過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題及答案(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題及答案換熱設(shè)備6.1根據(jù)結(jié)構(gòu)來分，下面各項中那個不屬于管殼式換熱器：（ B ）A.固定管板式換熱器B.蓄熱式換熱器C.浮頭式換熱器D.U形管式換熱器6.2常見的管殼式換熱器和板式換熱器屬于以下哪種類型的換熱器：（C ）A.直接接觸式換熱器B.蓄熱式換熱器C.間壁式換熱器D.中間載熱體式換熱器6.3下面那種類型的換熱器不是利用管程和殼程來進行傳熱的：（B ）A.蛇管式換熱器B.套管式換熱器C.管殼式換熱器D.纏繞管式換熱器6.4下列關(guān)于管式換熱器的描述中，錯誤的是：（C ）A.在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換

2、熱器。B.蛇管式換熱器是管式換熱器的一種，它由金屬或者非金屬的管子組成，按需要彎曲成所需的形狀。C.套管式換熱器單位傳熱面的金屬消耗量小，檢測、清洗和拆卸都較為容易。D.套管式換熱器一般適用于高溫、高壓、小流量流體和所需要的傳熱面積不大的場合。6.5下列措施中，不能起到換熱器的防振效果的有：（A）A.增加殼程數(shù)量或降低橫流速度。B.改變管子的固有頻率。C.在殼程插入平行于管子軸線的縱向隔板或多孔板。D.在管子的外邊面沿周向纏繞金屬絲或沿軸向安裝金屬條。6.1按照換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳遞方式進行分類可以分為以下幾種主要形式：（ABC）A.直接接觸式換熱器B.蓄熱式換熱器C.間壁式換熱器D.管式換

3、熱器6.2下面屬于管殼式換熱器結(jié)構(gòu)的有：（ABCD）A.換熱管B.管板C.管箱D.殼體 6.3引起流體誘導(dǎo)振動的原因有：（ACD）A.卡曼漩渦B.流體密度過大C.流體彈性擾動D.流體流速過快6.4傳熱強化的措施有：（BCD）A.提高流量B.增加平均傳熱溫差C.擴大傳熱面積D.提高傳熱系數(shù)6.5下列關(guān)于管殼式換熱器的描述中，錯誤的是：（CD）A.管殼式換熱器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力。B.管殼式換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進行清洗的場合。C.管殼式換熱器適用于管、殼程兩側(cè)溫差較大或者殼側(cè)壓力較高的場合。D.在管殼式換熱器中，當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差不大時，殼體和管

4、束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力6換熱設(shè)備(對)6.1套管式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便的特點(錯)6.2通過增加管程流量或增加橫流速度可以改變卡曼漩渦頻率，從而消除散熱器的振動。(對)6.3余熱鍋爐是在工業(yè)中用來回收余熱的一種鍋爐，它的基本結(jié)構(gòu)和一般鍋爐相似。(錯)6.4余熱鍋爐的使用會增加對環(huán)境的污染(對)6.5使用余熱鍋爐能夠提高熱能總利用率，節(jié)約一次能源消耗。(錯)6.6在換熱設(shè)備中，采用大直徑的換熱管可以增大傳熱面積。(錯)6.7在換熱設(shè)備中，換熱管的管徑愈小，耐壓愈高。(對)6.8管內(nèi)翅片雖然增加了傳熱面積，但是也改變了流體在管內(nèi)的流動形勢和阻力分布，泵功率的損失也會

5、相應(yīng)增加。(錯)6.9管子的固有頻率可以通過精確的計算獲得。(對)6.10板式換熱器可用于處理從水到高黏度的液體的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程，適用于經(jīng)常需要清洗，工作環(huán)境要求十分緊湊的場合。6換熱設(shè)備6.1換熱設(shè)備有哪幾種主要形式？按換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳熱方式進行分類，可分為以下幾種主要形式：1.直接接觸式換熱器利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進行換熱。2.蓄熱式換熱器借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體。3.間壁式換熱器利用間壁（固體壁面）冷熱兩種流體隔開，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。4.中間載熱體式換熱器載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱

6、器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體。6.2間壁式換熱器有哪幾種主要形式？各有什么特點？1.管式換熱器按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、纏繞管式換熱器和管殼式換熱器。在換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性和單位傳熱面積的金屬消耗量等方面不如其它新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)堅固、可靠、適應(yīng)性強、易于制造、能承受較高的操作壓力和溫度等優(yōu)點。在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換熱器。2.板面式換熱器按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板式換熱器。傳熱性能要比管式換

7、熱器優(yōu)越，由于其結(jié)構(gòu)上的特點，使流體能在較低的速度下就達到湍流狀態(tài)，從而強化了傳熱。板面式換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。3.其他一些為滿足工藝特殊要求而設(shè)計的具有特殊結(jié)構(gòu)的換熱器，如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管換熱器、聚四氟乙烯換熱器和石墨換熱器等。6.3管殼式換熱器主要有哪幾種形式？1.固定管板式：結(jié)構(gòu)簡單，承壓高，管程易清潔，可能產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；適用殼側(cè)介質(zhì)清潔；管、殼溫差不大或大但殼側(cè)壓力不高。2.浮頭式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無熱應(yīng)力、管間和管內(nèi)清洗方便，密封要求高。適用殼側(cè)結(jié)垢及大溫差。3.U形管式：結(jié)構(gòu)比較簡單，內(nèi)層管不能更換；適用管內(nèi)清潔、高溫高壓

8、。4.填料函式：結(jié)構(gòu)簡單，管間和管內(nèi)清洗方便，填料處易泄漏；適用4MPa以下，溫度受限制。6.4換熱器流體誘導(dǎo)震動的主要原因有哪些？相應(yīng)采取哪些防震措施？1.強度脹（密封與抗拉脫弱，無縫隙）；2.強度焊（密封與抗拉脫強，有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力）；3.脹焊并用（先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫）。6.5換熱管與管板有哪幾種連接方式？各有什么特點？橫向流誘導(dǎo)振動的主要原因有：卡曼漩渦、流體彈性擾動、湍流顫振、聲振動、射流轉(zhuǎn)換。在橫流速度較低時，容易產(chǎn)生周期性的卡曼漩渦，這時在換熱器中既可能產(chǎn)生管子的振動，也可能產(chǎn)生聲振動。當(dāng)橫流速度較高時，管子的振動一般情況下是由流體彈性不穩(wěn)定性激發(fā)振動，但不

9、會產(chǎn)生聲振動。只有當(dāng)橫流速度很高，才會出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)換而引起管子的振動。為了避免出現(xiàn)共振，要使激振頻率遠離固有頻率?？赏ㄟ^改變流速、改變管子固有頻率、增設(shè)消聲板、抑制周期性漩渦、設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳韧緩絹韺崿F(xiàn)。6.6換熱設(shè)備傳熱強化可采用哪些途徑來實現(xiàn)？ 要使換熱設(shè)備中傳熱過程強化，可通過提高傳熱系數(shù)、增大換熱面積和增大平均傳熱溫差來實現(xiàn)。 提高對流傳熱系數(shù)的方法又可分為有功傳熱強化和無功傳熱強化： 1.有功傳熱強化 應(yīng)用外部能量來達到傳熱強化目的，如攪拌換熱介質(zhì)、使換熱表面或流體振動、將電磁場作用于流體以促使換熱表面附近流體的混合等技術(shù)。 2.無功傳熱強化 無需應(yīng)用外部能量來達到傳熱強化的目的。

10、在換熱器設(shè)計中，用的最多的無功傳熱強化法是擴展表面，它既能增加傳熱面積，又能提高傳熱系數(shù)。 a.如槽管、翅片可增加近壁區(qū)湍流度，設(shè)計結(jié)構(gòu)時要注意優(yōu)先增強傳熱系數(shù)小的一側(cè)的湍流度。 b.改變殼程擋板結(jié)構(gòu)（多弓形折流板、異形孔板、網(wǎng)狀整圓形板），減少死區(qū)。改變管束支撐結(jié)構(gòu)（桿式支撐），減少死區(qū)。7塔設(shè)備7.1塔設(shè)備由那幾部分組成？各部分的作用是什么？無論是填料塔還是板式塔，除了各種內(nèi)件之外，均由塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺等組成。（具體作用參考課本）7.2填料塔中液體分布器的作用是什么？液體分布器安裝于填料上部，它將液相加料及回流液均勻地分布到填料的表面上，形成液體的

11、初始分布。7.3試分析塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗等三種工況下的載荷？ 1.質(zhì)量載荷 塔體、裙座、塔內(nèi)件、塔附件、操作平臺及扶梯質(zhì)量、偏心載荷（再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備）； 操作時物料質(zhì)量； 水壓試驗時充水質(zhì)量； 2.偏心載荷（彎矩） 3.風(fēng)載荷 4.地震載荷（垂直與水平） 5.內(nèi)壓或外壓 6.其他 塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗等三種工況下的載荷是上述各種載荷的組合，請讀者自己思考。7.4簡述塔設(shè)備設(shè)計的基本步驟。 根據(jù)內(nèi)壓計算塔體厚度后，對正常操作、停工檢修及壓力試驗工況分別進行軸向最大拉伸應(yīng)力與最大壓縮應(yīng)力的校核。如不滿足要求，則需調(diào)整塔體厚度，重新進行應(yīng)力校核。 如何確定筒體軸向

12、應(yīng)力？（思路） 內(nèi)壓或外壓引起 重力引起 垂直地震力 最大彎矩（風(fēng)載、水平地震力、偏心彎矩）7.5塔設(shè)備振動的原因有哪些？如何預(yù)防振動？ 安裝于室外的塔設(shè)備，在風(fēng)力的作用下，將產(chǎn)生兩個方向的振動。一種是順風(fēng)向的振動，即振動方向沿著風(fēng)的方向；另一種是橫向振動，即振動方向沿著風(fēng)的垂直方向，又稱橫向振動或風(fēng)的誘導(dǎo)振動。 為了防止塔的共振，塔在操作時激振力的頻率(即升力作用的頻率或旋渦脫落的頻率)fv不得在塔體第一振型固有頻率的0.851.3倍范圍內(nèi)?？刹扇∫韵麓胧┻_到這一目的：1.增大塔的固有頻率。2.采用擾流裝置。3.增大塔的阻尼。7.6塔設(shè)備設(shè)計中，哪些危險界面需要校核軸向強度和穩(wěn)定性？1.裙座

13、底部截面及孔中心橫截面是危險截面。2.筒體與群座連接處的橫截面。8反應(yīng)設(shè)備8.1反應(yīng)設(shè)備有哪幾種分類方法？簡述幾種常見的反應(yīng)設(shè)備的特點。反應(yīng)設(shè)備可分為化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器。前者是指在其中實現(xiàn)一個或幾個化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)產(chǎn)物的設(shè)備；后者是指為細(xì)胞或酶提供適宜的反應(yīng)環(huán)境以達到細(xì)胞生長代謝和進行反應(yīng)的設(shè)備。（具體分類見課本8.1反應(yīng)器分類）8.2機械攪拌反應(yīng)器主要由哪些零部件組成？攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等統(tǒng)稱為攪拌機。8.3攪拌容器的傳熱元件有哪幾種？各有什么特點？常用的換熱元件有夾

14、套和內(nèi)盤管。當(dāng)夾套的換熱面積能滿足傳熱要求時，應(yīng)優(yōu)先采用夾套，這樣可減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占用有效容積。夾套的主要結(jié)構(gòu)型式有：整體夾套、型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套等。（具體結(jié)構(gòu)特征請參照課本）8.4攪拌器在容器內(nèi)的安裝方法有哪幾種？對于攪拌機頂插式中心安裝的情況，其流型有什么特點？對于攪拌機頂插式中心安裝的立式圓筒，有三種基本流型：徑向流，軸向流，切向流。除中心安裝的攪拌機外，還有偏心式、底插式、側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式。8.5常見的攪拌器有哪幾種？簡述各自特點。1.漿式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速較高，小容積；2.推進式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)能力強，可用于大容積攪拌；3.渦

15、輪式用于中粘度達50Pa.s，范圍較廣，轉(zhuǎn)速較高，中容積；4.錨式用于高粘最高達100Pa.s，轉(zhuǎn)速較低。8.6渦輪式攪拌器在容器中的流型及其應(yīng)用范圍？渦輪式攪拌器是應(yīng)用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理粘度范圍很廣的流體。渦輪式攪拌器可分為開式和盤式二類。渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團分散得很細(xì)，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液液分散、液固懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉是指葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。平直葉、后彎葉為徑向流型。在有擋板時以槳葉為界形成上下兩個循

16、環(huán)流。折葉的還有軸向分流，近于軸流型8.7生物反應(yīng)容器中選用的攪拌器時應(yīng)考慮的因素？生物反應(yīng)器中常常采用機械攪拌式反應(yīng)器。發(fā)酵罐所處理的對象是微生物，它的繁殖、生長，與化學(xué)反應(yīng)過程有很大的區(qū)別，在設(shè)計中還要充分考慮以下因素：(1)生物反應(yīng)器都是在多相體系中進行的，發(fā)酵液粘度是變化的，生物顆粒具有生命活力，其形態(tài)可能隨著加工過程的進行而變化。(2)大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感剪切作用可能影響細(xì)胞的生成速率和組成比例，因此對攪拌產(chǎn)生的剪切力要控制在一定的范圍內(nèi)。(3)大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣氧氣對需氧菌的培養(yǎng)至關(guān)重要，只要短暫缺氧，就會導(dǎo)致菌體的失活或死亡。而氧在水中溶解度極低，因此氧氣的供應(yīng)就成為十分突出的問題。8.8攪拌軸的設(shè)計需要考慮哪些因素？ 設(shè)計攪拌軸時，應(yīng)考慮以下四個因素