化工设备设计基础复习资料

化工设备设计基础一、简答题1、换热器管箱在什么情况下要进行热处理？为什么？

答：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，应进行焊后热处理。设备法兰密封面热处理后精加工。因为热处理使得设备法兰较大变形得以恢复，充分保证了设备法兰的密封性。2、构件在外力作用下，安全可靠地进行工作应满足哪些力学条件？答：（1）强度条件；（2）刚度条件；（3）稳定性条件2、常见典型平面约束有几种？答：（1）柔索约束，如绳子、链条、皮带、钢丝等（2）理想光滑面约束（3）圆柱铰链约束3、材料力学对变形固体作了哪些假设？答：（1）连续性假设（2）均匀性假设（3）各向同性假设4、提高梁弯曲强度和刚度的措施？答：（1）合理安排梁的受力情况（2）选择合理的截面形状4、引构件产生交变应力的原因有哪些？答：（1）载荷作周期性变化（2）载荷不变化，但构件作某些周期性运动6、提高构件疲劳强度的措施？答：（1）减缓应力的集中（2）降低表面粗糙度（3）增加表面强度7、化工容器零部件标准化的意义是什么？答：标准化是组织现代化生产的重要手段，实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争力，实现标准化，可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和维修，提高劳动生产率。标准化为组织专业生产提供了有利条件。有利于合理利用国家资源，节省材料等。标准化的基本参数公称直径、公称压力。8、从容器的安全、制造、使用等方面说明对化工容器机械设计有哪些基本要求？答（1）强度（2）刚度（3）稳定性（4）耐久性（5）密封性（6）节省材料和便于制造（7）方便操作和便于运输。9、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围？答：（1）回转壳体曲面在几何上是轴对称的壳体厚度无实变。曲率半径连续变化的、材料均匀、连续且各向同性。（2）载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的没有突变情况（3）壳体边界应该是自由。（4）壳体在边界上无横向剪力和弯矩。10、压力试验的种类？答：（1）液压试验（2）气压试验（3）气密试验11、在简体与锥形封头连接时，可采用哪两种方法来降低连接处的边缘应力？答：（1）使联接处附近的封头及筒体厚度增大，即采用局部加强的方法（2）在封头与筒体间增加一个过渡圆弧，则整个封头由锥体过渡弧及高度为h0的直边三部分组成。12、影响外压容器临界压力的因素有哪些？答：（1）筒体的几何尺寸的影响（2）筒体材料性能的影响（3）筒体椭圆度和材料不均匀的影响13、为安全，可拆连接、法兰必须满足哪些基本要求？答：（1）有足够的刚度（2）有足够的强度（3）能耐腐蚀（4）成本廉价14、带传动的优缺点？答：优点（1）适用于两轴中心距较大的传动（2）带具有良好的弹性，可以缓和冲击和吸收振动（3）过载时，带在轮上打滑，可防止其他零件损坏（4）结构简单，加工和维护方便，成本低廉缺点（1）传动的外廓尺寸较大（2）不能保证固定不变的传动比（3）带的寿命短（4）传动效率较低等15、轮齿失效有哪几种形式？答：（1）轮齿的折断（2）齿面的点蚀（3）齿面磨损（4）齿面胶合（5）齿面塑性变形14、滚动轴承的主要失效形式是什么？答：在正常使用情况下，只要选择，安装，润滑，维护等方面都考虑周到。绝大多数轴承因滚道或滚动表面疲劳点蚀而失效。当轴承不回转，缓慢摆动或低速转动时，一般不会产生疲劳损坏。但在很大的静载荷作用下，会使轴承滚道和滚动体接触处的局部应力超过材料的屈服极限，出现表面塑性变形不能正常工作。此外，由于使用维护和保养不当或密封润滑不良等因素，也能引起轴承长期磨损、胶合等不正常失效现象。15、塔在水压试验时，其合成应力的计算为何不考虑地震载荷的作用？

答：因为人们不会在地震时进行水压试验时，也就是说，水压试验时没有地震载荷，因此其合成应力的计算可以不考虑地震载荷的作用。16、为何要限定水压试验时的试验温度？答：限定水压试验的试验温度是为了使水温高于材料的转脆温度而低于水的沸点温度，确保水压试验正常进行17、标准法兰公称压力如何选取？答：法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力和操作温度以及法兰材料三大因素有关。当法兰材料一定时，法兰公称压力的选取满足法兰在最高操作温度下的最高允许压力大于等于法兰的最大操作压力。二、计算题1.沿顶部支承的储罐如图。已知其中径D=2000mm，储水高H=5000mm，有效壁厚Se=10mm，顶部气压P=0.2MPa，A点离储罐底面之距离X=2000mm，求A点的两向薄膜应力？解：其两向薄膜应力为：2.如图2所示的简易起重机横梁AB的A端以铰链固定，B端有拉杆BC，起重量W=10KN。AB梁重P=4KN。BC杆自重忽略不计，试求载荷W位于图示位置时 BC杆的拉力和铰链A的约束反力。（图2）解：取AB杆为研究对象=19kN=16.45kN=4.5kN3.某分馏塔，内径Di=800mm，实际壁厚=8mm，塔高H=10m。设计压力P=0.9MPa，设计温度为200℃，材质16MnR，塔体=170MPa，=345MPa，焊缝系数=0.85，壁厚附加量C=2.0mm，，=1.0。①校核此塔在此设计压力下的强度。②校核此塔水压试验时的强度。解：=6mm=60.45MPa=144.5MPa由于所以容器强度合格。②=0.998mm=1.25MPa=83.96MPa=263.93MPa由于所以水压试验强度合格。4.一台由圆筒和标准椭圆形封头组成的内压容器，内径Di=2000mm，设计压力为2.0MPa，设计温度为150℃，筒体及封头材料均为16MnR。筒体纵焊缝采用双面对接焊，100％无损探伤。试分别设计筒体和封头的壁厚。（16MnR当t≤150℃时，[σ]t=170MPa，16MnR钢板的负偏差C1=0.25mm，腐蚀余量取C2=解：（1）设计筒体的壁厚经圆整，取筒体的名义厚度。（2）设计封头的壁厚设计厚度为：经圆整，取封头的名义厚度。5、用三轴钻床在水平工件上钻孔时，每个钻头对工件施加一个力偶（如图）。已知三个力偶的矩分别为：M1=1kN²m；M2=1.4kN²m；M3=1kN²m，固定工件的两螺栓A和B与工件成光滑面接触，两螺栓的距离l=0.2m，求两螺栓受到的横向力。解：据M=±FdM=M1+M2+M3=1+1.4+2=4.4kN²mF=M/d=4.4/0.2=22kN答：两螺栓受到的横向力为22kN6、如图所示，有一管道支架ABC。A、B、C处均为理想的圆柱形铰链约束。以知该支架承受的两管道的重量均为G=4.5kN，图中尺寸均为mm。试求管架