一点 应力。
M 的周向及经向薄膜
z а
r MH а
R
五、设计计算题（ 15分）
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外压圆筒、管子和球壳厚度计算图（ ReL ＞207～ 260 MPa 的碳素钢）
2．GB150规定壳体开孔补强结构通常采用局部补强。（ ）
3．GB150 规定凸形封头包括椭圆形封头、碟形封头、锥形封头、球冠形封
头和半球形封头。（ ）
4．真空下工作的压力容器不划分容器类别。 （ ）
5．气压试验合格的容器无需再进行气密性试验。 （ ）
6．GB150 规定壳体上的开孔应为圆形。 （ ）
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。
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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？
(R)2
R ()
答：因为薄板的最大应力 max 与
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 为
p
M处于液体静压力的作用下，其大小 z
又因 R 1 , R2 r / cos , r ztg 由微体平衡方程得：
3
分
z2 tg cos
4分
求 时，如取 M点处以上的部分壳体为研究对象，则外载荷为
成正比，而圆筒中的薄膜应力与
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
面对接焊，局部无损探伤，
0.85 ，腐蚀裕量 C2 1mm ，钢板厚度负偏差
C1 0.3 ，材料选用 Q245R，分馏塔在 370℃及真空下操作。无加强圈时，
试设计该塔筒体的壁厚并做水压试验应力校核。
4．在圆筒体上开椭圆孔应如何布置长短轴的方位？
5．在计算塔设备地震弯矩时如何考虑高振型的影响？ 6．Ⅰ级管束与Ⅱ级管束有何区别？各适用于何种工况？ 7．搅拌反应器的密封装置有哪几种？各有什么特点？
B
2 EA
2 1.69 105 0.00016
18.03MPa
3
3
B [ p]
Do
18.03 0.101MPa 178.8
e
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而设计压力 p 0.1MPa ，计算压力 pc 0.1MPa
pc [ p] 且接近
故 n 12mm 即为所求。
5
分
（2）水压试验应力校核
6．法兰、地脚螺栓的个数，一般为
。（ ）
（ a）奇数 （b）偶数 （c）任意
7．内压薄壁圆筒为两向薄膜应力状况，其轴向应力为环向应力的
。
（）
（ a）1 倍
（ b） 2 倍
（c） 0.5 倍
8．固定式压力容器上安装安全阀时，其安全阀的开启压力不应低于压力容
题号
一
二
三
四
五
六 总分
得分
评卷人
器的
。（ ）
（ a）设计压力（ b）最高工作压力（ c）1.05~1.1 倍设计压力
9．承受内压壳体的开孔补强准则为
。（ ）
（ a）压力面积补强法（ b）等面积补强法 （ c）极限载荷补强法
一、选择题（每题 2分，共 20分）