化工設(shè)備復(fù)習(xí)題

1、 一填空題：（每空1分，共30分）主要用于介質(zhì)熱量交換的壓力容器稱為換熱壓力容器。用符號(hào)E_表示。化工設(shè)備從承壓情況來(lái)看可分低壓_、.中壓、高壓、超高壓。邊緣應(yīng)力的特性：局部性、自限性。標(biāo)準(zhǔn)壓力容器法蘭有甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長(zhǎng)頸對(duì)焊法蘭三種。厚度附加量是由厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量C2組成。外壓容器的失效形式有強(qiáng)度不足和剛度不足。耳式支座由底板_、,筋板、支腳板_組成。安全附件有視鏡、,安全閥、爆破片換熱設(shè)備按傳熱方式分直接接觸式、蓄熱式、間壁式按制作填料的材料，填料分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。13根據(jù)液體流動(dòng)形式不同，板式塔可分為單溢流和雙溢流14.壓力參數(shù)包括：工作壓力P、計(jì)算壓力

2、P、設(shè)計(jì)壓力PwC15對(duì)于碳鋼和低合金鋼制的容器，考慮其剛性需要，其最小壁厚S.=（3）mm;對(duì)于高合金min鋼制容器，其最小壁厚Smin=（2）mm.min受外壓的長(zhǎng)圓筒，側(cè)向失穩(wěn)時(shí)波形數(shù)n=（2）；短圓筒側(cè)向失穩(wěn)時(shí)波形數(shù)為n（2）的整數(shù)。提高法蘭剛度的有效途徑是（增加法蘭厚度）（減小螺栓作用力臂）及（增加法蘭盤(pán)外徑）?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)手孔的公稱直徑有DN為（150mm）和DN為（250mm）兩種。自支撐式塔設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮操作壓力以外，還必須考（自重載荷）、（風(fēng)載荷）、（地震載荷）、（偏心載荷）等載荷。21.外壓容器的失效形式有強(qiáng)度不足和剛度不足。23.考慮到由于腐蝕、機(jī)械磨損而引

3、起筒體厚度減薄，在設(shè)計(jì)時(shí)需引入厚度附加量C24按形狀不同凸形封頭可分為：半球封頭、橢圓形封頭、碟形封頭。臥式支座可分為鞍式、圈式和支腿式三種。補(bǔ)強(qiáng)常用的結(jié)構(gòu)有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)最常見(jiàn)的攪拌器形式有槳式、渦輪式、錨式、推進(jìn)式。二選擇題.（每空2分，共20分）容積大于10m3的低溫液體儲(chǔ)存容器（如液氨儲(chǔ)罐）屬于哪種容器。（C）A、第一類B、第二類C、第三類在化工設(shè)備中用字母E表示的壓力容器為（B）。A、反應(yīng)器B、換熱器C、分離器D、存儲(chǔ)器凸型封頭中，不論從受力、制造難易程度上來(lái)說(shuō)較好的是（B）。A、球形封頭B、標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭C、碟形封頭在回轉(zhuǎn)殼體上，若經(jīng)線為直線時(shí)，第二曲率半徑等于

4、（A）。A、平行圓半徑B、gC、第一曲率半徑下列哪種封頭最適用高壓容器。（A）A、半球形封頭B、橢圓形封頭C、碟形封頭D、平蓋封頭失穩(wěn)時(shí)波形數(shù)為大于2的整數(shù)的外壓圓筒是哪一種。（B）A、長(zhǎng)圓筒B、短圓筒C、剛性圓筒球形容器的支座有柱式、（C）、半埋式、高架式四種。A、支承式B、耳式C、裙式薄壁圓筒的環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的（B）倍。A、1B、2C、3D、49換熱管在管板上的最常用的排列方式是（A）A、正三角形B、轉(zhuǎn)角正三角形C、正方形D、轉(zhuǎn)角正方形10釜式反應(yīng)器裝有蛇管的作用是：（D）A、加物料B、出物料C、攪拌D、傳熱11高壓、中壓管殼式余熱鍋爐屬于哪種容器。（C）A、第一類B、第二類C、第三類

5、12在回轉(zhuǎn)殼體上，若經(jīng)線為直線時(shí)，第一曲率半徑等于（B）。A、平行圓半徑B、gC、第一曲率半徑在化工設(shè)備中用字母S表示的壓力容器為（C）。A、反應(yīng)器B、換熱器C、分離器D、存儲(chǔ)器14球形容器的支座有柱式、裙式、半埋式和（C）四種。A、支承式B、耳式C、高架式15釜式反應(yīng)器裝有蛇管的作用是：（A）A、傳熱B、出物料C、攪拌D、加物料16換熱管在管板上的最常用的排列方式是（A）A、正三角形B、轉(zhuǎn)角正三角形C、正方形D、轉(zhuǎn)角正方形在化工設(shè)備中用字母R表示的壓力容器為（A）。A、反應(yīng)器B、換熱器C、分離器D、存儲(chǔ)器剛性圓筒會(huì)不會(huì)發(fā)生被壓癟的情況（B）A、會(huì)B、不會(huì)C、無(wú)法確定下列哪種多層圓筒結(jié)構(gòu)最適用

6、大型設(shè)備（B）A、多層包扎式B、多層繞板式C、多層熱套式D、多層繞帶式球形容器的支座有柱式、半埋式、高架式和（C）。A、支承式B、耳式C、裙式化工設(shè)備常見(jiàn)的安全附件有視鏡、安全閥、（CA、報(bào)警器B、蜂鳴器C、爆破片三.簡(jiǎn)答題：（每題6分，共30分）分析半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合？半球形封頭的優(yōu)缺點(diǎn)：與其它封頭相比在直徑和壓力相同的情況下，其厚度最?。ㄊ芰ψ詈茫?；當(dāng)容積一定的情況下，表面積最?。ㄗ钍〔牧希?。但封頭深度大，直徑較小時(shí)，整體沖壓制造較困難；直徑大時(shí)，采用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。應(yīng)用場(chǎng)合：多用于高壓容器。橢圓形封頭的特點(diǎn)：從標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度計(jì)算公式中可以看出

7、，其厚度大致和其相連的圓筒厚度相等，因此圓筒體和封頭可采用等厚焊接，封頭深度較淺便于加工，受力較好，故在工程上廣泛應(yīng)用。錐形封頭的特點(diǎn)：廣泛應(yīng)用于許多化工設(shè)備的底蓋，它的優(yōu)點(diǎn)是便于收集與卸除這些設(shè)備中的固體物料。缺點(diǎn)是由于球面與過(guò)度區(qū)及過(guò)渡區(qū)與直邊的連接處經(jīng)線曲率半徑突變，產(chǎn)生邊緣應(yīng)力，故應(yīng)力分布不均勻簡(jiǎn)述固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入了熱補(bǔ)償原件膨脹節(jié)。2）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、能承受較高的壓力，造價(jià)低，管程清洗方便，管子損壞時(shí)易于堵管或更換。3）缺點(diǎn)：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。4）適用場(chǎng)合：適用于殼程介質(zhì)清潔，

8、不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場(chǎng)合。開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)有哪些？如何選擇標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈？補(bǔ)強(qiáng)的形式分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、補(bǔ)強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)應(yīng)滿足以下規(guī)定：殼體材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度W540MPa,以免出現(xiàn)焊接裂紋；補(bǔ)強(qiáng)圈厚度不超過(guò)被補(bǔ)強(qiáng)殼體的名義壁厚的1.5倍；被補(bǔ)強(qiáng)殼體的名義厚度W38mm。衡量換熱器的指標(biāo)有哪些？（1）、傳熱效率要高。（2）、結(jié)構(gòu)要緊湊。（3）、要節(jié)省材料。（4）、流體在設(shè)備中的阻力要小,即壓力降要小。（5）、要求結(jié)構(gòu)可靠、制造成本低,便于安裝、檢修、使用周期長(zhǎng)。列管式換熱器主要有哪幾種？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？列管式換熱器種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)固定管板式結(jié)構(gòu)較

9、簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，相對(duì)其它列管式換熱器其管板最薄。管外清洗困難；管殼間有溫差應(yīng)力存在；當(dāng)兩種介質(zhì)溫差較大時(shí)必須設(shè)置膨脹節(jié)。浮頭式一端管板固定，另一端管板可在殼體內(nèi)移動(dòng)；管殼間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力；管束可抽出，便于清洗。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，金屬耗量較大；浮頭處發(fā)生內(nèi)漏時(shí)不便檢查；管束與管體間隙較大，影響傳熱。填料函式管束一端可自由膨脹；造價(jià)比浮頭式低；檢修、清洗容易；填函處泄漏能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能；殼程中不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的介質(zhì)。U型管式只有一個(gè)管板；管程至少為兩程；管束可以抽出清洗；管子可自由膨脹。管內(nèi)不便清洗；管板上布管少，結(jié)構(gòu)不緊湊，管外介質(zhì)易短路，影響傳熱效果；內(nèi)層管子損壞后

10、不易更換。6.列管式換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容？答：殼體直徑的決定和殼體壁厚的計(jì)算；換熱器封頭選擇，壓力容器法蘭選擇;管板尺寸確定；管子拉脫力的計(jì)算；折流板的選擇與計(jì)算；溫差應(yīng)力計(jì)算。此外還應(yīng)考慮接管、接管法蘭選擇及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)等。7折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？答：在對(duì)流傳熱的換熱器中，為了提高殼程內(nèi)流體的流速和加強(qiáng)湍流強(qiáng)度，以提高傳熱效率，在殼程內(nèi)裝置折流板。折流板還起支撐換熱管的作用。常用形式有：弓形、圓盤(pán)-圓環(huán)形和帶扇形切口三種。折流板的固定是通過(guò)拉桿和定距管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。拉桿是一根兩端皆有螺紋的長(zhǎng)桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板之間則以套在拉桿上的定距管來(lái)緊固。8.簡(jiǎn)

11、述什么是邊緣應(yīng)力，如何處理邊緣應(yīng)力的影響？（P33-34）概念：因?yàn)榻M合殼體幾何形狀不同，或材料的物理性能不同，或載荷不連續(xù)等而使連續(xù)邊緣處的變形受到約束產(chǎn)生的局部應(yīng)力。影響處理：對(duì)大多數(shù)低碳鋼或奧氏體不銹鋼，以及銅、鋁等有色金屬，因?yàn)樗鼈兙哂休^好的塑性，而邊緣應(yīng)力又具有局部性和自限性，因此，在應(yīng)用時(shí)，即使局部某些點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限，而鄰近尚未屈服的彈性區(qū)則會(huì)抑制塑性變形的發(fā)展，使殼體仍處于安定的狀態(tài)。故對(duì)于用這類材料制成的殼體，當(dāng)承受靜載荷時(shí)，除在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行某些局部處理外，一般可以不對(duì)邊緣應(yīng)力特殊考慮或具體計(jì)算。但是，對(duì)于用塑性很差的脆性材料制造的容器殼體，如高強(qiáng)度鋼、低溫下易產(chǎn)生“

12、冷脆”的鋼等，必須充分考慮邊緣應(yīng)力的影響，正確計(jì)算邊緣應(yīng)力并按應(yīng)力分類的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算，否則，將在邊緣高應(yīng)力區(qū)導(dǎo)致脆性或疲勞破壞。由于邊緣應(yīng)力具有局部性，在設(shè)計(jì)中可以進(jìn)行局部處理。如選用合理的連接邊緣結(jié)構(gòu)；局部加強(qiáng)邊緣應(yīng)力區(qū)*盡量避免邊緣區(qū)附近局部應(yīng)力或應(yīng)力集中，如避免在邊緣附近開(kāi)孔等。用高強(qiáng)度、低塑性的低合金鋼材料制造容器殼體時(shí)，在連接焊縫處及其熱影響區(qū),材料容易變脆，并使該局部區(qū)域產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力。因此，在焊縫區(qū)域要采取焊后熱處理，以消除熱應(yīng)力；另外，在結(jié)構(gòu)上也可進(jìn)行一些處理，使其更加合理，例如，采用等厚度連接；盡量使焊縫遠(yuǎn)離連接邊緣另正確選用加強(qiáng)圈等。對(duì)受脈動(dòng)載荷或循環(huán)載荷作用的殼體

13、，當(dāng)邊緣應(yīng)力可能超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，容易引起材料的應(yīng)變硬化現(xiàn)象。如果在同樣載荷的繼續(xù)作用下，還可能在該處出現(xiàn)裂紋并形成裂紋源，因此，對(duì)承受這類載荷的連接邊緣結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取適當(dāng)措施以降低邊緣應(yīng)力的影響。9什么是化工設(shè)備？有何特點(diǎn)？其基本要求？概念:生產(chǎn)實(shí)踐中，要實(shí)現(xiàn)某種化工生產(chǎn)就要有相應(yīng)的機(jī)器和設(shè)備。（如用于對(duì)物料進(jìn)行混合的攪拌設(shè)備、進(jìn)行分離的分離設(shè)備、用于加熱的傳熱設(shè)備，用于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)設(shè)備。還有對(duì)流體進(jìn)行輸送的管道、閥門和儲(chǔ)顧設(shè)備等）。特點(diǎn)：基本要求：功能原理多樣化安全可靠性要求外部殼體多是壓力容器工藝條件要求化-機(jī)-電技術(shù)緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)合理性要求設(shè)備結(jié)構(gòu)大型化便于操作和維修環(huán)境保護(hù)要求10

14、壓力試驗(yàn)的目的？方法有幾種？各適用于什么情況？壓力試驗(yàn)的目的：在超設(shè)計(jì)壓力下，檢查容皿的強(qiáng)度以及密封結(jié)構(gòu)和焊縫有無(wú)泄漏等。分為：液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)：使用情況：對(duì)于不適合進(jìn)行液壓試驗(yàn)的容皿內(nèi)不允許有微量列留液體，由于結(jié)構(gòu)原因不能充滿液體的容皿，如高塔，液壓的液體重力可能超過(guò)基礎(chǔ)承受能力等，均采取氣壓試驗(yàn)。其余都采取液壓試驗(yàn)11什么是應(yīng)力集中？有何特點(diǎn)？容皿開(kāi)孔后，在開(kāi)孔處由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)必會(huì)在該區(qū)域產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，這種局部應(yīng)力急劇增長(zhǎng)的現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。特點(diǎn)：開(kāi)孔處應(yīng)力集中有局部性，且范圍有限開(kāi)孔的相對(duì)尺寸d/D越長(zhǎng)，集中系數(shù)越大（1001000100）開(kāi)孔不宜過(guò)大。被開(kāi)孔殼體/D越小，集中系

15、數(shù)K越大，盡量讓開(kāi)孔處殼體厚度大些,降低應(yīng)力集中系數(shù)。增大接管壁厚也可降低應(yīng)力集中系數(shù)，緩解應(yīng)力集中。四計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某內(nèi)壓圓柱形筒體，已知：設(shè)計(jì)壓力P=0.4MPa,設(shè)計(jì)溫度t=700C，圓筒內(nèi)徑Di=1000mm,總高3000mm,盛裝液體介質(zhì)，液柱靜壓力為0.03MPa，筒體材料16MnR,腐蝕裕量C=1.5mm,2焊接接頭系數(shù)W=0.85,試求筒體厚度。（設(shè)計(jì)溫度下16MnR許用應(yīng)力:厚度616mm時(shí)，Bt=170MPa,厚度1636mm時(shí)，Bt=163MPa）解（1）根據(jù)設(shè)計(jì)壓力P和液柱靜壓力如確定計(jì)算壓力A液柱靜壓力為0.03MPa,已大于設(shè)計(jì)壓力的5%,故應(yīng)計(jì)

16、人計(jì)算壓力中，則A=p+pjt=04+003=0.43MPa求計(jì)算厚度60.43X1000先假設(shè)筒體厚度為616mm,查表3-6猖設(shè)計(jì)溫度為70t時(shí)的許用應(yīng)力理二170MPa,將以上參數(shù)帶入式（3-2）得筒體計(jì)算厚度為8=2X170X0.85-0.43=L49mm（3）求設(shè)計(jì)厚度血d=d+C2=149+15=299mm（4）求名義厚度人査表3-10得鋼板的厚度負(fù)偏差G=0.3ninh因而可取名義厚度=4mm0但對(duì)于低合卷瞬廠生產(chǎn)的鍋爐汽包其工作壓力為銘瞼不,汽包圓筒的平均直徑為瞬6mm,壁厚為16轂，試求汽包圓筒壁被的薄膜應(yīng)力。規(guī)6佛義厚度階取為6mm.【解】活=.5MpaD=816mmS=16mmD弔嗨6評(píng)0196牝0.1取屬薄壁容器m合適，PD2.5x816”b=31.875MPam4S4x16PD2.5x816b=63.75MPam2S2x163.圓筒形和球形容器內(nèi)壓力均為2MPa,圓筒內(nèi)徑Di=1000m