丙種化学液化石油ガス/学識/薄肉円筒の強度/ベルヌーイの定理

実戦式!試験対策問題集はこちらから

問1

次の記述のうち薄肉円筒の強度について正しいものはどれか

イ 薄肉円筒に内圧をかけて破壊させると、軸と直角方向に割れる

ロ 薄肉円筒に内圧をかけたときの応力は、円周方向、軸方向ともに引張応力である

ハ 同一材料、同一肉厚の薄肉円筒では、内径の小さい方が内圧に対して強い

二 薄肉円筒の強度設計では、同一内圧に対して強度が小さい軸方向の計算が重要である

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 ロ・ハ 5 ロ・二

1の正解はここ
4。
イ× 薄肉円筒に内圧をかけて破壊させると、軸と同じ方向に割れます

ロ〇 薄肉円筒に内圧をかけたときの応力は、円周方向、軸方向ともに引張応力である

ハ〇 同一材料同一肉厚の薄肉円筒では、内径の小さい方が内圧に対して強くなります。(円筒に係る応力が小さくなるから)
σt=rp/t。σtは円周方向の応力、r円筒の半径、p内圧、t円筒の肉厚
σz=rp/(2t)σzは軸方向の応力

二× 薄肉円筒の強度設計では、同一内圧に対して引張応力の大きい円筒方向の計算が重要です。

問2

次の記述のうち内圧を受ける薄肉円筒の強度などについて正しいのはどれか

イ 内圧を受ける薄肉円筒の応力の値は、肉厚、内半径、内圧から求められる

ロ 円周方向の応力は肉厚に比例する

ハ 軸方向の応力は円周方向の応力の2倍の大きさになる

二 同一材料で肉厚や径が異なる薄肉円筒の強さは同じ内圧に対する応力の値が小さい方が強い

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 ロ・ハ 5 ロ・二

2の正解はここ
3。
イ〇 内圧を受ける薄肉円筒の応力の値は肉厚、内半径、内圧から求められます。
σt=rp/t r:内半径、p:内圧、t:肉厚、σt=円周方向の応力
σZ=rp/2t σZは軸方向に係る応力

ロ× 円周方向の応力は、肉厚tに反比例します

ハ× 軸方向の応力は円周方向の応力の1/2倍のおおきさになります

二〇 同一材料で肉厚や径が異なる薄肉円筒の強さは、同じ内径に対する応力の値が小さい方が強い。

問3

同一材料の圧力配管用炭素鋼鋼管50Aでスケジュール80(外径60.5mm、肉厚5.5mm)の内圧に対する強度は、スケジュール40(外径60.5mm、肉厚3.9mm)のおおよそ何倍になるか

1 0.5 2 0.7 3 1.2 4 1.5 5 2.0 倍

3の正解はここ
4。
σt=rp/tを使います。まずr内径の半径は外径ー(肉厚×2)/2です。肉厚+肉厚でもいいです
スケジュール80:(6.05mm-(5.5+5.5))/2=24.8mm
スケジュール40:(60.5mm-(3.9+3.9))/2=26.4mm

スケジュール80:σt=24.8mm*p/5.5mm=4.5p
スケジュール40:σt=26.4mm*p/3.9mm=6.8p

内圧に対する強度は反比例するので、強度比は
(1/4.5p)/(1/6.8p)=6.8/4.5≒1.5

問4

次の記述のうち内圧を受ける薄肉円筒の強さなどについて正しいのはどれか

イ 肉厚が厚いほど内圧に対し強くなる

ロ 直径が小さいほど内圧に対して弱くなる

ハ 軸方向の引張強さは円周方向の引張強さと等しい

二 軸方向の応力は円周方向の応力と等しい

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 ロ・ハ 5 ロ・二

4の正解はここ
4。
σt=rp/tと、σz=rp/2tを使って考えます。

イ〇 肉厚tが厚い方が内圧に強いです。

ロ× 直径が小さいほど応力が小さくなるので内圧に対して強くなります

ハ〇 同じ材料なら軸方向と円周方向の引張強さは等しい

二× 軸方向の応力は円周方向の応力の0.5倍です

問5

次の記述のうち内圧を受ける同一材料の薄肉円筒の引張応力について正しいのはどれか

イ 引張応力は内圧に比例する

ロ 引張応力は円筒の内径に比例する

ハ 引張応力は肉厚に比例する

二 内圧による円筒の破壊は軸方向に生じる

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 ハ・二 4 イロニ 5ロハニ

5の正解はここ
4。
σt=rp/tで考えればOKです

イ〇 内圧に比例します

ロ〇 内径に比例します

ハ× 肉厚には反比例します

二〇 円筒の軸線に平行に割れます

問6

次の記述のうち内圧を受ける薄肉円筒の強度などについて正しいのはどれか

イ 材質肉厚が同じ場合、外径が小さいほど強度は大きくなる

ロ 材質外径が同じ場合、肉厚が厚くなるほど強度は小さくなる

ハ 材質外径肉厚が同じ場合円筒の長さを長くするほど強度は小さくなる

二 内圧を加えて破損させると軸方向に割れる

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 イ・二 4 ロ・ハ 5 ロ・二

6の正解はここ
3。
σt=rp/tを使って求めます

イ〇 外径r+肉厚tが小さいほど(rが小さい) 応力が小さくなるので円筒の強度は大きくなる

ロ× 外径が同じで肉厚が厚くなる(rが小さくなる)と応力は小さくなるので強度は大きくなる

ハ× 円筒の長さは何も関係ないです

二〇 破損すると軸線に平行に割れます

問7

次の記述のうち管路内の流体および流体の輸送について正しいのはどれか

イ LPガスや水などの流体を輸送する配管には、必要な流量を確保する為圧力損失を考慮した適切な口径のものを使用する

ロ 配管の中の流れによるエネルギーの損失の原因は摩擦によるもののみである

ハ LPガス事業所において流体を輸送するためにLPガス用に圧力配管用炭素鋼鋼管を、水、空気など用に配管用炭素鋼鋼管を使用した

二 ベルヌーイの定理とは定常的に流れている非圧縮性流体に関するエネルギーの保存性を示す

1 イ・ロ 2 ロ・ハ 3 ハ・二 4 イロハ 5イハニ

7の正解はここ
5。
イ〇 LPガスや水などの流体を輸送する配管には圧力損失を考慮した適切な口径の物を使用します

ロ× 配管の中の流れによるエネルギー損失は、摩擦だけでなく、他エネルギーの急激な拡大縮小による損失などもあります

ハ〇 LPガス用に圧力配管用炭素鋼鋼管を使い、水や空気用に配管用炭素鋼鋼管を使用します。

二〇 ベルヌーイの定理とは、定常的に流れている非圧縮性流体に関するエネルギーの保存則。u^2/2+gh+p/ρ=一定J/kg
u:流体の平均流速、g:重力加速度、h:高さ、p:圧力、ρ:流体の密度

問8

次の記述のうち流動について正しいのはどれか

イ レイノルズ数が2100より大きくなると円管内の流れは乱流から層流に変化する

ロ 円管内の流れにおいて、層流では流速uの分布は放物線となり、菅の中心部で最大となるumax

ハ 流れによるエネルギーの損失は、摩擦による損失のほか、管路断面が急激に縮小した場合があるが、急激に拡大した場合に損失はない

二 ベルヌーイの定理は、非圧縮性流体の定常流れに関するエネルギーの保存則を示す

8の正解はここ

問9

次の記述のうち流動について正しいものはどれか

イ 円管内の平均流速は体積流量に管の断面積を乗じて求める

ロ 円管内を流れる流体のレイノルズ数reが1500であったので、流れの状態は乱流である

ハ 真直な円管路内を流れる乱流の摩擦によるエネルギー損失をファニングの式で求めた

二 摩擦以外の流体のエネルギー損失は、管路に管継手、曲がり管、弁などが挿入されていると起こる

1 イ・ロ 2 イ・ハ 3 ハ・二 4 イロニ 5 ロハニ

9の正解はここ
3。
イ× 円管内の平均流速は体積流量を断面積で割ります。

ロ× レイノルズ数1500は層流です。2100以下は層流、4000以上は乱流です

ハ〇 真直な円管路内を流れる乱流の摩擦によるエネルギー損失はファニングの式で求められます

二〇 摩擦以外の流体エネルギー損失は、管路に管継手、曲がり管、弁などが挿入されていると起こります

問10

ベルヌーイの定理で質量1kgの流体が持つ機械的エネルギーの保存則を示している式について正しいのはどれか u^-2/2+gh+p/ρ=一定J/kg

イ ベルヌーイの定理は空気のような圧縮性の流体に適用できる

ロ u^-2/2は質量1kgの流体の運動エネルギーを表す

ハ ghは質量1kgの流体の位置エネルギーを表す

二 p/ρは質量1kgの流体の圧力エネルギーを表す

1 イ・ハ 2 イ・二 3 ロ・二 4 イロハ 5 ロハニ

10の正解はここ
5。
イ× ベルヌーイの定理は密度一定を前提とするので圧縮性の流体には適用できないです

ロ〇 1*u^-2/2は運動エネルギーを表す

ハ〇 1*ghは位置エネルギーを表す

二〇 1*p/ρは圧力エネルギーを表す

お疲れ様でした!他項目もどうぞ!

丙種化学液石/保安管理技術/練習問題

丙種化学液石/学識/練習問題

丙種化学問題集

実戦式!試験対策問題集はこちらから