南京工业大学过程设备设计期末试题.doc

南京工业大学 过程设备设计 试题（A ）卷
   南京工业大学 过程设备设计  试题（A ）卷（闭卷）
2006  --2007 学年第1学期  使用班级　   控0301-控0304       

一.  填充题; (共29分,其中第5,6,10题各2分,其它每空1分)
1.      过程设备的设计文件包括:             ，             ，               。
2.      不连续应力具有                  ，                        特征.
3.      按安全技术管理对压力容器的分类是综合考虑             ，             ,
              。
4.      应力腐蚀一般有三个特征                   ，                         ,
                 。
5.      压力容器的设计温度是指                                            ---。
6.      外压圆筒的计算长度是指                                            。
7.      在换热器中换热管产生横向振动的原因有              ，                ，
                ，                        。
8.      塔的强度设计时,考虑的载荷有                   ，                   ，
                  ，                   。
9.      影响搅拌器搅拌功率的因素,主要有                ，                  ,
                ,                     。
10.  为防止塔的共振,塔在操作时激振力的频率fv应在以下范围内:               。

二、答题; (23分)
1.      简单分析双锥环的密封原理。并画出其密封结构简图.(6分)
2.      鞍式支座的安装位置有什么要求?为什么?(4分)
 3．什么是卡曼涡街?(5分)
 4．分析不连续应力与局部应力的不同之处,各举一例说明(4分)。
5．压力容器应力分类的依据是什么?这种依据又取决于哪两个因素?(4分)

一．计算题;   (共48分)
1.一圆筒形储液桶,半径R,高为H,壁厚t,桶内液体高度L,密度ρ,液体压力为P,现分别采用沿顶部圆周,底部圆周和圆筒中间(H/2处)圆周三种支承方式.现分别求距底部H/4处的圆筒应力。 （ 3/4H<L<H ） 
该圆筒如看成短圆筒,则其在圆周方向可施加的临界压力多大?这时的应力多大?     (15分)

2. 一台内半径160mm,外半径320mm的封闭圆筒,同时承受周向内外压,其外压为15MPa,材料的E=2*105MPa, [σ]=170MPa, [σ]t=150MPa,   试求:
(1).如内壁面的周向应力达到25MPa时,圆筒同时施加的内压;
(2).此时外壁面的周向应力,轴向应力和径向应力;
(3).作图表示各种应力沿壁厚的分布。   (12分)
3.一容器,中部为内直径1000mm的圆筒,上部为半球形封头,下部为一半顶角为60o的锥壳,壁厚均为10mm,材料的E=2*105MPa, [σ]=190MPa, [σ]t=170MPa,C=1.5mm,承受内压P=1.0MPa, ss=235MPa,sb=375MPa,f=0.9,试求:
(1).圆筒与锥壳连接处的第一曲率半径, 第二曲率半径,
(2).按无力矩理论计算该处的应力,
(3).该容器所能承受的最大内压,
(4).制造完毕后,如需气压试验,其试验压力多大?, 气压试验时, 容器是否安全?  (16分)
4． A vessel composed of two cones each 1/4in.  thick and with 60 degree apex angles welded together at their bases is subjected to an internal uniform pressure of  40 psi.  Neglecting the weight of the pressurizing media, determine the maximum height of this vessel if the hoop stress is limited to 8000psi.  （5分)

南京工业大学 过程设备设计 试题（B）卷
南京工业大学 过程设备设计  试题（B）卷（闭卷）
2006  --2007 学年第1学期  使用班级　      控0301-控0304   
一、填充题: (共30分，每空1分)
1、根据压力容器在生产工艺过程中的作用，可将压力容器分为________容器、________容器、___________容器、___________容器四种。
2、不连续应力具有                  、                 特征。
3、压力容器的失效形式有___________、___________、___________、_____________。
4、压力容器基本组成是________、________、密封装置、接管、支座、________       。
5、内压薄壁圆筒的薄膜应力是指             应力和             应力；两者关系是                                 。
6、按《容规》压力容器分为                   类；设计压力按大小分为         、         、        、        四个等级。
7、我国钢制压力容器现行标准号是：               ；管壳式换热器现行标准号是：               ；钢制卧式容器现行标准号是：               ；钢制塔式容器现行标准号是：               。
8、我国压力容器法兰现行标准号是：               ；钢制管法兰现行标准号是：               。
9、内压容器强度条件是：               ；外压容器稳定条件是：               。
10、外压圆筒的计算长度是指                                            。
二、问答题： (20分)
1、简述螺栓法兰连接的密封机理。并指出m、y的含义。(5分)
2、鞍式支座的安装位置有什么要求？为什么？(4分)
 3、固定管板换热器设置膨胀节的条件是什么？(3分)
4、何为应力腐蚀？举例说明哪些介质可引起碳钢和低合金钢的应力腐蚀；简述对应力腐蚀环境下使用的压力容器特殊制造、检验要求。(4分)
 5、有一带夹套的设备，内筒最高工作压力为真空度200mmHg（0.03MPa），夹套内的最高工作压力为0.4MPa，材料均为Q235-B，工作温度100℃，试分别确定设备圆筒和夹套的设计压力P及水压试验压力PT，并简述试验步骤。(4分)

三、计算题：(共50分)
1、一直立圆筒形容器，半径为R，高度为H，壁厚t，顶部敞口，容器内充满密度为ρ的液体。现分别采用沿顶部圆周和底部圆周两种支承方式。
(1).分别求圆筒任意截面处的应力。
(2).该圆筒如看成长圆筒，则其在圆周方向可施加的临界压力多大？这时的应力多大?     (15分)
2、一台内半径160mm,外半径320mm的封闭圆筒,同时承受周向内外压,其外压为15MPa,材料的E=2*105MPa, [σ]=170MPa, [σ]t=150MPa,   试求:
(1).如内壁面的周向应力达到25MPa时,圆筒同时施加的内压;
(2).此时外壁面的周向应力,轴向应力和径向应力;
(3).作图表示各种应力沿壁厚的分布。   (12分)
3、一台容器，设计压力1.05Mpa, 设计温度200℃, 筒体内径1000mm, 对接接头为双面焊, 局部无损检测，材料为Q235-B, ss=235MPa，sb=375MPa, [σ]=113MPa, [σ]t=105Mpa，腐蚀裕量C2=2mm, 名义厚度10mm。
(1).校核筒体的强度。
(2).计算筒体最大允许工作压力。
(3).确定水压试验压力,并进行水压试验强度校核。  (15分)
4、A cylinder with a 48 in. inside diameter, and a 60 in.outside diameter is subjected to an internal pressure of 5000psi. Determine the value and place of occurrence of:
(a)    the maximum tangential stress,
(b)   the maximum radial stress.（8分)

南京工业大学 过程设备设计 试题 （A）卷

南京工业大学     过程设备设计   试题  （A）卷
试题标准答案
2006 --200 7学年第 1 学期  使用班级 控031-034      
一、   客观题
一．填充题
1．  设计图样，技术条件，强度计算书。
2．  局部性，自限性
3．  容器压力与容积乘积大小，介质危害程度，容器品种
4．  拉伸应力，特定合金和介质的组合，一般为延迟脆性断裂。
5．  容器在正常情况下，设定元件的金属温度。
6．  圆筒外（内）部两相邻刚性构件之间的最大距离。
7．  卡曼旋涡，流体弹性扰动，湍流颤振，声振动，射流转换。
8．  质量，偏心，风，地震。
9．  搅拌器尺寸及转速，搅拌容器结构，介质特性，重力加速度。
10．              fv〈0.85fc1,  fv >1.3fc1
二．问答题
1．  教材  P176
2．  教材  P235
3．  教材  P359
4．  教材  P36，81
5．  教材  P207
三．计算题
1．顶支 R（Lrg+P）/2t+R/t[P+rg（L-H/4）]
  底支  PR/2t+R/t[P+rg（L-H/4）]
  中部支撑 R （Lrg+P）/2t + R/t[P+rg（L-H/4）]
  Pcr=P +2。59Et2/2H（R+t） ，    scr=Pcr（R+t）/t                        
2．1MPa，-7MPa，-15MPa，    39MPa
3．（1） 无穷大，500mm，1000mm
  （2）-50MPa，100MPa；  25MPa，50MPa
  （3）1．29MPa
  （4）1．285MPa。
4．150in。

讨论习题

第一章            压力容器导言
1.      设计压力1.7Mpa 的容器是第几类容器?
2.      放在地面上和放在汽车上的容器有何区别?为什么?
3.      Q235-A钢 与Q235-A.F 钢有何不同(钢号,应用)？

第二章            压力容器应力分析
1.      讨论以下几处的第一曲率半径和第二曲率半径:
1)      筒体与半球形封头连接处
2)      筒体与锥形封头连接处
3)      碟形的顶点, 碟形封头中的球面与过渡区连接处,过渡区与筒体连接处。
2.      立式储液容器,支座的不同位置对筒体中应力的影响。
3.      橢圆形封头中,长轴与短轴之比对应力变化的影响。
4.      厚壁圆筒与薄壁圆筒应力分布的不同之处。
5.      受内压的厚壁圆筒的壁厚计算公式能否用薄壁圆筒中推导的公式来计算?为什么?
6.      圆平板中,不同方向的均布载荷的应力分布在上,下表面的变化。
7.      外压容器的临界长度与实际长度之间的关系,临界长度的定义,夹套的计算长度的定义。
8.      立式容器上开橢圆孔的方向(筒体,裙座)如何确定?,为什么?
9.      塑性材料制造的容器在爆炸过程中所施加的压力的变化过程。
第三章            压力容器材料
1.      温度较高时,决定许用应力须根据材料的哪些性质?
2.      蠕变现象与松弛现象之相同与不同之处。
3.      材料的低温变脆现象。
4.      高温,高氢分压环境下工作的压力容器停车时,应先降压再降温,还是先降温后降压?
5.      30,35钢能否用作压力容器的壳体材料?
第四章            压力容器设计
1.      各种设计准则的比较.
2.      平盖,碟形,橢圆形和半球形四种封头的应力分布和制造.
3.      (4-13)公式的适用范围,为什么?
4.      四种厚度哪一个厚度用于标在图纸上?
5.      带封头的外压圆筒的计算长度(橢圆形,带折边锥形).
6.      设计压力,设计温度的确定。
7.      保证法兰密封的二个性能参数(单位,工况)。
8.      法兰的公称压力和法兰的选用。
9.      钢管的公称直径的含义(外直径,内直径,平均直径,--)。
10.  内压圆筒上开一直径d的孔(材料相同)如何计算其所需补强面积?为什么不是圆面积?
11.  压缩机一段气缸出口的油水分离器采用何种支座较合适?
12.  液压试验与气压试验的适用情况。
13.  内压容器上开孔接管焊接处的应力属于哪一类应力?
14.  交变应力幅与最大应力,哪一个使容器更易发生疲劳?
第五章            储存设备
1.      鞍式支座的数量,是否愈多愈好?
2.      鞍式支座的包角大小,我国如何规定?
1.      合理确定鞍座的位置.
 第六章            换热设备
1.      减少换热管的横向振动的正确方法(折流板间距,管间距).
2.      间壁式换热器中,对介质压力高,处理能力大的工况,各应如何选型?

 第七章            塔设备
1.      塔设备最容易倾倒的工况(生产,液压试验,气压试验,停车检修).
2.      设计塔时应考虑的载荷工况.
3.      塔在风载荷作用下,是否风速愈大,振动愈大?振动破坏一般沿顺风向,还是沿垂直风的方向?为什么?
4.      降低塔的固有频率能否防止塔的共振?
第八章            反应设备
1.      四种常用搅拌器的适用物料粘度的比较,其中的奖式与涡轮式适用不同之处.
2.      确定搅拌轴直径的途径.

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