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过程设备设计第4章习题

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《过程设备设计》期末复习题及答案

《过程设备设计》期末复习题及答案

《过程设备设计》期末复习题及答案第一章规程与标准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。

过程装备控制技术习题及参考答案(第二版已经整理)

过程装备控制技术习题及参考答案(第二版已经整理)

过程装备控制技术习题及参考答案（第二版已经整理）第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。

主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。

自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值ym——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=ym-y控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。

3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。

5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？量，从信号传递关系上看，未构成闭合回路。

定值控制系统要求给定值恒定不变，控制系统的输出即被控变量应稳定在与给定值相对应的工艺指标上，或在工艺指标的上下一定范围内变化，因此需要闭环控制。

过程设备制造与检测

过程设备制造与检测


12压力容器焊后热处理的目的及条件？
处理目的：松弛焊接残余应力、稳定结构形状和尺寸、改善母材、焊接接头和结构的性能。热处理条件A容器及其受压元件符合下列条件之一者，应进行热处理1钢材厚度δs符合以下条件者应进行焊后热处理2图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器3图样注明有应力腐蚀的容器；B冷成形或中温成形的受压元件，凡是符合下列条件之一者应该成形后进行热处理1圆筒钢材厚度δs符合以下条件者应进行焊后热处理2冷成形封头应进行热处理3需要焊后进行消氢处理的容器4改善材料力学性能的热处理，应根据图样要求所制定的热处理工艺进行。
第五章
1焊接接头的基本形式有几种，在设计制造时尽量选用哪种形式，为什么？
有对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头；在几种焊接接头的连接形式中，从接头的受力状态、接头的焊接工艺性能等多方比较，对接接头是比较理想的焊接形式，应尽量选用。
2为什么焊接接头的“余高”称为“加强高”是错误的？
2. 为有利于安全、监督与管理，压力容器按工作条件分几类，是怎样划分的？
a第三类压力容器
(1) 毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和P﹒V≥0.2MPa﹒m3的低压容器。
(2) 易燃或毒性程度为中度危害介质且P﹒V≥0.5MPa﹒m3的中压反应容器和P﹒V≥10MPa﹒m3中压存储容器。
（5） 可以检测形状复杂、大小不同的工件。
（6） 检测工艺简单，效率高、成本低。
3磁粉检测的磁化方法及其应用，磁化规范的确定要考虑那些内容？
线圈法、磁轭法、轴向通电法、中心导体法、触头法、平行电缆法、旋转磁场法。磁化规范的确定包括选择合理的灵敏度试片和不同磁化方法的磁化电流。
绪论
1. 压力容器按设计压力分为几个等级，是如何划分的？
第四章 工厂变配电所及其一次系统习题及答案

第四章 工厂变配电所及其一次系统习题及答案

第四章工厂变配电所及其一次系统习题及答案4-1 某厂的有功计算负荷为3000kW，功率因数经补偿后达到0.92。

该厂6kV进线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s，断路器断路时间为0.2s。

该厂高压配电所6kV母线上的IK（3）=20kA。

试选择该高压断路器的规格。

解：应选SN10-10II/1000-500型高压少油断路器。

4-2 某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780k V·A,其中一、二级负荷有460k V·A。

试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。

已知当地的年平均气温为+25℃。

解：初步选两台S9-630/10型电力变压器。

如选两台S9-500/10型，则在一台运行时，考虑当地年平均温度较高，又是室内运行，因此一台运行的容量实际只有500k V·A*（0.92-0.05）=435k V·A<460k V·A 不满足一、二级负荷要求，因此不合适。

4-3 某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有S9-1000/10型变压器一台。

现负荷发展，计算负荷达1300k V·A。

问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？过负荷多少？已知两台变压器均为YynO联结。

解：ST315=340k V·A ST1000=960k V·A(340-315)/315=7.9%将使S9-315/10型变压器过负荷7.9%。

4-4 习题4-1所示6kV进线上装设有两个LQJ-10型电流互感器（A, C相各一个），其0.5级的二次绕组接测量仪表，接线如图7-6所示，其中电流表PA（1T1-A型）消耗功率3V·A,有功电能表PJ1(DS2型）和无功电能表PJ2（DX2型）的每一电流线圈消耗功率0.7V·A;其3级的二次绕组接GL-15型电流继电器，其接线如图6-25所示，其线圈消耗功率15V·A。

过程设备设计习题解答(Syni修改)

过程设备设计习题解答(Syni修改)

一氧化碳一、补充作业 1：划定下列容器类别序号设计压力 p() 介质容器（m 3） 设计温度(℃) 容器类别10.6 4 5020.5 氧气 10 50 31.6臭氧4050·压 力 容 器 分 类 方法:①先按照介质特性，选择相应的分类图，②再根据设计压力 p (单位)和容积 V (单位 m 3)， 标出坐标点，③确定容器类别。

第一组 是易燃性质，容器类别是类；第二组 属于 类；第三组 高度毒性，属于 类。

二、补充作业 2：压力容器十大主要受压元件1.壳体；②封头（端盖）；③膨胀节；④设备法兰；⑤球罐球壳板；⑥换热器的管板； ⑦换热管；⑧M36(含 36)以上的设备主螺柱；⑨公称直径大于或等于250 的接管；⑩公称 直径大于或等于 250 的管法兰三、问答题：国外产品图纸可否采用我国的材料及 150 标准制造压力容器？答： 不能，因为：1.安全系数 n 数值不一样，则应力许用值[σ ]t 不一样，计算壁厚不一 样；2.钢材几何尺寸偏差不一样，国外小一些，负偏差小；3.钢材化学成分和机械性能不 一样，国外严，国内松；4.制造、检验要求不一样，如，水压试验＝1.5P[σ ]/[σ ]t ，而 我国水压试验＝1.25P[σ ]/[σ ]t第二章一、一壳体成为回转薄壳轴对称的条件是什么？⑴满足薄壳条件: (t / R)≤0.1；⑵结构对称：结构的几何形状对称于回转轴；⑶载荷对 称：壳体任一横截面上的载荷对称于回转轴，但是沿轴线方向的载荷可以按照任意规律化。

⑷边界对称：支承壳体的边界对称于轴线。

⑸材质对称：壳体的材料性质对称于轴线。

二、试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比 a / 2 的原因？原因是其应力的分布特点及加工工艺性： ⑴应力绝对值从小到大为：a /b ＜2 → a / 2 → a / b ＞2 ；⑵加工工艺性从易到难为：a /b ＞2 → a / 2 → a / b ＜2 ；可以看到，标准椭圆形封头的应力分布及加工工艺性比其它的非标准椭圆形封头综合性好。

《过程设备设计基础》

《过程设备设计基础》

《过程设备设计基础》习题集樊玉光西安石油大学2007.1前言本习题集为配合过程装备与控制工程专业《过程设备设计基础》课程的教学参考用书。

本书是编者在过去多年教学经验的基础上整理编写而成，旨在帮助加深对课程中一些基本概念的理解，巩固所学的知识，提高分析和解决工程设计问题的能力，因此编写过程中力求选题广泛，突出重点，注重解题方法和工程概念的训练。

本书与《过程设备设计基础》教材中各章教学要求基本对应。

各章中包含思考题和习题。

目录第一章压力容器导言 (2)第一章思考题 (2)第二章压力容器应力分析 (3)第二章思考题 (3)第二章习题 (7)第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 (13)第三章思考题 (13)第四章压力容器设计 (14)第四章思考题 (14)第四章习题 (16)第五章储存设备 (19)第五章思考题 (19)第五章习题 (19)第一章压力容器导言1.1压力容器总体结构，1.2压力容器分类，1.3压力容器规范标准。

第一章思考题思考题1.1.压力容器主要有哪几部分组成？分别起什么作用？思考题1.2.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？思考题1.3.《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？思考题1.4.《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？思考题1.5.GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？他们的适用范围是什么？思考题 1.6.化工容器和一般压力容器相比较有哪些异同点？为什么压力容器的安全问题特别重要？思考题1.7.从容器的安全、制造、使用等方面说明对压力容器机械设计有哪些基本要求？思考题 1.8.为什么对压力容器分类时不仅要根据压力高低，还要考虑压力乘容积PV的大小?思考题1.9.毒性为高度或极度危害介质PV＞0.2MP a·m3的低压容器应定为几类容器？思考题1.10.所谓高温容器是指哪一种情况?第二章压力容器应力分析2.1 载荷分析，2.2回转薄壳应力分析，2.3 厚壁圆筒应力分析，2.4 平板应力分析，2.5 壳体的稳定性分析，2.6 典型局部应力。

化工计算第四章物料衡算及课后习题及答案

化工计算第四章物料衡算及课后习题及答案


第一节 物料衡算式 4—1 化工过程得类型
间歇操作 操作方式 半连续操作
连续操作
间歇操作: 原料一次加入,然后操作,最后一次出 料。
半连续操作: 进料分批,出料连续;或进料连 续,出料分批或一次。
特点: 间歇操作中,无物料进出设备,且设备内各 部分得组成和条件随时间而变。 半连续操作中,设备内各点得参 数(组成、条 件)随时间而变。
N元素平衡
2×0、79A＝2N
烟道气总量
M+N+P+Q＝100
过剩氧量
0、21A×0、25／1、25
＝M 解上述6个方程得要求得结果。(过程略)
由上例可知计算基准选取恰当与否,对计算难 易影响。所以要重视计算基准选取。
基准选取中几点说明:
(1)上面几种基准具体选哪种(有时几种共 用)视具体条件而定,难以硬性规定。
4、 写出化学反应方程式
包括所有主副反应,且为配平后得,将各反应 得选择性、收率注明。
5、选择合适得计算基准,并在流程图上注明基准值 计算中要将基准交代清楚,过程中基准变换时,
要加以说明。 6、列出物料衡算式,然后求解
1)列物料衡算式
无化学反应体系,按:(4—1)、(4—3)(连续稳定过程) 式。
(二)取1mol 空气为计算基准 1mol 空气为计算基准中氧量为0、21mol
燃烧丙烷耗氧量 0、21／1、25＝0、168 mol 燃烧丙烷得量 0、168／5＝0、 0336mol
衡算结果列于下表:
输
入
输
出
组分 摩尔 克 组分 摩尔 克
C3H8 0、
44 CO2 0、101 132
0336
O2 0、21 200 H2O 0、135 72
过程设备设计第四章-3.1-3.2.3

过程设备设计第四章-3.1-3.2.3

设计
4.3 常规设计
本章重 点
教学重点：
（1）内压圆筒的强度设计；
（2）外压圆筒的图算法；
（3）开孔补强设计。
教学难点：
螺栓法兰连接的密封性设计。
3
4.3.1 概述
过程设备设计
一、设计思想 ——“按规则设计”（Design by Rules） ，只考虑单一的最大 载荷工况，按一次施加的静力载荷处理， 不考虑交变载荷，也不区分短期载荷和永 区别于分 久载荷，不涉及容器的疲劳寿命问题。 析设计
K+ 1 p ≤[σ ]t 2( K - 1)
（4-10）
取等号得 径比K为
2[σ ]t + p K= 2[σ ]t - p
（4-11）
筒体壁厚计算式为
2 pRi δ= 2[σ ]t - p
中径公式
（4-12）
7
4.3.1 概述
过程设备设计
二、弹性失效设计准则（续）
将第2章表2-1中仅受内压作用时，厚壁圆筒内壁面处的三向应力 分量计算式，代入弹性失效设计准则式（4-3）～式（4-5）， 表4-1 按弹性失效设计准则的内压厚壁圆筒强度计算式
26
4.3.2.2 内压圆筒的强度设计
4.3.2.2 内压圆筒的强度设计 （续）
过程设备设计
4、说明： Pc 0.4[σ]tφ
采用式（4-4）或式（4-5）较为合理。 但对于内压薄壁回转壳体，在远离结构不连续处，σ
3
0
5
式（4-3）简单，成熟使用经验，将该式作为设计准则。
4.3.1 概述
4.3.1 概述
过程设备设计
二、弹性失效设计准则（续） 内压薄壁圆筒： 经向薄膜应力 周向薄膜应力
pD σφ 4δ
过程设备机械设计基础4

过程设备机械设计基础4


σ cr =a-b λ
cr
2E 2
λs
λp
小柔度杆 中柔度杆 大柔度杆 λ
6 a 指出图中的二力构件
A AC
B BC C A’B’
.
D C’D’
B' C'
D' A'
6 b 满足三力平衡汇交定律的构件为
。
A AC
B BC C A’B’ D C’D’
二力杆件/二力构件
若一个刚体受到两个力作用处于平衡状态，不管该 刚体是何形状，则这两个力的大小相等、方向相反、 作用在同一条直线上。这种受到二力作用而平衡的 构件称为二力杆件。
2 下面属于分离设备的有
。（多选题）
A 精馏塔 B 斗式提升机 C 锅炉 D 除雾器
3.按照过程设备的分类标准，锅炉属于 。(单选)
a）化学反应设备 b）分离设备 c） 物料输送设备 d）传热设备
过程设备
反应设备 输送设备 分离设备 传热设备 粉 碎 设 备 加 热 炉
搅拌釜 流化床 管式 固定床 塔式
c) 0.13% d) 0.013%
7．某钢材材料的牌号为65，根据该材料的名义含碳量可以知道 这种钢属于 。
a）高碳钢 b）中碳钢 c) 低碳钢 d) 不能确定
8．钢材的弹性模量通常为 200
左右 。
a） Pa b） KPa c） MPa d） GPa
钢铁材料常用热处理方式有四种，即退火，正火，淬火和回火。 退火：将构件加热到一定温度以上保温后随炉冷却，以获得接近
因此，力偶矩的大小与矩心无关，事实上，在讨论力偶 矩时，一般不涉及矩心。
力矩：Mo(F) ＝ ± F.d 力偶矩：M＝±F.d
μ
2.5x105 0.5 500
过程设备设计第4章习题

过程设备设计第4章习题


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道一次应力之上的应力增量 4.8 交变载荷 以下载荷属于交变载荷的有： （ ） A.压力波动 B.开车停车 C.加热或冷却时温度变化引起的热应力变化 D.振动或容器接管引起的附加载荷 4.9 设计准则 下列有关压力容器设计准则的叙述，正确的有： （ ） A.弹性失效设计准则以容器整个危险面屈服作为实效状态。 B.弹塑性失效设计准则认为只要载荷变化范围达到安定载荷，容器就失效。 C.弹性失效设计准则较塑性失效设计准则更保守。 D.爆破失效设计准则认为压力达到全屈服压力时容器失效。 4.10 加强圈 为提高外压圆筒稳定性，需设置加强圈，下列有关加强圈的设计，正确的有： （ ） A.加强圈的最小间距应小于失稳临界长度。 B.在设计过程中，有可能通过增加加强圈的数量使圆筒厚度减薄。 C.加强圈与圆筒的连接可采用连续的或间断地焊接。 D.加强圈不可设置在筒体内部 4.11 封头 压力容器封头较多，下列叙述正确的有： （ ） A.凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头和锥壳。 B.由筒体与封头连接处的不连续效应产生的应力增强影响以应力增强系数的形式引入厚度 计算式。 C.半球形封头受力均匀，因其形状高度对称，整体冲压简单。 D.椭圆形封头主要用于中、低压容器。 4.12 高压密封 下列属于提高高压密封性能的措施有： （ ） A.改善密封接触表面 B.改进垫片结构 C.采用焊接密封元件 D.增加预紧螺栓数量 4.13 安全阀 安全阀的优点包括： （） A.完全密封 B.多次使用 C.泄压反应快 D.只排出高于规定压力的部分压力 4.14 支座 在立式容器支座中，中小型直立容器常采用（ ）高大的塔设备则广泛采用（ ） ，大型卧式 储存采用（ ） A.耳式支座 B.裙式支座
第四章-3.3 封头设计

第四章-3.3 封头设计


半球形封头厚度计算公式:
p c Di δ = 4[σ ]t φ p c (4-40)
式中 Di—球壳的内直径,mm.
适用范围:为满足弹性要求,适用Pc≤0.6[σ]tφ,相当于K≤1.33 6
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
2.受外压的半球形封头 工程上:图算法. 推导过程:钢制半球形封头弹性失稳的临界压力为:
Ri ) r
(4-48)
据此,由半球壳厚度计算式乘以M可得碟形封头的厚 据此,由半球壳厚度计算式乘以M可得碟形封头的厚 度计算式 度计算式
M p c Ri δ = 2[σ ] t φ 0 .5 p c
椭圆形封头
δ=
(4-49)
Kp c D i 2[σ] t φ 0.5p c
(420 45)
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
M =
20 ( ri / R i ) + 3 20 ( ri / R i ) + 1
式(4-48)
图4-17 碟形封头的应力增强系数
21
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
(1)受内压(凹面受压)碟形封头 (1)受内压(凹面受压)碟形封头 承受内压碟形封头的最大允许工作压力:
9
4.3.3.1 凸形封头
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
二,椭圆形封头 二,椭圆形封头
10
4.3.3.1 凸形封头
过程设备设计
二,椭圆形封头(续) 由半个椭球面和短圆筒组 成,如图4-15(b)所示. 直边段作用: 避免封头和筒体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. 应用: 中,低压容器.

过程设备设计习题..

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。

4.3.4 密封装置设计——【过程设备设计】

图4-22 螺栓法兰连接结构 1-螺栓；2-垫片；3-法兰
过程设备设计
4
4.3.4 密封装置设计
4.3.4 密封装置设计
过程设备设计
密封装置的失效形式主要表现为泄露
刚度 问题
泄露量控制在工艺和 环境允许的范围内
5
4.3.4 密封装置设计
4.3.4 密封装置设计 密封机理及分类
过程设备设计
本节主要内容
4.3.4 密封装置设计
第四章 压力容器设计 CHAPTER Ⅳ Design of Pressure Vessels
4.3 常规设计
4.3.4 密封装置设计
1
ห้องสมุดไป่ตู้
4.3.4 密封装置设计
4.1 概述 4.2 设计准则 4.3 常规设计 4.4 分析设计 4.5 疲劳分析 4.6 压力容器设计技术进展
（c）操作13 工况 图4-23 密封机理图
4.3.4 密封装置设计
由以上分析，在确立 法兰设计方法时，把 预紧工况与操作工况 分开处理，从而大大 简化了法兰设计。为 此，对两个不同的工 况分别引进两个垫片 性能参数，即“最小 压紧应力”或“比压 力”y以及“垫片系 数”m。
过程设备设计
预紧比压力y： 定义为预紧(无内压)时，迫使垫片 变形与压紧面密合，以形成初始密 封条件，此时垫片所必需的最小压 紧载荷，应以单位接触面积上的压 紧载荷计算，故也称“最小压紧应 力”，单位为MPa。y值仅与垫片材 料、结构与厚度有关。
过程设备设计
a. 强制密封 完全依靠连接件的作用力强行挤压密封元件达到密封。
特点 预紧力大，约为工作压力产生的轴向力的1.1～1.6倍。
影响密封性能的主要参数
螺栓法兰连接设计

过程设备设计第四章(4.3.2.4)


特点：反复试算，比较繁琐。
5
过程设备设计
二、图算法原理：（标准规范采用）
假设：圆筒仅受径向均匀外压，而不受轴向外压， 与圆环一样处于单向（周向）应力状态。 算图来源:
将式
t pcr 2.2 E D o
（2-92）
3
中的中面直径D、
厚度t相应改为外
径Do、有效厚度 δe，得：
2 2 B E cr cr 3 3
（4-25）
由该试建立B与A的关系图
以A作为横坐标，B作为纵坐标，
材料温度线作为参量绘成曲线：见图4-7～4-9
2 实质: 反映 3 cr cr 关系，按材料的拉伸曲线在纵坐标
方向按2/3比例缩小绘制而成。
12
讨论：a. 不同材料 s、B f ( A) 拐点不同 ∴不同材料有不同曲线
p
Do e
B
13
过程设备设计
图4-7 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图 (屈服点σ s＞207MPa的碳素钢和0Cr13、1Cr13钢)
14
过程设备设计
图4-8 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(16MnR，15CrMo钢) 15
过程设备设计
图4-9 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(0Cr18Ni9钢)
（1）假设δn，令δe=δn-C，按式（4-31）计算系数A
0.094 A R i / e
（4-31）
（2）选用相应材料的厚度计算图查取B，此B值即为[ζ]cr。 若A值落在设计温度下材料线的左方，则表明筒体属于 弹性失稳，可直接由式（4-32）计算。
2 B EA 3
（4-32）
25
过程设备设计
30

第四章习题

第四章习题3.生产性建设工程项目的总投资中，包括（D ）和铺底流动资金两部分。

A.设备工器具投资B.建筑安装工程投资C.流动资金D.建设投资4.下列属于建筑工程费用的是（A ）。

A.列入建筑工程预算的各种管道、电力、电信和电缆导线的敷设费用B.被安装设备的绝缘、防腐等工作的材料费C.附属于被安装设备的管线敷设工程费用D.与设备相连的工作台的工程费用13.根据《建筑安装工程费用项目组成》（建标［2013］44号）的规定，材料费不包括（D ）。

A.运杂费B.运输损耗费C.采购及保管费D.检验试验费15.下列费用中，属于建筑安装工程费中检验试验费的是（A ）。

A.对构件进行一般鉴定、检查所发生的费用B.新材料的试验费C.建设单位委托检测机构进行检验的费用D.对构件进行破坏性试验的费用2.根据“44号文”，建筑安装工程费中工伤保险费的计算基础是（B ）。

A.定额直接费B.定额人工费C.定额人工费和机械费D.定额人工费和材料费6.下列建设投资构成要素中，属于项目静态投资的是（A ）。

A.工程建设其他费B.流动资金C.涨价预备费D.建设期利息8.在建筑安装工程费用中，材料、工程设备自来源地运至工地仓库或指定堆放地点所发生的全部费用属于（B ）。

A.材料原价B.运杂费C.运输损耗费D.采购及保管费1.下列建设投资构成要素中，属于工程费用的是（A ）。

A.建筑安装工程费B.场地准备及临时设施费C.研究试验费D.劳动安全卫生评价费5.根据《建筑安装工程费用项目组成》（建标[2013]44号），在工程设备单价的组成要素中，不应包括（C ）。

A.原价B.运杂费C.运输损耗费D.采购保管费11.下列建设投资构成要素中，属于项目动态投资的是（ C ）。

A.基本预备费B.工程建设其他费C.涨价预备费D.建筑安装工程费6.根据《建筑安装工程费用项目组成》（建标[2013]44号）的规定，对建筑材料、构件和建筑安装物进行一般鉴定和检查所发生的费用，应当计入建筑安装工程费用中的（ D ）。

第四章 练习题

第四章财务决策一、单项选择题1．下列成本概念中，不属于相关成本的是（）。

A．边际成本 B.差别成本 C.沉没成本 D.可延缓成本2．在不确定决策中，选择最大后悔值中的最小值的方法称为（）。

A．大中取大法 B.小中取小法 C.大中取小法 D.平衡选择法3．如果亏损产品的生产能力不能转移，在何种条件下，应停止生产。

（）A．单价大于变动成本 B.单位边际贡献大于1C.变动成本率大于1D.边际贡献总额大于零4．下列属于筹资决策的是（）。

A．筹资方式选择 B.设备购置 C.应收帐款的催收 D.利润的分配5．有关产品深加工决策中，产品的（）是沉没成本。

A．加工前的变动成本 B.加工前的固定成本C.加工前的所有成本D.加工时的变动成本6.在经济决策中应由中选的最优方案负担的、按所放弃的次优方案潜在受益计算的那部分资源损失，就是所谓（）。

A.增量成本B.机会成本C. 专属成本D.沉没成本7.下列属于投资范畴的是（）。

A．股票买卖 B.银行借款 C.商品赊销 D.现金股利8.下列属于筹资决策的有（）。

A.信用标准选择决策B.资本结构决策C.设备更新决策D.股利分配决策9.按重要程度分类的决策（）。

A.长期决策和短期决策B.战略决策和战术决策C.确定性决策和不确定性决策D.独立决策和互斥决策10.下列不属于财务决策的原则是（）。

A.择优原则B.双方交易原则C.信息原则D.系统原则二、多项选择题1．属于短期财务决策内容的是（）。

A．产品的转停产 B.新建厂房 C.购买股票 D.新产品的品种决策2．下列属于财务决策系统的构成内容的是（）。

A．决策者 B.决策对象 C.信息 D.决策理论和方法3．短期财务决策中必须考虑的因素有（）。

A．相关收入 B.相关成本 C.相关业务量D。

现金净流量4．不确定条件下的决策分析可采用的方法有（）A．概率分析法 B.大中取小法 C.小中取大法 D.折衷决策法5．确定性的财务决策方法有（）。

南京工业大学《过程设备设计》复习题

《过程设备设计》复习题一、填空1、压力容器基本组成：筒体、封头、密封装置、开孔与接管、支座、安全附件。

2、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，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。

3、压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。

4、壳体中面：与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。

5、薄壳：壳体厚度t与其中面曲率半径R的比值（t/R）max≤1/10。

6、厚壁圆筒中的热应力由平衡方程、几何方程和物理方程，结合边界条件求解。

7、改善钢材性能的途径：化学成分的设计、组织结构的改变、零件表面改性。

8、钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有关，而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。

9、焊接接头系数——焊缝金属与母材强度的比值，反映容器强度受削弱的程度。

10、介质危害性：指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等；其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性。

11、《压力容器安全技术监察规程》根据容器压力与容积乘积大小、介质危害程度以及容器的作用将压力容器分为三类。

12、回转薄壳：中面是由一条平面曲线或直线绕同平面内的轴线回转而成。

13、厚壁圆筒中热应力及其分布的规律为：① 热应力大小与内外壁温差成正比；② 热应力沿壁厚方向是变化的。

14、压力容器用钢的基本要求：较高的强度；良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性。

15、压力容器设计中，常用的强度判据：包括抗拉强度бb、屈服点бs、持久极限、蠕变极限、疲劳极限б-116、强度失效——因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，称为强度失效，包括（a）韧性断裂、（b）脆性断裂、（c）疲劳断裂、（d）蠕变断裂、（e）腐蚀断裂等。

二、简述题1、无力矩理论及无力矩理论应用条件？①壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变，且构成壳体的材料的物理性能相同。

②壳体的边界处不受横向剪力、弯矩和扭矩作用。

③壳体的边界处的约束可沿经线的切线方向，不得限制边界处的转角与挠度。

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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道一次应力之上的应力增量 4.8 交变载荷 以下载荷属于交变载荷的有： （ ） A.压力波动 B.开车停车 C.加热或冷却时温度变化引起的热应力变化 D.振动或容器接管引起的附加载荷 4.9 设计准则 下列有关压力容器设计准则的叙述，正确的有： （ ） A.弹性失效设计准则以容器整个危险面屈服作为实效状态。 B.弹塑性失效设计准则认为只要载荷变化范围达到安定载荷，容器就失效。 C.弹性失效设计准则较塑性失效设计准则更保守。 D.爆破失效设计准则认为压力达到全屈服压力时容器失效。 4.10 加强圈 为提高外压圆筒稳定性，需设置加强圈，下列有关加强圈的设计，正确的有： （ ） A.加强圈的最小间距应小于失稳临界长度。 B.在设计过程中，有可能通过增加加强圈的数量使圆筒厚度减薄。 C.加强圈与圆筒的连接可采用连续的或间断地焊接。 D.加强圈不可设置在筒体内部 4.11 封头 压力容器封头较多，下列叙述正确的有： （ ） A.凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头和锥壳。 B.由筒体与封头连接处的不连续效应产生的应力增强影响以应力增强系数的形式引入厚度 计算式。 C.半球形封头受力均匀，因其形状高度对称，整体冲压简单。 D.椭圆形封头主要用于中、低压容器。 4.12 高压密封 下列属于提高高压密封性能的措施有： （ ） A.改善密封接触表面 B.改进垫片结构 C.采用焊接密封元件 D.增加预紧螺栓数量 4.13 安全阀 安全阀的优点包括： （） A.完全密封 B.多次使用 C.泄压反应快 D.只排出高于规定压力的部分压力 4.14 支座 在立式容器支座中，中小型直立容器常采用（ ）高大的塔设备则广泛采用（ ） ，大型卧式 储存采用（ ） A.耳式支座 B.裙式支座
C.鞍式支座 D.腿式支座 4.15 韧性断裂 韧性断裂的原因包括： （） A.厚度过薄 B.材料缺陷 C.内压过高 D.材料脆性 4.1 ABC 4.2 ABC 4.3 AC 4.4 ABD 4.5 ABD 4.6 ABC 4.7 ABD 4.8 ABCD 4.9 BC 4.10 ABC 4.11 BD 4.12 ABC 4.13 BD 4.14 ABC 4.15 AC
A.设计压力不得低于最高工作压力。最高工作压力不包括液柱静压力。 B.设计压力引入安全系数后得到计算压力。 C.设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度。 D.只要容器成形后厚度满足大于计算厚度就能满足设计要求。 4.8 焊接接头系数 下列有关焊接接头系数和材料设计系数的表述错误的是： （ ） 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 4.9 密封装置 下列有关压力容器密封装置的叙述错误的是： （ ） A.螺栓法兰连接结构是一种可拆密封结构，由法兰、螺栓和垫片组成。 B.根据获得密封比压力的不同，密封可分为强制式密封和自紧式密封，高压容器尽可能采用 自紧式密封。 C.垫片密封基本宽度与压紧面的形状无关，取垫片的实际宽度。 D.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”。 4.11 开孔补强 下列有关开孔补强设计的叙述正确的是： （ ） A.补强圈补强主要用于高压容器 B.整锻件适合用于大直径开孔补强 C.开孔补强设计准则是基于弹性失效设计准则的等体积补强法 D.所有的压力容器开孔必须设计补强结构 单选题 4.1 A 单选题 4.2 A 单选题 4.3 C 单选题 4.4 D 单选题 4.5 B 单选题 4.6 B 单选题 4.7 A 单选题 4.8 D 单选题 4.9 C
多选题
4.1 分析设计 下列说法中，正确的有： （ ） 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。 B.设计寿命为 10 年、操作周期为 2 小时的压力容器应按分析设计标准设计。 C.校核一次加二次应力强度的目的是防止压力容器发生过度弹性变形。 D.压缩应力不需要进行应力分类限制。 4.2 压力容器 失效 压力容器失效的最终表现形式均为： （ ） A.泄漏 B.过度变形 C.断裂 D.腐蚀 4.3 高压密封 高压密封的特点有（ ） A.一般采用金属密封元件 B.应增大密封元件和密封面的接触面积 C.尽可能采用自紧或半自紧式密封 D.尽可能采用强制式密封 4.4 封头 椭圆形封头是目前中、低压容器中应用较多的封头之一，下列关于椭圆形封头说法正确的 有： （ ） 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。 4.5 设计参数 下列说法正确的是： （ ） A.影响焊接接头系数的因素主要为焊接接头形式和无损检测的要求及长度比例 B.压力容器的设计压力不得小于安全阀的开启压力 C.设计温度是指容器在正常情况下，设定元件的表面最大温度。 D.确定外压计算长度时，对于椭圆形封头，应计入直边段及封头曲面深度的三分之一。 4.6 补强 压力容器接管补强结构通常采用局部补强结构，主要有： （ ） A.补强圈补强 B.厚壁接管补强 C.整锻件补强 D.增加壳体壁厚补强 4.7 应力分类 关于压力容器应力中二次应力说法错误的是： （ ） 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。
第四章 单选题
压力容器设计
4.1 密封 平垫密封属于： （ ） 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 设计准则 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.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 压力容器 失效形式 下列有关压力容器失效形式的叙述，正确的是： （ ） 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。 B.脆性断裂属于疲劳断裂。 C.只有在交变载荷的作用下，才可能发生疲劳断裂。 D.蠕变断裂按断裂前的应力来划分，具有韧性断裂的特征。 4.4 设计准则 下列有关压力容器失效判据与设计准则的叙述，错误的是： （ ） A.失效判据是判别压力容器失效状态的依据 B.失效判据是基于力学分析结果与简单实验测量结果相比较得出的。 C.失效判据不能直接用于压力容器设计计算。 D.为考虑压力容器制造过程中很多不确定因素， 引入焊接接头系数得到与失效判据相对应的 设计准则。 4.5 设计准则 在按弹性失效设计准则进行内压厚壁圆筒设计时，采用不同的强度理论会得到不同的结果， 下列叙述错误的是： （ ） A.按形状改变比能屈服失效判据计算出的内壁初始屈服压力和实测值最为接近。 B.在厚度较大即压力较高时各种设计准则差别不大。 C.在同一承载能力下，中径公式算出的厚度最薄。 D.在同一承载能力下，最大切应力准则算出的厚度最厚。 4.6 圆筒设计 下列有关圆筒设计的叙述，正确的是： （ ） A.中径公式的适用范围仅限于薄壁圆筒即 K<=1.2 时。 B.对单层厚壁圆筒常采用塑性失效设计准则或爆破失效设计准则设计。 C.在厚壁圆筒的设计过程中，一般都考虑预应力的影响。 D.常规设计中需对圆筒的热应力进行校核计算。 4.7 设计技术参数 下列有关压力容器设计技术参数的叙述，正确的是： （ ）
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？ 4.2 压力容器的设计文件应包括哪些内容？ 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？ 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？ 4.5 一容器壳体的内壁温度为 Ti，外壁温度为 To，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？ 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？ 4.7 影响材料设计系数的主要因素有哪些？ 4.8 压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区别？ 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？ 4.10 高压容器的筒体有哪些结构形式？它们各有什么特点和适用范围？ 4.11 高压容器筒体的对接深环焊缝有什么不足？如何避免？ 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。 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 p≤0.4[σ]tφ？ 4.14 椭圆形封头、碟形封头为何均设置直边段？ 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。 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？ 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？ 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？ 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。 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？ 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？ 4.22 在什么情况下，压力容器可以允许不设置检查孔？ 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？ 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？ 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。 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？ 4.27 一次应力、二次应力和峰值应力的区别是什么？ 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？ 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？ 4.30 化工压力容器焊接结构设计的基本原则是什么？ 4.31 强度失效是因材料屈服或断裂引起的压力容器失效，强度失效有哪些形式？并选择其 一简述其特征和产生的原因 4.32 简述应力腐蚀过程及预防措施 4.33 简述爆破片的作用，并与安全阀相对比，简述其特点 4.34 常见的局部开孔补强结构有那几种？试画图说明 4.35 简述计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度之间的关系 4.36 什么是焊接应力？减少焊接应力有什么措施？