化工设备机械基础知识.doc
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1什么是外压容器的临界压力?临界压力与哪些因素有关?答:导致容器失稳的最小外压力或保持容器不失稳的最大外压力,称为外压容器的临界压力、用p cr表示。
临界压力与容器的几何尺寸、材料、制造质量等因素有关。
2、在外压薄壁圆筒上设置加强圈的作用是什么?答:当圆筒的壁厚确定时,设置加强圈可减小圆筒的计算长度、增大临界压力,从而提高容器承受外压力的能力;当承载要求确定时设置加强圈可减小圆筒的壁厚,从而节省材料。
3、什么是第一、二曲率半径?第一曲率半径——经线上任一点的曲率半径就是旋转壳体在该点的第一曲率半径,用r1表示。
R1=K O1,O1为第一曲率中心。
第二曲率半径——用过K点并与经线在K点的切线垂直的平面切割中间面,所得交线为一曲线,此曲线在K点的曲率半径称为旋转壳体在该点的第二曲率半径,用r2表示。
R2=KO2,O2为第二曲率中心。
4法兰联接是由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和螺母组成5、压力容器法兰的密封面有平面型、凹凸型和榫槽型三种形式7、补强有整体补强和局部补强,常用的局部补强结构有补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强8失稳分为整体和局部失稳,整体又分为侧向和轴向失稳9薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应力两倍。
问题a:筒体上开椭圆孔,如何开?应使其短轴与筒体的轴线平行,以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度,使环向应力不致增加很多。
10,筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝,故纵焊缝易裂,4、简述压力容器法兰和管法兰公称直径的定义。
压力容器法兰的公称直径是指与法兰相配套的容器或封头的公称直径,对于用钢板卷制的圆筒公称直径就是其内径,对用无缝钢管制作的圆筒其公称直径指钢管的外径。
管法兰的公称直径(为了与各类管件的叫法一致,也称为公称通径)是指与其相连接的管子的名义直径,也就是管件的公称通径。
3、管壳式换热器按其结构特点有管壳式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器和填料函式换热器等形式2、管壳式换热器的管板和管子胀接连接的原理是什么?胀接连接是利用管子与管板材料的硬度差,使管孔中的管子在胀管器的作用下直径变大并产生塑性变形,而管板只产生弹性变形,胀管后管板在弹性恢复力的作用下与管子外表紧紧贴合在一起,达到密封和紧固连接的目的。
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1、化工设备基础知识化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 1 化工容器的基本结构(生产过程:工艺和设备) 由于化工设备的适用场合不同,由于化工设备的适用场合不同,设备内部的结构也不但它们都有一外壳,这一外壳称为容器,同,但它们都有一外壳,这一外壳称为容器,故化工设备又称为化工容器。
又称为化工容器。
化工容器的特点:经常在高温、高压场合下工作,化工容器的特点:经常在高温、高压场合下工作,内部的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。
的介质通常易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。
化工容器的结构组成化工容器常见的结构由:筒体、封头、支座、密封装置、化工容器常见的结构由:筒体、封头、支座、密封装置、开孔以及各种工艺接管和附件等。
图 1-1卧式容器的结构简图2 、化工容器的分类不同类型的化工容器虽然服务对象不同、不同类型的化工容器虽然服务对象不同、操作条件各异、结构形式多样,各异、结构形式多样,但大多是能承受一定压力且容积达到一定数值的密闭容器,化工容器又称压力容器。
积达到一定数值的密闭容器,化工容器又称压力容器为了了解各种压力容器的结构特点、为了了解各种压力容器的结构特点、适用场合以及设制造、管理等方面的要求,计、制造、管理等方面的要求,需对压力容器进行分本课程着重介绍中国《类,本课程着重介绍中国《压力容器安全技术监察规中的分类方法。
程》中的分类方法1).按压力容器的工艺用途分类(1)反应压力容器(R):主要用于完成介质的物理、化学反应的压反应压力容器():主要用于完成介质的物理、主要用于完成介质的物理力容器。
力容器。
代表设备:反应器、分解塔、代表设备:反应器、分解塔、合成塔(2)换热压力容器(E):主要用于介质热量交换的压力容器。
换热压力容器():主要用于介质热量交换的压力容器。
主要用于介质热量交换的压力容器代表设备:换热器、余热或废热锅炉、冷凝器、蒸发器等。
《化工设备机械基础》部分知识点1.工程结构物、机器和设备都是由构件组成的,这些构件在外力作用下能够安全可靠地进行工作,需要满足(强度条件)、(刚度条件)和(稳定性条件)等三个力学条件。
2.将原物体用一理想化的模型——(刚体)来代替3.(力偶)对刚体只产生(转动效应)而没有(移动效应),这与一个力单独作用是不同的。
因此,力偶不能与一个力等效,也就不能与一个力平衡。
4.材料力学对变形固体所做的四条假设:连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假设。
5.物体在外力作用下会产生变形,基本变形形式主要有:(轴向拉伸或轴向压缩)、(剪切)、(扭转)、(弯曲)。
当外力卸除后,物体能完全或部分恢复其原有的,其中,随外力卸除而消失的变形称为(弹性变形),不能消失的变形称为(塑性变形)或(残余变形)。
6.轴向拉伸或压缩杆件的受力特点是:(外力合力的作用线与杆的轴线重合),其变形特点是:(杆件沿轴线方向伸长或缩短)。
7.截面法求内力的基本方法,其步骤如下(截)(代)(求)(1)截 :欲求某一截面上的内力时,就沿该截面假想地把构件分成两部分,取一部分作为研究对象,弃去另一部分;(2)代 :用作用于截面上的内力代替弃去部分对留下部分的作用(3)求: 对留下部分用平衡方程求解内力。
8.根据应力应变图表示的试验结果,低碳钢拉伸过程可分成(弹性阶段)(屈服阶段)(强化阶段)(局部变形阶段)四个阶段。
9.n称作安全因数。
10.因构件截面尺寸突然变化而引起局部应力急剧增大的现象,称为(应力集中)。
11.如果梁的支座反力仅利用静力平衡方程便可全部求出,这样的梁称为(静定梁),常见的静定梁有(简支梁)、(外伸梁)和(悬臂梁)。
12.最大拉应力理论(第一强度理论),最大伸长线应变理论(第二强度理论),最大切应力理论(第三强度理论),畸变能密度理论(第四强度理论)13.容器按使用功能分为(反应设备)、(换热设备)、(分离设备)、(储运设备);14.容器一般是由几种壳体(如圆柱壳、球壳、圆锥壳、椭球壳等)组合而成,再加上连接法兰、支座、接口管、人孔、手孔、视镜等零部件。
化工设备机械基础期末复习题型:1、判断题2、解释题3、填空题4、简答题5、计算题6、论述题一、重要的定理、原理、准则1、力的平行四边形法则或三角形法则:作用于同一点的两个力可以合成为一个合力,合力的大小和方向是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线矢量,其作用点不变。
也即:合力等于两分力的矢量和。
圆轴扭转时的强度条件虎克定理:纯弯曲时梁横截面上任一点的正应力与该点到中性轴的距离成正比,距中性轴同一高度上各点的正应力相等。
适用条件:1.材料是均匀的,各向同性的:厚度无突变,材料物理性能相同;2.轴对称——几何轴对称,材料轴对称,载荷轴对称,支撑轴对称;3.连续——几何连续,载荷(支撑)分布连续,材料连续。
4.壳体边界力在壳体曲面的切平面内:无横向剪力和弯距作用,自由支撑等;5. δ/DI ≤0.1 (薄壁容器)压力容器强度设计步骤6-7计算法则与符号规定轴力的计算法则:受轴向外力作用的直杆,其任意截面上的轴力,在数值上等于该截面一侧所有轴向外力的代数和。
背向该截面的外力取正值,指向该截面的外力取负值。
轴力正负号:拉为正压为负剪力的计算法则:任一横截面上的剪力在数值上等于该截面一侧所有横向外力的代数和(取其绝对值)。
弯矩的计算法则:任一截面上的弯矩,等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和。
其中向上的外力,其矩为正;向下的外力,其矩为负。
化工设备材料选择要考虑哪些因素?设备的操作条件——压力、温度、介质特性、操作特点;材料的使用性能——力学性能、物理性能、化学性能;加工工艺性能——焊接性能、热处理性能、冷弯性能及其他冷热加工性能;经济合理性及设备结构——材料价格、制造费用和使用寿命。
碳钢与铸铁钢铁的组成 = 95%以上铁+(0.05 -- 4%)碳+1%杂质——铁碳合金含碳量0.02~2% 为钢;含碳量>2% 为铸铁;含碳量<0.02% 为工业纯铁;含碳量> 4.3% 无实用价值。
钢号表示法例:优质碳素钢——08F 20 R低合金钢——16MnR 16——含碳量0.16%;M n——合金元素;R ——容器钢。
第一章 刚体的受力分析及平衡规律一、基本概念1、刚体:在任何情况下都不发生变形的物体。
约束:限制非自由体运动的物体。
(三种约束)二、力的基本性质三、二力平衡定律 三力平衡定理三力平衡定理:如果一物体受三个力作用而处于平衡时,若其中两个力的作用线相交于一点,则第三个力的作用线必交于同一点。
四、平面汇交力系、平面一般体系五、力的平移定理力的平移定理: 作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点,要使原力对刚体的作用效果不变,必须同时附加一个力偶,此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩,转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。
第二章 金属的力学性质一 基本概念弹性模量:材料抵抗弹性变形的能力⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===∑∑∑000o m Y X拉伸试件的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值。
线应变:反应杆的变形程度,杆的相对伸长值。
蠕变:金属试件在高温下承受某已固定的应力时,试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。
应力松弛:总变形量保持不变,初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象二 拉伸曲线 (重要,看书!!!)第四章 直 梁 的 弯 曲中性层:梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。
中性轴:中性层与横截面的交线 。
剪力与弯矩的计算剪力:抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用,大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。
弯矩:抵抗该截面一侧所有外力使该截面绕其中性轴转动,大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。
剪力的符号约定εεμ'=μεε-='泊松比横向线应变计算剪力的法则:梁的任一横截面上的剪力等于该截面一侧所有横向外力的代数和;截面左侧向上的外力和截面右侧向下的外力取正值,截面左侧向下的外力和截面右侧向上的外力取负值。
据此法则:截面左侧 Q 左=R A -P 1截面右侧 Q 右=P 2 + P 3 -R B弯矩的符号约定计算弯矩法则:梁在外力作用下,其任意指定截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和;凡是向上的外力,其矩取正;向下的外力,其矩取负值。
编辑:LZY化工设备机械基础1、【例1-1】试画出梁的受力图。
2、【例1-8】试画出梁的受力图3、 1-3 如图所示,试画出AB杆的受力图。
5、根据应力应变图表示的试验结果,低碳钢拉伸过程可分成四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。
6、铸铁拉伸时的力学性能:灰口铸铁是比较典型的脆性材料,没有屈服和颈缩现象,拉断前的应变很小,断后伸长率也很小。
8、9、10、11、提高梁弯曲强度和刚度的措施: 合理安排梁的受力情况、选择合理的截面形状、合理控制外力12、引起构件产生交变应力的原因主要有以下两种:载荷作周期性变化、载荷不变化13、影响构件持久极限的因素:构件外形的影响、构件尺寸的影响、构件表面质量的影响。
14、提高构件疲劳强度的措施:减缓应力集中、降低表面粗糙度、增加表面强度。
15、在化工厂和石油化工厂中,有各种各样的设备。
这些设备按照它们在生产过程中的原理,可以分为反应设备、换热设备、分离设备和储运设备。
16、。
通常,厚度与其最大截面圆的内径之比小于等于0.1,即δ/D i≤ 0.1或Κ=D0/D i≤ 1.2(D0为容器的外径,D i为容器的内径, δ为容器的厚度)的容器称为薄壁容器,超过这一范围的称为厚壁容器。
大题17、容器零部件的机械设计须满足如下要求:(1)强度指容器抵抗外力破坏的能力。
容器及其构件应有足够的强度,以保证安全生产。
(2)刚度指构件抵抗外力使其发生变形的能力。
(3)稳定性是指容器或构件在外力作用下维持其原有形状的能力。
(4)耐久性化工设各的耐久性是根据所要求的使用年限来决定的。
化工设备的设计使用年限一般为10~15年。
(5)密封性化工设各的密封性是一个十分重要的问题。
设备密封的可靠性是安全生产的重要保证之一。
(6)节省材料和便于制造化工设备应在结构上保证尽可能降低材料消耗。
尤其是贵重材料的消耗,同时,在考虑结构时应使其便于制造,保证质量。
应尽量减少或避免复杂的加工工序,尽量减少加工量。
化工设备机械基础知识总结一.拉伸与压缩1.内力(正应力):σ=N/A=F/A 单位:MPa=N/mm²2.强度条件:σmax=N/A≤[σ].通过强度条件校核强度:σmax=N/A ≤[σ],截面设计:A≥N/[σ] ,确定许用载荷:N≤[σ]/A.3.应变:纵向应变:ε=ΔL/L.虎克定律:①ΔL=FL/EA,推出:σ=Eε. 二.弯曲1.内力:①剪力弯矩通过截面法受力分析可得。
②应力:σ=Eε=Ey/ρ.ρ(变形的曲率半径) y(该点到中性层的距离)计算公式:σ=My/Ιz M同一截面的弯矩由受力分析可得,y到中性轴的距离,Ιz 横截面惯性矩,矩形截面:Ιz=bh³/12,圆形截面:Ιz=πD4/64.最大正应力:σmax= M/W Z,抗弯截面模量W z,W z=Ιz/y max,Y max是上下边缘到中性轴的距离。
2.应变:ε=y/ρ,ρ(变形的曲率半径) y(该点到中性层的距离)。
3.强度条件:σmax=M max/W z≤[σ],校核强度:M max/W z≤[σ],截面设计:W z ≥M max/[σ]。
4.提高梁弯曲强度的主要途径:①选择合理的截面:(1)根据应力分布规律的选择:可以将矩形截面靠近中性轴的这部分的面积移到离中性轴较远的上下边缘作为翼板。
(2)根据截面模量的选择:截面竖放不易弯曲。
(3)根据材料特性的选择,对于抗压强度和抗拉强度相等的塑性材料(如钢材),一般采用对称于中性轴的截面。
而对于抗压强度和抗拉强度不等的脆性材料,最好使中性轴偏于相对较弱的一边。
②合理布置支座和载荷作用位置。
三.剪切1.内力。
①剪应力:τ=Q/A(Q剪力受力分析可得,A受剪构件的横截面积)剪切强度条件:Τ= Q/A≤[τ]可以通过材料拉伸时的许用应力[σ]来估计许用剪切应力。
塑性材料[τ]=(0.6~0.8)[σ],而脆性材料是[τ]=(0.8~1.0)[σ]②挤压应力:σjy=F/A jy (A jy挤压面积。