过程设备设计答案(简答题)

过程设备设计期末考卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的主要目的是（）。

A. 提高设备性能B. 降低生产成本C. 保证设备安全D. 满足生产工艺要求2. 下列哪种设备不属于过程设备？（）A. 反应釜B. 蒸馏塔C. 风机D. 泵3. 过程设备设计的基本原则不包括（）。

A. 安全性B. 可靠性C. 经济性D. 实用性A. 生产能力B. 操作压力C. 设备材质D. 设备形状5. 下列哪种设备适用于高温、高压工况？（）A. 球罐B. 圆柱形储罐C. 立式储罐D. 卧式储罐6. 过程设备设计中，下列哪种应力属于一次应力？（）A. 温差应力B. 外压应力C. 重力应力D. 装饰应力A. GB 150B. ASMEC. JB 4732D. API8. 在过程设备设计中，下列哪种因素对设备的疲劳寿命影响最大？（）A. 材料性能B. 设备尺寸C. 工作温度D. 工作压力9. 下列哪种设备密封形式适用于有毒、易燃介质？（）A. 填料密封B. 垫片密封C. 橡胶密封D. 齿轮密封10. 过程设备设计中，下列哪种结构不利于设备的散热？（）A. 折流板B. 挡板C. 支承D. 拉杆二、填空题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的主要内容包括：____、____、____、____和____。

2. 压力容器的设计压力分为三个等级：____、____和____。

3. 设备的公称直径是指____的直径。

4. 过程设备设计中，常用的焊接方法有：____、____、____和____。

5. 在设备设计中，为了保证设备的强度和稳定性，通常需要对____、____、____和____等部位进行加强。

6. 设备的腐蚀裕量应根据____、____和____等因素确定。

7. 过程设备设计中，常用的法兰标准有：____、____和____。

8. 设备的绝热层分为____、____和____三个等级。

9. 设备的抗震设计应考虑____、____和____等因素。

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。

过程设备设计复习题及答案一、单选题1.压力容器导言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.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GB150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(不含液体静压力)B.最高工作压力大于等于(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)毒性为高度或极度危害介质PV>=的低压容器应定为几类容器: （C ）A.Ⅰ类B.Ⅱ类C.Ⅲ类D.不在分类范围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毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为: （B ）A.<m3m3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2.下列属于分离压力容器的是: （ C ）3. A.蒸压釜 B.蒸发器4. C.干燥塔 D.合成塔5.压力容器应力分析在厚壁圆筒中, 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）A.周边固支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边简支的圆平板B.周边固支的圆平板仅在刚度方面均优于周边简支的圆平板C.周边固支的圆平板仅在强度方面均优于周边简支的圆平板D.周边简支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边固支的圆平板下列有关受均布外压作用圆筒的失稳情况的叙述, 错误的是：（A ）A.失稳临界压力与材料屈服点无关B.受均布周向外压的长圆筒的临界压力与L无关C.很短的圆筒在受均布轴向压缩载荷时将出现对称失稳D.圆筒的形状缺陷对圆筒的稳定性产生很大影响下列不属于提高厚壁圆筒屈服承载能力的措施为：（D）A.增加壁厚B.采用多层圆筒结构, 对内筒施加外压C.自增强处理D.采用分析设计的方法下列有关不连续应力的叙述, 错误的为：（C ）A.不连续应力是由于结构不连续引起变形不协调造成的B.具有局部性与自限性的特征C.其危害程度比总体薄膜应力大D.脆性材料制造的壳体对不连续应力十分敏感下列关于局部载荷说法正确的是：（B ）A.对管道设备附件设置支架, 会增加附件对壳体的影响B.对接管附件加设热补偿元件, 无明显意义C.压力容器制造中出现的缺陷, 会造成较高的局部应力D.两连接件的刚度差大小与边缘应力无明显关系外压的短圆筒, 失稳时, 出现的波形个数为：（C ）A.两个B.四个C.大于两个D.大于四个下列关于薄壳应力分析中应用的假设, 错误的是：（D ）A.假设壳体材料连续, 均匀, 各向同性B.受载后的形变是弹性小变形C.壳壁各层纤维在变形后互不挤压D.壳壁各层纤维在变形后互相挤压6.关于薄圆平板的应力特点, 下列表述错误的是：（B ）7. A.板内为二向应力, 切应力可予以忽略 B.正应力沿板厚分布均匀8. C.应力沿半径分布与周边支承方式有关 D.最大弯曲应力与（R/t）的平方成正比9.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响在压力容器制造过程中应用最广的焊接方法是: （A ）A.熔焊B.压焊C.钎焊D.点焊一般高压容器的平盖制造用的钢材是: （C ）A.钢板B.钢管C.锻件D.铸件在焊接中力学性能得到明显改善, 是焊接接头中组织和性能最好的区域是：（B ）A.过热区B.正火区C.融合区D.焊缝下列不属于压力容器焊接结构的设计应遵循的原则的是：（D）A.尽量采用对接接头结构, 不允许产生未熔透缺陷B.尽量采用全熔透的结构, 不允许产生未熔透缺陷C.尽量减少焊缝处的应力集中D.尽量选用好的焊接材料下列焊接接头中可能出现的缺陷, 最危险的是：（A ）A.裂纹B.夹渣C.气孔D.未熔透下列金属会产生低温变脆的是: （B ）A.铜B.碳素钢C.铝D.奥氏体不锈钢磁粉检测属于: （D ）A.破坏性检验B.外观检查C.密封性检查D.无损检测下列关于硫化学成分在钢材中的作用说法正确的是：（C ）A.硫元素不是钢材中的有害元素。

过程设备设计课后习题答案（合集5篇）第一篇：过程设备设计课后习题答案习题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，φ=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：δ=pDt2[σ]φ-pδn≥δ+C1+C2=9.724+0.8+2=12.524mm 取δn=14mm材料为16MnR时：=1.85⨯1000=9.724mm2⨯113⨯0.85-1.85δ=pDt2[σ]φ-pδn≥δ+C1+C2 =6.443+0.8+2=9.243mm取δn=10mm=1.85⨯1000=6.443mm2⨯170⨯0.85-1.852.一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φ=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。

1p=pc=1.1×解：○1.62=1.782MPa，Di=2600mm，C2=2mm，φ=1.0，钢板为6~16mm时，16MnR的[σ]t= 170 MPa，σs=345 MPa，查表4-2，C1=0.8mm。

简答题答案：1.简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。

均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。

2. 写出复合反应收率和选择率的定义式及它们之间的关系式。

答案：收率定义式：Y＝生成目的产物消耗关键组分的摩尔数/进入反应系统关键组分的摩尔数选择率定义式：S=生成目的产物消耗关键组分的摩尔数/反应消耗关键组分的摩尔数收率与选择率之间的关系：Y＝S·x3.简述Langmuir等温吸附方程的基本特点?答：均匀表面；单分子层吸附；分子间无作用力；吸附机理相同。

4.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为C A0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。

对应的曲线为F（t），A/C A0.5.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。

所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。

所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

6.停留时间分布函数F（t）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于t的物料所占分率为F(t)。

7.停留时间分布密度函数E（t）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E（t）。

过程设备设计题解1.压力容器导言习题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（b 510MPa ，s 345MPa ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么?解：O 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：—— B FR i R 2圆筒壳体：R i=8, R =R , p z =-p , r k =R 4=兀 /2PR t⑦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C2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。

3.有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 内贮有液氨，球罐上部尚有 3m 的气态氨。

设气态氨的压力 p=0.4MPa,液氨密度为640kg/m 3,球罐沿平行圆 A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。

解：O 球壳的气态氨部分壳体内应力分布：体厚度为t ）。

若壳体材料由20Rb400MPa , s 245MPa改为 16MnR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：0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： 2pa 2bt 2bt2 10 502 5001MPa习题2附图p,壳体中面半径为 R,壳2 0 rp z dr 2 r k tsinpr k pR 2 sin 2tR=R=R p z =-pPRtpR 2tpr k pR 2 sin 2t0.4 100002 20100MPa—-」习题3附图世支承以上部分，任一 4角处的应力: d 4R=R=R, pz=-[p+ p g R (cos 4 0-cos 4 )] r=Rsin（））,dr=Rcos （））sin 0 .102 72 10517Qcos 0.7由区域平衡方程和拉普拉斯方程: 2 R tsin 2 2coscos R g rdr 2 p R gcos rrdrr 。

《过程设备设计Ⅰ》试卷评分标准及参考答案一、填空题（共18分）1、（2分）0.1Mpa≤P≤35Mpa2、（4分）局部性；自限性；圆弧过渡；减少两构件的刚度差；3、（4分）无力矩；有力矩；薄膜；均匀；5、（3分）低应力脆断；断裂时容器无明显塑性变形；最大主应力方向；5、（2分）破坏性检验；非破坏性检验；6、（3分）拉伸应力；特定合金和介质的组合；延迟脆性断裂；二、单项或多项选择题（每小题2.5分，共15分，选择完全正确才能得分）1、AC2、BC3、D4、C5、ABD6、A三、判断对错（正确的打√，错误的打×并说明理由）（每小题2分，共10分）1、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。

2、正确3、错误周边简支发生在中心处。

4、错误也可以用锻造筒节、绕带筒体等。

5、错误在一定条件下，可以不开检查孔。

四、简答题（每小题5分，共25分）1、压力容器设计时为什么必须要考虑开孔的补强问题？压力容器接管补强结构主要有哪几种形式？答：（1）开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患。

（2）补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强。

2、简述爆破片的作用，并与安全阀相对比，简述其特点答：爆破片是一种断裂型安全泄放装置，它个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，容器也就被迫停止运行。

与安全阀相比，它有两个特点：一是密闭性能好，能作到完全密封；二是破裂速度快，泄压反应迅速。

3、外压圆筒采用的加强圈愈多，圆筒所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。

这种说法是否合理？为什么？L D很小时，短圆筒可能变为刚性圆筒，此答：设置加强圈将增加制造成本；而且，当/o时圆筒的失效形式已不是失稳而是压缩强度破坏，此时再设置额外的加强圈已无济于事。

因此，加强圈的数量并不是越多越好，应当设计合理的间距。

第五章储运设备1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应按哪些原则确定？说明理由。

双鞍座卧式储罐的受力状态可简化为受均布载荷的外伸简支梁，由材料力学可知当外伸长度A=0.207时，跨度中央的弯矩与支座截面处弯矩绝对值相等，所以一般近似取A≤0.02L，其中L为两封头切线间的距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离2）当鞍座邻近封头时，封头对支座处的筒体有局部加强作用，为充分利用加强效应，在满足A≤0.2L下应尽量满足A≤0.5R0 （R0为筒体外径）3卧式容器支座截面上部有时出现“扁塌”现象是什么原因？措施？原因：当支座截面处的圆筒不设加强圈，且A<0.5Ri时，由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩，在周向弯矩作用下，导致支座处圆筒上半部发生变形，产生所“扁塌”现象。

措施：1）设置加强圈2)A<0.5Ri,使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用3）补设加强圈，且A<0.5Ri4 双鞍座卧式容器中应计算哪些应力？分析这些应力如何产生的？(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θ时鞍式支座设计时需要的一个重要参数，其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及储罐支座系统的重心高低。

鞍座包角小，则鞍座重量轻，但是储罐一支座系统的重心较高，且鞍座处筒体上的应力较大。

常用包角有120，135，1506 在什么情况下应对双鞍座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，且圆筒不足以承受周向弯矩时，需设置加强圈以便与圆筒一起承载。

7 球形储罐特点？设计球罐时应考虑哪些载荷？各种储罐体形式的特点球形储罐应力分布均匀，承载能力大，设计时应考虑压力载荷，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。

（2）贮存液体的容器当容器盛装液体时，壳体内壁面法向将受到液体静压强的作用，它同样是一种轴对称载荷，这一点与承受气压相同，所不同的是液体静压强大小随液体深度而变化，有时液面上方还同对受到气体压力的作用。

这些容器壳体中的薄膜应力一般也可用式(2－7)和式(2－12)求解。

① 中部支承半径为R 的圆柱形贮液罐 如图2-9(a)所示，罐的底部自由，顶部密闭，液面上方的气体内压力为0p ，充液密度为ρ。

a) 圆筒ab 段：其上任意一点，仅受气压0p 作用，其0p p =，∞=1R ,故可直接用式（2-16）求解，得其经向薄膜应力ϕσ和周向薄膜应力θσ为⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===ϕθϕσδσδσ2200Rp R p （2-24）b) 圆筒bc 段：其A －A 断面上任一点处，受有压力载荷gh p p ρ+=0的作用，其中h为至液面距离， g 为重力加速度，因圆筒R R R =∞=21,，故θσ可由式(2-7)求解。

另再考察图2-9(c)所示A －A 断面以上部分区域的平衡，在不计壳体自重时，作用于该区域的轴向外载荷有液体重力G 和A －A 断面的压力gh p p ρ+=0，则其合力V 为22200()V P G R p gh R gh R p πρπρπ=-=+-=将V 及12sinπ=代入式（2-12）可求得ϕσ。

由此得bc 段上任意点的经向和周向薄膜应力分别为⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+==δρσδσθϕR gh p R p )(200 （2-25） c) 圆筒cd 段：其B －B 断面上任一点处，作用于图2-9(d)所示B －B 断面以上部分区域的轴向外载荷除有液体重力G 和承受的压力gh p p ρ+=0外，尚有支座反力12gH R F ρπ=反，其总轴向外力变为22220101()()V P G F R p gh R gh R gH R p gH πρπρπρπρ=-+=+-+=+反同理将z p 和V 代入（2-7）、（2-12）相应式内，则cd 段圆筒壁内任意点的经向和周向薄膜应力分别为⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫+=+=δρσδρσθϕR gh p R gH p )(2)(010 （2-26）图2-9中部支承的圆柱形贮液罐由三段的应力计算式（2-24）、（2-25）、（2-26）及图2-9（b ）所示圆筒壳应力分布图可以看出：a) 对于bc 及cd 段，其应力实际是分别按仅受气压与仅受液压（00=p 或敞口）时的应力相加之和，故此情况亦可按仅受气压与仅受液压分别计算，然后叠加；b) 在仅受液压时，液柱引起的周向应力θσ与其深度h 成正比，而与圆筒壳的支座无关，但经向应力则与支座位置有关，支座以上0=ϕσ，支座以下ϕσ恒定于液柱总深1H 。

压力容器导言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。

《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。

过程设备的基本要求有哪些要求的因素有哪些安全可靠；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。

压力容器应力分析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（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。

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。

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《0.5R5.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。

2-3 试分析标准椭圆封头采用长短轴之比a/b=2的原因。

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？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？（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。

2-7 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？（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。

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D i =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：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。

材料为Q235-A 时：[]mmC C ppDt1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppDt109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ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D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=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=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。

简答题答案：1.简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。

均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。

2. 写出复合反应收率和选择率的定义式及它们之间的关系式。

答案：收率定义式：Y＝生成目的产物消耗关键组分的摩尔数/进入反应系统关键组分的摩尔数选择率定义式：S=生成目的产物消耗关键组分的摩尔数/反应消耗关键组分的摩尔数收率与选择率之间的关系：Y＝S·x3.简述Langmuir等温吸附方程的基本特点?答：均匀表面；单分子层吸附；分子间无作用力；吸附机理相同。

4.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为C A0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。

对应的曲线为F（t），A/C A0.5.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。

所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。

所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

6.停留时间分布函数F（t）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于t的物料所占分率为F(t)。

7.停留时间分布密度函数E（t）的含义？答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E（t）。