往复式压缩机及往复泵进出口管道的振动； (2)两相流管道呈柱塞流时的振动； (3)水锤； (4)安全阀排气系统产生的振动； (5)风载荷、地震载荷引起的振动。 13. 往复压缩机、往复泵的管道振动分析应包括哪些内容？ 往复压缩机、往复泵的管道振动分析应包括哪些内容？ 答：振动分析应包括： 1) 2) 气(液)柱固有频率分析，使其避开激振力的频率； 压力脉动不均匀度分析，采用设置缓冲器或孔板等脉动抑制措施，将压
    力不均匀度控制在允许范围内；
    45
    3)
    管系结构振动固有频率、振动及各节点的振幅及动应力分析，通过设置
    防振支架，优化管道布置，消除过大管道振动。 14. 何谓共振？在往复式机泵管道设计中可能引发共振的因素有哪些？可采 何谓共振？在往复式机泵管道设计中可能引发共振的因素有哪些？ 用哪些措施避免发生共振？ 用哪些措施避免发生共振？ 答：当作用在系统上的激振力频率等于或接近系统的固有频率时，振动系统 的振幅会急剧增大，这种现象称为共振。 在往复机泵管道设计中可能引发共振的因素有：管道布置出现共振管长；缓 冲器和管径设计不当造成流体固有频率与激振频率重叠导致气(液)柱共振；支承 形式设置或管道布置不当等造成管系机械振动固有频率与激振动频率重叠。 要避 免发生共振，应使气(液)柱固有频率、管系的纺构固有频率与激振力频率错开。 管道设计时应进行振动分析，合理设置缓冲器，避开共振管长，合理布置管道和 设置支架。 15. 管道柔性设计和防震设计有何关系？ 管道柔性设计和防震设计有何关系？ 答：管道的柔性设计是保证管道有足够的柔性以吸收由于热胀、冷缩及端点 位移产生的变形。防振设计是保证管系有一定的刚度，以避免在干扰力作用下发 生强烈振动。 管道的布置及支架设置在满足柔性设计的要求同时还要满足防振设 计要求。 16. 什么是气体的压力脉动？压力脉动用什么指标来衡量？ 什么是气体的压力脉动？压力脉动用什么指标来衡量？ 答：往复压缩机的活塞在气缸中进行周期性的往复运动，引起吸排气呈间歇 性和周期性，管内气体压力不但随位置变化，而且随时间作周期性变化，这种现 象称为气体压力脉动。压力脉动的大小通常用压力不均匀度来衡量。往复式压缩 机和往复泵的进出口管道除应进行柔性设计外，还应考虑流体压力脉动的影响。 压力不均匀度 δ 的表达式如下： δ=[(Pmax－Pmin)/P0] X 100％
    46
    式中 Pmax――不均匀压力的最大值(绝压)，MPa； Pmin――不均匀压力的最小值(绝压)，MPa； P0――平均压力(绝压)，P0 = (Pmax＋Pmin)/2，MPa。 17. 什么是疲劳破坏？疲劳破坏一般发生在什么地方？ 什么是疲劳破坏？疲劳破坏一般发生在什么地方？ 答：疲劳破坏是指，在循环荷载的作用下，发生在构件某点处局部的、永久 性的损伤积累过程，经过足够多的循环后，损伤积累可使材料产生裂纹，或使裂 纹进一步扩展至完全断裂。疲劳损伤一般发生在应力集中处，例如管道的支管连 接处。 18. 评定标准 1) 选取。 选取。 2) 管道由于热胀、 冷缩和其他位移受约束而产生的二次应力范围不得大于 管道由于热胀、 常用钢管材料的许用应力可参照《石油化工管道柔性设计规范》 常用钢管材料的许用应力可参照《石油化工管道柔性设计规范》附录 C
    按下式计算的许用应力范围。 按下式计算的许用应力范围。 [σr]t = f(1.25[σ]10 +0.25[σ]t) ――（5－4） 式中： [σr]t ――管道材料的许用应力范围，MPa； [σ]10――管道材料在安装温度下的许用应力， MPa； [σ]t――管道材料在计算温度下的许用应力， MPa； f――在预计寿命内，考意循环总次数影响的许用应力范围的减小系数， 按下表选取。
    47
    许用应力范围的减小系数 f 值 循环次数 ≤7000 >7000～14000 >14000～22000 >22000～45000 >45000～100000 >100000～200000 >200000～700000 >700000～2000000 3) f 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
    当计算的应力范围不能满足式（ － ）要求、 当计算的应力范围不能满足式（5－4）要求、且内压和外部持续荷载产
    低于[σ] 时允许将[σ] 的差值加在许用应力范围中， 生的一次纵向应力 σL 低于 t 时允许将 t 与 σL 的差值加在许用应力范围中， 以扩大二次应力的许用范围。在此情况下，许用应力范围应按下式计算。 以扩大二次应力的许用范围。在此情况下，许用应力范围应按下式计算。 [σr]t = f[l.25([σ]10＋[σ]t)－σL] 式中： σL――由内压和外部持续荷载产生的一次纵向应力，MPa。 4) 对弯头、三通等连接处应考虑柔度系数和应力增强系数，并按《 对弯头、三通等连接处应考虑柔度系数和应力增强系数，并按《石油化 ――（5－5）
    工管道柔性设计规范》 计算。三通的柔度特性与其肩部结构有关， 工管道柔性设计规范》附录 D 计算。三通的柔度特性与其肩部结构有关，选用 三通时应予以考虑。 三通时应予以考虑。 5) 值。 PFD = P＋Peq ――(5－6) ――(5－7) 为保证法兰连接的可靠性， 法兰设计压力不应小于按下列公式确定的数 为保证法兰连接的可靠性，
    Peq = (16M/πDG3)＋(4F/πDG2)
    48
    式中： PFD ――法兰设计压力，MPa； P――管道设计压力，MPa； Peq――管道操作时，作用在法兰连接处的弯矩和轴向力的当量压力，MPa； M――管道操作时作用在法兰连接处的弯矩，N·mm； DG――垫片压紧力作用中心圆直径，mm； F――管道操作时作用在法兰连接处的轴向力(N)。在计算中只考虑使管道受 拉伸时的轴向力当轴时管道受压缩时，取 F=0。 6) (1) 管道作用在设备或固定点上的推力和力矩应按下列原则计算： 管道作用在设备或固定点上的推力和力矩应按下列原则计算： 按热胀、冷缩、端点附加位移、有效冷紧、自重和支吊架反力等
    条件计算管道工作状态下的推力和力矩； (2) (3) 按冷紧、自重和支吊架反力等条件计算冷态下的推力和力矩； 对于无中间约束的两端固定的管道，其推力和力矩的瞬时最大值
    可接下列公式计算： Rm = R(1－2C/3)Em/Ea ――(5－8) ――(5－9)
    Ra = CR 或 Ra= Cl R(取其中最大值) C1 = 1－[σ]t·Ea/σr·Em 式中： ――(11)
    Rm――在最高或最低计算温度下的瞬时最大推力(N)或力矩(N·m)； R――按全补偿值及 Ea 为基础计算的推力(N)或力矩(N·m)；
    49
    C――冷紧比，无冷紧时 C=0；100%冷紧时 C=1.0； Ea――安装温度下管道材料的弹性模量，MPa； Em――最高或最低计算温度下管道材料的弹性模量，MPa； Ra――安装温度下的估计瞬时推力(N)或力矩(N·m)； Cl――估计的自均衡系数； σr ――管道由于热胀冷缩和其他位移产生的二次应力，MPa。 7) 设备管口的允许推力和力矩应由制造厂提出，当制造厂无数据时， 设备管口的允许推力和力矩应由制造厂提出，当制造厂无数据时，可接
    下列规定进行核算。 下列规定进行核算。 (1) (2) (3) (4) 8) (1) 离心泵管口的允许推力和力矩应符合 API 610 的规定； 蒸汽轮机管口的允许推力和力矩应符合 NEMA SM23 的规定； 离心压缩机管口的允许推力和力矩应符附合 API 617 的规定； 空冷器管口的允许推力和力矩应符合 API 661 的推荐值。 加热炉接管的允许推力和力矩应符合下列要求： 加热炉接管的允许推力和力矩应符合下列要求： 加热炉接管的允许推力和力矩应由加热炉设计单位确定；
    (2) 加热炉接管的位移应由加热炉设计单位提出。 9）压力容器管口的允许推力和力矩应由压力容器设计单位提出，否则，管 ）压力容器管口的允许推力和力矩应由压力容器设计单位提出，否则， 道施加在压力容器的力和力矩应由压力容器设计单位确认。 道施加在压力容器的力和力矩应由压力容器设计单位确认。 第六章 1. 材料力学基础知识
    材料的强度理论有几种？在
管道强度设计中主要采用第几强度理论？ 材料的强度理论有几种？在管道强度设计中主要采用第几强度理论？
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