《化工设备》考试题及答案

2010/2011学年第一学期《化工设备》考试题
一．填空题(37%)：
１．按压力容器的设计压力划分，可将其分
为、、、
等四个等级
2．化工设备在设计时，除了要满足之外，还必须保证在使用年限内能；必须便于、、
与；必须有比较高
的。

3．在制造圆筒形容器时，焊缝的质量要求应比焊缝高，以保证安全；在筒壁上开设椭圆形人孔或手孔时，必须使短轴在，长轴在，以尽量减少开孔对壳体强度的削弱（填纵向或环向）。

4．在使用无力矩理论时，壳体截面只考虑承
受，完全不考虑承受
的影响．所以这种理论又称为
5．在内压的作用下，壳体的半径由18mm变到20mm，则其曲率的改变应为
6．
称为公称直径，公称直径为300mm的容器，表示为
7．
称为公称压力，例如公称压力为10MPa，则可表示为
8．压力容器或设备制成以后或经过长期使用后进行检修时，在交付使用前都必须进
行，试验的目的是检查结构和
以及容器的。

试验通常有两种方法：
和
9．各种容器的封头中，最省材料的是最简单的是
二．判断题(10%)：
1．搪玻璃压力容器属于第二类压力容器。

( )
2．第一曲率半径通常都比第二曲率半径大。

( )
3．旋转体的法截线只有两条。

( )
4．锥形壳体的σ1及σ2是随着r 改变的。

( )
5．如容器壳体的曲率半径有突变，则无力矩理论不能适用。

三．试分析内压钢制容器工作时可能会受到的应力，并比较各应力的异同。

(23%)
四．计算题(30%)：
某化工厂现有一用16M n R制造的内径为600mm、厚度为7.5mm的双面焊接圆筒塔，该塔的封头是整体冲压而成的厚度为7.5mm的标准碟形封头（M=1.4)。

现欲用该塔作为石油分离中的乙烯精馏塔，已知生产时的最大压力为2.2MPa，试确定该塔是否可用。

（已知操作条件下16MnR的[σ]t=176MPa，σｓ=343MPa）
2010/2011学年第一学期《化工设备》答案
一．填空题：
1．按压力容器的设计压力划分，可将其分为低压、中压、高压、超高压等四个等级
2．化工设备在设计时，除了要满足工艺要求之外，还必须保证在使用年限内能安全运行；必须便于制造、安装、维修与操作；必须有比较高的技术经济指标
3．在制造圆筒形容器时，纵向焊缝的质量要求应比环向焊缝高，以保证安全；在筒壁上开设椭圆形人孔或手孔时，必须使短轴在纵向，长轴在环向，以尽量减少开孔对壳体强度的削弱．
4．在使用无力矩理论时，壳体截面只考虑承受拉应力，完全不考虑承受弯曲应力的影响．所以这种理论又称为薄膜理论．
5．在内压的作用下，壳体的半径由18mm变到20mm，则其曲率的改变应为 0.00555
6．压力容器或设备的直径标准化以后的标准直径称为公称直径，公称直径为300mm的容器，表示为DN300
7．经过标准化后的压力数值称为公称压力，例如公称压力为10MPa，则可表示为PN10
8．压力容器或设备制成以后或经过长期使用后进行检修时，在交付使用前都必须进行超过工作压力条件下的压力试验，试验的目的是检查密封性结构和焊缝有无渗漏以及容器的强度。

试验通常有两种方法：液压试
验和气压试验
9.各种容器的封头中，最省材料的是球形封头最简单的是平盖封头
二．判断题(10%)：
1．搪玻璃压力容器属于第二类压力容器。

( ∨ )
2．第一曲率半径通常都比第二曲率半径大。

( × )
3．旋转体的法截线只有两条。

( × )
4．锥形壳体的σ1及σ2是随着r 改变的。

( ∨ )
5．如容器壳体的曲率半径有突变，则无力矩理论不能适用。

三．试分析内压钢制容器工作时可能会受到的应力，并作比较。

分析：内压容器可能会受到的应力有①环向应力②径向应力③弯曲应力③边缘应力。

(4分)
环向应力是容器受环向拉力，径向应力是容器受纵向的拉力，两者是由无力矩理论推导出来的，只与容器厚度和曲率半径有关；(7分)
弯曲应力是容器自由彭胀而产生，是应用有力矩理论推导出来的，只与容器内压有关；(6分)
边缘应力是指连接的两部分受力后变形不同而产生的相互约束(如两端盖处及支座处)，受所处位置及材料有关。

(6分)
三．计算题：
某化工厂现有一用16M n R制造的内径为600mm、厚度为7.5mm的双面焊接圆筒塔，该塔的封头是厚度为7.5mm的标准碟形封头。

现欲用该塔作为石油分离中的乙烯精馏塔，已知生产时的最大压力为
2.2MPa，试确定该塔是否可用。

（已知操作条件下16MnR的
[σ]t=176MPa，σｓ=343MPa）
解：
1．检验塔体厚度(8分)
取p=2.2MPa φ=1.0 则可根据公式计算塔体厚度δ=pD／（2[σ]tφ—P）+C
=2.2×600／（2×176 ×1--2.2)+1
=4.77mm
取δ=7mm＜7.5mm
2．检验封头厚度(8分)
取p=2.2MPa φ=1.0 C=1 则封头的厚度为δ=pDM／（2[σ]tφ—P）+C
=2.2×600×1.4／（2×176 ×1--2.2)+1
=6.28mm
取δ=7mm＜7.5mm
3．压力试验(14分)
采用水压试验
试验压力为：ｐ
Ｔ
＝1.25ｐ[σ]／[σ]t
＝1.25×2.2×176／176
=2.75
ｐ
Ｔ
＝ｐ＋0.1
=2.3
所以σ
T ＝ｐ
Ｔ
(D+δ
e
)／2δ
e
φ
＝2.75×(600+7.5－1)／2×(7.5－1)×1
＝128.3MP
a
0.9σ
ｓ＝0.9×343＝308.7MP
a
＞ 128.3MP
a
＝σ
T
所以能满足水压要求，该塔可用。