兰州石化职业技术学院 试卷习题 储存设备习题_化工设备第十章

第八章储存设备 一、填空题 1、立式储罐由基础、罐底、罐壁、罐顶及附件组成。 2、立式储罐按罐顶的结构不同可分为拱顶罐、浮顶罐和内浮顶罐。 3、卧式储罐由罐体、支座及附件等组成。 二、简答题 1、立式油罐机械呼吸阀的作用是什么？ 机械呼吸阀是原油、汽油等易挥发性油品储罐的专用附件，安装在拱顶油罐顶部，其作 用是自动控制油罐气体通道的启闭，对油罐起到超压保护的作用且减少油品的蒸发损耗。 2、立式油罐液压安全阀的作用是什么？ 液压安全阀是与机械呼吸阀配套使用的，安装在机械呼吸阀的旁边，平时是不动作的、 只有当机械呼吸阀由于锈蚀、冻结而失灵时才工作，所以其安全压力和真空度的控制都高于 机械呼吸阀10%。 3、立式油罐防火器的作用是什么？ 防火器串联安装在机械呼吸阀或液压安全阀的下面，防止罐外明火向罐内传播。当外来 火焰或火星通过呼吸阀进入防火器时，金属滤芯迅速吸收燃烧热量，使火焰熄灭达到防火的 目的。 4、立式油罐泡沫发生器的作用是什么？ 泡沫发生器是固定在油罐顶上的灭火装置。泡沫混合液推广孔板节流，使发生器本体室 内形成负压而吸入大量的空气，混合成空气泡沫并冲破隔板玻璃经喷射管段进入罐内，隔绝 空气室息火焰、达到灭火的目的。 5、立式油罐通气孔的作用是什么？ 通气孔是安装在内浮顶油罐上的专用附件。内浮顶油罐不设机械呼吸阀和液压安全阀， 但由于浮顶与罐壁的环隙及其他附件接合处微小的泄漏，在拱顶与浮顶之间仍有少量油气， 为此在拱顶和罐壁上部设置通气孔。 6、立式油罐液位报警器的作用是什么？ 液位报警器是用来防止液面超高或超低的一种安全保护装置，以防止溢油或抽空事故。 一般而言，任何油罐都应安装高液位报警器；低液位报警器只安装在炼油装置的原料罐上， 以保证装置的连续运行

第八章 储存设备 一、填空题 1、立式储罐由基础、罐底、罐壁、罐顶及附件组成。 2、立式储罐按罐顶的结构不同可分为拱顶罐、浮顶罐和内浮顶罐。 3、卧式储罐由罐体、支座及附件等组成。 二、简答题 1、立式油罐机械呼吸阀的作用是什么？ 机械呼吸阀是原油、汽油等易挥发性油品储罐的专用附件，安装在拱顶油罐顶部，其作 用是自动控制油罐气体通道的启闭，对油罐起到超压保护的作用且减少油品的蒸发损耗。 2、立式油罐液压安全阀的作用是什么？ 液压安全阀是与机械呼吸阀配套使用的，安装在机械呼吸阀的旁边，平时是不动作的、 只有当机械呼吸阀由于锈蚀、冻结而失灵时才工作，所以其安全压力和真空度的控制都高于 机械呼吸阀 10%。 3、立式油罐防火器的作用是什么？ 防火器串联安装在机械呼吸阀或液压安全阀的下面，防止罐外明火向罐内传播。当外来 火焰或火星通过呼吸阀进入防火器时，金属滤芯迅速吸收燃烧热量，使火焰熄灭达到防火的 目的。 4、立式油罐泡沫发生器的作用是什么？ 泡沫发生器是固定在油罐顶上的灭火装置。泡沫混合液推广孔板节流，使发生器本体室 内形成负压而吸入大量的空气，混合成空气泡沫并冲破隔板玻璃经喷射管段进入罐内，隔绝 空气窒息火焰、达到灭火的目的。 5、立式油罐通气孔的作用是什么？ 通气孔是安装在内浮顶油罐上的专用附件。内浮顶油罐不设机械呼吸阀和液压安全阀， 但由于浮顶与罐壁的环隙及其他附件接合处微小的泄漏，在拱顶与浮顶之间仍有少量油气， 为此在拱顶和罐壁上部设置通气孔。 6、立式油罐液位报警器的作用是什么？ 液位报警器是用来防止液面超高或超低的一种安全保护装置，以防止溢油或抽空事故。 一般而言，任何油罐都应安装高液位报警器；低液位报警器只安装在炼油装置的原料罐上， 以保证装置的连续运行

三.计算题 1、某双鞍座支承的卧式容器，内径2000mm,筒体长度6000mm,两端用标准椭圆封头、 直边高度为25mm,筒体和封头名义厚度均为8mm。计算压力0.35MPa,设计温度100℃，腐 蚀裕量1.5mm,内存物料密度900kg/m3,容器材料Q235一A:鞍座包角120°，材料Q235一AF, 腹板厚10mm,鞍座轴向宽度270mm,腹板实际高度250mm,鞍座中心至封头切线之距500mm: 设备最大质量为33229kg。试校核容器的强度。 解：（一）轴向弯矩计算 F=mg-33229×9.81 =162988W 鞍座反力 2 2 L=6000+2X25=6050mm,hi=500mm,Rm=Ri+8n/2=100+4=1004mm,A=500mm。 圆筒中间截面弯矩： 1+2 10042-5002 1+2 FL 4A M1= 162988 6050 4×500 4h 4 4×500 6050 1+ 3L 3×6050 =1.5X108N.mm 圆筒鞍座截面截弯矩： A 1- R品-h 1、 500,10042-5002 M,=-1 -162988×500 60502×500×6050 4h, 4×500 1+ 1+ 3L 3×6050 =-4.96X106N.mm (二)圆筒轴向应力校核 1.圆筒中间截面 o =P.RMy 截面最高点 2心。R6。,考虑设计压力p=0的最危险时刻，则 M 1.5×108 01= =-8.37 πR26.3.14×10042×5.7 MPa 其中d。=d,-C=2.3=5.7mm,C1=0.8m、C2=1.5mm ,=R+4 0.35×1004 +8.31 截面最低点应力 -2δ。πR26。=2×5.7 =30.82+8.37=39.19MPa

三．计算题 1、某双鞍座支承的卧式容器，内径 2000mm，筒体长度 6000mm，两端用标准椭圆封头、 直边高度为 25mm，筒体和封头名义厚度均为 8mm。计算压力 0.35MPa，设计温度 100℃，腐 蚀裕量 1.5mm，内存物料密度 900kg/m3,容器材料 Q235—A；鞍座包角 120º，材料 Q235—AF， 腹板厚 10mm，鞍座轴向宽度 270mm，腹板实际高度 250mm，鞍座中心至封头切线之距 500mm； 设备最大质量为 33229kg。试校核容器的强度。 解：（一）轴向弯矩计算 鞍座反力 N mg F 162988 2 33229 9.81 2 =  = = L=6000+2╳25=6050mm，hi=500mm，Rm=Ri+δn/2=100+4=1004mm,A=500mm。 圆筒中间截面弯矩:             − + − + = L A L h L R h FL M i m i 4 3 4 1 1 2 4 2 2 2 1 =              −   + − + 6050 4 500 3 6050 4 500 1 6050 1004 500 1 2 4 162988 2 2 =1.5╳108N.mm 圆筒鞍座截面截弯矩:             + − − + = − − L h AL R h L A M FA i m i 3 4 1 2 1 1 2 2 2 =               +   − − + −  − 3 6050 4 500 1 2 500 6050 1004 500 6050 500 1 162988 500 1 2 2 =-4.96╳106N.mm （二）圆筒轴向应力校核 1.圆筒中间截面 截面最高点 e m e c m R p R M     2 1 1 2 = − ，考虑设计压力 p=0 的最危险时刻，则 8.37 3.14 1004 5.7 1.5 10 2 8 2 1 1 = −    = − = Rm e M    MPa 其中  e =  n −C = 2.3 = 5.7mm，C1 = 0.8mm、C2 =1.5mm。 截面最低点应力 e m e c m R p R M     2 1 2 2 = + = 8.31 2 5.7 0.35 1004 +   =30.82+8.37=39.19MPa

2.鞍座处圆筒截面 因A=500mm、0.5Rm=0.5X1004=502mm,A11.4WPa 所以，切向剪应力满足要求

2.鞍座处圆筒截面 因 A=500mm、0.5Rm=0.5╳1004=502mm，A＜0.5Rm，故鞍座处无扁塌现象。 截面最高点应力 e m e c m R p R M     2 2 3 2 = − = 3014 1004 5.7 4.96 10 30.82 2 6   −  − 30.82+0.27=31.09MPa 截面最低点应力 e m e c m R p R M     2 2 4 2 = + 考虑设计压力 p=0 的最危险时刻 =-0.27MPa 经以上计算：最大拉应力  l = 39.19MPa ，最大压应力  y = 8.37MPa MPa t [] =113 ， 0.000536 1000 5.7 = 0.094 = 0.094 i e R A  、查表得 B=73MPa。 39.19MPa＜113MPa，即：最大拉应力  l ＜ t [] 8.37MPa＜73MPa，即：最大压应力  y ＜ t [] 和 B 二者中的小值。 所以，轴向应力满足要求。 （三）切向剪应力校核 因 A＜0.5Rm，所以圆筒和封头中都有切向剪应力。 圆筒中切向剪应力 Rm e K F   3 = K3=0.88 = 25MPa 1004 5.7 0.88 162988 =   ＜0.8[σ]t=0.8╳113=90.4MPa, 封头中剪应力 m he h R K F   4 = K4=0.401 = 11.4MPa 1004 5.7 0.401 162988 =   内压力在椭圆封头中引起的应力 he c i h Kp D   2 = = 61.4MPa 2 5.7 1 0.35 2000 =    1.25[ ] − h = 1.25113 − 61.4 = 79.9 t   MPa＞11.4MPa 所以，切向剪应力满足要求

(四)周向应力校核 先按无垫板考虑： k=0.1、K5=0.7603,b,=b+1.56VRnd.=270+1.56V1004×5.7=388mm kKF 05=- 0.1×0.7603×162988=-5.6 鞍座处最低点圆筒中周向应力 6b2= 5.7×388 Pa L6050 鞍座边角处圆筒中周向应力(R 10041.25[o]t=1.25X113=141.25MPa 因口6超过了许用应力，故应考虑设置起加强作用的垫板。 设垫板尺寸为：宽度390mm、厚度8mm,包角132°.垫板有效厚度e=8-0.8=7.2mm kKF 0.1×0.7603×162988=-2.4 鞍座处圆筒最低点周向应力 (6。+6e)b2=(5.7+7.2)×388 MPa F 12K6FR 06=- 鞍座边角处圆筒中周向应力 4(δ。+δ，e)b2L(62+62) 162988 12×0.0132×162988×1004 =4(5.7+7.2)×388 6050(5.72+7.22) =-8014-59.18=-67.32MPa F 12K6FRm 垫板边角处圆筒中周向应力 %=-46.b:L6 按包角132查表得K6=0.0109

（四）周向应力校核 先按无垫板考虑： k=0.1、K5=0.7603， b2 = b +1.56 Rm  e = 270 +1.56 10045.7 = 388mm 鞍座处最低点圆筒中周向应力 2 5 5 b kK F  e  = − = 5.6 5.7 388 0.1 0.7603 162988 = −    − MPa 鞍座边角处圆筒中周向应力（ 1004 6050 = Rm L ＜8）： 2 6 2 6 12 4 e m e L K FR b F    = − − K6=0.0132 = 2 6050 5.7 12 0.0132 162988 1004 4 5.7 388 162988     −   − = −18.42−132.38 = −150.8 MPa 周向应力校核：  5 = 5.6 MPa＜[σ]t=113MPa  6 = 150.8＞1.25[σ]t=1.25╳113=141.25MPa 因  6 超过了许用应力，故应考虑设置起加强作用的垫板。 设垫板尺寸为：宽度 390mm、厚度 8mm，包角 132º。垫板有效厚度  re = 8 − 0.8 = 7.2mm。 鞍座处圆筒最低点周向应力 2 5 5 ( )b kK F  e  re  + = − = 2.4 (5.7 7.2) 388 0.1 0.7603 162988 = − +    − MPa 鞍座边角处圆筒中周向应力 ( ) 12 4( ) 2 2 6 2 6 e re m e re L K FR b F      + − + = − = 6050(5.7 7.2 ) 12 0.0132 162988 1004 4(5.7 7.2) 388 162988 2 2 +    − +  − = −8014−59.18 = −67.32 MPa 垫板边角处圆筒中周向应力 2 6 2 ' 6 12 4 e m e L K FR b F    = − − 按包角 132º查表得 K6=0.0109

162988 12×0.0109×162988×1004 =4×5.7×388 6050×5.72 =-18.42-108.9=-127.32MPa 有垫板时周向应力校核： Gs=2.4 MPa<[o ]t=113MPa lo6=67.32<1.25[o]t1.25X113=141.25Pa od-127.32<1.25[o]t-1.25X113=141.251Pa 所以，设置垫板后周向应力满足要求。 (五)鞍座校核 鞍座腹板有效厚度bo=10-0.8=9.2mm,Rm/3=1004/3大于腹板实际高度250mm,所以取 计算高度为250mm。查表得K9=-0.204,按规定取鞍座材料许用应力[o]a=140MPa。 鞍座腹板中平均应力： 09= K5-02016298=1446sfo1.-号x140=93 Hb。 250×9.2 Pa 所以，鞍座强度满足要求

= 2 6050 5.7 12 0.0109 162988 1004 4 5.7 388 162988     −   − = −18.42−108.9 = −127.32 MPa 有垫板时周向应力校核：  5 = 2.4 MPa＜[σ]t=113MPa  6 = 67.32＜1.25[σ]t=1.25╳113=141.25MPa = '  6 127.32＜1.25[σ]t=1.25╳113=141.25MPa 所以，设置垫板后周向应力满足要求。 （五）鞍座校核 鞍座腹板有效厚度 bo=10-0.8=9.2mm，Rm/3=1004/3 大于腹板实际高度 250mm，所以取 计算高度为 250mm。查表得 K9=0.204，按规定取鞍座材料许用应力 sa [ ] =140MPa。 鞍座腹板中平均应力： 140 93.3 3 2 [ ] 3 2 14.46 250 9.2 9 0.204 162988 9 =  =  =   = = s a Hsbo K F   MPa 所以，鞍座强度满足要求