化工设备机械基础习题解答86184

1、第一章化工设备材料及其选择指出以下钢材的种类、含碳量及合金元素含量A组钢号种类含碳量合金元素含量%符号意义Q235-A F普通碳素甲类钢F:沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-A普通碳素甲类钢A:甲类钢20g优质碳素结构钢%g:锅炉钢16Mn R普通低合金钢%<%R容器钢20MnMo普通低合金钢%MnMo<%16MnDR普通低合金钢%Mn:<%D:低温钢14Cr1Mo普通低合金钢%Cr:0Cr13铭不锈钢<%Cr:13%1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢%Cr:18%;Ni:9%;Ti:<%00Cr19Ni10奥氏体不锈钢<%Cr:19%;Ni:10%B组:钢号种类

2、含碳量合金元素含量%符号意义Q235-B普通碳素乙类钢F:沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-AR普通碳素甲类容器钢R:容器钢16Mng普通低合金钢%Mn:<%g:锅炉钢18Nbb普通低合金钢%Nb:<%b:半镇静钢18MnMoNbR普通低合金钢%09MnNiDR普通低合金钢%:<%R:容器钢06MnNb普通低合金钢%:<!.5%2Cr13铭不锈钢%Cr13%12Cr2Mo1普通低合金钢%Cr:;Mo:0Cr18Ni12Mo2Ti奥氏体不锈钢<%Cr:18%;Ni:12%;Mo:;Ti:<%第二章容器设计的根本知识.、指出以下压力容器温度与压力分级范围温度分级温度

3、范围oC压力分级压力范围Mpa常温容器20oC 200oC低压容器<P<中温容器壁温在常温和高温之间中压容器<P< 10高温容器壁温到达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浅冷容器壁温在一20oC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第三章内压薄壁容器的应力分析四、计算以下各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力图 3-34A组:图1.球壳上任一点,:p=2Mpa , D=1008mm , S=8mm.1008RiR2PD21008504 mm

4、4S63MPPD63MPR24S2. 圆锥壳上之 A 点和 B 点,：p=, D=1010mm, S=10mm, a=30o.A 点：R1PD4Scos,R2 2 cos0.5 101014.58MP4 10 0.866R2SPD0.5 10102Scos2 10 0.86629.16MPR1,R23.椭球壳上之A, B,C 点,：p=1Mpa , a=1010mm , b=505mm , S=20mm.B 点处坐标 x=600mm.101%052标准椭圆形封头R2a_bPa101050.5MP20B点:m 2Pb a422x (a2b)43.3MPaP2sb a2x (a2b)24-一2a2

5、7.7MPa a4 x2(a2 b2)C点(x a, y 0):Pam 2SPa1 101025.25MPa2 201 101050.5MPa五、工程应用题201.某厂生产的锅炉汽包,其工作压力为, 膜应力m和.汽包圆筒的平均直径为816 mm,壁厚为16 mm,试求汽包圆筒壁被的薄P= D=816mm S=16mm16816PD0.0196 0.1属薄壁容器4SPD2S2.有一平均直径为少.2.5 8164 162.5 81631.875MPa63.75MPa2 1610020 mm的球形容器,其工作压力为,厚度为20 mm,试求该球形容器壁内的工作压力是多P= D=10020mm S=20

6、mm20 0.001996 0.1属薄壁容器10020PD4S0.6 1002075.15MPa4 203.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,: 度均为30 mm,工作压力为3Mpa,试求；圆筒平均直径为2030 mm ,筒体与封头厚圆筒壁内的最大工作压力;假设封头椭圆长,短半轴之比分别为,【解】(1)圆筒 P=3Mpa D=2030mm2,时,计算封头上薄膜应力的S=30mmm和的最大值并确定其所在的位置.S 30D 2030PD0.0148 0.1属薄壁容器2 2030 50.75MP4S 4 30最大工作应力:PD 2 2030101.5MP2S 2 302椭球：a2

7、*2 时 在x=0, y=b,顶点处有最大值bm ) maxPaax 3 1015 .2 (-)71.78MP2S b 2 302 时,在x=0,y=b处顶点处)maxPa a 一 2S b3 1015 22 30101.5MP在x=a,y=0点边缘处()maxPa a 3 1015 2 -(-) 101.5MP2S b 2 30a一 2.5 时,在x=0,y=b处(顶点处)b(、 Pa/a、 3 1015 2.5m)max()m 2S b 2 30126.88MP在x=a,y=0点(边缘处)2Pa a_()max -(2 二)215.69MPmax22S b第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计

8、四、工程应用题A组：1、有一 DN2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力pw=2MPa,容器上装有平安阀,焊接接头系数小=,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】1确定参数：Pw=2MPa; pc=装有平安阀；Di= DN=2000mm钢板卷制；Sn =22mm; Se = Si -C=20mm=题中给定；C=2mm 题中给定.2最大工作应力：t Pc(Di Se)2Se2.2 (2000 20)1 111.1MP32 20a2、某球形内压薄壁容器,内径为Di=10m,厚度为&=22mm,假设令焊接接头系数小=,厚度附加量为C=2mm,试

9、计算 该球形容器的最大允许工作压力.钢材的许用应力bt=147MPa.【解】1确定参数：Di=10m; Sn =22mm;小=;C=2mm; alt =147MPa.&= Sn -C=20mm.2最大工作压力：球形容器Pw4 1471 .02010000201.17 MP a3、某化工厂反响釜,内径为1600mm,工作温度为5c 105C ,工作压力为,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti.采用双面焊 对接接头,局部无损探伤,凸形封头上装有平安阀,试设计釜体厚度.【解】1确定参数：Di =1600mm; tw=5105c ;pw=;pc = pw =装有平安阀=双面焊对接接头,局部探伤C2

10、=0 对不锈钢,当介质腐蚀性稍微时材质：0Cr18Ni9Ti .F =按教材附录9表16-2,内插法取值a =137MPa(2)计算厚度：S 一 2PcDiFPc1.76 16002 112.9 0.85 1.7614.8mmC1=0.8mm 按教材表4-9取值,GB4237-92?不锈钢热轧钢板?,C=G+C2=0.8mm.名义壁厚：Sn=S+C堰整,S+C=+=15.6mm.圆整后,Sn =16mm.1 水压试验校核PT(Di Se)2Se有效壁厚Se = Si -C=15.2mm137试验压力Pt 1.25P1.25 1.762.67MPat112.9计算应力Pt (Di Se)2Se2

11、.67 (1600 15.2) 141.86MPa2 15.2应力校核0.9 s 0.9 205 0.85 156.8 MPaT 0.9 S水压试验强度足够4、有一圆筒形乙烯罐,内径Di=1600mm,壁厚$=16mm,计算压力为pc=,工作温度为-3.5C ,材质为16MnR,采用双面焊对接接头,局部无损探伤,厚度附加量C=3mm,试校核贮罐强度.【解】1确定参数：Di =1600mm; Sn =16mm; tw=-3.5 ; pc=.=双面焊对接接头,局部探伤16MnR: 常温下的许用应力口 = 170 MPa设计温度下的许用应力口 t = 170 MPa常温度下的屈服点s = 345 M

12、Pa有效壁厚：Se = Sn C = 16 3 = 13 mm2强度校核最大允许工作压力Pw Pw2 t seDi Se2 170 0.85 131600 132.33 MPaPo Pw 该贮罐强度缺乏9、设计容器筒体和封头厚度.内径D=1400mm,计算压力pc=,设计温度为40C,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,确定一最正确方案.【解】1确定参数：Di=1400mm;pc=;t=40 C;=双面焊对接接头,100%探伤；C2=1mm.介质无大腐蚀性15MnVR：假设钢板厚

13、度:616mm ,那么：bt=177MPa ,b =177MPa , s = 390 MPa2筒体壁厚设计：pcDiS t2 F pc1.8 14002 177 1.0 1.87.16mmC1=0.25mm 按教材表 4-9取值,GB6654-94?压力容器用钢板?C=C+C2=1.25mm.名义壁厚:圆整后,Sn=S+C+1 整, Sn =9mm.S+C=+=8.41mm.(3)筒体水压试验校核T 0.9有效壁厚Se = S -C=7.75mm试验压力Pt1.25P -4 1.25:t1.81772.25MPa177计算应力Pt (Di2SeSe)2.25(1400 7.75)204.35M

14、Pa2 7.75应力校核0.9 s0.9390 1 351 MPaT 0.9筒体水压试验强度足够4封头厚度设计半球形封头:PcDi41 FPc1.8 14004 177 1.0 1.83.57mmC1=0.25mm按教材表4-9取值,GB6654-94?压力容器用钢板?C=C+C2=1.25mm.名义壁厚：Sn=S+C+!整,S+C=+=4.82mm.圆整后, 标准椭圆封头:S =5mm.KpcDiSc i t2 t0.5pc1.0 1.8 14002 177 1.0 0.5 1.87.1mm名义壁厚:圆整后, 标准碟形封头：Sn=S+C+S 整, Sn =9mm.S+C=+=8.35mm.M

15、PcDi2 t 0.5pc解25 8 14009.4mm2 177 1.0 0.5 1.8名义壁厚：Sn=S+C+S 整,S+C=+=10.65mm.圆整后,Sn =11mm.从计算结果看,最正确方案是选用标准椭圆封头.第五章外压圆筒与封头的设计四、工程应用题A组:1、图5-21中A, B, C点表示三个受外压的钢制圆筒,材质为碳素钢,b(1) A, B, C三个圆筒各属于哪一类圆筒它们失稳时的波形数s=216MPa, E=206GPa 试答复:n等于(或大于)几(2)如果将圆筒改为铝合金制造(bs=108MPa, E=),它的许用外压力有何变化变化的幅度大概是多少(用比值P铝/俨铜= 表示)

16、m(1) A一长圆筒,L/D0值较大,临界压力 Pcr仅与Se/D0有关,而与L/D0无关,失稳时的波形数n=2.B一短圆筒,临界压力Pcr不仅与Se/D0有关,而且与L/D0有关,失稳时的波形数为C一临界圆筒(长、短圆筒拐点处),长度等于临界长度,发生失稳时的波形数为n>2的整数.n>2oA图 5-21(2)在圆筒几何尺寸一定情况下,P铝/P铜 = Pcr 铝/Pcr 铜=E/E 钢=206=2、有一台聚乙烯聚合釜,其外径为 试确定釜体的最大允许外压力.【解】查表得Et=X105MPaP只与E有关.所以,改用铝合金后:许用外压力下降了 .D0=1580mm,高L=7060mm(切

17、线间长度),有效厚度 Se=11mm,材质为0CU8Ni9Ti, (设计温度为200 C)Lcr22155mmLcr1.295Et(1e)Z5(Di Se)D.D0Se t1625.2mmLcrLcr :该聚合釜属于短圆筒尸 t酎50.42MPa其临界压力Pcr 2.59E1 ：D0取 m=3, P=Pc/m=3=:聚合釜的最大允许外压力为4、试设计一台氨合成塔内筒的厚度,内筒外径为D0=410mm,筒长L=4000mm,材质为0Cr18Ni9Ti,内筒壁温最高可达450 C,合成塔内系统的总压力降为.【解】 D0=410mm, L=4000mm, Et=x 105MPa,计算外压 Pc=(1

18、)假设塔内筒名义厚度 Sn=8mm,取壁厚附加量 C=2mmSe=Sn-C=8-2=6mmL/D0=D0/Se=(2)求A值 查图5-5 得庆=(3)求B值 查图5-12 得B=88MPaB 88P1.29MPaD0/Se 68.3Pc=, P(k < P,说明假设的 Sn=8mm偏大L/D0=D0/Se=11)重新假设 Sn=6mm Se=Sn-C=6-2=4mm(2)求A值查图5-5 得庆=(3)求B值 查图5-12 得B=78MPaB 78P B 78- 0.76MPaD0/Se 102.5Pc=, P(k P,且较接近,故取 Sn=6mm适宜该内筒采用Sn=6mm的0Cr18Ni

19、9Ti制作,能够满足稳定性要求.6、 有一台液氮罐,直径为 Di=800mm,切线间长度L=1500mm,有效厚度Se=2mm,材质为0Cr18Ni9Ti,由于其密闭 性能要求较高,故须进行真空试漏,试验条件为绝对压力10-3mmHg,问不设置增强圈能否被抽瘪如果需要增强圈,那么需要几个【解】确定计算外压力：真空度=大气压-绝压=760-1O3= mmHgPc0.1 759.997600.09999 0.1 MPa查表得：Et=x 10MPa(1)取壁厚W口量C=2mm,有效厚度S=2mm ,那么名义厚度Sn= Se+C=2+2=4mmDo= D+2sl=800+8=808mmL/Do=Dc/

20、Se=404(2)求A值 查图5-5 得 A=(3)求B值 查图5-12 A点落在曲线左侧,计算B值:-EtA 32 195 10330.000085 11.05MPaPDo/Se11.050.027MPa404(4)Pc>P:不设置增强圈会被抽瘪设置增强圈所需增强圈最大间距t D o 0、2.53Ls 0.86E()0.86 195 10Pc Do8080.1(二-)2,5 404.5mm 808增强圈个数：n 1但0 1 2.7(个)Ls 404.5取整,n=3需设三个增强圈5验算设三个增强圈,贝U:Le=L4=1500/4=375mmLe/D0=D0/Se=404查图5-5 得A=

21、,查图5-12,得B=45MPaPBD°/Se454040.11MPa由于Pc< P,且十分接近,故至少需设三个增强圈第六章容器零部件二、填空题：A组：1法兰联接结构,一般是由联接件,被联接件和密封元件三局部组成.2在法兰密封所需要的预紧力一定时,采取适当减小螺栓直径和增加螺栓个数的方法,对密封是有利的.3提升法兰刚度的有效途径是 1 增加法兰厚度2 减小螺栓作用力臂3 增加法兰盘外径.4制定法兰标准尺寸系列时,是以16MnR材料,在200 C时的力学性能为根底的5法兰公称压力确实定与法兰的最大操作压力,操作温度和法兰材料三个因素有关.6卧式容器双鞍座的设计中,容器的计算长度等

22、于筒体长度加上两端凸形封头曲面深度的2/3.7配有双按时制作的卧室容器,其筒体的危险截面可能出现在支座处和跨距中间处.8卧式容器双鞍座的设计中,筒体的最大轴向总应力的验算条件是：轴向应力应为拉v t轴向压力应为压W t和轴向许用压缩应力ac的较小值B组：1采用双鞍座时,为了充分利用封头对筒体临近局部的增强作用,应尽可能将支座设计的靠近封头,即A0见且A不大于L2在鞍坐标准规定的鞍座包角有.=120° 和8= 150° 两种.3采用补强板对开孔进行等面积补强时,其补强范围是：有效补强宽度是B max2d,d 2 n 2 nt外侧有效补强高度是min h1d",接管实

23、际外伸高度 内侧有效补强高度是min h2Jd二T,接管实际内伸高度4根据等面积补强原那么,必须使开孔削弱的截面积A0e=壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积A1+接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 A2+焊缝金属截面积A3.5采用等面积补强时,当筒体径 Diw 1500mm寸,须使开孔最大直径d01/2Di,且不得超过520 mm.当筒体直径 D,>1500mm时,须使开孔最大直径 d& Q/3Di,且不得超过1000.6现行标准中规定的圆形人孔公称直径有DN400mm, DN450mm, DN500mm, DN600mm等四种.7现行标准中规定,椭圆形人孔的尺寸为400

24、 X 250 mm与 380 X 280 mm.8现行标准中规定的标准手孔的公称直径有DN150mm和DN250mm两种.四、工程应用题A组：1 .选择设备法兰密封面型式及垫片介质公称压力PN 介质温度适宜密封面型式垫片名称及材料(MPa)丙烷150平形耐油橡胶石棉垫/耐油橡胶石棉板蒸汽200平形石棉橡胶垫/中压石棉橡胶板液氨< 50凹凸或榨槽石棉橡胶垫圈/中压石棉橡胶板氢气200凹凸缠绕式垫圈/08(15)钢带-石棉带2 .试为一精储塔配塔节与封头的联接法兰及出料口接管法兰.条件为：塔体内径800mm,接管公称直径100mm,操作温度300 C,操作压力,材质Q 235-AR.绘出法兰

25、结构图并注明尺寸.【解】(1)塔节与封头的联接法兰一一容器法兰根据该塔的工艺条件：温度、压力及塔径,塔节与封头联接的法兰应该选用甲型平焊法兰.根据操作温度、设 计压力和使用材料,由表 6-4可知应按法兰的公称压力为来选择尺寸.由附录十四表32查得法兰各部尺寸,并绘注于图1中.由表6-1可采用平面密封面,垫片材料为石棉橡胶板,宽度从表6-3中查得值为20mm.联接螺栓为M 20,共24个,材料由表6-6查得为35.螺母材料为Q 235-Ao(2)出料口接管法兰一一管法兰根据计算压力、法兰材质和工作温度查附录十五表34,确定接管法兰的公称压力为MPa；根据公称压力、公称直径按表6-10确定法兰类型

26、和密封面型式为突面板式平焊管法兰,法兰标记：HG20592法兰 RF Q235-A.根据公称压力、工作温度由附录十五表35查得垫片选用石棉橡胶垫圈,螺栓、螺柱材质为35o由表36得法兰各部尺寸及螺栓、螺柱规格,并绘于图2中.图1甲型平焊法兰(容器法兰)(法兰-RF JB4702-92)图2突面板式平焊管法兰HG20592法兰 RF Q235-Q6.有一卧式圆筒形容器,DN=3000mm,最大重量为100吨,材质为16MnR,选择双鞍式支座标准.m每个支座上的载荷l mg 100 103 9.8F - 490KN根据承受载荷与公称直径查附录十六,应选用轻型 A型120.包角带垫板鞍座.JB471

27、2-92 鞍座 A3000-FJB4712-92鞍座材料鞍座 A3000-SQ235-AF垫板材料16MnR允许载荷Q=786KN鞍座高度:h 250mm腹板：210mm1i2180mm13341mm弧长 3490mm底版：b1360mmb2316mmb4500mm14mm筋板：b3406mm垫板：410mm10mm65mm9.有一89X6的接管,焊接于内径为16MnR,容器的设计压力,设计温度为1400mm,壁厚为16mm的筒体上,接管材质为 10号无缝钢管,筒体材料250 C,腐蚀裕量2mm,开孔未与筒体焊缝相交,接管周围20mm内无其他接管,试确定此开孔是否需要补强如需要,其补强圈的厚度

28、应为多少画出补强结构图.【解】由表16-1查彳1 16MnR厚度61 6 在 250 c 下的t=15 6MPa,s 325MPa10号钢管在250 c下t=92M P a,s 205MPa壳体计算壁厚:PcDi 2 t1.8 14002 156 1 1.88.12mm接管计算壁厚:aPcDoSt丁1.8 89Pc2 92 1 1.80.86mm壳体与接管的壁厚附加量取 C=2 mm 那么开孔直径:壳体的名义壁厚:Sn壳体的有效壁厚:Se接管的名义壁厚:Snt接管的有效壁厚:Setd1 2C16mm6mmSntC89 2 6 216 2 14mm6 2 4mm2 81mm接管有效补强宽度:B

29、2d 2 81 162mm接管外侧、内侧有效补强高度:hih2、81 6 22mm强度削弱系数:fr921560.59需要补强金属面积:A dS 2S0t 1fr 81 8.122 8.12_ _ 一- 24 1 0.59684.35mm2可作为补强的金属面积:A1B d Se S 2Set Se S 1 fr(162 81) 14 8.12 2 4 14 8.121 0.59 457mm2A 2h1 Set St fr 2h2 Set C2 fr2 22 4 0.86 0.59 2 22 4 2 0.59 133.4mm2c 1 c c c, 2,心 A3 28 8 64mm焊缝按R=8计算

30、,那么 72可作为有效补强的金属截面积:Ae A1 A2 A3 457 133.4 64 654.4mm2由于Ae<A,所以需要另加补强.2A4 AAe 684.35 654.4 30mm 另加补强面积：用补强圈补强结构,补强材料与壳体材料相同为16MnR,厚度与筒体壁厚相同为 16mm.第七章管壳式换热器的机械设计一、思考题1 .衡量换热器好坏的标准大致有哪些答：传热效率高,流体阻力小,强度足够,结构可靠,节省材料；本钱低；制造、安装、检修方便.2 .列管式换热器主要有哪几种各有何优缺点答：如下表1所不：表1列管式换热器 种类优点缺点固定管板式结构较简单,造价较低,相对其它列管 式换热

31、器其管板最薄.管外清洗困难；管壳间有温差应力存在； 当两种介质温差较大时必须 设置膨胀节.浮头式一端管板固定,另一端管板可在壳体内 移动；管壳间不产生温差应力；管束可 抽出,便于清洗.结构较复杂,金属耗量较大； 浮头处发生内漏时不便检查； 管束与管体间隙较大,影响传热.填料函式管束一端可自由膨胀；造价比浮头式 低；检修、清洗容易；填函处泄漏能及 时发现.壳程内介质有外漏的可能； 壳程中不宜处理易挥发、易燃、 易爆、有毒的介质.U型管式只有一个管板；管程至少为两程；管内不便清洗；管束可以抽出清洗；管子可自由膨胀.管板上布管少,结构不紧凑, 管外介质易短路,影响传热效果； 内层管子损坏后不易更换.

32、3 .列管式换热器机械设计包括哪些内容答：壳体直径的决定和壳体壁厚的计算;换热器封头选择,压力容器法兰选择；管板尺寸确定；管子拉脱力的计算；折流板的选择与计算；温差应力计算.此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等.4 .我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些通常规定换热管的长度有哪些答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格外径屋厚,如下表2所示.换热管长度规定为：1500mm, 2000mm,2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm, 7500mm, 9000mm, 12000mm.换热器的换热管长度与公称直径之比,一般在 425之间,常用的为610o立

33、式换热器,其比值多为 46.表 2换热管规格mm碳钢低合金钢0 19X20 25X0 32X30 38X3不锈钢0 19X20 25X20 32X0 38X5 .换热管在管板上有哪几种固定方式各适用范围如何答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合.胀接：一般用在换热管为碳素钢,管板为碳素钢或低合金钢,设计压力不超过,设计温度在350c以下,且无特殊要求的场合.焊接：一般用在温度压强都较高的情况下,并且对管板孔加工要求不高时.胀焊结合：适用于高温高压下,连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用,工作环 境极其苛刻,容易发生破坏,无法克服焊接的“间隙腐蚀 和“应力腐蚀的情况下.6 .换

34、热管胀接于管板上时应注意什么胀接长度如何确定答：采用胀接时,管板硬度应比管端硬度高,以保证胀接质量.这样可预防在胀接时管板产生塑性变形, 影响胀接的紧密性.如达不到这个要求时,可将管端进行退火处理,降低硬度后再进行胀接.另外,对于管板及换热器材料的线膨胀系数和操作温度与室温的温差t,必须符合表3的规定.表 3线膨胀系数和温度10%bCA a / a W30%At < 15530%A a / a50%At < 128 a / 次 50% t 0 72表中：a =12 %+ “2, "1, "2分别为管板与换热管材料的线膨胀系数,1/ CA a =1 a1-或 I

35、, 1/ o t等于操作温度减去室温20 o7 .换热管与管板的焊接连接法有何优缺点焊接接头的形式有哪些答：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下,焊接连接能保持连接的紧密性；管板孔加 工要求低,可节省孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；在压力不太高时可使用较薄的管板. 焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产牛的热应力可能造成应力腐蚀和破裂:同时管子与管板间存 在间隙,这些间隙内的流体不流动,很容易造成“间隙腐蚀.焊接接头的形式有：管板孔上不开坡口；管板孔端开60o坡口；管子头部不突出管板；孔四周开沟槽.8 .换热管采用胀焊结合方法固定于管板上有何优点主要方法有哪些答：胀焊结合方法

36、的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀,尤其在高温高压下,连接接头在反复 的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下,工作环境极其苛刻,容易发生破坏,无论采用胀接或 焊接均难以满足要求.而胀焊结合法能提升连接处的抗疲劳性能,消除应力腐蚀和间隙腐蚀,提升使 用寿命.主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种.9 .管子在管板上排列的标准形式有哪些各适用于什么场合答：排列的标准形式有： 正三角形和转角正三角形排列,适用于壳程介质污垢少,且不需要进行机械清 洗的场合.正方形和转角正方形排列,一般可用于管束可抽出清洗管间的场合.10 .?钢制管壳式换热器设计规定?中换热器管

37、板设计方法的根本思想是什么答：其根本思想是：将管束当作弹性支承,而管板那么作为放置于这一弹性根底上的圆平板,然后根据载荷 大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力.由于它比较全面地考虑了管束的支承和温 差的影响,因而计算比较精确.但计算公式较多,计算过程也较繁杂.但应用计算机进行设计计算, 是一种有效的设计方法.11 .换热管分程原因是什么一般有几种分程方法应满足什么条件其相应两侧的管箱隔板形式如何答：分程原因：当换热器所需的换热面积较大,而管子做得太长时,就得增大壳体直径,排列较多的管子. 此时为了增加管程流速,提升传热效果,须将管束分程,使流体依次流过各程管子.分程方法：为了把换

38、热器做成多管程,可在流道室管箱中安装与管子中央线相平行的分程隔板.管程数一般有1, 2, 4, 6, 8, 10, 12等七种.满足条件：各程换热管数应大致相等； 相邻程间平均壁温差一般不应超过28C ;各程间的密封长度应最短；分程隔板的形式应简单.管箱隔板形式有：单层和双层两种.12 .折流板的作用如何常用有哪些形式如何定位答：在对流传热的换热器中,为了提升壳程内流体的流速和增强湍流强度,以提升传热效率,在壳程内装 置折流板.折流板还起支撑换热管的作用.常用形式有：弓形、圆盘-圆环形和带扇形切口三种.折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的.拉杆是一根两端皆有螺纹的长杆,一端拧入管板,折流 板

39、就穿在拉杆上,各板之间那么以套在拉杆上的定距管来保持板间距离.最后一块折流板可用螺母拧在 拉杆上予以紧固.13 .固定管板式换热器中温差应力是如何产生的有哪些补偿温差应力的举措答：当操作时,壳体和管子温度都升高,假设管壁温度高于壳壁温度,那么管子自由伸长量比壳体自由伸长量大,但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,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,也称热应力.补偿温差应力的举措有：解决壳体与管束膨胀的不一致性;或是消除壳体与管子间刚性约束,使壳体 和管子都自由膨胀和收缩.减少壳体与管束间的温度差；装设侥性构件；使壳体和管

40、束自由热膨胀；双套管温度补偿.14 .何谓管子拉脱力如何定义产生原因是什么答：换热器在操作中,承受流体压力和管壳壁的温度应力的联合作用,这两个力在管子与管板的连接接头 处产生了一个拉脱力,使管子与管板有脱离的倾向.拉脱力的定义：管子每平方米胀接周边上所受到的力、单位为帕.15 .壳程接管挡板的作用是什么主要有哪些结构形式答：在换热器进口处设置挡板常称为导流筒,它可使加热蒸汽或流体导致靠近管板处才进入管束间,更充分的利用换热面积,目前常用这种结构来提升换热器的换热水平.三、试验算固定管板式换热器的拉脱力 条件如下：工程管子壳 体操作压力MPa操作温度c200100材质1016MnR线膨胀系数1/

41、Cx 16x 16弹性模数MPaX 10x 10许用应力MPa113173尺寸mm0 25X X 20000 1000X8管子根数562排列方式正三角形管间距mma=32管子与管板连接结构：开槽胀接胀接长度mml =30许用拉脱力MPaq=4解：在操作压力下,每平方米胀接周边产生的力qp：qppf d l2. 2其中：f 0.866ad41.0 396qp p 25 30 3.142_ 20.866 32 2540.168(MPa)2396(mm )在温差应力作用下,管子每平方米胀接周边所产生的力qt:其中:E(tt ts)1 分Asqtt a t4d l22t (d di )4d lE(tt

42、 ts)(d2 di2)n1 4D中Sn11.8 10 6 0.21 106 (200 100)221 (252 202 ) 5624 1008 850.36( MPa)_ 2_ 2qt3.777(MPa)50.36 (2520 )4 25 30又qp与qt作用方向相同,那么:q qpqt 0.168 3.777 3.945(MPa)q q,故管子拉脱力在许用范围内第八章塔设备的机械设计、填空题A组：1 .自支撑式塔设备设计时,除了考虑操作压力以外,还必须考虑自重载荷、风载荷、地震载荷、偏心载荷等载荷.2 .内压操作的塔设备,最大组合轴向压应力出现在 停车时的背风面,其最大组合轴向压应力为 i

43、 ii i i imax 23 o3 .外压操作的塔设备,最大组合轴向拉应力出现在 非操作时的迎风面,其最大组合轴向拉应力为 i ii ii imax32.4 .当地震烈度>7 度时,设计塔设备必须考虑地震载荷.5 .内压操作的塔设备,最大组合轴向压应力的稳定条件是：max 23 <1KB中较小值.二K 16 .外压操作塔设备,最大组合轴向拉应力的强度条件是：max 32«K f .7 .裙式支座基底截面水压试验时最大组合轴向压应力满足的强度与稳定条件是:max0.3M W 0 MeZsbmmax g -(0.9K "(KB)S>,4s布的较小值.8 .裙式支座人孔或较大管线引出孔处,水压试验时,最大组合轴向压应力应满足的强度与稳定条件是:中的较小值.0.3MW1 Mem