化工设备设计基础

《化工设备设计基础》综合复习资料

一、填空题

1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。

2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的梁；而直立的塔设备进行校核计

算时则简化为梁。

3. 矩形截面（长=b、宽=h）对Z轴的惯性矩公式为或。直径为D的圆形截

面对其对称轴的惯性矩为。

4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其应力，而进行直立设备校核计算时主要是针

对其应力。

5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为

和。

6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。

7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头____的凸面

高度。

二、判断题

1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。

（2）横截面为圆的轴对称柱壳。

（3）横截面为椭圆的柱壳。

（4）横截面为半圆的柱壳。

（5）横截面为圆的锥形壳。

2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。

3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R1=R2，则该点的两向应力相等。

4．因为内压薄壁容器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，壁内的应力总小于壁厚小的容器。

5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力，薄膜应力沿壁厚均匀分布的。

三、简答题

1. 写出下类钢材牌号的含义09MnNiDR和1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。

2. 二力平衡条件是什么？什么叫二力杆？

3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？

4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？

5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力PN为1.0MPa的法兰，其最大允许

操作压力比有时1.0MPa高而有时又比1.0MPa低？

6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？

7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？

8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa材料制造的容器为几类容器？依据是什么？

P。塔的设计压力为P，水重度γ，塔高H。

9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力T

10. 有一管线法兰，已知设计压力为0.2MPa，设计温度为300℃，试问在此管线上能否使用公称压力为0.25MPa的碳钢平焊法兰？为什么？

11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？

12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？

13. 求图1所示轮胎形回转体上A、B两点的第一、第二曲率半径？

图1

14．法兰联结结构一般是由哪三个部分组成？

15．提交法兰钢度的三个途径是什么？

16．法兰的公称压力与哪些因素有关？

17．鞍座有哪些型式？

18．一台卧式容器的鞍座型式如何选择？为什么？

19．今有一直径为1200mm的吸收塔，封头与筒身采用法兰联结，该塔操作温度为285℃，设计压力为0.4MPa，材质为20。试选择标准法兰。

20．在内压薄壁圆筒上开一椭圆孔，椭圆孔的长轴应如何放置？为什么？

四、计算题

1. 如图2所示的简易起重机横梁AB的A端以铰链固定，B端有拉杆BC，起重量W=10KN。AB

梁重P=4KN。BC杆自重忽略不计，试求载荷W位于图示位置时BC杆的拉力和铰链A的约束反力。

（ 图2）

解：取AB 杆为研究对象 ∑=0A M

03230sin 4=⨯-⨯-⨯⨯a W a P a T

W P T 5.1+=⇒=19 kN

∑=0Fx 030cos =-AX N T 2319⨯

=⇒AX N =16.45 kN ∑=0B M 024=⨯-⨯-⨯a W a P a N AY AY N ⇒=4.5 kN

2. 某分馏塔，内径Di=800mm ，实际壁厚n δ=8mm ，塔高H=10m 。设计压力P=0.9MPa ，设计温度为200℃，材质为16MnR ，塔体t ][σ=170MPa ，s σ=345MPa ，焊缝系数φ=0.85，壁厚附加

量C=2.0mm ，33N/m 108.9⨯=水γ，t ]/[][σσ=1.0。

① 校核此塔在此设计压力下的强度。

② 校核此塔水压试验时的强度。

解：28-=-=C n e δδ=6mm

① 6

2)6800(9.02)(⨯+⨯=+=e e i c D p δδσθ=60.45 MPa 17085.0][⨯=t σφ=144.5 MPa

由于t ][σφσθ< 所以容器强度合格。

② 631010108.99.0'-⨯⨯⨯+=+=H p p γ=0.998 mm

170

170998.025.1][]

['25.1⨯⨯==t T p p σσ=1.25 MPa

6

2)6800(25.12)(⨯+⨯=+=e e i T T D p δδσ=83.96 MPa 34585.09.09.0⨯⨯=S φσ=263.93 MPa

由于S T φσσ9.0< 所以水压试验强度合格。

3．车刀的A 端禁固在刀架上，B 端受到切削刀作用，已知Py=18KN ，Px=7.2KN ，L=60mm ，求固定端A 的约束反力。

4．一个总重为200N 的电动机，采用M8吊环螺钉，螺纹根部的直径为6.4mm ，其材料的许用应力[σ]=40MPa 。问起吊电动机时，吊环螺钉是否安全？

5．圆柱薄壳内充满气体，已知气体压力P=1MPa ，圆柱薄壳直径D=2000mm ，圆柱壳壁厚10mm ，求圆柱壳上任一点A 的薄膜应力？

6．沿顶部支承的圆筒，直径为D ，壁厚为δn ，壁厚附加量为c ，内充气压为P 0，液面变为H ，液体密度为ρ，求距筒底距离为a 的任意一点M 的薄膜应力。

7．某厂生产的锅炉汽包，其设计压力为2.5MPa ，汽包圆筒的平均直径为810mm ，厚度为16mm ，试求汽包圆筒壁内的薄膜应力。