化工机械设备期末考试大复习

1一、复习要点1.第一、三、四、五、六、七章重点，填空，判断，选择；2.计算主要集中在三、四、七章，问答三、四、五、七或八章。3.薄膜理论及内压容器的设计（壁厚），外压容器的临界压力，管壳式换热器的温差应力与拉脱力等等。4.特别注意课后题、课程要点及书中例题：P81例3-1，3-2；P101例4-1，4-2，4-3，4-4；P139例5-1；5-2；P218例7-1等。二、复习题型1.判断1正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退火快，因而晶粒细化。2.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接近平衡状态组织的热处理方法。3.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。4.回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。5．材料的冲击韧度αk值越高，则其塑性指标δ5也高，反之，当材料的δ5高，则αk值也一定高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．按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力是沿壳体法线方向均匀分布的8．开孔的等面积补强，是说补强面积应等于开孔的园面积。9．一卧式容器有三个鞍式支座，应选一个A型，两个B型的。10．只要管子的公称直径一定，它的外径也就确定了。11．折流板固定时，一边可焊在筒体壁上，一边可焊在拉杆上。12．在一般回转薄壳上,同一纬线上各点的周向应力相同而经向应力不同。13.只要管子的公称直径一定，它的外径也就确定了。14.在一般回转薄壳上,同一纬线上各点的周向应力相同而经向应力不同。15.厚度为60mm和6mm的16MnR热轧钢板,其屈服点是不同的,且60mm厚钢板的σs大于6mm厚钢板的σs.16.依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σs(t)时,即宣告该容器已经”失效”.17.安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小.18.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。19.薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径RR21，则该点的两向应力m。20.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。21.按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。2.选择题1、有效厚度、名义厚度、计算厚度、设计厚度的关系2、一台外压容器直径1800mm，圆筒壳长2500mm,两端为半球形封头，其外压计算长度为（）a．2800mmb．3100mmc．3500mm3、对于铁基合金，其屈服点随着温度的升高而（）a．升高b．不变c．降低4、外压圆筒的计算长度：指的是两相邻刚性构件之间的（）距离。a．最大b．最小c．平均5、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6、设计压力为8MPa的压力容器属于（）a．低压容器b．中压容器c．高压容器7.、指出下列压力容器温度与压力分级范围温度分级温度范围（ºC）压力分级压力范围(Mpa)2常温容器－20ºC~200ºC低压容器0.1≤P＜1.6中温容器壁温在常温和高温之间中压容器1.6≤P＜10高温容器壁温达到材料蠕变温度高压容器10≤P＜100低温容器壁温低于－20ºC超高压容器P≥100浅冷容器壁温在－20ºC至－40ºC之间真空容器器外一个大气压，内部为真空或低于常压深冷容器壁温低于－40ºC——3.填空1、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。2、有一立式容器，下部装有10m深，密度为ρ=1200㎏/m3的液体介质，上部气体压力最高达0.5Mpa，工作温度≤100℃，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。3.标准碟形封头之球面部分内径Ri=（）Di；过渡圆弧部分之内半径r=（）Di。4.承受均匀压力的圆平板，若周边固定，则最大应力是（）弯曲应力，且最大应力在圆平板的（）处；若周边间支，最大应力是（）和（）弯曲应力，且最大应力在圆平板的（）处。6.凹面受压的椭圆形封头，其有效厚度Se不论理论计算值怎样小，当K≤1时，其值应不小于封头内直径的（）﹪；当K1时，Se应不小于封头内直径的（）﹪。7.对于碳钢和低合金钢制的容器，考虑其刚性需要，其最小壁厚Smin=（）mm；对于高合金钢制的容器，其最小壁厚Smin=（）mm。8.对碳钢、16MnR、15MnNbR和正火的15MVR钢板制容器，液压试验时，液体温度不低于（）℃，其他低合金钢制容器（不包括低温容器），液压试验时，液体温度不得低于（）℃。6．δ、Ψ是金属材料的（）指标；σb、σs是材料的（）指标；αk是材料的（）指标。7．边缘应力的两大特点是（）和（）。8.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。9．在鞍座标记“JB/T4721—92鞍座A2600—F”中，“A”表示（），“2600”表示（），“F”表示（）。10．卧式容器的支座有三种：（）、（）、（）。11．列管式换热器的管子与管板有（）、（）、（）三种连接形式。12．一台夹套容器,内压为0.2Mpa,夹套内压力为1.6Mpa,那么筒体的壁厚应按（）压设计,设计压力为（）;按（）压校核,压力为（）14．15．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=MPa16.焊缝区的强度取决于（）、（）和（）。设计所需的焊接接头系数大小主要根据（）和（）确定。17.受外压的长园筒,侧向失稳时波形数n=;短园筒侧向失稳时波形数为n≥的整数.19.法兰连接结构，一般是由()件、()件和()三部分组成。1）在法兰密封所需要的预紧力一定时，采取适当减小螺栓()和增加螺栓的()的办法，对密封是有利的。2）提高法兰刚度的主要途径是()；（）；（）；3）制定法兰标准尺寸系列时，是以（）材料，在（）时的力学性能为基础的。4）法兰公称压力的确定与法兰的最大()、()和()三个因素有关。5)卧式容器双鞍座设计中，容器的计算长度等于()长度加上两端凸形封头曲面深度的（）。6）配有双鞍式支座设计中，其筒体的危险截面可能出现在()处和()。7）卧式容器双鞍式支座设计中，筒体的最大轴向总应力的验算条件是：轴向拉应力为：（）轴向压应力为：（）。20.在填料塔的喷淋装置中，常用的三种类型是（）、（）、（）。21.自支撑式塔设备设计时，除了考虑操作压力以外，还必须考虑（）、（）、（）、（）等载荷。34、简答题1.薄膜理论的基本假设有哪些？2.写出薄膜应力的两个方程，并说明式中字母的含义及两个方程的应用条件。3.指出球体、圆筒、椭球、碟形、锥形壳体的第一和第二曲率半径及薄膜应力的计算公式。4.管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？5.什么叫外压圆筒的临界压力？影响临界压力的因素有哪些？外压圆筒壁厚设计时系数A指的是什么，写出A，B及外压容器[p]图算的推导过程。6.列管式换热器主要有哪几种？各有何优缺点？7.列管式换热器机械设计包括哪些内容？8.换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？9.何谓管子拉脱力？如何定义？产生原因是什么？10．为什么双鞍式支座的最佳位置为A≤0.2L且尽可能使A≤0.5Ri?11.管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？12、固定管板式换热器中温差应力是如何产生的，并画图列式说明？有哪些补偿温差应力的措施？5、计算题及分析题1.有一外径为228mm的氧气瓶，最小壁厚为δ=7.5mm,材质为40Mn2A,工作压力为16MPa,试求氧气瓶筒壁内的应力。2.某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为2.5Mpa，汽包圆筒的平均直径为816mm，壁厚为16mm，试求汽包圆筒壁被的薄膜应力和m。3.有一承受气体内压的圆筒形容器，两端封头均为椭圆形封头，已知：圆筒平均直径为2030mm，筒体与封头厚度均为30mm，工作压力为3Mpa，试求；⑴圆筒壁内的最大工作压力；⑵若封头椭圆长，短半轴之比分别为2，2，2.5时，计算封头上薄膜应力的和m的最大值并确定其所在的位置。4.校验旧气瓶。资料记载该气瓶材质为40Mn2A，系无缝钢管收口而成。实测其外径为219mm,最小壁厚为6.5mm。查材料手册得该材料的σb=785MPa,σs=510MPa,d5=18%。（1）常温下可否充15MPa氧气？（2）如强度不够，最高允许工作压力多少？5.某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti。采用双面焊对接接头,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试设计釜体厚度。材质：0Cr18Ni9Ti[σ]t=112.9MPa（按教材附录9表16-2，内插法取值）[σ]=137MPa；σs=210Mpa6.设计乙烯精馏塔。由工艺计算得出塔体公称直径为600mm,工作压力为2.2MPa（不计液注高度），工作温度t=-3～-20℃，塔体保温。确定该塔壁厚及选用的材料。7.设计锅炉汽包的筒体壁厚。工作压力为15.6MPa,工作温度为350℃,其内径为1300mm。8.有一库存很久的气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无缝钢管（Φ=1.0）收口而成，实测其最小壁厚为6.5mm（C1=0）,已知材料的σb=540Mpa（nb=3）,σs=260Mpa（ns=1.6）,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）9.设计容器筒体和封头厚度。已知内径Di=1400mm,计算压力pc=1.8MPa,设计温度为40℃,材质为15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。封头按半球形、标准椭圆形和标准碟形三种形式算出其所需厚度,最后根据各有关因素进行分析,确定一最佳方案。10.有一台聚乙烯聚合釜，其外径为D0=1580mm，高L=7060mm（切线间长度），有效厚度Se=11mm，材质为0Cr18Ni9Ti，试确定釜体的最大允许外压力。（设计温度为200℃）；查表得Et=1.84×105MPa11.试验算固定管板式换热器的拉脱力，1）已知条件如下：4项目管子壳体操作压力MPa操作温度℃材质线膨胀系数1/℃弹性模数MPa许用应力MPa尺寸mm管子根数排列方式管间距mm管子与管板连接结构：胀接长度mm许用拉脱力MPa1.02001011.8×10-60.21×106112￠25×2.5×1500501正三角形a=32开槽胀接l=29[q]=4.00.6120Q235-B11.8×10-60.21×106124.6￠800×612.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2—2（塔体与裙座连接焊缝处的截面）上的应力分布图。13、下列情况下危险截面组合应力分布图1、内压操作塔设备最大组合轴向压应力223222max。（如图8-57）2、内压操作塔设备最大组合轴向拉应力2232221max。（如图8-58）图8-57图8-583、外压操作塔设备最大组合轴向压应力2232221max。（如图8-59）4、外压操作塔设备最大组合轴向拉应力222223max