過程設(shè)備設(shè)計(jì)參考試題過程設(shè)備設(shè)計(jì)參考試題過程設(shè)備設(shè)計(jì)參考試題V:1.0精細(xì)整理，僅供參考過程設(shè)備設(shè)計(jì)參考試題日期：20xx年X月一、填空題：（每空分，共20分）1.壓力容器設(shè)計(jì)的基本要求是 安全性 和 經(jīng)濟(jì)性 。2.壓力容器的質(zhì)量管理和保證體系包括 設(shè)計(jì) 、材料 、 制造 和 檢測(cè) 四個(gè)方面。3.我國(guó)壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范主要有 GB150《鋼制壓力容器》 和 JB4732 《鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 ，同時(shí)作為政府部門對(duì)壓力容器安全監(jiān)督的法規(guī)主要是 《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 。4.壓力容器用鋼，力學(xué)性能的保證項(xiàng)目一般有 σs、 σb、 、 δ和 ARV 。并且控制鋼材中化學(xué)成分，含碳量為 ≤% ，目的是 提高可焊性 ；含硫量為 ≤% ，目的是 防止熱脆 ；含磷量為 ≤% ，目的是 防止冷脆 。5.法蘭設(shè)計(jì)中，墊圈的力學(xué)性能參數(shù)y稱為 預(yù)緊密封比壓 ，其含義為 初始密封條件初始密封時(shí)，施加在墊片上的最小壓緊力；m稱為 墊片系數(shù)，其含義為 操作密封比壓/介質(zhì)計(jì)算壓力。6.華脫爾斯(waters)法是以 彈性設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，將高頸法蘭分成(1) 殼體 ，(2) 椎頸 ，(3) 法蘭環(huán) 三部分進(jìn)行分析，然后利用殼體理論和平板理論對(duì)三部分進(jìn)行應(yīng)力分析。7.常見的開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式有(1) 貼板補(bǔ)強(qiáng) ，(2) 厚壁管補(bǔ)強(qiáng) ，(3) 整鍛件 。8.雙鞍座臥式容器設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)筒體主要校核跨中截面處 軸向彎曲應(yīng)力σ1，σ2 ；支座截處(1) 軸向彎曲應(yīng)力σ3，σ4，(2)切向剪應(yīng)力τ，(3) 周向彎曲應(yīng)力和周向壓縮力σ5，σ6，σ71，σ8。9．塔設(shè)備在風(fēng)力作用下，平行于風(fēng)力的振動(dòng)，使塔產(chǎn)生傾倒趨勢(shì)，垂直于風(fēng)力的振動(dòng)，使塔產(chǎn)生誘導(dǎo)共振。10．固定管板換熱器中，由于殼體壁溫和管束壁溫的不同，固而在殼體和管束上產(chǎn)生了溫差應(yīng)力，在設(shè)計(jì)中，可以采取殼體上設(shè)膨脹節(jié)的方法減少溫差應(yīng)力。二、判斷題：(每小題分，共10分。正確畫√，錯(cuò)誤畫×)1．當(dāng)開孔直徑和補(bǔ)強(qiáng)面積相同時(shí)，采用插入式接管比平齊式接管更有利于補(bǔ)強(qiáng)。 (√ )2.在筒體與端蓋連接的邊緣區(qū)，由于Q0,M0產(chǎn)生的邊緣應(yīng)力具有局部性，屬于一次局部薄膜應(yīng)力。 (×)3.密封設(shè)計(jì)中，軸向自緊密封，主要依靠密封元件的軸向剛度大于被聯(lián)接件的軸向剛度。 (×)4.外壓容器失穩(wěn)的根本原因是由于殼體材料的不均勻和存在一定的橢圓度所致。 (×)5.受橫向均布載荷作用的圓平板，板內(nèi)應(yīng)力屬于一次總體薄膜應(yīng)力。 (×)6.“分析設(shè)計(jì)法”是比“規(guī)則設(shè)計(jì)法”更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，過程設(shè)備設(shè)計(jì)將用“分析設(shè)計(jì)法”取代“規(guī)則設(shè)計(jì)法”。(×)7.等面積補(bǔ)強(qiáng)法，是依據(jù)彈性理論建立的一種精確補(bǔ)強(qiáng)方法，因而能較好的解決開孔引起的應(yīng)力集中問題。 (×)8.高壓容器設(shè)計(jì)，由于介質(zhì)壓力較高，從安全角度考慮，設(shè)計(jì)壁厚td越厚越好。 (×)9.圓筒體上開圓孔，開孔邊緣軸向截面的應(yīng)力集中現(xiàn)象比環(huán)向截面更嚴(yán)重。 (√)10.軸向外壓圓筒的臨界載荷通常以臨界壓力Pcr表征，而不用臨界應(yīng)力。 (√)11.壓力容器制作完畢必須進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn).(×)12.臥式容器鞍式支座結(jié)構(gòu)，在容器與鞍座之間加墊板，以焊接固定，有效地降低了支座反力在容器中產(chǎn)生的局部應(yīng)力。 (√)13．一夾套反應(yīng)釜，罐體內(nèi)壓力為，夾套內(nèi)壓力為，則罐體內(nèi)設(shè)計(jì)壓力取為。 (×)14．換熱器中，管子與管板脹接時(shí)，為了達(dá)到緊固密封要求，管子的硬度要低于管板材料的硬度。(√)15．對(duì)于高大的直立塔設(shè)備，由于裙座圈底部承受最大的重量載荷和彎曲載荷，只要該截面應(yīng)力校核條件滿足，則表明該設(shè)備是安全的。(×)16．?dāng)嚢璺磻?yīng)釜中的軸封裝置，采用機(jī)械密封，將極易泄漏的軸向密封轉(zhuǎn)為不易泄漏的端面密封。(√)17．法蘭密封設(shè)計(jì)中，表征墊片材料特征的兩個(gè)主要參數(shù)y,m的大小僅與墊片材料、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，而與介質(zhì)壓力P無關(guān)。(×)18．液化石油氣儲(chǔ)罐，儲(chǔ)存介質(zhì)的飽和蒸汽壓，隨溫度、容積的大小而變化。(√)19．JB4731《鋼制臥式容器》規(guī)定A，主要考慮了封頭對(duì)筒體的加強(qiáng)作用。(×)20．承受均布外壓的殼體，由于失穩(wěn)時(shí)出現(xiàn)不同的波紋數(shù)，所以屬于非彈性失穩(wěn)。(×)三、回答下列問題：(每小題4分,共計(jì)20分)壓力容器按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》分為三類，分類的依據(jù)是什么？答：分類的依據(jù)：（1）容器的設(shè)計(jì)壓力；（2）設(shè)計(jì)壓力與容積的乘積pv的大??；（3）介質(zhì)的危害程度—介質(zhì)的毒性和易燃性；（4）容器的應(yīng)用場(chǎng)合；（5）容器的材料強(qiáng)度。容器進(jìn)行壓力試驗(yàn)和致密性試驗(yàn)的目的是什么試驗(yàn)壓力如何確定答：壓力試驗(yàn)的目的（PT＞Pi）：1.檢驗(yàn)容器的宏觀強(qiáng)度；2.檢驗(yàn)容器的致密性。致密性試驗(yàn)的目的：1.檢驗(yàn)容器密封結(jié)構(gòu)的可靠性；2.檢驗(yàn)全焊縫的致密性。3.根據(jù)定義，用圖標(biāo)出各種壁厚之間的關(guān)系。答：4．指出下列鋼號(hào)按化學(xué)成分和用途分屬哪類鋼材，并注明各代號(hào)的意義。 Q235-A, Q235-AF, 16MnR, 20HP, 15MnVR, 1Cr18Ni11Ti, 00Cr18Ni9Ti答：普通碳素鋼：Q235-A—平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的甲類鎮(zhèn)靜鋼。Q235-AF—平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的甲類沸騰鋼。Q—代表碳素鋼。253—材料在常溫下的屈服極限。A—質(zhì)量等級(jí)代號(hào)，只保證力學(xué)性能。F—鋼的脫氧方法：沸騰鋼。低合金鋼：16MnR，15MnVR—壓力容器專用低合金鋼。16—c%=%，Mn=1%。15—c%=%，V=1%。R—壓力容器專用鋼代號(hào)。高合金鋼：1Cr18Ni11Ti，00Cr18Ni9Ti—奧氏體不銹鋼。1—c%=%，Cr=18%。00—c%=%，Ni=9%，Ti=1%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：20HP—焊瓶專用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。20—c%=%5.分析設(shè)計(jì)法將應(yīng)力分為哪幾類？寫出相應(yīng)的應(yīng)力限制條件。

答：分析設(shè)計(jì)法按照容器承受不同載荷產(chǎn)生的不同應(yīng)力對(duì)容器失效的影響不同將應(yīng)力分為三類。Sm—基本許用應(yīng)力強(qiáng)度。K—載荷組合系數(shù)。Sa—由疲勞設(shè)計(jì)曲線確定的許用應(yīng)力幅。S1=Pm。S2=Pc。S3=Pc+Pb。S4=Pm（Pc）+Pb+Q。S5=S4+F。四、指出下列圖中結(jié)構(gòu)不合理之處，并提出改進(jìn)措施。（共計(jì)25分）1．壓力容器焊接結(jié)構(gòu)（15分）碟形封頭和筒體的連接焊縫：1.加過渡段；2.采用全焊透結(jié)構(gòu)。平板封頭和筒體連接：1.加過渡段；2.對(duì)接焊。變圓弧連接：將較厚度削薄。開孔補(bǔ)強(qiáng)：補(bǔ)強(qiáng)圈連接焊縫，采用全焊透結(jié)構(gòu)。裙座和底面封頭焊接：1.避開二道焊縫重疊，距離〉3δ；2.改為對(duì)接焊。2.容器殼體上焊縫分類（10分） A類—容器縱焊縫/封頭拼接焊縫/球形封頭與筒體焊縫/插頭接管與殼體對(duì)接焊縫。B類—容器環(huán)焊縫/錐形段與接管焊縫/直頸法蘭與接管焊縫。C類—法蘭與筒體焊縫/法蘭與接管焊縫/平管與殼體焊縫。D類—接管與殼體焊縫/補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體焊縫。五、計(jì)算題：(共25分)pA一夾套反應(yīng)器，兩端均采用橢圓形封頭，反應(yīng)器圓筒內(nèi)反應(yīng)液的最高工作壓力p=3.0MPa，工作溫度T=50℃，反應(yīng)液密度=1000kg/m3，頂部設(shè)有爆破片，圓筒內(nèi)徑Di=1000mm，圓筒長(zhǎng)度L=4000mm，材料選用16MnR，腐蝕余量C2=2mm，對(duì)接焊縫采用全熔透焊接接頭，且進(jìn)行100%無損檢測(cè)，夾套內(nèi)為冷卻水，溫度為15℃，最高工作壓力為0.4MPa，夾套圓筒直徑Dji=1100mm，腐蝕余量C2j=1mm，焊接接頭系數(shù)=0.85，許用外壓[P]=1試進(jìn)行如下計(jì)