过程设备设计答案(简答题和计算题) - 副本

4 f max
4
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1 64 D
s max f max
材 0.3，将代入上式得： 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
f r max
s wmax 5 0.3 4.08 f wmax 1 0.3

33 pR 2 8 t2
2
这表明周边简支板的最大正应力大于周边固支板的应力。
试述承受均布外压的回转壳破坏的形式，并与承受均布内 压的回转相比有何异同？ 答：壳体在承受均布外压作用时，壳壁中产生压缩应力， 其大小与受相等内压时的拉伸应力相同，但些时壳体可能 有两种失效形式：一种是因强度不足，发生压缩屈服失效； 另一种因刚度不足，发生失稳破坏。 不同点：承受内压壳体在产生应力和变形，当应力超过材 料的屈服强度时，壳体将产生显著变形，直至断裂，属于 强度破坏。而外压回转壳则表现出失稳的状态，比如凹陷， 压偏出现波纹，只为形态的变形没有达到破坏程度。 相同点：都使容器失效，失去工作能力。
为什么在确定压力容器是不仅要根据压力高低，还要视 容积、介质组别分类？
答：因为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。所以要这么考虑。
压力容器封头有哪些类型？
答：1、凸形封头：球形、椭圆形、碟形和球冠形封头 2、锥形封头 3、平板形封头
单层厚壁圆筒在内压与温度差同是作用时，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：如图 内压与温差同时作用引起弹性应力。 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，在弹性变形前题下筒壁的总应 力为两种应力叠加。由图可见，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 应力得到很在改善。 筒壁屈服发生在内壁面塑性区。因 为承受内压的厚壁圆筒，随着内压 增大，内壁材料先开始屈服，内壁 而呈塑性状态。若内力继续增加， 则屈服层向外扩展，在塑性区之外 为弹性区。两区交界处为一个同心 圆柱面。

中国石油大学（北京）网络与继续教育学院期末考试《化工过程设备设计》学习中心：姓名：学号：关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭内容（包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文），带有明显外校标记，不符合学院要求或学生本人情况，或存在查明出处的内容或其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“0”。

2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同，成绩为“0”。

3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者，认定为“白卷”或“错卷”，成绩为“0”。

一、简答题（每题10分，共60分。

注：学号末尾数为奇数的考生请对1、3、5、7、9、11题进行作答，学号末尾数为偶数的考生请对2、4、6、8、10、12题进行作答）1．设计某一钢制外压短圆筒时，发现Q245R钢板算得的临界压力比设计要求低10%，能否改用屈服限比Q245R高35%的Q345R钢板来满足设计要求？为什么？答：不能，因为临界压力与材料的强度是无关的。

3.什么是无缝钢管的公称直径？答：无缝钢管公称通径是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸，公称通径是供参考用的一个方便的圆整数，与加工尺寸仅呈不严格的关系。

5. 指出圆柱壳上任意一点的第一与第二曲率半径。

设圆柱壳的半径为R？答：R1为正无穷大，R2=R7.解释什么叫压力容器的边缘应力？边缘应力具有什么性质？答：用无力矩理论分析壳体的应力时，不考虑壳体的弯曲变形，这曲率与载荷没有突变等条件。

但容器往往由不同几何形状的壳体组合而成，当壳体受压后，不同壳体的应力是不同的。

例如圆筒形壳体与较厚的平板封头连接时，在内压作用下，圆筒和平板受到相互间的约束。

由于平板较厚，在半径方向的变形量很小，在连接边缘（边缘：变形不连续处。

如：支承突变处）处的壳体因受平板的限制不能像远离连接边界处的其它部分的圆筒那样自由膨胀。

在筒体和平盖连接的局部区域，由于要达到变形协调而产生边缘力和边缘力矩，由边缘力和边缘力矩引起的应力，称为边缘应力或不连续应力。

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。

4.8下列有关焊接接头系数和材料设计系数的表述错误的是：（D）
A.为弥补焊缝对容器整体强度的消弱，在强度计算中需引入焊接接头系数。
B.焊接接头系数的大小主要与焊接接头形式和焊缝无损检测的要求及长度比例有关。
C.料设计系数是为了保证受压元件强度有足够的安全储备量。
D.抗拉强度安全系数一般小于屈服强度安全系数，我国目前前者取1.6，后者取3.0
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。
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
2.3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
A.强制密封
B.自紧式密封
C.半自紧式密封
D.以上三种都不是
4.2同一承载能力下，仅受内压作用的圆筒按哪种计算方法计算的壁厚最薄：（A）
A.中径公式
B.最大拉应力准则
C.形状改变比能准则
D.最大切应力准则
4.3下列有关压力容器失效形式的叙述，正确的是：（C）
A.韧性断裂是在容器整体应力水平较高状态下发生的，因而比脆性断裂更具危害性。
D.常规设计中需对圆筒的热应力进行校核计算。

过程设备考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 过程设备中，用于控制流体流动的设备是（）。

A. 泵B. 压缩机C. 阀门D. 换热器答案：C2. 以下哪项不是过程设备的基本组成部分？（）A. 容器B. 管道C. 传感器D. 计算机答案：D3. 过程控制中，用于测量温度的传感器类型是（）。

A. 压力传感器B. 流量传感器C. 温度传感器D. 液位传感器答案：C4. 在过程设备中，用于分离气体和液体的设备是（）。

A. 过滤器B. 干燥器C. 分离器D. 蒸发器5. 过程设备中，用于储存液体的设备是（）。

A. 反应器B. 塔C. 储罐D. 换热器答案：C6. 以下哪项是过程设备中常见的腐蚀类型？（）A. 化学腐蚀B. 物理腐蚀C. 机械腐蚀D. 热腐蚀答案：A7. 过程设备中，用于控制压力的设备是（）。

A. 泵B. 压缩机C. 压力控制器D. 流量控制器答案：C8. 过程设备中，用于测量流量的设备是（）。

A. 压力表B. 温度计C. 流量计D. 液位计答案：C9. 以下哪项不是过程设备的设计要求？（）B. 经济性C. 美观性D. 可靠性答案：C10. 过程设备中，用于控制液位的设备是（）。

A. 泵B. 压缩机C. 液位控制器D. 换热器答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 过程设备中，以下哪些设备用于流体输送？（）A. 泵B. 压缩机C. 阀门D. 储罐答案：A、B2. 过程设备中，以下哪些设备用于流体的储存？（）A. 储罐B. 塔C. 反应器D. 管道答案：A3. 过程设备中，以下哪些传感器用于测量流体参数？（）A. 压力传感器B. 流量传感器C. 温度传感器D. 液位传感器答案：A、B、C、D4. 过程设备中，以下哪些设备用于流体的分离？（）A. 过滤器B. 干燥器C. 分离器D. 蒸发器答案：A、C5. 过程设备中，以下哪些设备用于流体的加热或冷却？（）A. 反应器B. 塔C. 换热器D. 储罐答案：C三、判断题（每题1分，共10分）1. 过程设备的设计必须考虑材料的耐腐蚀性。

解：外壁处径向位移为wo，据变形几何关系，可得外壁处的周向应变为
……①（2分）
据广义胡克定律，外壁处的周向应变又可表示为
……②（2分）
据拉美公式，可得内压圆筒外壁处的周向应力和轴向应力分别为
……③（2分）
联立①②③，得
化简上式并代入相应的值，得
（2分）
因此，据拉美公式，可得该圆筒内外壁面处应力
（2分）
（3）尽可能采用自紧或半自紧式密封
尽量利用操作压力压紧密封元件实现自紧密封。预紧螺栓仅提供初始密封所需的力，压力越高，密封越可靠，因而比强制式密封更为可靠和紧凑。
4、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。
A.周向应力及轴向应力均为拉应力，径向应力为压应力。
B.内壁径向应力绝对值最大，而内壁的周向应力最小。
C.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。
D.除轴向应力外，其他应力沿厚度的不均匀程度与径比K有关，K值愈大不均匀程度愈大。
6、深水容器由于长期工作于水底并承受较大的外压，常会出现以下几种失效方式：（ABC）
校核安全（2分）
（2分）
（2分）
（2分）
（2分）
2、某圆柱形容器的设计压力为P=0.85MPa;设计温度为t=-50℃;内直径为1200mm;总高4000mm；对接焊缝采用双面全熔透焊接接头,并进行局部无损检测，容器盛装液体介质，介质密度ρ＝1500kg/m3，介质具有轻微的腐蚀性;腐蚀速率K≤0.1mm/年;设计寿命B=20年，试回答以下问题：

目录第一章压力容器导言 (1)第二章压力容器应力分析 (5)第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 (13)第四章压力容器设计 (16)第五章储存设备 (23)第六章换热设备 (24)第七章塔设备 (26)第八章反应设备 (26)【概念题参考答案】 (27)第一章压力容器导言【教学基本内容和要求】1．了解压力容器基本组成和主要零部件；2．了解介质的毒性和易燃性，掌握压力容器几种不同分类方法；3．了解压力容器的质量保证体系的内容，了解常用压力容器标准和规范。

一．【思考题】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？2．压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？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？4．《容规》与GB150的适用范围是否相同？为什么？5．GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？6．过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？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？二．【判断题】1．压力容器主要是由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。

（）2．易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10％或爆炸上限和下限之差小于等于20％的气体。

（）3．高压容器（代号H）和超高压容器（代号U）是典型的第一类压力容器。

（）4．压力容器中，封头与筒体之间一定要有密封装置。

（）5．压力容器在设计时只要满足企业要求就行了，不需要满足GB150。

（）6．盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的A、B类焊接接头应进行100%射线或超声检测。

（）7．压力容器分为三类：第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器，其中低压的具有极度毒性的压力容器属于第一类压力容器。

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 ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 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 。

《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。

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 。

过程设备设计课后习题答案过程设备设计（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。

过程设备设计期末考卷及答案一、单选题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是过程设备设计的基本原则？（）A. 安全性原则B. 经济性原则C. 环保性原则D. 美观性原则A. 设备选型、设备布置、设备计算B. 设备选型、设备布置、设备制造C. 设备选型、设备制造、设备计算D. 设备布置、设备制造、设备计算3. 在过程设备设计中，设备布置的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的形状C. 设备的大小D. 设备的颜色4. 过程设备设计中，设备计算主要包括哪些内容？（）A. 设备选型、设备布置B. 设备负荷计算、设备材料选择C. 设备安装、设备调试D. 设备运行、设备维护5. 下列哪项不是过程设备设计的主要任务？（）A. 确定设备类型B. 确定设备数量C. 确定设备尺寸D. 确定设备颜色6. 过程设备设计的主要目的是什么？（）A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 确保生产安全7. 在过程设备设计中，设备选型的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的价格C. 设备的形状D. 设备的颜色8. 过程设备设计中，设备布置的主要目的是什么？（）A. 确保设备之间的合理间距B. 提高设备的运行效率C. 降低设备的维护成本9. 下列哪项不是过程设备设计的基本要求？（）A. 设备的可靠性B. 设备的经济性C. 设备的环保性D. 设备的美观性10. 在过程设备设计中，设备计算的主要目的是什么？（）A. 确定设备的最佳运行状态B. 降低设备的运行成本C. 确保设备的运行安全二、多选题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的基本原则包括哪些？（）A. 安全性原则B. 经济性原则C. 环保性原则D. 美观性原则2. 在过程设备设计中，设备布置的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的形状C. 设备的大小D. 设备的颜色3. 过程设备设计中，设备计算主要包括哪些内容？（）A. 设备选型、设备布置B. 设备负荷计算、设备材料选择C. 设备安装、设备调试D. 设备运行、设备维护4. 下列哪项不是过程设备设计的主要任务？（）A. 确定设备类型B. 确定设备数量C. 确定设备尺寸D. 确定设备颜色5. 过程设备设计的主要目的是什么？（）A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 确保生产安全6. 在过程设备设计中，设备选型的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的价格C. 设备的形状D. 设备的颜色7. 过程设备设计中，设备布置的主要目的是什么？（）A. 确保设备之间的合理间距B. 提高设备的运行效率C. 降低设备的维护成本8. 下列哪项不是过程设备设计的基本要求？（）A. 设备的可靠性B. 设备的经济性C. 设备的环保性D. 设备的美观性9. 在过程设备设计中，设备计算的主要目的是什么？（）A. 确定设备的最佳运行状态B. 降低设备的运行成本C. 确保设备的运行安全10. 下列哪项不是过程设备设计的基本步骤？（）A. 设备选型、设备布置、设备计算B. 设备选型、设备布置、设备制造C. 设备选型、设备制造、设备计算D. 设备布置、设备制造、设备计算三、判断题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的基本原则包括安全性原则、经济性原则、环保性原则和美观性原则。

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0.85Fc1Fv 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。

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。

过程设备设计
一、 简答题（每题5分）
1在内压作用下，椭圆形封头、碟形封头常见的失效形式主要有哪几种？简述原因。

2 薄壁圆柱形压力容器中，平封头一般比圆筒厚，为什么？
3 简述材料强度和过程设备强度这两个概念的区别和联系？
4 常见的局部开孔补强结构有那几种？试画图说明。

5 在确定内压试验压力时，与外压容器不同，内压容器要考虑温度的影响，为什么？
6 温度对钢材力学性能有何影响？
7 压力容器通常由哪几部分组成？各有什么功能？
8 简述失效判据不能直接用于工程设计的主要原因？
二 某圆柱形容器的设计压力为P MP a =08.;设计温度为t =50℃;内直径为D mm i =1000;介质具有轻微的腐蚀性;腐蚀余量取C 2=2mm; 焊缝系数取Φ= 0.85。

试回答以下问题：
1该容器一般应选用什么材料？（4分）
2若在设计温度下材料的许用应力为[]σt MPa =170，则筒体的计算厚度和设计厚度分别为多少？（8分）
3对筒体的焊缝型式有什么要求？（4分）
4若介质为液体，则该容器是否可按GB150设计？是否要接受《压力容器安全技术监察规程》的监督和检查。

（4分）
三 有一置于水下的带半球形封头容器，半径为R ，厚度为δ。

封头顶部离水面深度为h ，
水的密度为ρ（kg/m 3），试求半球形封头上任意一点A 的应力表达式（不考虑与筒体连接
处结构不连续的影响）。

（15分）
五．试写出圆筒和球壳最大允许工作压力计算公式，并说明设计温度下容器最大允许工作压力的确定方法？（10分）。

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。

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.1. 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么?几何形状承受载荷边界支承材料性质均对旋转轴对称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与经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？答：不能.如果采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面，这两截面与壳体的两表面相交后得到的两壳体表面间的距离大于实际壳体厚度,不是实际壳体厚度。