第1章压力容器导言
思考题1.1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：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构
思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？
答：
筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；
封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；
密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；
开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
思考题 1.3 《容规》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：《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也越高。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，则储藏的能量越大，发生破裂爆炸时产生危害也越大。因此，《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，不仅要根据压力的高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类。
思考题1.4《容规》与GB150的适用范围是否相同？为什么？
答：《压力容器安全技术监察规程》与GB150适用范围的相异之处见下表：
思考题1.5 GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？
答： GB150：《钢制压力容器》中国第一部压力容器国家标准，适用于压力不大于35Mpa的钢制压力容器的设计，制造，检验和验收。设计温度根据钢材允许的温度确定。以弹性失效和失稳失效为设计准则。只是用于固定的承受载荷的压力容器
JB4732：《钢制压力容器――分析设计准则》是分析设计准则，适用压力低于100Mpa。设计温度以钢材儒变控制设计应力的相应温度。采用塑性失效，失稳失效，疲劳失效为设计准则。
JB/T4735：《钢制焊接常压容器》属于常规设计准则。适用压力-0.02Mpa～0.1Mpa的低压容器。不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器。。采用弹性失效和失稳失效准则
思考题1.6过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？
答：
安全可靠
满足过程要求
综合经济性好
易于操作、维护和控制
优良的环境性能
(具体内容参照课本绪论)
思考题 1.7在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方，而并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何在？、
答：理论上应力集中的地方，是假设材料在弹性区域内计算出来的，而压力容器破坏时材已经处于塑性区域，不再满足弹性理论的条件，而应力按照塑性规律重新分布，此时应力最大的地方已经不再是连接处的地方。所以首先破坏不在连接处而是处于封头与筒体连接处一段距离的地方。
第2章压力容器应力分析
2.1 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么？
答：
1.假设壳体材料连续、均匀、各向同性；受载后变形是小变形；壳壁各层纤维在变形后互不挤压。
2.所受载荷轴对称。
3.边界条件轴对称。
2.2 推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中于经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？
答：在理论上是可以的.微元体的取法不影响应力分析的结果,但对计算过程的复杂程度有很大影响。
2.3 试分析标准椭圆封头采用长短轴之比a/b=2的原因。
答：半椭圆形端盖的应力情况不如半球形端盖均匀，但比碟形端盖要好。对于长短轴之比为2的椭圆形端盖，从薄膜应力分析来看，沿经线各点的应力是有变化的，顶点处应力最大，在赤道上出现周向应力，但整个端盖的应力分布仍然比较均匀。与壁厚相等的筒体联接，椭圆形端盖可以达到与筒体等强度，边缘附近的应力不比薄膜应力大很多，这样的联接一般也不必考虑它的不连续应力。对于长短半轴之比为2的椭圆形端盖，制造也容易，因此被广泛采用，称为标准椭圆盖。
2.4 何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有那些重要特征，其中β与(Rt)平方根两个参数量的物理意义是什么？
答： 由于壳体的总体结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的的应力增大现象，称为“不连续效应”。不连续应力具有局部性和自限性两种特性。
2.5单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有那些特征？当承受的内压很高时，能否仅用增加壁厚来提高承载能力，为什么？
答：（应力分布特征见课本2.3厚壁圆筒应力分析）
由单层厚壁圆筒的应力分析可知，在内压力作用下，筒壁内应力分布是不均匀的，内壁处应力最大，外壁处应力最小，随着壁厚或径比K 值的增大，内外壁应力差值也增大。如按内壁最大应力作为强度设计的控制条件，那么除内壁外，其它点处，特别是外层材料，均处于远低于控制条件允许的应力水平，致使大部分筒壁材料没有充分发挥它的承受压力载荷的能力。同时，随壁厚的增加，K 值亦相应增加，但应力计算式分子和分母值都要增加，因此，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。
2.6 单层薄壁圆筒同时承受内压Pi 和外压Po 作用时，能否用压差代入仅受内压或仅受外压的厚壁圆筒筒壁应力计算式来计算筒壁应力？为什么？
答：不能。材料在承受内外压的同时与单独承受时，材料内部的力学形变与应力是不一样的。例如，筒体在承受相同大小的内外压时，内外压差为零，此时筒壁应力不等于零。
2.7 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： 内加热情况下内壁应力叠加后得到改善，而外壁应力有所恶化。外加热时则相反，内壁应力恶化，而外壁应力得到很大改善。
（综合应力沿厚壁圆筒分布见课本2.3厚壁圆筒应力分析）
首先屈服点需要通过具体计算得出，可能是任意壁厚上的点。
2.8 为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程dr d r r
r σσσθ=-，在弹塑性应力分析中同样适用？
答： 微元体的平衡方程是从力的平衡角度列出的，不涉及材料的性质参数（如弹性模量，泊松比），
不涉及应力与应变的关系，故在弹塑性应力分析中仍然适用。
2.9 一厚壁圆筒，两端封闭且能可靠地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式2r
z σσσθ+=，对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？
答： 成立。
2.10 有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比K 和材料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压力是否相同？为什么？
答：不相同。采用多层圆筒结构，使内层材料受到压缩预应力作用，而外层材料处于拉伸状态。当厚壁圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布由按Lam è（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，也提高了爆破压力。
2.11 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： 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。
2.12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：受轴对称均布载荷薄圆板的应力有以下特点
① 内为二向应力
r σ、θσ。平行于中面各层相互之间的正应力z σ及剪力r Q 引起的切应力τ均可予以忽略。
②正应力r σ、θσ沿板厚度呈直线分布，在板的上下表面有最大值，是纯弯曲应力。
③应力沿半径的分布与周边支承方式有关，工程实际中的圆板周边支承是介于两者之间的形式。
④薄板结构的最大弯曲应力max σ与()2
t R 成正比，而薄壳的最大拉（压）应力max σ与t R 成正比，故在相同
t R 条件下，薄板的承载能力低于薄壳的承载能力。
2.13试比较承受横向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.挠度 周边固支和周边简支圆平板的最大挠度都在板中心。
周边固支时，最大挠度为 D pR w
f '=644max
周边简支时，最大挠度为
D pR w
s '++=64154max μμ
二者之比为 μμ++=15max max f s w w
对于钢材，将3.0=μ代入上式得 08.43.013.05max max =++=f s w w
这表明，周边简支板的最大挠度远大于周边固支板的挠度。
2.应力
周边固支圆平板中的最大正应力为支承处的径向应力，其值为
()
22max 43t pR f r =σ
周边简支圆平板中的最大正应力为板中心处的径向应力，其值为
()
()22max 833t pR s r μσ+= 二者的比值为
()()23max max
μσσ+=f r s r
对于钢材，将3.0≈μ代入上式得
()()65.123.3max max
==f r s r σσ
这表明周边简支板的最大正应力大于周边固支板的应力。
2.1 4 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作比较，它们有何异同？ 答：
1.在内压作用下，这些壳体将产生应力和变形，当此应力超过材料的屈服点，壳体将产生显著变形，直至断裂。
2.壳体在承受均布外压作用时，壳壁中产生压缩薄膜应力，其大小与受相等内压时的拉伸薄膜应力相同。但此时壳体有两种可能的失效形式：一种是因强度不足，发生压缩屈服失效；另一种是因刚度不足，发生失稳破坏。
2.15 试述影响承受均布外压圆柱壳的临界压力因素有哪些？为提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，应采用高强材料。对否，为什么？
答：对于给定外直径Do和壳壁厚度t的圆柱壳，波纹数和临界压力主要决定于，圆柱壳端部边缘或周向上约束形式和这些约束处之间的距离，即临界压力与圆柱壳端部约束之间距离和圆柱壳上两个刚性元件之间距离L有关。临界压力还随着壳体材料的弹性模量E、泊松比μ的增大而增加。非弹性失稳的临界压力，还与材料的屈服点有关。
弹性失稳的临界压力与材料强度无关，故采用高强度材料不能提高圆柱壳弹性失稳的临界压力。
2.16 求解内压壳体与接管连接处的局部应力有哪几种方法？
答：
(1)应力集中系数法:
a.应力集中系数曲线
b.应力指数法
(2)数值计算;
(3)应力测试
2.17 圆柱壳除受到介质压力作用外，还有哪些从附件传递来的外加载荷？
答：除受到介质压力作用外，过程设备还承受通过接管或其它附件传递来的局部载荷，如设备的自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的约束反力、温度变化引起的载荷等。这些载荷通常仅对附件与设备相连的局部区域产生影响。此外，在压力作用下，压力容器材料或结构不连续处，如截面尺寸、几何形状突变的区域、两种不同材料的连接处等，也会在局部区域产生附加应力。
第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响
3.1压力容器用钢有哪些基本要求？
压力容器用钢的基本要求是有较高的强度，良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性。
3.2影响压力容器钢材性能的环境因素主要有哪些？
影响压力容器钢材性能的环境因素主要有温度高低、载荷波动、介质性质、加载速率等。
3.3为什么要控制压力容器用钢中的硫、磷含量？
因为硫和磷是钢中最主要的有害元素。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。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即可大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性、抗中子辐照脆化能力，改善抗应变时效性能、抗回火脆化性能和耐腐蚀性能。
3.4为什么说材料性能劣化引起的失效往往具有突发性？工程上可采取哪些措施来预防这种失效？
因为材料性能劣化往往单靠外观检查和无损检测不能有效地发现，因而由此引起事故往往具有突发性。工程上在设计阶段要预测材料性能是否会在使用中劣化，并采取有效的防范措施。
3.5压力容器选材应考虑哪些因素？
压力容器零件材料的选择，应综合考虑容器的使用条件、相容性、零件的功能和制造工艺、材料性能、材料使用经验（历史）、综合经济性和规范标准。
4 压力容器设计
思考题：
4.1为保证安全，压力容器设计时应综合考虑哪些因素？具体有哪些要求？
为保证安全，压力容器设计应综合考虑材料、结构、许用应力、强（刚）度、制造、检验等环节，这些环节环环相扣，每个环节都应予以高度重视。
压力容器设计就是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。结构设计主要是确定合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等要求；强（刚）度设计的内容主要是确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求，以确保容器安全可靠地运行；密封设计主要是选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。
4.2压力容器的设计文件应包括哪些内容？
压力容器的设计文件应包括设计图样、技术条件、设计计算书，必要时还应包括设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。
4.3压力容器设计有哪些设计准则？它们和压力容器失效形式有什么关系？
压力容器设计准则大致可分为强度失效设计准则、刚度失效设计准则、失稳失效设计准则和泄漏失效准则。
压力容器设计时，应先确定容器最有可能发生的失效形式，选择合适的失效判据和设计准则，确定适用的设计规范标准，再按规范要求进行设计和校核。
4.4什么叫设计压力？液化气体储存压力容器的设计压力如何确定？
设计压力是指在相应设计温度下用以确定容器的计算壁厚及其元件尺寸的压力。
对于储存液化气体的压力容器，其设计压力应高于工作条件下可能达到的最高金属温度下的液化气体的饱和蒸汽压。
4.5一容器壳体的内壁温度为i T ，外壁温度为o T ，通过传热计算得出的元件金属截面的温度平均值为T ，请问设计温度取哪个？选材以哪个温度为依据？
设计温度取T 。选材以设计温度为准。
4.6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？
其中，若计算厚度小于最小厚度，则计算厚度取最小厚度值。
设计厚度。因为设计厚度为计算厚度和腐蚀裕量之和，其中计算厚度是由强度（刚度）公式确定，而腐蚀裕量由设计寿命确定，两者之和同时满足强度和寿命要求。
4.7影响材料设计系数的主要因素有哪些？
材料设计系数是一个强度“保险”系数，主要是为了保证受压元件强度有足够的安全储备量，其大小与应力计算的精确性、材料性能的均匀性、载荷的确切程度、制造工艺和使用管理的先进性以及检验水平等因素有着密切关系。
4.8压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区别？
(1)
常规设计： ① 将容器承受的“最大载荷”按一次施加的静载荷处理，不涉及容器的疲劳寿命问题，
不考虑热应力。
② 常规设计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之内，则认为筒体和部件是安全的。
③
常规设计规范中规定了具体的容器结构形式。 (2)
分析设计： ①
将各种外载荷或变形约束产生的应力分别计算出来,包括交变载荷,热应力,局部应力
等。
②
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。
③ 可应用于承受各种载荷、任何结构形式的压力容器设计，克服了常规设计的不足。 4.9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？ 若圆筒外直径与内直径的比值maz i o D D )(≤1.1~1.2时，称为薄壁圆筒；反之，则称为厚壁圆筒。 薄壁圆筒强度设计以薄膜理论为基础，采用最大拉应力准则；厚壁圆筒的强度计算以拉美公式为基础，采用塑性失效设计准则或爆破失效设计准则设计。
4.10高压容器的圆筒有哪些结构形式？它们各有什么特点和适用范围？
(1) 多层包扎式：制造工艺简单，不需要大型复杂的加工设备；与单层式圆筒相比安全可
靠性高；对介质适应性强；但制造工序多、周期长、效率低、钢板材料利用率低，尤其是筒节间对焊的深环焊缝对容器的制造质量和安全有显著影响。
(2) 热套式：具有包扎式圆筒的大多数优点外，还具有工序少，周期短等优点。
(3) 绕板式：机械化程度高，制造效率高，材料的利用率也高；但筒节两端会出现明显的
累积间隙，影响产品的质量。
(4) 整体多层包扎式：是一种错开环缝合采用液压夹钳逐层包扎的圆筒结构，避免圆筒上
出现深环焊缝，可靠性较高。
(5) 绕带式：又分型槽绕带式和扁平钢带倾角错绕式。型槽绕带式结构的圆筒具有较高的
安全性，机械化程度高，材料的损耗少，且由于存在预紧力，在内压作用下，筒壁应力分布比较均匀，但对钢带的技术要求高。扁平钢带倾角错绕式圆筒结构具有设计灵活、制造方便、可靠性高、在线安全监控容易等优点。
4.11高压容器圆筒的对接深环焊缝有什么不足？如何避免？
高压容器圆筒的对接深环焊缝影响容器的制造质量和安全：
(1)
无损检测困难，无法用超声检测，只能依靠射线检测； (2) 焊缝部位存在很大的焊接残余应力，且焊缝晶粒易变得粗大而韧性下降，，因而焊缝
质量较难保证；
(3) 环焊缝的坡口切削工作量大，且焊接复杂。
采用整体多层包扎式或绕带式等组合式圆筒。
4.12对于内压厚壁圆筒，中径公式也可按第三强度理论导出，试作推导。
在仅受内压作用时，圆筒内壁处三向应力分量分别为：
i r p -=σ；)1
1(22-+=K K p i θσ；)11(2-=K p i z σ 显然，θσσ=1，r σσ=3，由第三强度理论得：
=-=-r σσσσθ31
4.13为什么GB150中规定内压圆筒厚度计算公式仅适用于设计压力[]φσt
p 4.0≤？ 由圆筒的薄膜应力按最大拉应力准则导出的内压圆筒厚度计算公式为：[]p pR t i -=σδ22 （1） 按形状改变比能屈服失效判据计算出的内压厚壁筒体初始屈服压力与实测值较为吻合，因而与形状改
变比能准则相对应的应力强度4eq σ能较好地反映厚壁筒体的实际应力水平。4eq σ=c p K K 1
322
-与中径公式相对应的应力强度c eqm
p K K )
1(21-+=σ比值eqm eq σσ4随径比K 的增大而增大。当K =1.5时，此比值为 eqm eq σσ4≈1.25
这表明内壁实际应力强度是按中径公式计算的应力强度的1.25倍。GB150中取s n =1.6，在液压试验
（T p =1.25p ）时，筒体内表面的实际应力强度最大为许用应力的1.25×1.25=1.56<1.6倍，说明筒体内表面金属仍未达到屈服点，处于弹性状态。这说明式（1）的适用厚度可扩大到K
≤1.5。 当K =1.5时，δ=2/)1(-K D i =0.25i D ，代入式（1）得：
[]c t i c i p D p D -=
φσ225.0 即 []φσt
c p 4.0= 因此，内压圆筒厚度计算公式（1）仅适用于c p ≤0.4[]φσt
时。 4.14椭圆形封头、碟形封头为何均设置直边段？
直边段可避免封头和筒体的连接环焊缝处出现经向曲率半径突变，改善焊缝的受力状况。
4.15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。
(1) 半球形封头
在均匀内压作用下，薄壁球形容器的薄膜应力为相同直径圆筒体的一半。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也较大。半球形封头常用在高压容器上。
(2) 椭圆形封头
椭球部分经线曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀，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。
(3) 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它部位，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。
(4) 锥壳
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体的中间过渡段，因而在中、低压容器中使用较为普遍。
(5) 平盖
平盖厚度计算是以圆平板应力分析为基础的，主要用于直径较小、压力较高的容器。
4.16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？
(1) 垫片比压力
形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力，称为“垫片比压力”，用
y 表示，单位为MPa 。
(2) 垫片系数 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，称为操作密封比压。操作密封比压往往用介质计算压力的m 倍表示，这里m 称为“垫片系数”，无因次。
4.17法兰标准化有何意义？选择标准法兰时，应按哪些因素确定法兰的公称压力？
为简化计算、降低成本、增加互换性，制订了一系列法兰标准。法兰标准根据用途分管法兰和容器法
兰两套标准。
法兰的公称压力应取容器或管道的设计压力相近且又稍高一级的公称压力，且不应低于法兰材料在工作温度下的允许工作压力。
4.18在法兰强度校核时，为什么要对锥颈和法兰环的应力平均值加以限制？
当法兰锥颈有少量屈服时，锥颈部分和法兰环所承受的力矩将重新分配，锥颈已屈服部分不能再承受载荷，其中大部分需要法兰环来承担，这就使法兰环的实际应力有可能超过原有的法兰环强度条件。因此为使法兰环不产生屈服，保证密封可靠，需对锥颈部分和法兰环的平均应力加以限制。
4.19简述强制式密封，径向或轴向自紧式密封的机理，并以双锥环密封为例说明保证自紧密封正常工作的条件。
(1)
密封机理： ① 强制式密封：在预紧和工作状态下都完全依靠连接件的作用力强行挤压密封元件从而
达到密封目的。
② 自紧式密封：主要依靠容器内部的介质压力压紧密封元件实现密封，介质压力越高，
密封越可靠。自紧式密封根据密封元件的主要变形形式，又可分为轴向自紧式密封和径向自紧式密封。轴向自紧式密封的密封性能主要依靠密封元件的轴向刚度小于被连接件的轴向刚度来保证；而径向自紧式密封主要依靠密封元件的径向刚度小于被连接件的径向刚度来实现。
(2) 双锥密封是一种保留了主螺栓但属于有径向自紧作用的半自紧式密封结构。为保证自
紧密封正常工作，应：
①
两锥面上的比压必须大于软金属垫片所需要的操作密封比压； ② 合理设计双锥环的尺寸，使双锥环有适当的刚度，保持有适当的回弹自紧力。
4.20按GB150规定，在什么情况下壳体上开孔可不另行补强？为什么这些孔可不另行补强？
GB150规定，当在设计压力小于或等于2.5MPa 的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径小于或等于89mm 时，只要接管最小厚度满足表1要求，就可不另行补强。
表1 不另行补强的接管最小厚度
压力容器常常存在各种强度裕量，例如接管和壳体实际厚度往往大于强度需要的厚度；接管根部有填角焊缝；焊接接头系数小于1但开孔位置不在焊缝上。这些因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的开孔接管，可以不予补强。
4.21采用补强圈补强时，GB150对其使用范围作了何种限制，其原因是什么？
补强圈等面积补强法是以无限大平板上开小圆孔的孔边应力分析作为其理论依据。但实际的开孔接管是位于壳体而不是平板上，壳体总有一定的曲率，为减小实际应力集中系数与理论分析结果之间的差异，GB150对开孔的尺寸和形状给予一定的限制：
① 圆筒上开孔的限制，当其内径i D ≤1500mm 时，开孔最大直径d ≤i D 21，且d ≤
520mm ；当其内径i D ＞1500mm 时，开孔最大直径d ≤i D 31，且d ≤1000mm 。
②
凸形封头或球壳上开孔最大直径d ≤i D 21。 ③
锥壳（或锥形封头）上开孔最大直径d ≤i D 31，i D 为开孔中心处的锥壳内直径。 ④ 在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线宜垂直于封头表面。
4.22在什么情况下，压力容器可以允许不设置检查孔？
容器若符合下列条件之一，则可不必开设检查孔：①筒体内径小于等于300mm 的压力容器；②容器上设有可拆卸的封头、盖板或其它能够开关的盖子，其封头、盖板或盖子的尺寸不小于所规定检查孔的尺寸；③无腐蚀或轻微腐蚀，无需做内部检查和清理的压力容器；④制冷装置用压力容器；⑤换热器。
4.23试比较安全阀和爆破片各自的优缺点？在什么情况下必须采用爆破片装置？
(1) 安全阀
安全阀的作用是通过阀的自动开启排出气体来降低容器内过高的压力。其优点是仅排放容器内高于规定值的部分压力，当容器内的压力降至稍低于正常操作压力时，能自动关闭，避免一旦容器超压就把全部气体排出而造成浪费和中断生产；可重复使用多次，安装调整也比较容易。但密封性能较差，阀的开启有滞后现象，泄压反应较慢。
(2) 爆破片
爆破片是一种断裂型安全泄放装置，它利用爆破片在标定爆破压力下即发生断裂来达到泄压目的，泄压后爆破片不能继续有效使用，容器也被迫停止运行。虽然爆破片是一种爆破后不重新闭合的泄放装置，但与安全阀相比，它有两个特点：一是密闭性能好，能做到完全密封；二是破裂速度快，泄压反应迅速。因此，当安全阀不能起到有效保护作用时，必须使用爆破片或爆破片与安全阀的组合装置。
在以下场合应优先选用爆破片作为安全泄放装置：
①介质为不洁净气体的压力容器；②由于物料的化学反应压力可能迅速上升的压力容器；③毒性程度为极度、高度危害的气体介质或盛装贵重介质的压力容器；④介质为强腐蚀性气体的压力容器，腐蚀性大的介质，用耐腐蚀的贵重材料制造安全阀成本高，而用其制造爆破片，成本非常低廉。
4.24压力试验的目的是什么？为什么要尽可能采用液压试验？
对于内压容器，耐压试验的目的是：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渗漏，检验密封结构的密封性能。对于外压容器，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，跟缺陷无关，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，故应选用压缩系数小的流体作为试验介质。常温时，水的压缩系数比气体要小得多，且来源丰富，因而是常用的试验介质。
4.25简述带夹套压力容器的压力试验步骤，以及内筒与夹套的组装顺序。
夹套容器是由内筒和夹套组成的多腔压力容器，各腔的设计压力通常是不同的，应在图样上分别注明内筒和夹套的试验压力值。内筒根据实际情况按外压容器或内压容器确定试验压力；夹套按内压容器确定试验压力。
先做内筒压力试验，压力试验安全后组装夹套。在确定了夹套试验压力后，还必须校核内筒在该试验压力下的稳定性。如不能满足外压稳定性要求，则在作夹套的液压试验时，必须同时在内筒保持一定的压力，以确保夹套试压时内筒的稳定性。
4.26为什么要对压力容器中的应力进行分类？应力分类的依据和原则是什么？
压力容器所承受的载荷有多种类型，如机械载荷（包括压力、重力、支座反力、风载荷及地震载荷等）、热载荷等。它们可能是施加在整个容器上（如压力），也可能是施加在容器的局部部位（如支座反力）。因此，载荷在容器中所产生的应力与分布以及对容器失效的影响也就各不相同。就分布范围来看，有些应力遍布于整个容器壳体，可能会造成容器整体范围内的弹性或塑性失效；而有些应力只存在于容器的局部部位，只会造成容器局部弹塑性失效或疲劳失效。从应力产生的原因来看，有些应力必须满足与外载荷的静力平衡关系，因此随外载荷的增加而增加，可直接导致容器失效；而有些应力则是在载荷作用下由于变形不协调引起的，因此具有“自限性”。
因此有必要对应力进行分类，再按不同的设计准则来限制。
压力容器应力分类的依据是应力对容器强度失效所起作用的大小。这种作用又取决于下列两个因素：（1）应力产生的原因。即应力是外载荷直接产生的还是在变形协调过程中产生的，外载荷是机械载荷还是热载荷。（2）应力的作用区域与分布形式。即应力的作用是总体范围还是局部范围的，沿厚度的分布是均匀的还是线性的或非线性的。
4.27一次应力、二次应力和峰值应力的区别是什么？
1.一次应力是指平衡外加机械载荷所必须的应力。一次应力必须满足外载荷与内力及内力矩的静力平衡关系，它随外载荷的增加而增加，不会因达到材料的屈服点而自行限制，所以，一次应力的基本特征是“非自限性”。另外，当一次应力超过屈服点时将引起容器总体范围内的显著变形或破坏，对容器的失效影响最大。
2.二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剪应力。二次应力不是由外载荷直接产生的，其作用不是为平衡外载荷，而是使结构在受载时变形协调。这种应力的基本特征是它具有自限性，也就是当局部范围内的材料发生屈服或小量的塑性流动时，相邻部分之间的变形约束得到缓解而不再继续发展，应力就自动地限制在一定范围内。
3.峰值应力是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量，介质温度急剧变化在器壁或管壁中引起的热应力也归入峰值应力。峰值应力最主要的特点是高度的局部性，因而不引起任何明显的变形。其有害性仅是可能引起疲劳破坏或脆性断裂。
4.28分析设计标准划分了哪五组应力强度？许用值分别是多少？是如何确定的？
(1)一次总体薄膜应力强度SⅠ许用值以极限分析原理来确定的。SⅠ<=KSm
(2)一次局部薄膜应力强度SⅡ SⅡ<=1.5KSm
(3)一次薄膜（总体或局部）加一次弯曲应力强度SⅢ SⅢ<=1.5KSm
(4)一次加二次应力强度SⅣ根据安定性分析，一次加二次应力强度SⅣ许用值为3Sm
(5)峰值应力强度SⅤ按疲劳失效设计准则，峰值应力强度应由疲劳设计曲线得到的应力幅Sa进行评定，即SⅤ<=Sa
4.29在疲劳分析中，为什么要考虑平均应力的影响？如何考虑？
疲劳试验曲线或计算曲线是在平均应力为零的对称应力循环下绘制的，但压力容器往往是在非对称应力循环下工作的，因此，要将疲劳试验曲线或计算曲线变为可用于工程应用的设计疲劳曲线，除了要取
一定的安全系数外，还必须考虑平均应力的影响。
平均应力增加时，在同一循环次数下发生破坏的交变应力幅下降，也就是说，在非对称循环的交变应力作用下，平均应力增加将会使疲劳寿命下降。关于同一疲劳寿命下平均应力与交变应力幅之间相互关系的描述，有多种形式，最简单的是Goodman提出的方程（见课本4.5疲劳分析）。
5.储存设备
5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由
根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。考虑到除弯距以外的载荷，所以常取外圆筒的弯距较小。所以取A小于等于0.2L。
当A满足小于等于0.2L时，最好使A小于等于0.5Rm（Rm为圆筒的平均半径）。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。
5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较（图见课本）
外伸梁的剪力和弯矩图与此图类似，只是在两端没有剪力和弯矩作用，两端的剪力和弯矩均为零。5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？
由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯距，在周向弯距的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形，产生所谓“扁塌”现象。
可以设置加强圈，或者使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用。
5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？
(1)圆筒上的轴向应力。由轴向弯矩引起。
(2)支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的附加拉伸应力。由横向剪力引起。
(3)支座截面处圆筒的周向弯曲应力。由截面上切向切应力引起。
(4)支座截面处圆筒的周向压缩应力。通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致的。
5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？
鞍座包角的大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布，而且也影响卧式储罐的稳定性和储罐－支座系统的重心高低。包角小，鞍座重量轻，但重心高，且鞍座处圆筒上的应力较大。
5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？
如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处（A>0.5Ri），且圆筒不足以承受周向弯距时，就需在支座截面处的圆筒上设置加强圈，以便与圆筒一起承载。
5.7 球形储罐有哪些特点？设计球罐时应考虑那些载荷？各种罐体型式有何特点？
球形储罐应力分布均匀。
设计时要考虑压力载荷、重量载荷、风载荷、雪载荷、地震载荷和环境温度变化引起的载荷。
纯桔瓣式的特点是球壳拼装焊缝较规则，施焊组装比较容易，加快组装进度并可对其实施自动焊。但是球瓣在各带位置尺寸大小不一，只能在本带内或上，下对称的带间互换；下料成型复杂，板材利用率低，板材较小，不易设计人孔和接管。且不易错开焊缝。
足球瓣式，由于每块的尺寸相同，下料规格化，材料利用率好，互换性好，组装焊缝短。但是焊缝排布比较困难，组装困难，且此类罐的适用容积较小。
混合式罐体基本结合了前面两种的有点，现在的应用比较广泛。
5.8 球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则？
支柱在球壳赤道带等距离布置，支柱中心线和球壳相切或相割而焊接起来。若相割，支柱中心线和球壳交点同球心连线与赤道平面的夹角为10°～20°。为了能承受风载荷和地震载荷，保证稳定性，还必须在支柱间设置连接拉杆。
5.9 液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响？
不仅要考虑环境温度、风载荷、雪载荷和地震载荷，还要注意液化气体的膨胀性和压缩性。
6.换热设备
6.1换热设备有哪几种主要形式？
按换热设备热传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式：
1.直接接触式换热器利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热。
2.蓄热式换热器借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体。
3.间壁式换热器利用间壁（固体壁面）冷热两种流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。
4.中间载热体式换热器载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体。
6.2间壁式换热器有哪几种主要形式？各有什么特点？
管式换热器按传热管的结构形式不同大致可分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。
在换热效率、结构紧凑性和单位传热面积的金属消耗量等方面不如其它新型换热器，但它具有结构坚固、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高的操作压力和温度等优点。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。
板面式换热器按传热板面的结构形式可分为：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板式换热器。
传热性能要比管式换热器优越，由于其结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。板面式换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
其他一些为满足工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器，如回转式换热器、热管换热器、聚四氟乙烯换热器和石墨换热器等。
6.3管壳式换热器主要有哪几种形式？
1.固定管板式：结构简单，承压高，管程易清洁，可能产生较大热应力；适用壳侧介质清洁；管、壳温差不大或大但壳侧压力不高。
2.浮头式：结构复杂，无热应力、管间和管内清洗方便，密封要求高。适用壳侧结垢及大温差。
3.U形管式：结构比较简单，内层管不能更换；适用管内清洁、高温高压。
4.填料函式：结构简单，管间和管内清洗方便，填料处易泄漏；适用4MPa以下，温度受限制。
6.4换热器流体诱导震动的主要原因有哪些？相应采取哪些防震措施？
1.强度胀（密封与抗拉脱弱，无缝隙）；
2.强度焊（密封与抗拉脱强，有缝隙，存在焊接残余热应力）；
3.胀焊并用（先焊后胀，至少保证其中之一抗拉脱）。
6.5换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？
横向流诱导振动的主要原因有：卡曼漩涡、流体弹性扰动、湍流颤振、声振动、射流转换。
在横流速度较低时，容易产生周期性的卡曼漩涡，这时在换热器中既可能产生管子的振动，也可能产生声振动。当横流速度较高时，管子的振动一般情况下是由流体弹性不稳定性激发振动，但不会产生声振动。只有当横流速度很高，才会出现射流转换而引起管子的振动。
为了避免出现共振，要使激振频率远离固有频率。可通过改变流速、改变管子固有频率、增设消声板、抑制周期性漩涡、设置防冲板或导流筒等途径来实现。
6.6换热设备传热强化可采用哪些途径来实现？
要使换热设备中传热过程强化，可通过提高传热系数、增大换热面积和增大平均传热温差来实现。
提高对流传热系数的方法又可分为有功传热强化和无功传热强化：
1.有功传热强化应用外部能量来达到传热强化目的，如搅拌换热介质、使换热表面或流体振动、将电磁场作用于流体以促使换热表面附近流体的混合等技术。
2.无功传热强化无需应用外部能量来达到传热强化的目的。在换热器设计中，用的最多的无功传热强化法是扩展表面，它既能增加传热面积，又能提高传热系数。
a.如槽管、翅片可增加近壁区湍流度，设计结构时要注意优先增强传热系数小的一侧的湍流度。
b.改变壳程挡板结构（多弓形折流板、异形孔板、网状整圆形板），减少死区。改变管束支撑结构（杆式支撑），减少死区。
7.塔设备
7.1塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？
无论是填料塔还是板式塔，除了各种内件之外，均由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台等组成。
（具体作用参考课本）
7.2填料塔中液体分布器的作用是什么？
液体分布器安装于填料上部，它将液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上，形成液体的初始分布。
7.3试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷？
1.质量载荷
塔体、裙座、塔内件、塔附件、操作平台及扶梯质量、偏心载荷（再沸器、冷凝器等附属设备）；
操作时物料质量；
水压试验时充水质量；
2.偏心载荷（弯矩）
3.风载荷
4.地震载荷（垂直与水平）
5.内压或外压
6.其他
塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷是上述各种载荷的组合，请读者自己思考。7.4简述塔设备设计的基本步骤。
根据内压计算塔体厚度后，对正常操作、停工检修及压力试验工况分别进行轴向最大拉伸应力与最大
压缩应力的校核。如不满足要求，则需调整塔体厚度，重新进行应力校核。
如何确定筒体轴向应力？（思路）
内压或外压引起
重力引起
垂直地震力
最大弯矩（风载、水平地震力、偏心弯矩）
7.5塔设备振动的原因有哪些？如何预防振动？
安装于室外的塔设备，在风力的作用下，将产生两个方向的振动。一种是顺风向的振动，即振动方向沿着风的方向；另一种是横向振动，即振动方向沿着风的垂直方向，又称横向振动或风的诱导振动。
为了防止塔的共振，塔在操作时激振力的频率(即升力作用的频率或旋涡脱落的频率)fv不得在塔体第一振型固有频率的0.85~1.3倍范围内。可采取以下措施达到这一目的：1.增大塔的固有频率。2.采用扰流装置。
3.增大塔的阻尼。
7.6塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性？
1.裙座底部截面及孔中心横截面是危险截面。
2.筒体与群座连接处的横截面。
8.反应设备
8.1反应设备有哪几种分类方法？简述几种常见的反应设备的特点。
反应设备可分为化学反应器和生物反应器。前者是指在其中实现一个或几个化学反应，并使反应物通过化学反应转变为反应产物的设备；后者是指为细胞或酶提供适宜的反应环境以达到细胞生长代谢和进行反应的设备。（具体分类见课本8.1反应器分类）
8.2机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成？
搅拌反应器由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。
8.3搅拌容器的传热元件有哪几种？各有什么特点？
常用的换热元件有夹套和内盘管。当夹套的换热面积能满足传热要求时，应优先采用夹套，这样可减少容器内构件，便于清洗，不占用有效容积。
夹套的主要结构型式有：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等。
（具体结构特征请参照课本）
8.4 搅拌器在容器内的安装方法有哪几种？对于搅拌机顶插式中心安装的情况，其流型有什么特点？
对于搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒，有三种基本流型：径向流，轴向流，切向流。除中心安装的搅拌机外，还有偏心式、底插式、侧插式、斜插式、卧式等安装方式。
8.5常见的搅拌器有哪几种？简述各自特点。
1.浆式搅拌器用于低粘度，转速较高，小容积；
2.推进式搅拌器用于低粘度，转速高，循环能力强，可用于大容积搅拌；
3.涡轮式用于中粘度达50Pa.s，范围较广，转速较高，中容积；
4.锚式用于高粘最高达100Pa.s，转速较低。
8.6涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围？
涡轮式搅拌器是应用较广的一种搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广
的流体。涡轮式搅拌器可分为开式和盘式二类。涡轮式搅拌器有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低粘度到中等粘度流体的混合、液—液分散、液—固悬浮，以及促进良好的传热、传质和化学反应。平直叶剪切作用较大，属剪切型搅拌器。弯叶是指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。
平直叶、后弯叶为径向流型。在有挡板时以桨叶为界形成上下两个循环流。折叶的还有轴向分流，近于轴流型。
8.7 生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素？
生物反应器中常常采用机械搅拌式反应器。发酵罐所处理的对象是微生物，它的繁殖、生长，与化学反应过程有很大的区别，在设计中还要充分考虑以下因素：
(1)生物反应器都是在多相体系中进行的，发酵液粘度是变化的，生物颗粒具有生命活力，其形态可能随着加工过程的进行而变化。
(2)大多数生物颗粒对剪切力非常敏感剪切作用可能影响细胞的生成速率和组成比例，因此对搅拌产生的剪切力要控制在一定的范围内。
(3)大多数微生物发酵需要氧气氧气对需氧菌的培养至关重要，只要短暂缺氧，就会导致菌体的失活或死亡。而氧在水中溶解度极低，因此氧气的供应就成为十分突出的问题。
8.8搅拌轴的设计需要考虑哪些因素？
设计搅拌轴时，应考虑以下四个因素：
①扭转变形；
②临界转速；
③扭矩和弯矩联合作用下的强度；
④轴封处允许的径向位移。
8.9搅拌轴的密封装置有几种？各有什么特点？
用于机械搅拌反应器的轴封主要有两种：填料密封和机械密封。
1.填料密封结构简单，制造容易，适用于非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、并允许定期维护的搅拌设备。
2.机械密封是把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装置，又称端面密封。机械密封的泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长，在搅拌反应器中得到广泛地应用。
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（第二版） 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；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的适用围是否相同？为什么？
中国近代史 一、单项选择题(本大题共15个小题，每小题2分，共30分；在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题意) 1．“列强的炮声惊醒了古老中华帝国的美梦，中华民族的屈辱史——中国近代史开始了。”这里“列强的炮声”指的是( ) A．鸦片战争 B．第二次鸦片战争 C．甲午中日战争 D．八国联军侵华战争 2．下列图片中的历史人物在近代反侵略斗争中作出了重大的贡献，其中收复新疆的是( ) 3．列强对近代中国发动多次侵略战争，其中19世纪九十年代与19世纪四十年代的战争相比，最主要的区别是( ) A．列强获得了对华资本输出的特权 B．侵犯到中国渤海地区 C．允许列强在华设立使馆界 D．割占中国的领土面积扩大 4．在近代中国，有这样一批机器工业：企业实行雇佣制，经费由政府拨给，产品分配给军队。下列企业中属于这批工业的有( ) A．福州船政局 B．轮船招商局 C．滦州煤矿公司 D．沈阳飞机制造厂 5．19世纪末，随着民族危机加重，康有为、梁启超等维新派掀起了
一场救亡图存的政治变革。有关这场变革的说法不正确的是( ) A．光绪帝颁布诏书标志着变革的开始 B．在变革中建立了近代中国第一所体制完备的高等学府 C．此次变革得到湖南巡抚陈宝箴的支持 D．这是一场以光绪帝为首的封建统治者的自救运动 6．在一次历史研究性学习活动中，同学们搜集了某一时期陈独秀、李大钊、胡适、鲁迅等人的资料和文章。你认为这一学习活动的主题应是( ) A．“自强”“求富” B．“实业救国” C．“三民主义” D．“民主”和“科学” 7．在中国近代化探索的历程中，不同阶层、不同派别的力量进行了不同尝试。下列内容出现的先后顺序是( ) ①蔡元培倡导学术上“兼容并包”②公车上书③兴中会成立④北洋海军的建立 A．②③①④ B．④③②① C．①④③② D．③②④①8．马克思主义是中国共产党的行动指南，马克思主义成为近代中国新思潮的主流始于( ) A．新文化运动前期 B．十月革命爆发后 C．五四运动后 D．中国共产党成立后 9．1924年5月，孙中山在黄埔军校开学典礼上说：“要从今天起，重新做革命的基础，另外成立一种理想上的革命军。一生一世，都不存升官发财的心理，只知道做救国救民的事业。”两年后，该校师生
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。
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
智慧树知到《过程设备设计》章节测试答案 绪论 1、下列说法哪个是正确的？ A:一类容器最危险，要求最高； B:二类容器最危险，要求最高； C:三类容器最危险，要求最高； D:四类容器最危险，要求最高。 正确答案：三类容器最危险，要求最高； 2、下列说法哪个是正确的？ A:有压力的容器就是压力容器 B:盛装气体和液体的容器就是压力容器 C:体积大于1 L的容器就是压力容器 D:压力与体积的乘积大于或者等于2.5 MPa·L的容器才是压力容器 正确答案：压力与体积的乘积大于或者等于2.5 MPa·L的容器才是压力容器 3、外压容器中，当容器中的内压力小于一个绝对大气压（约0.1MPa）时称为真空容器。A:对 B:错 正确答案：对 4、换热压力容器代号为S。 A:对 B:错 正确答案：错
5、中国《固定式压力容器安全技术监察规程》不根据因素进行压力容器分类。A:介质 B:设计压力 C:容积 D:温度 正确答案：温度 第一章 1、由于边缘应力出现在不连续处，因此它的危险性远远大于薄膜应力。 A:对 B:错 正确答案：错 2、内压作用下，端部封闭的厚壁圆筒最大应力是位于外壁的周向应力。 A:对 B:错 正确答案：错 3、半锥角为α的圆锥形封头，在半径为R处的第一、第二主曲率半径分别为 A:∞、R B:R、∞ C:R、R/cosα D:∞、R/cosα 正确答案：∞、R/cosα 4、第一曲率半径与（）有关。
A:与母线曲率半径有关 B:与第二曲率半径的形状有关 C:与旋转的方向有关 D:与母线到回转轴的距离有关 正确答案：与母线曲率半径有关 5、承受外压的容器可以发生失稳，而承受内压的容器则不会发生失稳。 A:对 B:错 正确答案：错 第二章 1、用图算法设计受外压半球形封头时，其系数A的含义是失稳时的周向应变。（）A:对 B:错 正确答案：错 2、无缝钢管做筒体时，公称直径是指它们的外径。 A:对 B:错 正确答案：错 3、加强圈只能设置在壳体的外部。 A:对 B:错 正确答案：错
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）
一、单项选择题（每小题1分，共10分，请把正确答案代码填在括号内） 1、近代中国睁眼看世界的第一人是（ C ） A、魏源 B、龚自珍 C、林则徐 D、李鸿章 2、近代中国沦为半殖民地半封建社会，其根本原因在于（ A ）。 A.封建统治者的腐败 B.农民小资产阶级的落后 C.帝国主义列强的入侵 D.民族资产阶级的软弱 3、中国旧式农民战争的最高峰是（ C ） A、义和团运动 B、三元里人民抗英斗争 C、太平天国起义 D、反教会斗争 4、洋务派倡导洋务运动的根本目的是（ C ）。 A．维护封建经济B．发展资本主义 C．维护封建统治 D ．.抵抗外国侵略 5、中国工人阶级以独立的姿态登上政治舞台是在（ C ） A、辛亥革命中 B、新文化运动中 C、五四运动中 D、国民革命运动中 6、井冈山时期，毛泽东提出红色政权存在与发展必须坚持（ A ） A、武装斗争、土地革命、根据地建设 B、党的建设、武装斗争、土地革命 C、党的建设、武装斗争、统一战线 D、武装斗争、土地革命、统一战线 7、全国抗日战争开始的事件是（ C ） A、“九·一八”事变 B、“一·二八”事变 C、“七·七”事变 D、“八·一三”事变 8、抗日战争进入相持阶段后，日本帝国主义对国民党政府采取的政策是（ B ） A．以军事打击为主，政治诱降为辅B．以政治诱降为主，军事打击为辅C．军事打击和政治诱降并重D．速战速决，武力征服 9、“芝麻赛玉米，玉米比人大”。这句出现于20世纪50年代的打油诗反映的是（ D ） A、土地改革的成果 B、农业合作社的优越性 C、“一五”计划的建设成就 D、“大跃进”时的浮夸风 10、在中国共产党十一届三中全会上（ D ） A．通过了《关于建国以来党的若干历史问题的决议》 B．提出了建立社会主义市场经济体制的目标 C．阐明了社会主义初级阶段的理论 二、多项选择题（每小题至少有一个以上正确答案，多 选或少选均不得分，每小题2分，共20分） （ ABCDE ）
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。
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
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。
1.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.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。 3.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。 4.求解内压壳体与接管连接处的局部应力有：应力集中系数法、数值解法、实 验测试法、经验公式法。 5.圆柱壳除受到压力作用外，还有通过接管或附件传递过来的局部载荷，如设 备自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的约束反力、温度变化引起的 载荷等。 10.压力容器选材应综合考虑压力容器的使用条件、零件的功能和制造工艺、 材料性能、材料使用经验、材料价格和规范标准。 11.为保证安全，压力容器设计时应综合考虑：材料、结构、许用应力、强度、 刚度、制造、检验等环节。压力容器设计的具体要求：压力容器设计就是根据 给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，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。结构设计主要是确定 合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等要求；强（刚） 度设计的内容主要是确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求；密封设计 主要是选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。 14.○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。 15.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。 16.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。 17.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。 18.压力容器分类的原则：满足外载荷与内力及内力矩平衡的应力，即“非自 限性”的应力；相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的应力，在材料为塑 性材料时具有“自限性”的应力；局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加 在上述两原则下的应力之上的应力增量，具有高度的“局部性”。 1
二、问答题 1、试述地理大发现的世界影响 首先，新航路的开辟，美洲大陆的发现和环球航行的实现，结束了新旧大陆互相隔绝的封闭状态，使各大洲连为一体，推动了世界整体化进程。 其次，是随着新航路的开辟，亚洲、非洲和美洲开始沦为西欧各国的殖民地、半殖民地。加快了资本原始积累的步伐和资本主义的发展，而亚、非、美洲各国的独立发展进程被打断，陷入了贫困和落后的深渊。 再次，新航路的开辟和殖民掠夺的开始，引起世界贸易的重大变化，引起商业革命，世界市场开始形成。 最后，新航路开辟引起了“价格革命”。“价格革命”使新兴的工商业资产阶级以及与市场有联系的贵族牟取了暴利，积累了巨额资本，它加速了西欧封建制度的衰落和资本主义的发展。 2、简述地理大发现的历史背景 1500年左右完成的地理大发现不是偶然的，它有深刻的经济根源、社会根源及技术准备。 首先是经济上的动因，即西欧商品货币经济的发展和对黄金的渴求。商品生产和交换的发展以及资本主义萌芽的产生使西欧迫切希望加强东西方贸易，为工业品寻找新的市场。而当时东西方贸易的三条通道都以东部地中海为中心。由于奥斯曼帝国的崛起商路被阻断。因此西方商人和贵族为了发展同东方的直接贸易，迫切需要开辟一条绕过地中海直达东方的航路。同时随着流通中所需货币量急剧增加，黄金作为货币的职能日益突出，成为最贵重的交换手段，占有黄金就意味着占有一切。《马可波罗行记》对中国、印度等地的夸X描述，使西欧贵族、商人、航海家把东方看成遍地黄金，到东方实现黄金梦是促进开辟新航路的重要原因。 第二，传播基督教是推动西欧人向海外发展的一种精神动力。基督教以博爱人类为教旨，以全人类的XX自命，充满着一种强烈的使人人都接受基督教的要求。中世纪发动的十字军东侵，即是以武力扩X基督教信仰的反映。1500年前后欧洲航海家们从事海上冒险活动的动机之一，便存宏扬基督教于海外诸国之想。 第三，西欧生产力的发展和科学技术的进步，为开辟新航路准备了必要的物质和精神条件。航海技术得以改进：西欧能制造适于远航的大船；罗盘和占星仪广泛使用于航海；人们相信地圆说。而且海上武器和战术也有很大进步，商业上复式薄记，银行和信贷业的发展、股份公司的出现等，给西欧商业带来了活力，从而加强了西欧向海外殖民扩X的力量。 3、简述文艺复兴的历史意义 第一，促使欧洲从以神为中心过渡到以人为中心，唤起了人的觉醒，使人们
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） 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 ； 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 ≤≤.
(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
2012-2013学年第*学期 《泵与压缩机》试卷专业班级 学号 开课系室化工装备与控制工程系 考试日期
一、填空题（每空0.5分，共15分） 1．离心泵内的损失包括流动损失、流量损失和机械损失。 2．离心泵的特性曲线有、、和。 3．两离心泵串联工作的目的是提高扬程，两泵串联后管路特性不变，工作点的流量（大于、小于）单泵工作时的流量。 4．单级离心泵轴向力平衡可采用、、的方法。 5．离心泵吸入室的主要型式有、和 6．机械密封的主要密封件为、。 7．离心泵内唯一的做功元件为。 8．离心压缩机的性能曲线左端受工况限制，右端受工况限制，这两者之间的区域称为。 9．离心压缩机轴封形式主要有、、和。 10．往复活塞式压缩机气缸的冷却方式有和。 11．往复活塞式压缩机的气阀一般为自动阀，靠来实现启闭。 12．往复活塞式压缩机要正常运转，需要三个辅助系统，即、和。 二、判断题（每题1分，共10分） 1．离心泵扬程的大小与所输送的介质有关。（） 2．入口节流调节是离心泵最常用的流量调节方法。（） 3．一台离心泵的叶轮数目越多，则其级数越多。（） 4．离心泵的总效率是其有效功率与电机功率的比值。（） 5．几何相似的离心泵，在工况相似时，有相同的比转数。（） 6．其它条件不变，压缩机吸气温度越高，压缩后排气温度越高。（） 7．一台角式往复活塞式压缩机各列一阶往复惯性力的合力可用平衡质量平衡。（）8．往复活塞式压缩机压力比增大时，容积系数不变。（） 9．往复活塞式压缩机排气量的大小是指末级状态下所测得的气量。（） 10．往复活塞式压缩机中的名义压力比ε（） 三、简答题（每题4分，共40分） 1. 试写出叶轮叶片数无限多、无限薄，理想流体条件下，离心泵理论扬程的计算公式，