06.5过程设备设计a卷答案

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1、2005---2006学年第二学期过程设备设计（A卷）参考答案及评分标准一、填空题（每空0.5分，共10分）1.筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件2.极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）3.《压力容器》、《压力容器——另一规则》、《高压容器另一规则》4、弹性失效设计准则、塑性失效设计准则、爆破失效设计准则、弹塑性失效设计准则、疲劳失效设计准则、蠕变失效设计准则、脆性断裂失效设计准则二、名词解释（每小题4分，共20分）1、氢腐蚀是指高温高压下氢与钢中的碳形成甲烷的化学反应，又称为

2、氢蚀（2分）。氢腐蚀有两种形式：一是和钢表面的碳化合生成甲烷，引起钢表面脱碳，使力学性能恶化；二是渗透到钢内部，与渗碳体反应生成甲烷（1分）。生成的甲烷不能从钢中扩散出去，聚集在晶界上，在此形成压力很高的气泡，气泡的数目和尺寸随时间的增长而增加，气泡扩大和相互连接的结果形成出现在晶界上的裂纹（1分）。2、全屈服压力假设材料为理想弹塑性，承受内压的厚壁圆筒，当筒壁达到整体屈服状态时所承受的压力，称为圆筒全屈服压力或极限压力（Limitpressure），用表示（4分）。3、自增强将厚壁圆筒在使用之前进行加压处理，使其内压力超

3、过初始屈服压力。如前所述，当压力卸除后，塑性区中形成残余压缩应力，弹性区中形成残余拉伸应力（2分）。这种通过超工作压力处理，由筒壁自身外层材料的弹性收缩引起残余应力的方法，称为自增强（2分）。4、失稳承受外压载荷的壳体，当外压载荷的增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，载荷卸去后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的屈曲(Buckling)或失稳(Instability)（4分）。5、设计温度设计温度为压力容器的设计载荷条件之一，它是指容器在正常情况下，设定元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均

4、值）（2分）。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度（1分）；当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度（1分）。三、问答题（每小题5分，共20分）1、《压力容器安全技术监察规程》中，第三类压力容器包括哪些情况？按照《压力容器安全技术监察规程》，具有下列情况之一的，为第三类压力容器（少一种扣0.5分）：a．高压容器；b．中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；c．中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa·m3）；d．中压反应容器

5、（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5MPa·m3）；e．低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且pV乘积大于等于0.2MPa·m3）；f．高压、中压管壳式余热锅炉；g．中压搪玻璃压力容器；h．使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；i．移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；j．球形储罐（容积大于等于

6、50m3）；k．低温液体储存容器（容积大于5m3）。2、试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比的原因。椭球壳应力的大小除与内压、壁厚有关外，还与长轴与短轴之比a／b有很大关系。椭球壳承受均匀内压时，在任何a／b值下，恒为正值，且由顶点处最大值向赤道逐渐递减至最小值。当时，应力将变号。即从拉应力变为压应力（1分）。工程上常用标准椭圆形封头，其a/b=2。此时的数值在顶点处和赤道处大小相等但符号相反，即顶点处为，赤道上为-，而恒是拉伸应力，在顶点处达最大值为（2分）。当时，最大应力是赤道处的周向压应力，赤道处周向压应力的值将大于，

7、且a／b值越大，赤道处周向压应力的值也越大。当然希望同样p、t条件下，椭圆形封头中产生的最大应力越小越好（1分）。当时，最大应力是顶点处的拉应力，顶点处拉应力的最大值均小于。但a／b越小，椭圆形封头越深，冲压加工时越不容易加工（1分）。综上所述，椭圆形封头采用长短轴之比比较合适。3、降低局部应力的措施有哪些？降低局部应力可以从以下几个方面进行考虑：（1）合理的结构设计（2分）。a、减少两连接件的刚度差；b、尽量采用圆弧过渡；c、局部区域补强d、选择合适的开孔方位（2）减少附件传递的局部载荷（1.5分）（3）尽量减少结构中的

8、缺陷（1.5分）4、高压密封的基本特点有哪些？高压密封装置的结构型式多种多样，但都具有下列特点：（1）一般采用金属密封元件（1分）高压密封接触面上所需的密封比压很高，非金属密封元件无法达到如此大的密封比压。金属密封元件的常用材料是退火铝、退火紫铜和软钢。（2）采用窄面或线接触密封因压力较高，为使密封元件