第六套卷的答案.doc

开封大学200 —200 学年第 学期
姓名＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿学号＿＿＿＿＿座号＿＿＿＿＿
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学院《化工设备机械基础试题》试卷B
题号
一
二
三
四
五
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得分

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阅卷人

一、 填空题。（每小题2分，共计40分）

1、 金属材料的强度主要有包括：__屈服点__、__抗拉强度__、__蠕变极限__、 __持久强度__、__疲劳强度__等指标。
2、 纯铁通常情况下可以有__面心立方晶格__和__体心立方晶格__两种结构。
3、 低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量__Si__、__Mn__、__Cu__、__Ti__、__V__、__Nb__、__P__等合金元素构成。
4、 金属设备的防腐措施可以有__衬覆保护层__、__电化学保护__、__添加缓释剂__等方法。
5、 内压薄壁容器的应力分析一般采用薄膜应力理论，该理论假定考虑的应力状况只有__正应力__，没有__弯曲正应力__，是一种两向应力状态。
6、 内压圆筒边缘应力的特点是具有__局部性__和__自限性__。
7、 装有爆破片的内压容器的设计压力等于爆破片的__设计爆破__压力加上所选爆破片制造范围的__上限值__。
8、 压力容器的名义厚度等于__设计厚度__和__厚度附加量__之和并且向__上圆整__达到常用的钢板厚度标准。
9、 碟形封头可以有三部分构成，这三部分是：__球面部分__、__折边部分__、和__直边部分__。
10、 按照破坏情况，外压圆筒形壳体可以有__长圆筒__、__短圆筒__、和__刚性圆筒__三种。
11、 对于外压长圆筒和短圆筒而言，设计过程中除了需要进行__强度__计算外，尤其需要进行__稳定性__校核。
12、 按照法兰与设备或管道联接方式不同可以将法兰分为__整体法兰__、__活套法兰__、__螺纹法兰__三类。
13、 计算法兰厚度、确定法兰的公称压力级别时是以__16MnR__材料在__200℃__温度下的力学性能为基准制定的。
14、 A型带垫板8号耳式支座可以表示为：耳座A3。
15、 容器的开孔补强设计原则有两种，它们是：__等面积补强法__设计原则和__塑性失效__补强原则。
16、 管壳式换热器温差应力的补偿可以有__减少壳体与管束间的温度差__、__装设挠性构件__、__壳体和管束自由热膨胀__等方法。
17、 自支承式塔设备除了承受工作介质压力外还承受__自重__、__风__、__地震__、__偏心__等载荷的作用。
18、 有一个带夹套的反应釜，釜内真空，夹套内工作压力为0.4Mpa,工作温度<200℃。则釜体计算压力Pc=__4.4__Mpa,釜体水压试验压力=__5.5__Mpa,夹套计算压力Pc=__4.4__Mpa,夹套气压试验压力=__5.5__Mpa。
19、 半顶角为а的圆锥形封头与直径为D的柱壳连接点处的第一曲率半径=__∞__;第二曲率半径=__D/(2COSа) __。
20、 直径和壁厚分别为D、S的薄壁圆筒型壳体，承受均匀侧向外压力P作用，则薄壁圆筒壳体上的环向应力= __PD/2S__,径向应力= __PD/4S__，它们均是__压__应力，与筒体的__长度__无关。

得分

阅卷人

二、计算题。（每小题6分，共计30分）

1、 一横截面为圆形的实心金属构件，R=20mm,长度为100mm,当该构件受到3*105Pa的轴向拉力后，此构件的长度被拉长到120mm,在受到5*105Pa的轴向拉力后，构件发生了断裂，断面半径r=12mm,试求此构件σs(0.2)，σb和断面收缩率φ。

σs(0.2)=Ps/F0=3*105/πR2=3*105/π*0.04=238.9Mpa
σb=Ps/F0=5*105/πR2=5*105/π*0.04=398.0Mpa
φ=(πR2-πr2)/ πR2=32*8/20*20=64%

2、 有一个承受内压的椭圆形封头，其平均直径为1930mm,厚度为30mm,工作压力为3MPa,试求封头长短半轴之比为21/2时，封头上的薄膜应力最大值。
当a/b=21/2,在X＝0处，
σm=σθ=P*a/2S*a/b=1930/2*3/(2*30)*21/2=
68.2MPa
在X＝a处，σm=P*a/2S =48.25MPa

σθ=P*a/2S(2-a2/b2)=0
3、 某球形内压薄壁容器，内径为Di=5m,厚度为Sn=23mm,双面焊对接接头，100％探伤，厚度附加量为C=3mm, [σ]t=170MPa,试计算该球形容器的最大允许工作压力。

[Pw]=4σ]tφ*Se/(Di+Se)=4*170*1*20/5020=2.71MPa

4、 有一承受内压的圆筒形容器，直径为Di=2000mm,最高工作压力为Pw=2.5MPa,装有安全阀 [σ]t=177.MPa,双面焊对接接头，局部无损探伤，壁厚Sn=20mm,厚度附加量C=2.0mm,试验算容器的强度。

σt=Pc(Di+Se)/2Se=2.5*(2000+18)/36=154.2 MPa
<φ[σ]t=177*0.85=150.5Mpa
所以，强度不合适

5、 一横截面为圆形的实心金属构件，R=20mm,长度为100mm,当该构件受到3*105Pa的轴向拉力后，发生了明显的塑性变形，在受到5*105Pa的轴向拉力后，构件发生了断裂，断面半径r=12mm,试求此构件σs，σb和断面收缩率φ。

σs=Ps/F0=3*105/πR2=3*105/π*0.04=238.9Mpa
σb=Ps/F0=5*105/πR2=5*105/π*0.04=398.0Mpa
φ=(πR2-πr2)/ πR2=32*8/20*20=64%

得分

阅卷人

三、工程应用题。（每小题15分，共计30分）

1、 试设计一个中试车间试验设备——轻油裂解气废热锅炉汽包筒体及其标准碟形封头的厚度，并回答如果风头与筒体厚度不同应该采用什么样的连接方法，作什么样的连接处理。设计条件为：Pc=10MPa, [σ]t=211.7MPa,Di=1000mm, 双面焊对接接头，100％探伤，C2=3mm。

筒体：
S= Pc*Di/(2φ[σ]t- Pc)=10*1000/(2*1*211.7-10)=24.2
Sn=24.2+3+0.25=27.45≈28mm

碟形封头：
S= 1.2*Pc*Di/(2φ[σ]t- 0.5*Pc)=10*1000/(2*1*211.7-5)=29.0
Sn=29.0+3+0.25=32.25≈33mm

2、 有一个固定管板式换热器，管子的操作压力是1.6MPa,管子的操作温度是200℃，管子在管板上按照正三角形排列，管子的外径是25mm,管间距是32mm,管子与管板之间采用胀接连接方式，试求操作压力对管子造成的管子拉脱力的大小。

f=0.866*3.22*10-4-π/4*2.52*10-4=3.96*10-4mm2
qp=p*f/πd0L=1.6*106*3.96*10-4/（π*2.5*10-2*2.9*10-2）
=0.27MPa

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