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1、*题*，答.ri!要*,事封；不A*:内*1线.*”寸*:密*密：得分评阅教师题号12345678910所选答案、判断题：（每题1.5分，共计15分，正确的填“ T，错误的填“ F”）四川理工学院（2007至2008学年第1学期）课程名称：化工设备机械基础 期末课堂大作业 （A）命题教师：适用班级：题号一二三四五六总分评阅（统分） 教师得分注意事项:1、满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。2、考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在规定的地方, 否则视为废卷。3、作业形式为闭卷，作业时间为100分钟。4、判断题和选择题一定要将所选答案填入方框中。1、开孔等面积补强设计准则
2、，是说补强面积应等于开孔的圆面积。2、螺栓法兰连接结构设计中，螺母材料的硬度应该低于螺栓材料的硬度。3、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。4、在钢号表示方法中，含碳量以平均含量的万分之几表示。5、GB151-1999适用于换热器的设计。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、随着科学技术发展的趋势，安全系数逐渐变小。8、圆筒容器的公称直径是指它的内径。9、确定容器压力试验的试验压力时，式中P应为容器的设计压力或最大允许工作压力。10、一台卧式容器有三个鞍式支座，应选一个A
3、型，两个B型的。得分评阅教师、选择题：(每题1.5分，共计15分)题号12345678910所选答案1、浮头式换热器，a.完全消除温差应力b.部分消除温差应力c.不能消除温差应力2、一台外压容器直径1200mm,圆筒壳长2000mm,两端为半球形封头，其外压计算长度为a.2000mmb.2400mmc.2600mm3、一个薄壁外压圆筒，按我国容器设计规定进行校核，得知其允许工作外压为2MPa,则该容器的临界压力 Pcr为：a.Pcr=2MPab. Pcr=4MPac. Pcr=6MPa4、有效厚度一定不小于a.名义厚度b.计算厚度c.设计厚度5、压力容器元件的金属温度是指该元件的金属的a.表面
4、温度的较高者b.内外表面温度的平均值c.截面温度的平均值6、在筒体上开椭圆孔，长轴应与筒体轴线a.垂直b.平行c成45以角 7、用抗拉强度规定值下限为 0b =620MPa材料制造的容器，属于a. I类容器b.n类容器c.ni类容器8、 工程上把6/Diw ()的圆筒称为薄壁圆筒。c.1.0c.管程及壳程均可c.高压容器a.0.1b.0.29、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10、设计压力为10MPa的压力容器属于a低压容器b.中压容器第13页共12页线,密;得分评阅教师、填空题：（每空1分，共计25分）1、2、3、4、5、6、7、8、a、中是金属材料的（指标；Otk是
5、材料的（按材料成分划分，Q235-B）钢。）指标；Cb、色是材料的（）指标。属于（内压薄壁封头和壳体的强度计算公式是以（采用（）失效准则，以 （）钢，16MnR属于）理论为基础,）强度理论建立强度条件而推导出来的。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W150C,且装有安全阀，试确定该容器的设计压力MPa；计算压力Pc =（MPa 。法兰公称压力的确定与法兰的（以及（计算法兰厚度时，是以（学性能为基准制定的。P二(）MPa；水压试验压力 Pt二（）、（）三个因素有关，这是因为在制定法兰尺寸系列,卧式容器的支座有三种：（列管式换热器的管子与管板有（）材料在（）、（）
6、、（）、（C时的力）三种连接形式。在填料塔的喷淋装置中，常用的种类型是（）、（得分评阅教师（7分）四、问答题：（共计20分）1、写出无力矩理论的两个方程，并说明式中字母的含义及两个方程的应用条件。2、为什么双鞍式支座的最佳位置为AW0.2L且尽可能使 AW0.5Ri ?（6分）3、画图说明固定管板式换热器产生温差应力的原因，并说明消除温差应力的措 施。（7分）得分评阅教师五、计算题：（15分）有一库存很久的氧气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无缝钢管收口而成，实测其最小壁厚为 6.5mm,已知材料的0b=540 MPa, rs=260 MPa,设计温度为常温。今欲充 1
7、5MPa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）得分评阅教师六、分析题（10分）：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22 （塔体与裙座连接焊缝处的截面）上的应力分布图。（2007至2008学年第1学期）化工设备机械基础期末课堂大作业（B）评分标准命题教师：适用班级：一、判断题：（每题1.5分，共计15分，正确的填“T；错误的填“F”）题号12345678910所选答案FTFFFTTFTF、选择题：（每题1.5分，共计15分）题号12345678910所选答案abcbcaca
8、bc、填空题：（每空1分，共计25分）1 .塑性，强度，韧性2 .低碳，低合金3 .薄膜，弹性，第三4 . 1.681.76,1.681.76,2.12.25 .最大操作压力， 操作温度，法兰材料，16MnR, 2006 .鞍座， 圈座， 支腿7 .胀接， 焊接， 胀焊并用8 .喷洒型， 溢流型， 冲击型四、问答题：（共计20分）1、写出无力矩理论的两个方程,并说明式中字母的含义及两个方程的应用条件。（7分）答题要点第一，薄膜应力的两个方程 .5分微体平衡方程式 4-22 二卫R1 R2 、区域平衡方程式=皿2、仃而一经向应力，MPa。日一环向应力，MPaR壳体中曲面在所求应力点的第一曲率半径
9、，mm;R 壳体中曲面在所求应力点的第二曲率半径，mm;每一厚度，mm;P一气体压力，MPa第二，应用条件.2分1）回转壳体曲面在几何上是轴对称，壳体厚度无突变；曲率半径是连续变化的, 材料是各向同性的，且物理性能（主要是E和D应当是相同的；2）载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的；3）壳体边界的固定形式应该是自由支承的；4）壳体的边界力应当在壳体曲面的切平面内，要求在边界上无横剪力和弯矩。5） 6/Di00.12、为什么双鞍式支座的最佳位置为 A0 0.2L且尽可能使A0 0.5R ? （6分）1）为减少支座处筒体最大弯矩，使其应力分布合适，使支座跨距中心与支座 最大弯矩相等（Mi=M2）
10、,据此推导出的支座中心与封头切线间的距离 A=0.207L （L一筒体长度），如果设计偏离此值，则支座处的轴向弯曲应 力将显著增加；.2分2）封头的刚性一般较筒体大，对筒体有局部加强作用，试验证明，当A0 0.5R 时，封头对筒体才有加强作用，因此支座的最佳位置应在满足A0.5Ri或筒体无加强措施而刚性不 足时，在周向弯矩的作用下，鞍座处筒 体上将产生 扁塌”现象：使鞍座上筒体 发生变形，犹如 扁塌。鞍座处筒体不 起承载作用，成为无效区（图），这不但 会使鞍座处筒体中的各种应力增大，而 且还会使轴向组合应力、切向剪应力和 周向组合压应力最大值的作用点下 移。2分3、画图说明固定管板式换热器产生
11、温差应力的原因，并说明消除温差应力的措 施。（7分）差应力产生的原因 .5分如图所示，固定管板式换热器的壳体与管 子,在安装温度下，它们的长度均为L（图a）;当操 作时（图b）,壳体和管子的温度都升高，若管壁温 度高于壳壁温度，则管子自由伸长量和壳体-=:Xt-t )L自由伸长量6,分别为:= (t -t )L式中a,，%一分别为管子和壳体材料的温度膨胀系数，1/C;to 一安装时的温度，Ct/，tf分别为操作状态下管壁温度和壳壁温度，C由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，见图 c,因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。此拉、压 应力就是温差应力。
12、这就是温差应力产生的原因。消除温差应力的措施 .2分1）减少壳体与管束间的温度差2）装设挠性构件3）使壳体和管束自由热膨胀4）双套管温度补偿五、计算题：（15分）有一库存很久的氧气瓶，其材质为16MnR,圆筒体外径为Do=219mm,系无 缝钢管收口而成，实测其最小壁厚为 6.5mm,已知材料的db=540 MPa, os=260 MPa,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）解：(1)确定参数.5分P =15MPa Do =219mm、n=6.5mm”- b 540LT =180MPanb3260.=16
13、2.5MPans 1.6取许用应力为=162.5MPa4=1（无缝钢管），取腐蚀裕量 C2=1mmC= Ci +C2=0+1=1（mm）（因为已知最小壁厚为6.5mm,故不再计入负偏差Ci）、e=、n - C =6.5-1=5.5mm（2）强度校核 砧-=15 (219-5.5)=291.1MPatj*。-，）入2 5.5可见=291.1MPa k=162.5MPa,所以该氧气瓶用于 15MPa的压力下强度不够,不安全，须改变用途降压使用。（3）确定最高允许工作压力Pw=Do - e二2 162.5 1 5.5219 -5.5=8.37MPa该氧气瓶的最大安全使用压力为 8.37MPa六、分析题（10分）：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。答题要点内压 .5分外压 .5分要点：内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在停车情况;公式:max二=:.-；一十；二厂图(a)外压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在正常操作情况;公式：二二；、+ 二厂+:-二图(b)式中：一计算压力在塔体中引起的轴向应力；丐一操作或非操作时重量载荷及垂直地震力在塔体中引起的轴向应力;。尸一弯矩在塔体中引起的轴向应力S)内压(卜)外压最大组合轴向压应力