化工管道设计试题041A答案

1、一、解释概念（20分）答案：（每题4分，答得不完全扣1-2分）1、管道是由管子、管件、阀门、管道上用的小型设备等管道组成件连接成 的输送流体或传递压力的通道。2、体积含气率是气液两相流中气相的体积流量与气相和液相两相体积流量之和的比，公式表示为：& =一孔。q + q。g w3、水锤是管道瞬变流动中的一种压力波，它的产生是由于管道中某一截面 的流速发生改变，这种改变可能是正常的流量调节，或因事故而使管道堵塞，从 而使该处压力产生突然的跃升或下降，并以波的形式，以速度向全系统传播， 这种现象就称为水锤。4、冷紧又名预拉伸，就是通过在常温下对管道实施预拉伸产生与热胀作用 相反的作用力和压力。5、具

2、有不同特征的荷载对管道的影响很不相同，须相应地采用不同的分析 方法。根据荷载随时间变化特点，荷载随时间快速变化使管道产生惯性力的分析 归属动力分析。二、填空（20分，每空1分）答案：1、长输管道、公用管道和工业管道。2、分层流、泡状流、雾状流、波状流、环状流、块状流。3、改变方向、改变标高、改变直径、封闭管端。4、法兰、垫片、紧固用螺栓螺母。5、弹簧式减振器、轮毂式减振器、液压式阻尼器、机械式阻尼器。6、静力、动力。三、简答题（36分）答案：1、简述管道壁厚系列分级方法有哪几种？1）以管子表号（Sch）表示的壁厚系列；（2分）2）以管子重量表示的壁厚系列；（2分）3）其它壁厚表示方法，（要举例

3、）。（2分）2、简述阀门按结构分类有哪些？阀门按结构分有：闸阀、截止阀、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜阀；（2分）闸阀有分为楔式和平行式，截止阀分为基本型阀、角形阀、针型阀和节流阀， 止回阀分为升降式、旋启式和底阀，旋塞阀分为填料式和润滑式。（4分）3、简述管道支吊架计算中荷载种类？1）管道基本荷载和管道计算荷载；2）风荷载；3）雪荷载；4）地震荷载； 5）安全阀排气管道的反作用力；6）水平力。4、简述弹性分析理论和安定分析理论？化工管道设计规范中采用了两种分斩理论，即弹性分析和安定分析，对于 持续荷载，采用弹性分析理论；对于热位移荷载，采用安定分析理论。在弹性分 折中，应力与应变呈线形关系

4、，即符合虎克定律，变形属于小变形范畴，失效准 则为一点屈服即表示整个截面失效。安定分析理论认为应力满足安定条件则材料 仍处在安全范围内。所谓安定是指材料不发生塑性循环，也就是在反复加卸载过 程中不出现塑性累积。安定分析理论认为对于延性很好的材料，初次加载所引起 的应力可以超过材料屈服极限，反复卸载与加载数次之后，如果应力不再超出材 料屈服极限，那么仍不会导致材料失效。对于在温度恒定条件下机械荷戴引起应 力循环的情况，安定条件为应力变化范围小于二倍材料屈服极限；对于由温度变 化引起应力循环的情况，安定条件为应力变化范围小于材料在常温下和高温下的 屈服极限之和。（回答时只要说明安定分析理论和弹性分

5、析理论即可）5、往复式机泵进出口管道防振设计主要包括那几方面内容？（1）在往复式机泵的订货阶段，应明确向制造厂提出在进出口管道法兰连接 处，由于流体脉动而产生的压力不均匀度的允许值（要参照AIP-618）。由制造 厂采取抑制流体脉动的措施，在靠近气缸处设置缓冲罐或采取其他有效措施。制 造厂应明确向设计单位提供可能达到的压力不均匀度。（1分）（2）根据工艺流程和设备布置等条件，并考虑静力分析的要求，拟定初步的 管道设计方案。（1分）（3）计算管道结构的固有频率，判断是否产生机械共振。如有共振应通过设 置支架、改变管道走向等措施改变管道结构的固有频率，避开共振。（1分）（4）计算管内气柱的固有频率

6、，判断是否有气柱共振的可能。（1分）（5）根据压力不均匀度以及管道结构尺寸计算各管段的激振力，并进一步计 算管道在激振力作用下的应力和振幅。（1分）（6）当缺乏制造厂提供的压力不均匀度时，可对管内流体的压力不均匀度进 彳亍核算。（1分）6、承受外压的管道，如何考虑其稳定性？对于承受外压管子，其强度计算方法与承受内压时相同的，然而当其直径较 大而壁厚较薄时，可能会发生管壁应力尚未达到树料屈服极限而管子先出现压扁 或褶皱的情况，即出现失稳现象，因此对于受外压的管道还需要考虑失稳问题。（3分）由于管子存在椭圆度以及材料的不均匀性，因此其实际临界压力要比计算所 得结果要小，一般情况下当压力达到临界值的

7、三分之一至二分之一时，就可能出 现压扁现象。在实际应用中必须考虑一定的安全裕度，因此最小临界压力应比设 计压力大m倍。当管子临界压力小于设计压力时，可以采取增加壁厚的方法提高临界压力， 也可以每隔一段距离设置加强国，加强圈可设置在管子的外部或内部，整圈围绕 在管子的圆周上。（3分）四、（7分）答案：（回答不完全扣2-4分）石油化工装置配管设计图由下列几项组成：（1）装置设备平面、竖面布置图；（2 ）管道平面、竖面布置图.局部详图；（3）管道支吊架平面位置图（必要时才绘制）；（4）管道支吊架图（包括标准支吊架的汇总图表和非标准支吊架施工图）；（5）伴热管立体图；（6）管道非标准配件制造图；（7）

8、单管管段图。由于工作量大，目前除有特别约定外，设计单位一般不提 供，由施工单位自行绘制。部分设计单位已应用cAD以免除大量的手工绘图；（8）各种复用的标推图。配管设计文件中的文字资料和表格包括：（1）说明书；（2 ）管道材料选用等级表；（3）工艺管道规格表（按分区开列）；（4）管道材料规格表（分区汇总和按装置汇总的材料清单）；（5）弹簧支吊架规格表；（6 ）其他必要的说明资料；（7）目录。如果设计单位提供带有详细材料清单的单管管段图时不再需要编制工艺管道规格表。五、（7分）答案：（C）的连接方式会好些。（3分）流场大致分布图略。（4分）六、1、（5分）（1）答案：（2 ）要好。（2分）对于较大的阀门应在其附近设支架。（2）阀门