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化工設備書后習題 - 下載本文

化工設備

第一章 化工設備概述

習題:

1-1 什么是化工設備和壓力容器?它們有何特點?

1-2 為什么要對壓力容器進行分類?其中,按《容規》分類有何意義?共分為幾類? 1-3 10m3的液氨儲罐屬于那一類容器?

1-4 什么是薄壁容器、高壓容器、反應壓力容器和換熱壓力容器? 1-5 對化工設備有何基本要求?怎樣才能使其安全可靠的運行? 1-6 壓力容器用材有哪些基本要求?選材時應遵循什么原則?

1-7 有普通碳素鋼做壓力容器用材,應有那些限制條件?為什么?

1-8 中國GB 150-1998《鋼制壓力容器》和JB 4732-1995《鋼制壓力容器——分析設計

標準》兩個標準有何不同?其中,GB 150-1998包括那些主要內容?

第二章 化工設備強度計算基礎

習題:

2-1 如習題2-1圖所示帶折邊的錐形封頭,是確定其上A、B、C各點處的第一和第二曲

率半徑,以及相應的曲率中心。

2-2 設一圓筒形殼體承受氣體內壓p,圓筒殼體中間面直徑為D,厚度為δ,失球圓筒

形殼體中的應力。若殼體材料有20R(σb=400MPa,σs=245MPa)改為16MnR(σb=510MPa,σs=345MPa)時,圓筒形殼體中的應力姜如何變化?為什么?

2-3 試分析橢圓行封頭長短軸之比分別為2、2、3的受力特點,并求出該封頭在這三種情況下出現最大和最小環向應力、經向應力的位置。

2-4 如習題2-4圖所示,對一標準橢圓形風頭進行應力測定。該封頭中間面的長軸

D=1000mm,厚度δ=10mm,現測得E點(x=0)處的環向應力為50MPa.cishi壓力表A表示為1MPa,壓力表B指示為2MPa,試問哪一只壓力表不準確,為什么?

2-5 有一密閉平底平蓋圓筒形容器,垂直放置在基礎上。內徑Di 、厚度為δ、高度為H,

內裝有密度為ρ的液體,頁面高度為0.6H,現測得的液面上的壓力為p0。試求圓筒體1/2深度處器壁上的環向應力和經向應力。 2-6舉例說明連接邊緣及邊緣應力的概念。

2-7邊緣應力有何特點?在那些情況下應注意邊緣盈利的影響?

2-8 單層厚壁圓筒應力狀況與薄壁通體有何不同?其延壁厚方向的應力分布有什么特

征?

2-9 單層厚壁圓筒同時承受內壓pi和外壓po作用時,能否用Δp=pi-po帶入僅受內壓或外

壓的應力計算式來計算厚壁圓筒的應力,為什么?

2-10 一單層厚壁圓筒,內徑為3100mm,壁厚為165mm,承受的內壓力為150MPa,試求

該圓筒體內壁和外壁上的三向應力值,并根據計算結果繪制三向應力沿壁厚的分布圖。

2-11 單層厚壁圓筒在外壓和溫差應力同時作用時,其綜合應力沿壁厚如何分布?

第三章 內壓薄壁容器

習題:

3-1 為什么在壓力容器厚度計算公式中引入焊接接頭系數φ? 3-2 什么是厚度附加值?它包含那些內容?各有什么含義? 3-3 為什么要規定容器的最小厚度δmin?是如何規定的?

3-4 按形狀不同可將封頭分為哪幾種?它們在承載能力和制造難易上有何差別? 3-5 橢圓形封頭、碟形封頭和折邊錐形封頭的直邊段有何功用?

3-6 為何要對容器進行壓力測試?壓力測試有幾種?各在什么情況下采用?

3-7 某內壓圓筒的已知條件為:實際壓力p=1.8MPa,設計溫度t=100℃,圓通內徑

Di=1000mm,選用Q235-A,焊縫洗漱φ=0.85,工作介質有輕微腐蝕性,試求筒體壁厚。

3-8 某化工廠欲設計一臺是有氣分離工程中的乙烯精餾塔。已知:塔體內徑Di=600mm,

設計壓力p=2.2MPa,工作溫度為-20~-3℃,選用材料為16MnR的鋼板制造,單面焊,局部無損檢驗,試確定其厚度

3-9 設計一臺不銹鋼(0Cr18Ni10Ti)承壓容器,功過壓力為1.6MPa,裝防爆片防爆,

工作溫度150℃,容器內徑1.2m,縱向焊縫為雙面對接焊,進行局部探傷。(1)試確定筒體厚度:(2)確定合理的封頭形式機器厚度。

3-10 某化工廠一容器的下封頭為無折邊錐形封頭,設計壓力p=1.6MPa,設計溫度為

40℃,直徑Di=800mm,錐體半頂角α=30°,腐蝕裕量C2=1mm,用20R制造,試求無折邊錐形封頭厚度。

3-11 某廠脫水塔內徑為700mm,實測壁厚為12mm,用20R制造,工作壓力p=2MPa,工

作溫度180℃,采用單面帶墊板對接焊,局部無損探傷,腐蝕裕量C2=1mm,試校核塔體工作與試壓強度。

3-12 有一臺16MnR球形儲罐,內徑為4.6m,壁厚為30mm,若焊接系數φ=1.0,腐蝕裕

量C2=2mm,常溫工作,求此罐允許的最大工作壓力。

第四章 外壓容器

習題:

4-1 外壓容器的設計準則是什么?

4-2 外壓圓筒失穩前后,殼壁內的應力各是什么性質?為什么失穩過程進行的很快? 4-3 什么是臨界壓力?臨界長度Lcr的意義是什么?

4-4 真空容器的設計外壓力如何確定?如何進行壓力試驗? 4-5 在外壓圓筒上是指加強圈的目的是什么?

4-6 有一臺分餾塔,塔的內徑為2000mm,塔身(包括兩端橢圓形封頭的直邊)長度為

6000mm,封頭(不包括直邊)深度500mm。操作溫度為260℃,真空條件下進行分餾。現在有10mm,12mm,14mm,厚的20R鋼板,試問能否用這臺設備。其中,腐蝕裕度C2=1.2mm。

4-7 有一公稱直徑為700mm、有效壁厚為4mm、筒長為5m的容器,材料為Q235,工作溫

度200℃試問該容器能否承受0.1MPa的外壓?若果不能承受應家幾個加強圈? 4-8 乙二醇生產中有一臺真空精餾塔,內徑Di=1m,塔高10m,兩端橢圓形封頭,操作

溫度t≤200℃,材料為16MnR,若塔體上裝設兩個加強圈,試求塔體和封頭的壁厚。其中,腐蝕裕度C2=1mm。

4-9 已知:某減壓塔的內徑為2000mm,塔體長度6000mm,封頭直邊高度為40mm,深度

為500mm,在塔體處有四個角鋼制成的加強圈,如習題4-9圖所示。塔的操作溫度為400℃,設計外壓力為0.1MPa,塔體材料為16MnR,試確定塔體壁厚及加強圈尺寸。取c2mm,φ=0.8.

第五章 厚壁容器

第六章 化工設備主要零部件

習題: 一、 問答題

6-1 標準壓力容器法蘭及其密封面有哪些形式?如何選用? 6-2 標準管法蘭及其密封面有那些形式?如何選用? 6-3 常用的法蘭材料有哪些?法蘭的選材原則是什么? 6-4 壓力容器的公稱直徑、壓力容器法蘭的公稱直徑和管法蘭的公稱直徑有什么區別? 6-5 什么是應力集中?應力集中有何特點?

6-6 開孔補強的結構有哪些?如何選擇標準補強圈?

6-7 壓力容器開孔是否有限制?什么條件下可以不另行補強? 6-8 耳式支座有帶墊板和不帶墊板兩種,各使用在什么條件下?

6-9 A型、B型耳式支座有什么區別?A型、B型支承式支座有什么區別? 6-10 支承式支座與裙式支座各使用在什么條件下? 6-11 為什么鞍式支座必須是F型、S型搭配使用?

6-12 如何確定鞍式支座的安裝位置?根據是什么? 6-13 裙式支座有哪兩種?各用于什么條件?

6-14 人孔和手孔的設置依據是什么?如何選取人孔、手孔的類型? 6-15 視鏡有哪些種類?如何選擇?

6-16 葉面積的選用原則是什么?葉面積的公稱長度是指那個尺寸? 6-17 安全閥有那些類型?各使用于什么條件? 6-18 如何選擇爆破片?選用的主要依據是什么? 6-19 安全閥在安裝前應如何調試? 二、計算題:

6-20 已知某反應器的內徑為900mm,塔的下部有一出料管,公稱直徑100mm,他的最高操作溫度為250℃,最高操作壓力0.25MPa,筒體及管子的材料為Q235-A。試選擇筒節與封頭的連接法蘭及出料口管法蘭,寫出法蘭標記并畫出結構圖。

6-21 某塔工作壓力2.5MPa,塔內徑400mm,塔高18m,塔體18m,塔體用不銹鋼制成,中間用法蘭連接,連接處溫度為-20℃,試確定鏈接發藍的類型及材質.

6-22 某丙烯塔回流罐,設計壓力2.5MPa,設計溫度50℃,罐的內徑1000mm,法蘭材料16Mn,法蘭材料的許用應力我餓150MPa,罐身與端蓋的許用應力為170MPa。若罐身和端蓋是法蘭連接,試選擇一合適的標準法蘭及法蘭密封面,并畫出結構圖。

6-23 一接管公稱直徑200mm,材料16Mn,最高工作壓力3.0MPa,工作溫度250℃,管內介質腐蝕性一般。確定管法蘭及其密封面的形式和連接尺寸。 6-24有一壓力容器,內徑Di=3500mm,工作壓力p=3MPa,工作溫度150℃,筒體材質16MnR,壁厚38mm。在此容器上開一個480mm×12mm的人孔,人孔的外伸長250mm,內部與器壁平齊,腐蝕裕量取2mm,開孔未與焊接相交,若用補強圈 ,確定補強圈的尺寸。

6-25 一列管式換熱器,內徑600mm、殼體壁厚6mm、材質20R,殼程操作壓力1MPa、操作溫度150℃,介質為甲苯,課題上有一ψ76mm×4mm的平齊式接管,外伸長150mm,判斷是否需要補強?如需補強,補強圈規格為多少? 6-26 有一吸收塔,內徑為2800mm,課題材料16MnR,工作壓力1.2MPa,工作溫度100℃,選擇一合適的人孔及其密封面形式。

6-27 某工廠一臥式潤滑油儲罐年內經1800mm,殼體壁厚12mm,設計壓力為1.6MPa,設計溫度25℃,容積9.9m3,殼體(包括附件)總重約30kN,殼體材料20g,試選用一對標準鞍座,確定鞍座的安裝位置并寫出鞍座標記。

6-28 某反應釜,操作容積0.8m3,筒體內徑1000mm,夾套內徑1100mm,總高約3.2m,設備質量1310kg,反應釜物料密度1.2kg/m3,反應時,物料占操作容積的80%,夾套介質為冷卻水,夾套體積為0.2m3,若選用耳式支座或支承式支座,分別確定每種支座的尺寸并寫出標記。

第七章 換熱設備

習題:

7-1 換熱設備的應用場合和基本要求是什么? 7-2 換熱設備有哪些類型?各適應什么場合?

7-3 間壁式換熱設備有哪幾種主要形式?各有什么特點?

7-4 管殼式換熱設備有哪幾種主要形式?各有什么特點?適用于那些場合? 7-5 板面式換熱設備有哪集中主要形式?各有什么特點? 7-6 固定管板式換熱器由那些主要部件組成?各有何作用?





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