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过程设备设计复习资料

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作业

过程设备的安全性主要从哪些方面考虑

材料的强度,韧性和与介质的相容性;设备的刚度,抗失稳能力个密封性能等方面考虑 压力容器主要有哪些部分组成

筒体,封头,密封装置,开孔与接管,支座及安全附件组成

封头按照几何形状,可分为哪几种

根据几何形状的不同,封头可以分为球形,椭圆形,碟形,球冠形,锥壳和平盖等几种,其中球形,椭圆形,碟形和球冠形封头有统称为凸形封头 压力容器上一般有哪些开孔?开孔对容器有什么影响?

一般有人孔,手孔,视镜孔,物料进出口接管以及安装压力表,液面计,安全阀,测温仪表等接管开孔。其影响为:会使开孔部位的强度被削弱,并使该处的应力增大 常见的压力容器支座有哪几种

有立式容器支座,包括腿式支座,支承式支座,耳式支座和群式支座,卧式容器支座,有鞍座等

压力容器常用的分类方法有哪几种?按安全技术管理如何分类

1.按压力等级分类,可分为内压容器和外压容器,其中内压容器按设计压力大小可分为:低压容器(0.1mpa 大于或等于p 小于1.6mpa )中压容器(1.6mpa 大于或等于p 小于10.0mpa )高压容器(10mpa 大于或等于p 小于100mpa )超高压容器(p 大于或等于100mpa )

2.按容器在生产中的作用分类,可分为反应压力容器,换热压力容器,分离压力容器,储存压力容器

3.按安装方式分类,可分为固定式压力容器,移动式压力容器

4.按安全技术管理分类,可分为:第一类压力容器,第二类压力容器和第三类压力容器 安全技术管理的分类如下

a 介质分组 1.第一组介质:毒性危害程度为极度危害,高度危害的化学介质,易爆介质,液化气体,2.第二组介质:除第一组介质以外的介质

b 压力容器分类,压力容器分类应当先按照介质特性,选择相应的分类图,再根据设计压力p 和容器积,标出坐标点,确定容器类别

压力容器上的纵焊缝和环焊缝,哪种焊缝质量要求高,为什么

纵焊缝质量要求高,因为纵焊缝所受的是环向应力而环焊缝所受的是轴向应力,环向应力θ

σ要比轴向应力

θ

σ大,所以纵焊缝质量要求比环焊缝的质量要求高

椭球形的薄膜应力分布有什么特点?标准椭圆形封头的应力分布有什么特点?

椭球壳的薄膜应力分析特点 1.椭球壳上各点的应力是不等的,顶点处,ρθσσ=,赤道点,ρθσσ≠ 2.椭球壳应力大小除与内压p ,壁厚t 有关外,还与长轴与短轴之比a/b 有很大关

系。3.椭球壳承受均匀内压时在任何a/b 值下,?σ恒为正值,即拉伸应力,且由顶点处最大值向赤道逐渐递减至最小值。当a/b>2时,应力θσ将变号,从拉应力变为压应力,标准封头:a/b=2,θσ的数值在顶点处和赤道处大小相等但符号相反,而?σ恒是拉伸压力,在顶点处达最大值:pa/t.

试述有哪些因素影响承受均布外压圆柱壳的临界压力?提高圆柱壳弹性失稳的临界压力,并用高强度材料是否正确?为什么?

外直径0D ;壳壁厚度t ,材料的弹性模量τ,泊松比0μ都会影响临界压力,高强度指抗压强度,而临界压力与之无关。所以采用高强度材料不正确。

第二章:(P74)

思考题:5、7、11、12、13、14、15 习题:1、2、4、14

第四章:(P199)

思考题:1、3、4、8、9、14、15、16、24 习题:2、6

1. 单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有哪些特征?当承受内压很高时,能否仅用增加壁厚来提高承载能力,为什么?

答:应力分布的特征:○1周向应力σθ及轴向应力σz 均为拉应力(正值),径向应力σr 为压

应力(负值)。在数值上有如下规律:内壁周向应力σθ有最大值,其值为:

1

12

2m ax -+=K

K p i

θσ,而在外壁处减至最小,其值为1

22

m in -=K

p i

θσ,内外壁σθ之差

为p i ;径向应力内壁处为-p i ,随着r 增加,径向应力绝对值逐渐减小,在外壁处σr =0。○

2轴向应力为一常量,沿壁厚均匀分布,且为周向应力与径向应力和的一半,即2

θ

σσσ+=r z 。

3除σz 外,其他应力沿厚度的不均匀程度与径比K 值有关。 不能用增加壁厚来提高承载能力。因内壁周向应力σθ有最大值,其值为:

1

12

2m ax -+=K

K p i

θσ,随K 值增加,分子和分母值都增加,当径比大到一定程度后,用增加

壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显。

1. 什么叫设计压力?液化气体储存压力容器的设计压力如何确定? 答:压力容器的设计载荷条件之一,其值不得低于最高工作压力。

液化气体储存压力容器的设计压力,根据大气环境温度,考虑容器外壁有否保冷设施,根据工作条件下可能达到的最高金属温度确定。

第五章 储运设备

一、储罐的结构

1、卧式圆柱形储罐 :(1)地面卧式储罐(2)地下卧式储罐

2、立式平底圆筒形储罐 (1)固定顶储罐:1)、锥顶储罐2)、拱顶储罐3)、伞形顶储罐4)、网壳顶储罐 (2)浮顶储罐:1)、外浮顶储罐2)、内浮顶储罐

3、球形储罐

(1)罐体:1)、纯桔瓣式罐体2)、足球瓣式罐体3)、混合式罐体 (2)支座:1)、支柱的结构2)、支柱与球壳的链接3)、拉杆 (具体见课本209页) (3)人孔与接管

(4)附件

4、低温储罐

二、卧式储罐设计

卧式储罐的计算过程:(具体情况看课件)

(1)给定设计条件:压力、温度、直径、长度、材料等

(2)计算圆筒和封头厚度δn,δh

(3)设置鞍座位置A

(4)计算容器质量、鞍座反力F、轴向弯矩m、M1、M2

(5)计算轴向应力σ1~σ4

(6)计算切向应力τ、τh

(7)计算周向应力σ5-8

(8)计算鞍座应力σ9

“扁塌”一旦发生,那么支座处圆筒截面的上部就成为难以抵抗轴向弯矩的“无效截面”,而剩下的圆筒下部截面才是能够承担轴向弯矩的“有效截面”。

第六章换热设备

定义:用来完成各种不同传热过程的设备

作用:使热量从热流体传递到冷流体。使冷、热流体分别达到工艺流程规定的温度指标,以满足工艺流程的需要;回收余热,从而提高工艺生产的经济效益,降低成本。

常用的换热设备:

冷却器、冷凝器、加热器(一般不发生相变)、蒸发器(发生相变)、再沸器、废热锅炉

*管壳式换热器的分类

(1)固定管板式换热器

1)、优点:结构简单、紧凑、能承受较高的压力,造价低,管程清洗方便,管子损坏时易于堵管或更换。缺点:不易清洗壳程,壳体和管束中可能产生较大的热应力。

2)、适用场合:适用于壳程介质清洁,不易结垢,管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合。

(注)为减少热应力,通常在固定管板式换热器中设置柔性元件(如膨胀节、挠性管板等),来吸收热膨胀差。

(2)浮头式换热器

1)、优点:管内和管间清洗方便,不会产生热应力。缺点:结构复杂,设备笨重,造价高,浮头端小盖在操作中无法检查。

2)、适用场合:壳体和管束之间壁温相差较大,或介质易结垢的场合。

(3)U形管式换热器

1)、优点:结构简单,价格便宜,承受能力强,不会产生热应力。缺点:布板少,管板利用率低,管子坏时不易更换。

2)、适用场合:特别适用于管内走清洁而不易结垢的高温、高压、腐蚀大的物料。

第七章塔设备

承受载荷:介质压力、各种重量、管道推力、偏心载荷、风载荷、地震载荷

三种工况:正常操作、停工检修、压力试验

三种工况下轴向强度及稳定性校核的基本步骤:

(1)按设计条件,初步确定塔的厚度和其他尺寸

(2)计算塔设备危险截面的载荷,包括重量、风载荷、地震载荷和偏心载荷等

(3)危险截面的轴向强度和稳定性校核

(4)设计计算裙座、基础环板、地脚螺栓等

(作业题)

5.单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有哪些特征?当承受内压很高时,能否仅用增加壁厚来提高承载能力,为什么? 答:应力分布的特征:○1周向应力σθ及轴向应力σz 均为拉应力(正值),径向应力σr 为压应力(负值)。在数值上有如下规律:内壁周向应力σθ有最大值,其值为:

11

2

2m ax -+=K

K p i

θσ,而在外壁处减至最小,其值为12

2

m in -=K

p i

θσ,内外壁σθ之差

为pi ;径向应力内壁处为-pi ,随着r 增加,径向应力绝对值逐渐减小,在外壁处σr=0。○2轴

向应力为一常量,沿壁厚均匀分布,且为周向应力与径向应力和的一半,即2

θ

σσσ+=

r z 。

○3除σz 外,其他应力沿厚度的不均匀程度与径比K 值有关。

不能用增加壁厚来提高承载能力。因内壁周向应力σθ有最大值,其值为:

11

2

2m ax -+=K

K p i

θσ,随K 值增加,分子和分母值都增加,当径比大到一定程度后,用增加

壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显。

7.单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时,其综合应力沿壁厚如何分布?筒壁屈服发生在何处?为什么?

答:单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时,其综合应力沿壁厚分布情况题图。内压内加热时,综合应力的最大值为周向应力,在外壁,为拉伸应力;轴向应力的最大值也在外壁,也是拉伸应力,比周向应力值小;径向应力的最大值在外壁,等于0。内压外加热,综合应力的最大值为周向应力,在内壁,为拉伸应力;轴向应力的最大值也在内壁,也是拉伸应力,比周向应力值小;径向应力的最大值在内壁,是压应力。

筒壁屈服发生在:内压内加热时,在外壁;内压外加热时,在内壁。是因为在上述两种情况下的应力值最大。

11.预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么?

答:使圆筒内层材料在承受工作载荷前,预先受到压缩预应力作用,而外层材料处于拉伸状态。当圆筒承受工作压力时,筒壁内的应力分布按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成。内壁处的总应力有所下降,外壁处的总应力有所上升,均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而提高圆筒的初始屈服压力,更好地利用材料。

12.承受横向均布载荷的圆形薄板,其力学特征是什么?其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么?

答:承受横向均布载荷的圆形薄板,其力学特征是:○1承受垂直于薄板中面的轴对称载荷;○2板弯曲时其中面保持中性;○3变形前位于中面法线上的各点,变形后仍位于弹性曲面的同一法线上,且法线上各点间的距离不变;○4平行于中面的各层材料互不挤压。

其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是:薄板内的应力分布是线性的弯曲应力,最大应力出现有板面,其值与()

2

t R p 成正比;而薄壁壳体内的应力分布是均匀分布,其值与

()

t R p 成正比。同样的()t R 情况下,按薄板和薄壳的定义,

()()

t R t R >>2

,而薄板承

受的压力p 就远小于薄壳承受的压力p 了。

13.试比较承受均布载荷作用的圆形薄板,在周边简支和固支情况下的最大弯曲应力和挠度

的大小和位置。

答:○1周边固支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小为:

2

2

m ax 43t

pR =

σ

D pR

w

f

'=

644

max

○2周边简支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小为:

()2

2

m ax 833t

pR

μσ+=

μμ

++'=

15644

max

D pR

w

s

○3应力分布:周边简支的最大应力在板中心;周边固支的最大应力在板周边。两者的最大挠度位置均在圆形薄板的中心。

○4周边简支与周边固支的最大应力比值

()()65

.12

33

.0max

max

??→?+=

=μμσσf

r s r

周边简支与周边固支的最大挠度比值

08

.43

.013.05153

.0max

max =++??→

?++=

=μμ

μf s

w w

其结果绘于下图

14.试述承受均布外压的回转壳破坏的形式,并与承受均布内压的回转壳相比有何异同? 答:承受均布外压的回转壳的破坏形式主要是失稳,当壳体壁厚较大时也有可能出现强度失

效;承受均布内压的回转壳的破坏形式主要是强度失效,某些回转壳体,如椭圆形壳体和碟形壳体,在其深度较小,出现在赤道上有较大压应力时,也会出现失稳失效。

15.试述有哪些因素影响承受均布外压圆柱壳的临界压力?提高圆柱壳弹性失稳的临界压力,采用高强度材料是否正确,为什么?

答:影响承受均布外压圆柱壳的临界压力的因素有:壳体材料的弹性模量与泊松比、长度、直径、壁厚、圆柱壳的不圆度、局部区域的折皱、鼓胀或凹陷。

提高圆柱壳弹性失稳的临界压力,采用高强度材料不正确,因为高强度材料的弹性模量与低强度材料的弹性模量相差较小,而价格相差往往较大,从经济角度不合适。但高强度材料的弹性模量比低强度材料的弹性模量还量要高一些,不计成本的话,是可以提高圆柱壳弹性失稳的临界压力的。

习题

1.试应用无力矩理论的基本方程,求解圆柱壳中的应力(壳体承受气体内压p ,壳体中面半径为R ,壳体厚度为t )。若壳体材料由20R (MPa

MPa s

b 245,400==σ

σ)改为16MnR

MPa

MPa s

b 345,510==σ

σ)时,圆柱壳中的应力如何变化?为什么?

解:○1求解圆柱壳中的应力

应力分量表示的微体和区域平衡方程式: δ

σσθ

φ

z

p R R -

=+

2

1

φ

σππ

φs i n 220

t r dr rp F k r z k

=-=?

圆筒壳体:R1=∞,R2=R ,pz=-p ,rk=R ,υ=π/2

t pR pr t

pR k 2sin 2=

=

=

φ

δσσφθ

○2壳体材料由20R 改为16MnR ,圆柱壳中的应力不变化。因为无力矩理论是力学上的静定

问题,其基本方程是平衡方程,而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解,不受材料性能常数的影响,所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。 2.对一标准椭圆形封头(如图所示)进行应力测试。该封头中面处的长轴D=1000mm ,厚度t=10mm ,测得E 点(x=0)处的周向应力为50MPa 。此时,压力表A 指示数为1MPa ,压力表B 的指示数为2MPa ,试问哪一个压力表已失灵,为什么?

解:○1根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力:

标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2,即a/b=2,a=D/2=500mm 。在x=0处的应力式为:

MPa

a

bt p bt

pa

1500

250102222

2

=???=

=

=

θθσσ

○2从上面计算结果可见,容器内压力与压力表A 的一致,压力表B 已失灵 4.有一锥形底的圆筒形密闭容器,如图所示,试用无力矩理论求出锥形底壳中的最大薄膜应力σθ与συ的值及相应位置。已知圆筒形容器中面半径R ,厚度t ;锥形底的半锥角α,厚度t ,内装有密度为ρ的液体,液面高度为H ,液面上承受气体压力pc 。

解:圆锥壳体:R1=∞,R2=r/cos α(α半锥顶角),pz=-[pc+ρg(H+x)],υ=π/2-α,αxtg R r -= ()(

)

()(

)

()()α

αρα

αρα

ρρσασπρπ

ρπφφcos 23cos 23

1

cos 232

222

2

22

2

22

t xtg R g tg x xRtg R x g H p R rt g

Rr r R x g H p R

t r g Rr r R x g H p R

F c c

c -???

? ?

?+-++=

+++

+=

=++++=

x

r

()[]()

()()[]{}()αρααρρασσσα

αρσρααασαραρασαα

ρσσσθφθθθ

θθθφcos 2210

cos 221

cos 1

cos max 22

2

1

t g tg p Htg R g g p H tg R H p 。

,。x t gtg dx

d g tg p Htg R tg x dx

d :

tg g x H p xtg R g t dx d t xtg R g x H p t

p R R c c c c c c

z ???

?

?

?

++??????????????????????????-???? ??-++=

∞<-

=?

?

????

--==++--

=

-++=-

=+

其值为的最大值在锥顶

有最大值处在令

14.两个直径、厚度和材质相同的圆筒,承受相同的周向均布外压,其中一个为长圆筒,另

一个为短圆筒,试问它们的临界压力是否相同,为什么?在失稳前,圆筒中周向压应力是否相同,为什么?随着所承受的周向均布外压力不断增加,两个圆筒先后失稳时,圆筒中的周

向压应力是否相同,为什么? 答:○1临界压力不相同。长圆筒的临界压力小,短圆筒的临界压力大。因为长圆筒不能受到圆筒两端部的支承,容易失稳;而短圆筒的两端对筒体有较好的支承作用,使圆筒更不易失稳。

○2在失稳前,圆筒中周向压应力相同。因为在失稳前圆筒保持稳定状态,几何形状仍保持为圆柱形,壳体内的压应力计算与承受内压的圆筒计算拉应力相同方法。其应力计算式中无长度尺寸,在直径、厚度、材质相同时,其应力值相同。 ○3圆筒中的周向压应力不相同。直径、厚度和材质相同的圆筒压力小时,其壳体内的压应力小。长圆筒的临界压力比短圆筒时的小,在失稳时,长圆筒壳内的压应力比短圆筒壳内的压应力小。 第四章

6、根据定义,用图标出计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系;在上述厚度中,满足强度(刚度、稳定性)及使用寿命要求的最小厚度是哪一个?为什么? 答:○1计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系

○2满足强度(刚度、稳定性)及使用寿命要求的最小厚度是设计厚度。因为设计厚度是计算厚度加腐蚀裕量,计算厚度可以满足强度、刚度和稳定性的要求,再加上腐蚀裕量可以满足寿命的要求。因为腐蚀裕量不一定比厚度负偏差加第一厚度圆整值的和小,最小厚度有可能比计算厚度小,而不能保证寿命。

8、压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区别?

2

答:压力容器的常规设计法和分析设计法的主要区别:○1常规设计法只考虑承受“最大载荷”按一次施加的静载,不考虑热应力和疲劳寿命问题;○2常规设计法以材料力学及弹性力学中的简化模型为基础,确定筒体与部件中平均应力的大小,只要此值限制在以弹性失效设计准则所确定的许用应力范围内,则认为筒体和部件是安全的;○3常规设计法只解决规定容器结构形式的问题,无法应用于规范中未包含的其他容器结构和载荷形式,不利于新型设备的开发和使用;○4分析设计法对承受各种载荷、任何结构形式的压力容器进行设计时,先进行详细的应力分析,将各种外载荷或变形约束产生的应力分别计算出来,然后进行应力分类,再按不同的设计准则来限制,保证容器在使用期内不发生各种形式的失效。

9、薄壁圆筒和厚壁圆筒如何划分?其强度设计的理论基础是什么?有何区别?

答:○1当满足δ/D≤0.1或K≤1.2属薄壁圆筒,否则属厚壁圆筒。

○2强度设计的理论基础是弹性失效设计准则。弹性失效设计准则是以危险点的应力强度达到许用应力为依据的。

○3。对于各处应力相等的构件,如内压薄壁圆筒,这种设计准则是正确的。但是对于应力分布不均匀的构件,如内压厚壁圆筒,由于材料韧性较好,当危险点(内壁)发生屈服时,其余各点仍处于弹性状态,故不会导致整个截面的屈服,因而构件仍能继续承载。在这种情况下,弹性失效(一点强度)设计准则就显得有些保守。

14、椭圆形封头、碟形封头为何均设置短圆筒?

答:短圆筒的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状况。

15、从受力和制造两方面比较半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头的特点,并说明其主要应用场合。

答:从受力情况排序依次是半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头,由好变差;从制造情况顺序正好相反。半球形封头是从受力分析角度,最理想的结构形式,但缺点是深度大,直径小时,整体冲压困难,大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量较大。半球形封头常用在高压容器上。椭圆形封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续,应力分布比较均匀,且椭圆形封头深度较半球形封头小得多,易于冲压成型,是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。碟形封头由半径为R的球面体、半径为r的过渡环壳和短圆筒等三部分组成。碟形封头是一不连续曲面,在经线曲率半径突变的两个曲面连接处,由于曲率的较大变化而存在着较大边缘弯曲应力。该边缘弯曲应力与薄膜应力叠加,使该部位的应力远远高于其他部位,故受力状况不佳。但过渡环壳的存在降低了封头的深度,方便了成型加工,且压制碟形封头的钢模加工简单,使碟形封头的应用范围较为广泛。锥壳:由于结构不连续,锥壳的应力分布并不理想,但其特殊的结构形式有利于固体颗粒和悬浮或粘稠液体的排放,可作为不同直径圆筒的中间过渡段,因而在中、低压容器中使用较为普遍。

平盖封头的应力分布属弯曲应力,最大应力与平盖直径的平方成正比,与板厚的平方成反比,受力状况最差。但制造方便,在压力容器上常用于平盖封头、人孔和手孔盖、塔板等。16、螺栓法兰连接密封中,垫片的性能参数有哪些?它们各自的物理意义是什么?

答:○1有垫片比压力y和垫片系数m两个。○2垫片比压力y的物理意义为形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力;垫片系数m的物理意义为保证在操作状态时法兰的密封性能而必须施加在垫片上的压应力。

24、压力试验的目的是什么?为什么要尽可能采用液压试验?

答:压力试验的目的:在超设计压力下,考核缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成泄漏,检验密封结构的密封性能。对外压容器,在外压作用下,容器中的缺陷受压应力的作用,不可能发生开裂,且外压临界失稳压力主要与容器的几何尺寸、制造精度有关,与缺陷无关,一般不用外压试验来考核其稳定性,而以内压试验进行“试漏”,检查是否存在穿透性

缺陷。 由于在相同压力和容积下,试验介质的压缩系数越大,容器所储存的能量也越大,爆炸也就越危险,故应用压缩系数小的流体作为试验介质。气体的压缩系数比液体的大,因此选择液体作为试验介质,进行液压试验。 习题

1、一内压容器,设计(计算)压力为0.85MPa ,设计温度为50℃;圆筒内径Di=1200mm ,对接焊缝采用双面全熔透焊接接头,并进行局部无损检测;工作介质列毒性,非易燃,但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀,腐蚀速率K ≤0.1mm/a ,设计寿命B=20年。试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料,并分别计算圆筒厚度。

解:pc=1.85MPa ,Di=1000mm ,υ=0.85,C2=0.1×20=2mm ;钢板为4.5~16mm 时,Q235-A 的[σ]t=113 MPa ,查表4-2,C1=0.8mm ;钢板为6~16mm 时,16MnR 的[σ]t= 170 MPa ,查表4-2,C1=0.8mm 。 材料为Q235-A 时:

[]mm

C C p

pD t 1412.524mm 28.0724.99.724mm

85

.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-???=-=

δδδφ

σ

δ取

材料为16MnR 时:

[]mm

C C p

pD t

109.243mm

28.0443.6mm

443.685

.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-???=-=

δδδφ

σ

δ取

2、一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器,两端采用标准椭圆形封头,没有保冷措施;内装混合液化石油气,经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa (即50℃时丙烷饱和蒸气压);圆筒内径Di=2600mm ,筒长L=8000mm ;材料为16MnR ,腐蚀裕量C2=2mm ,焊接接头系数υ=1.0,装量系数为0.9。试确定:○1各设计参数;○2该容器属第几类压力容器;○3圆筒和封头的厚度(不考虑支座的影响);○4水压试验时的压力,并进行应力校核。 解:○1p=pc=1.1×1.62=1.782MPa ,Di=2600mm ,C2=2mm ,υ=1.0,钢板为6~16mm 时,16MnR 的[σ]t= 170 MPa ,σs=345 MPa ,查表4-2,C1=0.8mm 。容积 3

3

22

m

.689M Pa 57474.42782.1,42.474m

86.24

4

?=?==??=

=

pV L D V i π

π

○2中压储存容器,储存易燃介质,且pV=75.689MPa ·m3>10MPa ·m3,属三类压力容器。 ○3圆筒的厚度

[]mm

C C p

pD t

18mm 493.6128.0693.1313.693mm

62

.1117022600782.12n 21n ==++=++≥=-???=

-=

δδδφ

σ

δ取

标准椭圆形封头的厚度

[]mm

C C p

pD t

18mm 528.6128.0728.1313.728mm

62

.15.0117022600782.15.02n 21n ==++=++≥=?-???=

-=

δδδφ

σ

δ取

○4水压试验压力

MPa p p T 228.2782.125.125.1=?==

应力校核

6、图所示为一立式夹套反应容器,两端均采用椭圆形封头。反应器圆筒内反应液的最高工作压力pw=3.0MPa ,工作温度Tw=50℃,反应液密度ρ=1000kg/m3,顶部设有爆破片,圆筒内径Di=1000mm ,圆筒长度L=4000mm ,材料为16MnR ,腐蚀裕量C2=2.0mm ,对接焊缝采用双面全熔透焊接接头,且进行100%无损检测;夹套内为冷却水,温度10℃,最高压力0.4MPa ,夹套圆筒内径Di=1100mm ,腐蚀裕量C2=1.0mm ,焊接接头系数υ=0.85,试进行如下设计: ○1确定各设计参数;

○2计算并确定为保证足够的强度和稳定性,内筒和夹套的厚度; ○3确定水压试验压力,并校核在水压试验时,各壳体的强度和稳定性是否满足要求。 解:○1各设计参数: ◇1反应器圆筒各设计参数:

按GB150规定,选择普通正拱型爆破片,静载荷情况下,其最低标定爆破压力

MPa

p p w s 29.4343.143.1m in =?=≥

查GB150表B3爆破片的制造范围,当设计爆破压力高于3.6MPa 时,取精度等级0.5级,其制造范围上限为3%设计爆破压力,下限为1.5%设计爆破压力,设计爆破压力为

()MPa

p p s b 4.354015.129.4015.01m in =?=+=

按内压设计时的设计压力(并取计算压力等于设计压力):

()MPa

p p b 4.48503.1354.403.01=?=+=

按外压设计时的设计压力(并取计算压力等于设计压力):

MPa p 5.025.14.0=?=

按外压设计时的计算长度: mm

L 39904

1000403004000=+

+-=

设计温度取工作温度

钢板为6~16mm 时,16MnR 的[σ]t= 170 MPa ,查表4-2,C1=0.8mm ,腐蚀裕量C2=2.0mm ,υ=1.0

◇2夹套各设计参数:

设计压力(并取计算压力等于设计压力):取最高工作压力。设计温度取10℃,C1=0。 ○2内筒和夹套的厚度:

□1圆筒和标准椭圆形封头壁厚设计 ◇1按内压设计时

[][]mm

C C p

pD :mm C C p

pD :

t

t

18mm 079.6128.0279.1313.279mm

485

.45.0117021000

485.45.0218mm

168.6128.0368.1313.368mm 485

.4117021000485.42n 21n n 21n ==++=++≥=?-???=

-=

==++=++≥=-???=-=

δδδφ

σ

δδδδφ

σ

δ取标准椭圆形封头壁厚

取圆筒壁厚

◇2按外压设计时

[]()

满足稳定性要求

得查图得查图取圆筒稳定性校核

18mm 0.5MPa

MPa 027.1158

.687070B 8-40.00055;A 6-4 3.851

10363990D L 20,158.682.1510361036361000,

2.158.218,18n 0000=>==

=

====>====+==-==δδδδδe e e n D B

p MPa

D mm

D mm mm :

::

[]()

满足稳定性要求得查图得系数查表取校核标准椭圆形封头稳定性18mm 0.5MPa

MPa 608.24

.9322.15160160B 8-40.002

4.9322

.15125.0125.04.93210369.0,9.0541036361000,

2.158.218,18n 0001010=>=?=

=

==?=

=

=?===-=+==-==δδδδδe e

e n R B p MPa

R A mm

D K R K mm ,D mm mm :

: □2夹套壁厚设计

[][]mm

mm C C p

pD :mm

mm C C p

pD :

t

t

34mm ,524.21524.1 1.524mm

4

.05.085.017021100

4.05.0234mm ,525.21525.1 1.525mm

4

.085.0170211004.02n 21n n 21n >==+=++≥=?-???=

-=

>==+=++≥=-???=

-=

δδδφ

σ

δδδδφ

σ

δ取标准椭圆形封头壁厚

取圆筒壁厚

1、《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时,为什么不仅要根据压力高低,还要视压力与容积的乘积pV 大小进行分类?

答:因为pV 乘积值越大,则容器破裂时爆炸能量愈大,危害性也愈大,对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。

2、压力容器设计:根据给定的工艺设计条件遵循现行的规范标准规定,在确保安全的前提下,经济、正确地 选择材料,并进行结构、强(刚)度 和密封设计。 2.解析法求外压圆筒的设计布骤

①假设筒体的名义厚度δn ;②计算有效厚度δe ;③求出临界长度Lcr ,将圆筒的外压计算

长度L与Lcr进行比较,判断圆筒属于长圆筒还是短圆筒;④根据圆筒类型,选用相应公式计算临界压力Pcr;⑤选取合适的稳定性安全系数m,计算许用外压[p]= ⑥比较设计压力p 和[p] 的大小。若p≤[p]且较为接近,则假设的名义厚度δn符合要求;否则应重新假设δn,重复以上步骤,直到满足要求为止。

3.工程设计法薄壁圆筒设计步骤:

a.假设名义厚度δn,令δe=δn-C,算出L/Do和Do/δe;

b.以L/Do、Do/δe值由图4-6查取A值,若L/Do值大于50,则用L/Do=50查取A值;

c. 由材料选——厚度计算图,有A 求B ;

d.计算外压力pc与许用外压力[p].pc≤[p]且较接近——假设的名义厚度δn合理

过程设备设计试题(附答案)

一. 填空题 1. 储罐的结构有卧式圆柱形.立式平地圆筒形. 球形 2. 球形储罐罐体按其组合方式常分为纯桔瓣式 足球瓣式 混合式三种 3. 球罐的支座分为柱式 裙式两大类 4. 双鞍座卧式储罐有加强作用的条件是A《0.2L条件下 A《0.5R 5. 卧式储罐的设计载荷包括长期载荷 短期载荷 附加载荷 6. 换热设备可分为直接接触式 蓄热式 间壁式 中间载热体式四种主要形式 7. 管壳式换热器根据结构特点可分为固定管板式 浮头式 U型管式 填料函式 釜式 重沸器 8. 薄管板主要有平面形 椭圆形 碟形 球形 挠性薄管板等形式 9. 换热管与管板的连接方式主要有强度胀接 强度焊 胀焊并用 10. 防短路结构主要有旁路挡板 挡管 中间挡板 11. 膨胀节的作用是补偿轴向变形 12. 散装填料根据其形状可分为环形填料 鞍形填料 环鞍形填料 13. 板式塔按塔板结构分泡罩塔 浮阀塔 筛板塔 舌形塔 14. 降液管的形式可分为圆形 弓形 15. 为了防止塔的共振 操作时激振力的频率fv不得在范围0.85Fc1 Fv 1.3Fc1内 16. 搅拌反应器由搅拌容器 搅拌机两大部分组成 17. 常用的换热元件有夹套 内盘管 18. 夹套的主要结构形式有整体夹套 型钢夹套 半圆管夹套 蜂窝夹套等 19. 搅拌机的三种基本流型分别是径向流 轴向流 切向流其中径向流和轴向流对混合起 主要作用 切向流应加以抑制

20. 常用的搅拌器有桨式搅拌器 推进式搅拌器 涡轮式搅拌器 锚式搅拌器_ 21. 用于机械搅拌反应器的轴封主要有填料密封 机械密封两种 22. 常用的减速机有摆线针轮行星减速机 齿轮减速机 三角皮带减速机 圆柱蜗杆减速机 23. 大尺寸拉西环用整砌方式装填 小尺寸拉西环多用乱堆方式装填 二. 问答题 1. 试对对称分布的双鞍座卧式储罐所受外力的载荷分析 并画出受力图及剪力弯矩图。 2. 进行塔设备选型时分别叙述选用填料塔和板式塔的情况。 答 填料塔 1分离程度要求高 2 热敏性物料的蒸馏分离 3具有腐蚀性的物料 4 容易发泡的物料 板式塔 1塔内液体滞液量较大 要求塔的操作负荷变化范围较宽 对物料浓度要 求变化要求不敏感要求操作易于稳定 2 液相负荷小 3 含固体颗粒 容易结垢 有结晶的物料 4 在操作中伴随有放热或需要加热的物料 需要在塔内设置内部换热组件 5 较高的操作压力 3. 比较四种常用减速机的基本特性。 摆线针轮行星减速机 传动效率高 传动比大 结构紧凑 拆装方便 寿命长 重量轻 体积小 承载能力高 工作平稳 对过载和冲击载荷有较强的承 受能力 允许正反转 可用于防爆要求齿轮减速机 在相同传动比范围内具有体积小

过程设备设计

1压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用 压力容器由筒体,封头密封装置,开孔接管,支座,安全附件六大部件组成。筒体的作用:用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。封头的作用:与筒体直接焊在一起,起到构成完整容器压力空间的作用。密封装置的作用:保证承压容器不泄漏开孔接管的作用:满足工艺要求和检验需要支座的作用:支撑并把压力容器固定在基础上安全附件的作用:保证压力容器的使用安全和测量,控制工作介质的参数 2固定式压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时,为什么不仅要根据压力高低,还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类: 压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关:体积越大,压力越高,则储存的能量越大,发生爆破是产生的危害也就越大。而《固定式压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时是依据整体危害水平进行分类的,所以要这样划分. 3压力容器用钢的基本要求 较好的强度,良好的塑性,韧性,制造性能和与介质的相容性 4为什么要控制压力容器用钢的硫磷含量 硫能促进非金属夹杂物的形成,使塑性和韧性降低,磷能提高钢的强度,但会增加钢的脆性,特别是低温脆性,将硫磷等有害元素控制在较低的水平,就能大大提高钢材的纯净度,可以提高钢材的韧性,抗辐射脆化能力,改善抗应变时效性能,抗回火脆性和耐腐蚀性能 设计双鞍座卧式容器时,支座位置应该按照哪些原则确定试说明理由。 答:根据JB473规定,取A小于等于,否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。因为当A=时,双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等,使两个截面保持等强度。考虑到除弯矩以外的载荷,所以常区外圆筒的弯矩较小。所以取A小于等于。 当A满足小于等于时,最好使A小于等于。这是因为支座靠近封头可充分利用封头对支座处圆筒的加强作用。

过程设备设计全面复习资料

绪论 1. 压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答:压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 2. GB150、JB4732三个标准有何不同?它们的适用范围是什么? 答:GB150《钢制压力容器》属于常规设计标准;JB4732《钢制压力容器—分析设计标准》是分析设计标准。JB/T4735与GB150及JB4732没有相互覆盖范围,但GB150与JB4732相互覆盖范围较广。 GB150的适用范围: ○ 1设计压力为0.1MPa ≤p ≤35MPa ,真空度不低于0.02MPa ;○2设计温度为按钢材允许的使用温度确定(最高为700℃,最低为-196℃);○ 3对介质不限;○4采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则;○5应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数;○ 6采用最大应力理论;○7不适用疲劳分析容器。 JB4732的适用范围:○ 1设计压力为0.1MPa ≤p<100MPa ,真空度不低于0.02MPa ;○2设计温度为低于以钢材蠕变控制其设计应力强度的相应温度(最高为475℃);○ 3对介质不限;○4采用塑性失效设计准则、失稳失效设计准则和疲劳失效设计准则,局部应力用极限分析和安定性分析结果来评定;○ 5应力分析方法是弹性有限元法、塑性分析、弹性理论和板壳理论公式、实验应力分析;○ 6采用切应力理论;○7适用疲劳分析容器,有免除条件。 3、过程设备的应用:加氢反应器,储氢容器,超高压食品杀菌釜,核反应堆,超临界流体萃取装置 4、过程装备的特点:(1)功能原理多种多样(2)机电一体化(3)外壳多为压力容器 5、过程设备的基本要求:安全可靠;满足过程要求;综合经济性好;优良的环境性能 1.压力容器导言 1、压力容器基本组成:筒体、封头、密封装置、开孔与接管、支座、安全附件 2、圆筒按其结构可分为单层式和组合式 3、封头形式凸形封头:球形、椭圆形、蝶形和球冠形封、锥壳、平盖 4、封头与筒体的连接:不可拆式(焊接)可拆式(螺栓连接) 5、安全附件主要有:安全阀、爆破片装置、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计 测温仪表等 6、介质危害性:指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等。其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性 7、压力容器分类:①按压力等级分:低压(L)容器 0.1 MPa ≤p <1.6 Mpa ;中压(M)容器 1.6 MPa ≤p <10.0 Mpa ; 高压(H)容器 10 MPa ≤p <100 Mpa ;超高压(U)容器 p ≥100MPa ②按作用分:反应压力容器 (代号R);换热压力容器(代号E );分离压力容器(代号S );储存压力容器(代号C ,其中球罐代号B ) ③按安装方式分:固定式压力容器;移动式压力容器 2.压力容器应力分析 1、载荷:压力、非压力载荷、交变载荷 非压力载荷:整体载荷(重力、风、地震、运输、波动载荷);局部载荷:管系载荷、支座反力、吊装力 2、载荷工况|:正常操作工况、特殊载荷工况(压力试验、开停车及检修)、意外载荷工况(紧急状态下快速启动、紧急状态下突然停车) 3、壳体:以两个曲面为界,且曲面之间的距离远比其它方向尺寸小得多的构件。 壳体中面:与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。 薄壳:壳体厚度t 与其中面曲率半径R 的比值(t/R )max ≤1/10。 薄壁圆筒:外直径与内直径的比值Do/Di ≤1.1~1.2 厚壁圆筒:外直径与内直径的比值Do /Di ≥1.2 4、回转薄壳应力分析基本假设: a.壳体材料连续、均匀、各向同性; b.受载后的变形是弹性小变形; c.壳壁各层纤维在变形后互不挤压 轴向平衡: = 5、无力矩理论: 只考虑薄膜内力, 忽略弯曲内力的壳体理论。 有力矩理论: 同时考虑薄膜内力和弯曲内力的壳体理论。 无力矩理论所讨论的问题都是围绕着中面进行的。因壁很薄,沿壁厚方向的应力与其它应力相比很小,其它应力不随厚度而变,因此中面上的应力和变形可以代表薄壳的应力和变形。 ?σ t pD 4t pD 2=θσ

过程设备设计试题及答案

浙江大学2003 —2004 学年第2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院:材化学院任课教师:郑津洋 姓名:专业:学号:考试时间:分钟 1脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形,断口齐平,并与轴向平行,断裂的速度快,常使容器断裂成碎片。(错误,断口应与最大主应力方向平行) 2有效厚度为名义厚度减去腐 蚀裕量(错,有效 厚度为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材 负偏差) 3钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响,提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 (错误,提高含碳量可能使强度增加,但可焊性变差,焊接时易在热影响区出现裂纹) 4压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 (错,缺密封装置) 5盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时,容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。(对) 6承受均布载荷时,周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 (错周边简支发生在中心处) 7筒体是压力容器最主要的受压元件之一,制造要求高,因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒并焊接而成。(错,也可以用锻造筒节、绕带筒体等) 8检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生,所有压力容器必须开设检查孔。(错,在一定条件下,可以不开检查孔) 二、选择题(答案有可能多余于一个,每题2分,共16分) 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器(ABCD) A 最高工作压力大于等于(不含液体静压力); B 内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m;

C 容积(V )大于等于0.025m 3 ; D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确 (AD ) A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡,不是一次应力 C 热应力具有自限性,屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中,正确的有 ( BCD ) A 单层厚壁圆筒同时承受内压P i 和外压P o 时,可用压差简化成仅受内压的厚壁圆筒。 B 承受内压作用的厚壁圆筒,内加热时可以改善圆筒内表面的应力状态。 C 减少两连接件的刚度差,可以减少连接处的局部应力。 D 在弹性应力分析时导出的厚壁圆筒微体平衡方程,在弹塑性应力分析中 仍然适用。 4下列关于压力容器的分类错误的是 (AC ) A 内装高度危害介质的中压容器是第一类压力容器。 B 低压搪玻璃压力容器是第二类压力容器。 C 真空容器属低压容器。 D 高压容器都是第三类压力容器。 5下列对GB150,JB4732和JB/T4735三个标准的有关表述中,正确的有 (CEF ) A 当承受内压时,JB4732规定的设计压力范围为0.135MPa p MPa ≤≤. B GB150采用弹性失效设计准则,而TB/T4735采用塑性失效设计准则。 C GB150采用基于最大主应力的设计准则,而JB4732采用第三强度理论。 D 需做疲劳分析的压力容器设计,在这三个标准中,只能选用GB150. E GB150的技术内容与ASME VIII —1大致相当,为常规设计标准;而JB4732基本思路 与ASME VIII —2相同,为分析设计标准。 F 按GB150的规定,低碳钢的屈服点及抗拉强度的材料设计系数分别大于等于和。 6 下列关于椭圆形封头说法中正确的有 (ABD ) A 封头的椭圆部分经线曲率变化平滑连续,应力分布比较均匀 B 封头深度较半球形封头小的多,易于冲压成型 C 椭圆形封头常用在高压容器上 D 直边段的作用是避免封头和圆筒的连接处出现经向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状 况。 7 下列关于二次应力说法中错误的有 (ABD) A 二次应力是指平衡外加机械载荷所必需的应力。 B 二次应力可分为总体薄膜应力、弯曲应力、局部薄膜应力。 C 二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力。 D 二次应力是局部结构不连续性和局部热应力的影响而叠加到一次应力之上的应力增量。 8下列说法中,错误的有 ( C ) A 相同大小的应力对压力容器失效的危害程度不一定相同。

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过程设备设计复习题及答案、单选题 1. 压力容器导言 1.1所谓高温容器是指下列哪一种:(A ) A. 工作温度在材料蠕变温度以上 B. X作温度在容器材料的无塑性转变温度以上 C. 工作温度在材料蠕变温度以下 D. 工作温度高于室温 1.2GB150适用下列哪种类型容器:(B ) A. 直接火加热的容器 B. 固定式容器 C. 液化石油器槽车 D. 受辐射作用的核能容器 1.3 一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则:(B ) A弹性失效 B塑性失效 C爆破失效 D弹塑性失效 1.4有关《容规》适用的压力说法正确的是:(B ) A. 最高工作压力大于0.01MPa (不含液体静压力) B. 最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力) C. 最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力) D. 最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力) 1.5毒性为高度或极度危害介质PV>=0.2MPa.m3的低压容器应定为几类容器:(C ) A. I类 B. ∏类

C. m类 D. 不在分类范围 1.6影响过程设备安全可靠性的因素主要有:材料的强度、韧性和与介质的相容性;设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。以下说法错误的是:(B) A. 材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力 B. 冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力 C. 刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力 D. 密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力 1.7毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为:()C A. <0.1mg∕m3 B. 0.1~<1.0mg∕m3 C. 1.0~<10mg∕m3 D. 10mg∕m3 1.8内压容器中,设计压力大小为50MPa的应划分为:(C) A. 低压容器 B. 中压容器 C. 高压容器 D. 超高压容器 1.9下列属于分离压力容器的是:(C) A. 蒸压釜 B. 蒸发器 C. 干燥塔 D. 合成塔 2. 压力容器应力分析 2.1在厚壁圆筒中,如果由内压引起的应力与温差所引起的热应力同时存在,下列说法正确的是:(D ) A. 内加热情况下内壁应力和外壁应力都有所恶化 B. 内加热情况下内壁应力和外壁应力都得到改善 C. 内加热情况下内壁应力有所恶化,而外壁应力得到改善 D. 内加热情况下内壁应力得到改善,而外壁应力有所恶化 2.2通过对最大挠度和最大应力的比较,下列关于周边固支和周边简支的圆平板说法正确的 是:(A)

过程设备设计试题

一、填空题:(每空0.5分,共20分) 1.压力容器设计的基本要求是安全性和经济性。 2.压力容器的质量管理和保证体系包括设计、材料、 制造和检测四个方面。 3.我国压力容器设计规范主要有GB150《钢制压力容器》和 JB4732 《钢制压力容器—分析设计标准》,同时作为政府部门对压力容器安全监督的法规主要是《压力容器安全技术监察规程》。 4.压力容器用钢,力学性能的保证项目一般有σs 、σb 、 、 δ和A RV。并且控制钢材中化学成分,含碳量为≤0.24% ,目的是提高可焊性;含硫量为≤0.02% ,目的是防止热脆;含磷量为≤0.04% ,目的是防止冷脆。 5.法兰设计中,垫圈的力学性能参数y称为预紧密封比压,其含义为初始密封条件初始密封时,施加在垫片上的最小压紧力;m称为垫片系数,其含义为操作密封比压/介质计算压力。 6.华脱尔斯(waters)法是以弹性设计基础的设计方法,将高颈法兰分成(1) 壳体,(2) 椎颈,(3) 法兰环三部分进行分析,然后利用壳体理论和平板理论对三部分进行应力分析。 7.常见的开孔补强结构形式有(1) 贴板补强,(2) 厚壁管补强,(3) 整锻件 。 8.双鞍座卧式容器设计时,对筒体主要校核跨中截面处轴向弯曲应力σ1,σ2 ;支座截处(1) 轴向弯曲应力σ3,σ4, (2)切向剪应力τ,(3) 周向弯曲应力和周向压缩力σ5,σ6,σ71,σ8。 9.塔设备在风力作用下,平行于风力的振动,使塔产生倾倒趋势,

垂直于风力的振动,使塔产生诱导共振。 10.固定管板换热器中,由于壳体壁温和管束壁温的不同, 固而在壳体和管束上产生了温差应力,在设计中,可以采取壳体上设 膨胀节的方法减少温差应力。 二、判断题:(每小题0.5分,共10分。正确画√,错误画×) 1.当开孔直径和补强面积相同时,采用插入式接管比平齐式接管更有利于补强。(√) 2.在筒体与端盖连接的边缘区,由于Q0,M0产生的边缘应力具有局部性,属于一次局部薄膜 应力。 (×) 3.密封设计中,轴向自紧密封,主要依靠密封元件的轴向刚度大于被联接件的轴向刚度(×) 4.外压容器失稳的根本原因是由于壳体材料的不均匀和存在一定的椭圆度所致。(×) 5.受横向均布载荷作用的圆平板,板内应力属于一次总体薄膜应力。(×) 6.“分析设计法”是比“规则设计法”更先进的设计方法,过程设备设计将用“分析设计法” 取代“规则设计法”。 (×) 7.等面积补强法,是依据弹性理论建立的一种精确补强方法,因而能较好的解决开孔引起的 应力集中问题。(×) 8.高压容器设计,由于介质压力较高,从安全角度考虑,设计壁厚t d越厚越好。(×) 9.圆筒体上开圆孔,开孔边缘轴向截面的应力集中现象比环向截面更严重。(√) 10.轴向外压圆筒的临界载荷通常以临界压力P cr表征,而不用临界应力 cr。(√) 11.压力容器制作完毕必须进行耐压试验和气密性试验. (×) 12.卧式容器鞍式支座结构,在容器与鞍座之间加垫板,以焊接固定,有效地降低了支座反 力在容器中产生的局部应力。 (√) 13.一夹套反应釜,罐体内压力为0.15MPa,夹套内压力为0.4MPa,则罐体内设计压力取

期末复习题答案——化工过程设备设计

《化工过程设备设计》期末复习题答案 一、名词解释 1.外压容器 内外的压力差小于零的压力容器叫外压容器。 2.边缘应力 由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。 3.基本风压值 以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处,统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。 4.计算厚度 由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。 5.低压容器 对内压容器当其设计压力为 1.6MPa P 1MPa 0<≤.时为低压容器。 6.等面积补强法 在有效的补强范围内,开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。 7.回转壳体 一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。 8.公称压力 将压力容器所受到的压力分成若干个等级,这个规定的标准等级就是公称压力。 9.计算压力 在相应设计温度下,用以确定容器壁厚的压力为计算压力。 10.20R 20表示含碳量为0.2%,R 表示容器用钢。 11.设计压力 设定在容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷,其值不低于工作压力。 12.强制式密封 完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。 13.强度 构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。

14.临界压力 导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。 15.主应力 在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力,这样的平面为主平面。在主平面上作用的正应力为主应力。 16.内压容器 内外压力差大于零的压力容器叫内压容器。 17.强度 构件抵抗外力作用不致发生过大变形或断裂的能力。 18.无力矩理论 因为容器的壁薄,所以可以不考虑弯矩的影响,近似的求得薄壳的应力,这种计算应力的理论为无力矩理论。 19.压力容器 内部含有压力流体的容器为压力容器。 20.薄膜应力 由无力矩理论求得的应力为薄膜应力。 二、判断是非题(正确的划√,错误划×) 1.内压圆筒开椭圆孔时,其长轴应与轴线平行。(×) 2.设计压力为4MPa的容器为高压容器。(×) 3.容器的名义厚度与计算厚度的差值是壁厚附加量。(×) 4.受内压作用的容器必须按强度计算进行壁厚设计。(√) 5.一常压塔最大压应力应发生在安装检修时的设备迎风侧。(×) 6.在补强圈上开有一个M10的小螺纹孔。(√) 7.压力容器无论制造完毕后或检修完毕后,必须进行压力试验。(√) 8.边缘应力具有自限性和局限性。(√) 9.当焊缝系数一定时,探伤比例随焊缝系数的增加而减小。(×) 10.容器的强度反映了外压容器抵抗失稳的能力。(×) 11.压力容器的设计寿命是从腐蚀裕量中体现出来(√) 12.法兰密封中,法兰的刚度与强度具有同等重要的意义。(×) 13.当材质与压力一定时,壁厚大的容器的应力总是比壁厚小的容器应力小(×)14.塔的最大质量出现在其水压试验时(√) 15.塔的稳定性计算也可用计算法进行计算。(×)

(设备管理)过程设备设计复习资料

1—压力容器导言 过程设备设计 二、课程的目的和任务 本课程是一门综合性的技术学科,是过程装备与控制工程专业的核心课程之一。其任务是综合运用力学、材料学、制造工艺学等许多方面的基本理论,使学生能以安全为前提,综合考虑质量保证的各个方面,进行压力容器和过程设备结构分析和工程设计,并尽可能在安全的前提下做到经济合理,培养学生全面分析和解决工程实际问题的能力,使学生在学完本课程以后能初步建立起完整的过程设备设计思想。三、课程基本要求 通过本课程的学习,学生应学会过程设备零部件的强度计算及校核、结构分析和设计,绘制容器施 工图样并能提出技术要求。本课程的教学重点为压力容器零部件的强度计算及校核、材料选择、典型过 程设备的结构分析、有关设计规范和标准的使用、标准零部件的选用和设计等。 要求:1、采用合理的方法进行压力容器的强度设计和稳定性设计。 2、能从材料行为、强度、结构、制造、质量保证等方面对压力容器的工程设计进行综合分析。 3、具备对过程设备零部件及整体进行结构分析和设计的能力。 五、有关说明 本课程的先修课程:机械制图;理论力学;材料力学;机械设计基础;工程材料及热处理;机械制造基础等 导言 1、过程装备与控制工程的概念 从原材料到产品要经历一系列物理的或化学的加工处理步骤,这些加工处理步骤称为过程。如化工、轻工、炼油、制药、橡胶、食品等。过程工业是加工制造流程性材料产品的现代国民经济的支柱产业之一。 成套过程装置通常是由一系列的过程机器和过程设备,按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统,再配以必要的控制仪表和设备,即能平稳连续地把以流体为主的各种流程性材料,让其在装置内部经历必要的物理化学过程,制造出人们需要的新的流程性材料产品单元过程设备(如塔、换热器、反应器、储罐等)与单元过程机器(如压缩机、泵、分离机等)二者的统称为过程装备。 2、过程装备技术的创新 关键在于装备内件技术的创新。 3、流程性产品先进制造技术与一般硬件产品先进制造技术的区别 (1)理论基础不同

过程设备设计试题及答案

过程设备设计试题及答案 浙江大学2003 —2004 学年第 2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院: 材化学院任课教师: 郑津洋姓名: 专业: 学号: 考试时间: 分钟题序一二三四五六 ? 总分评阅人 得分 一、判断题(判断对或者错,错的请简要说明理由,每题2分,共16分) , 脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形,断口齐平,并与轴向平行,断裂的速度快,常 使容器断裂成碎片。 (错误,断口应与最大主应力方向平行) , 有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量 (错,有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量 和钢材负偏差) , 钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响,提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 (错误,提高含碳量可能使强度增加,但可焊性变差,焊接时易在热影响区出现裂纹) , 压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 (错,缺密封装置) , 盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时,容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。 (对) , 承受均布载荷时,周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 (错周边简支发生在中心处)

, 筒体是压力容器最主要的受压元件之一,制造要求高,因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒 并焊接而成。(错,也可以用锻造筒节、绕带筒体等) , 检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生,所有压力容器 必须开设检查孔。 (错,在一定条件下,可以不开检查孔) 二、选择题(答案有可能多余于一个,每题2分,共16分) 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器 (ABCD) A 最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力); B 内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m; 3C 容积(V)大于等于0.025m; D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确 (AD) A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡,不是一次应力 C 热应力具有自限性,屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中,正确的有 ( BCD ) A 单层厚壁圆筒同时承受内压P和外压P时,可用压差简化成仅受内压的厚壁圆筒。 io B 承受内压作用的厚壁圆筒,内加热时可以改善圆筒内表面的应力状态。 C 减少两连接件的刚度差,可以减少连接处的局部应力。 D 在弹性应力分析时导出的厚壁圆筒微体平衡方程,在弹塑性应力分析中 仍然适用。

(完整版)过程设备设计知识点总结郑津洋

1试推导内压薄壁球壳的厚度计算公式。(10分) πδσ相等。对于薄壳体, 必与轴向内力D? 可近似认为内直径i D等与壳体的中面直径D πδσ =D?Array 由此得 σ 由强度理论知<=φ[]t 由上式可得 2封头和筒体连接处存在不连续应力,但破口却在筒体中部,试解释其原因 封头和筒体连接处虽然存在不连续应力,但连接处会产生变形协调,导致材料强化;而筒体中部应力与所受压力成正比,随着压力的增大应力迅速增大,所以破口出现在筒体中部 3什么是焊接应力?减少焊接应力有什么措施? 答:焊接应力是指焊接过程中由于局部加热导致焊接件产生较大的温度梯度,因而在焊件内产生的应力。为减少焊接应力和变形,应从设计和焊接工艺两个方面采取措施,如尽量减少焊接接头的数量,相等焊缝间应保持足够的间距,尽可能避免交叉,焊缝不要布置在高应力区,避免出现十字焊缝,焊前预热等等)

4预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么? 答:通过压缩预应力,使内层材料受到压缩而外层材料受到拉伸。当厚壁圆筒承受工作压力时,筒壁内的应力分布由按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成,内壁处的总应力有所下降,外壁处的总压力有所上升,均化沿筒壁厚度方向的应力分布,从而提高圆筒的初始屈服压力。 5对于外压圆筒,只要设置加强圈就可提高其临界压力。对否,为什么?采用的加强圈愈多,圆筒所需厚度就愈薄,故经济上愈合理。对否,为什么? 答:对于承受外压的圆筒,短圆筒的临界压力比长圆筒的高,且短圆筒的临界压力与其长度成反比。故可通过设置合适间距的加强圈,使加强圈和筒体一起承受外压载荷,并使长圆筒变为短圆筒(加强圈之间或加强圈与筒体封头的间距L

过程设备设计复习题及答案

《化工过程设备设计》期末复习题及答案 一、名词解释 1.外压容器 内外的压力差小于零的压力容器叫外压容器。 2.边缘应力 由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。 3.基本风压值 以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处,统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。 4.计算厚度 由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。 5.低压容器 对内压容器当其设计压力为 1.6MPa P 1MPa 0<≤.时为低压容器。 6.等面积补强法 在有效的补强范围内,开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。 7.回转壳体 一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。 8.公称压力 将压力容器所受到的压力分成若干个等级,这个规定的标准等级就是公称压力。 9.计算压力 在相应设计温度下,用以确定容器壁厚的压力为计算压力。 10.20R 20表示含碳量为0.2%,R 表示容器用钢。 11.设计压力 设定在容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷,其值不低于工作压力。 12.强制式密封 完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。 13.强度 构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。 14.临界压力

导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。 15.主应力 在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力,这样的平面为主平面。在主平面上作用的正应力为主应力。 16.内压容器 内外压力差大于零的压力容器叫内压容器。 17.强度 构件抵抗外力作用不致发生过大变形或断裂的能力。 18.无力矩理论 因为容器的壁薄,所以可以不考虑弯矩的影响,近似的求得薄壳的应力,这种计算应力的理论为无力矩理论。 19.压力容器 内部含有压力流体的容器为压力容器。 20.薄膜应力 由无力矩理论求得的应力为薄膜应力。

最新过程设备设计试题

第一章规程与标准 1-1 压力容器设计必须遵循哪些主要法规和规程? 答:1.国发[1982]22号:《锅炉压力容器安全监察暂行条例》(简称《条例》); 2.劳人锅[1982]6号:《锅炉压力容器安全监察暂行条例》实施细则; 3.劳部发[1995]264号:关于修改《〈锅炉压力容器安全监察暂行条例〉实施细则》"压力容器部分"有关条款的通知; 4.质技监局锅发[1999]154号:《压力容器安全技术监察规程》(简称《容规》); 5.劳部发[1993]370号:《超高压容器安全监察规程》; 6.劳部发[1998]51号:《压力容器设计单位资格管理与监督规则》; 7.劳部发[1995]145号:关于压力容器设计单位实施《钢制压力容器-分析设计标准》的规定; 8.劳部发[1994]262号:《液化气体汽车罐车安全监察规程》; 9.化生字[1987]1174号:《液化气体铁路槽车安全管理规定》; 10.质技监局锅发[1999]218号:《医用氧舱安全管理规定》。 1-2 压力容器设计单位的职责是什么? 答:1.设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责; 2.容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样; 3.容器设计总图应盖有压力容器设计单位批准书标志。 1-3 GB150-1998《钢制压力容器》的适用与不适用范围是什么? 答:适用范围: 1.设计压力不大于35MPa的钢制容器; 2.设计温度范围按钢材允许的使用温度确定。 不适用范围: 1.直接用火焰加热的容器; 2.核能装置中的容器; 3.旋转或往复运动的机械设备(如泵、压缩机、涡轮机、液压缸等)中自成整体或作为部件的受压器室; 4.经常搬运的容器; 5.设计压力低于0.1MPa的容器; 6.真空度低于0.02MPa的容器; 7.内直径(对非圆形截面,指宽度、高度或对角线,如矩形为对角线、椭圆为长轴)小于150mm的容器; 8.要求作废劳分析的容器; 9.已有其他行业标准的容器,诸如制冷、制糖、造纸、饮料等行业中的某些专用容器和搪玻璃容器。 1-4 《压力容器安全技术监察规程》的适用与不适用范围是什么? 答:适用于同时具备下列3个条件的压力容器(第2条第2款中特指的除外): 1.最高工作压力(p W)大于等于0.1MPa(不含液体静压力); 2.内直径(非圆形截面指其最大尺寸)大于等于0.15m,且容积(V)大于等于0.025m3;3.盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

过程设备设计第三版-课后习题标准答案

(第三版)过程设备设计题解 1.压力容器导言 思考题 1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答:压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 筒体的作用:用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。 封头的作用:与筒体直接焊在一起,起到构成完整容器压力空间的作用。 密封装置的作用:保证承压容器不泄漏。 开孔接管的作用:满足工艺要求和检修需要。 支座的作用:支承并把压力容器固定在基础上。 安全附件的作用:保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数,保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响? 答:介质毒性程度越高,压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重,对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器;盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时,碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测,整体必须进行焊后热处理,容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测,且液压试验合格后还得进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器,其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大,主要体现在法兰的公称压力等级上,如内部介质为中度毒性危害,选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa;内部介质为高度或极度毒性危害,选用的管法兰的公称压力应不小于 1.6MPa,且还应尽量选用带颈对焊法兰等。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-A·F不得用于易燃介质容器;Q235-A不得用于制造液化石油气容器;易燃介质压力容器的所有焊缝(包括角焊缝)均应采用全焊透结构等。 3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时,为什么不仅要根据压力高低,还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类? 答:因为pV乘积值越大,则容器破裂时爆炸能量愈大,危害性也愈大,对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 4.《压力容器安全技术监察规程》与GB150的适用范围是否相同?为什么? 答:不相同。 《压力容器安全技术监察规程》的适用范围:错误!最高工作压力≥0.1MPa(不含液体静压力);错误!内直径(非圆形截面指其最大尺寸)≥0.15m,且容积≥0.025m3;错误!盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 GB150的适用范围:错误!0.1MPa≤p≤35MPa,真空度不低于0.02MPa;错误!按钢材允许的使用温度确定(最高为700℃,最低为-196℃);错误!对介质不限;错误!弹性失效设计准则和失稳失效设计准则;错误!以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数;错误!最大应力理论;错误!不适用疲劳分析容器。 GB150是压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据;《压力容器安全技术监察规程》是政府对压力容实施安全技术监督和管理的依据,属技术法规范畴。 5.GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同?它们的适用范围是什么? 答:JB/T4735《钢制焊接常压容器》与GB150《钢制压力容器》属于常规设计标准;JB4732《钢制压力容

过程设备设计第章课后习题试题

第一章压力容器导言 单选题 1.1高温容器 所谓高温容器是指下列哪一种:() A.工作温度在材料蠕变温度以上 B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上 C.工作温度在材料蠕变温度以下 D.工作温度高于室温 1.2GB150 GB150适用下列哪种类型容器:() A.直接火加热的容器 B.固定式容器 C.液化石油器槽车 D.受辐射作用的核能容器 1.3设计准则 一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则:() A 弹性失效 B 塑性失效 C 爆破失效 D 弹塑性失效 1.4《容规》 有关《容规》适用的压力说法正确的是:() A.最高工作压力大于0.01MPa(不含液体静压力) B.最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力) C.最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力) D.最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力) 1.5压力容器分类 毒性为高度或极度危害介质PV>=0.2MPa.m3的低压容器应定为几类容器:()A.Ⅰ类

B.Ⅱ类 C.Ⅲ类 D.不在分类范围 1.6材料性质 影响过程设备安全可靠性的因素主要有:材料的强度、韧性和与介质的相容性;设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。以下说法错误的是:() A.材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力 B.冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力 C.刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力 D.密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力 1.7介质毒性 毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为:() A.<0.1mg/m3 B.0.1~<1.0mg/m3 C.1.0~<10mg/m3 D.10mg/m3 1.8压力容器分类 内压容器中,设计压力大小为50MPa的应划分为:() A.低压容器 B.中压容器 C.高压容器 D.超高压容器 1.9压力容器分类 下列属于分离压力容器的是:() A.蒸压釜 B.蒸发器 C.干燥塔 D.合成塔 单选题1.1 A单选题1.2 B单选题1.3 B单选题1.4 B单选题1.5 C单选题1.6 B单选题1.7 B 单选题1.8 C单选题1.9 C

过程设备设计复习资料8-1

第8章反应设备§8-1 概述 一、反应设备的应用及基本要求 1、反应设备应满足化学反应过程的要求 物料的性质(粘度、密度、腐蚀性等); 相态; 反应条件(温度、压力等); 反应过程的特点(气相的生成、固相的沉积等); 2、反应设备应满足传质、传热和流体动力过程的要求 二、反应设备设计的几个问题 (1)反应物的混合 (2)适宜温度的维持 (3)停留时间的控制

三、反应设备的分类 (1) 化学反应器分类 (2) 生物反应器分类 按结构特征:机械搅拌式、气升式、流化床、固定床等 四、常见反应器的特点 (1) 机械搅拌式反应器 (2) 管式反应器 管式反应器可用于连续生产,也可用于间隙操作,反应物不返混,也可在高温、高压下操作。 (3) 固定床反应器 气体流经固定不动的催化剂床层进行催化反应的装置称为固定床反应器。它主要用于气固相催化反应,具有结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等优 点,是现代化工和生物反应中应用很广泛的反应器 固定床反应器有三种基本形式:轴向绝热式、径向绝热式和列管式。 (4) 流化床反应器 流体(气体或液体)以较高的流速通过床层,带动床内的固体颗粒运动,使之悬浮在 ?? ? ? ??? ? ?? ? ? ?????????? ???????固相反应器—液—气固相反应器—液固相反应器 —气液相反应器—液液相反应器—气非均相反应器固相反应器液相反应器气相反应器均相反应器、按物料相态分1????? ?? ??其它形式 流化床反应器固定床反应器 管式反应器搅拌反应器 、按设备结构形式分2

流动的主体流中进行反应,并具有类似流体流动的一些特性的装置称为流化床反应器。§8-2 机械搅拌反应器 一、搅拌反应器的基本结构 (一)搅拌反应器的总体结构 1、釜体部分 (1)釜体部分由圆筒和上、下封头组成,提供物料化学反应的空间,其容积由生产能力和产品的化学反应要求决定。 (2)中、低压筒体通常采用不锈钢板卷焊,也可采用碳钢或铸钢制造,为防止物料腐蚀,可在碳钢或铸钢内表面衬耐蚀材料。 (3)釜体壳能同时承受内部介质压力和夹套压力,必须分别按内、外压单独作用时的情况考虑,分别计算其强度和稳定性。 (4)对于承受较大外压的薄壁筒体,在筒体外表面影设置加强圈。 2、传热装置 为及时送入化学放应所需热量或传出化学放应放出的热量,在釜体外部或内部可设置传热装置,使温度控制在需要的范围之内。

2011年过程设备设计复习题和答案

过程设备设计复习题及答案 一、单选题 1.储存设备 5.1设计卧式储存罐双鞍座支承时,两支座的状态应采用:(C) A.两个都固定 B.两者均可移动 C.一个固定,一个移动 D.以上均可 5.2低温球罐的支柱和球壳连接处最好采用:(C) A.接连接结构形式 B.加托板结构 C.U型柱结构形式 D.支柱翻边结构 5.3卧式储罐发生扁塌现象的根本原因是:(A ) A.支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩 B.圆筒上不设置加强圈 C.支座的设置位置不适合 D.设计压力过高 5.4随着石油业的发展,在大型球罐上最常采用的罐体组合方式是:(C ) A.纯桔瓣罐体 B.足球瓣式罐体 C.混合式罐体 D.两个半球组成的罐体 2.换热设备 6.1根据结构来分,下面各项中那个不属于管壳式换热器:(B ) A.固定管板式换热器 B.蓄热式换热器 C.浮头式换热器 D.U形管式换热器 6.2常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器:(C )

A.直接接触式换热器 B.蓄热式换热器 C.间壁式换热器 D.中间载热体式换热器 6.3下面那种类型的换热器不是利用管程和壳程来进行传热的:(B ) A.蛇管式换热器 B.套管式换热器 C.管壳式换热器 D.缠绕管式换热器 6.4下列关于管式换热器的描述中,错误的是:(C ) A.在高温、高压和大型换热器中,管式换热器仍占绝对优势,是目前使用最广泛的一类换热器。 B.蛇管式换热器是管式换热器的一种,它由金属或者非金属的管子组成,按需要弯曲成所需的形状。 C.套管式换热器单位传热面的金属消耗量小,检测、清洗和拆卸都较为容易。 D.套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。 6.5下列措施中,不能起到换热器的防振效果的有:(A) A.增加壳程数量或降低横流速度。 B.改变管子的固有频率。 C.在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板。 D.在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条。 二、多选题 6.换热设备 6.1 按照换热设备热传递原理或传递方式进行分类可以分为以下几种主要形式:(ABC) A. 直接接触式换热器 B. 蓄热式换热器 C. 间壁式换热器 D. 管式换热器 6.2 下面属于管壳式换热器结构的有:(ABCD) A. 换热管 B. 管板 C. 管箱 D. 壳体

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