过程设备设计_各章问答题

《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。

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。

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1.2GB150GB150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/m3B.0.1~<1.0mg/m3C.1.0~<10mg/m3D.10mg/m31.8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多选题1.1介质危害性介质危害性有多种，其中影响压力容器分类的是：（）A. 毒性B. 腐蚀性C. 氧化性D. 易燃性1.2压力容器分类下列属于第三类压力容器的是：（）A .毒性程度为极度和高度危险介质的低压容器；B .毒性程度为极度和高度危险介质且PV大于等于0.2MPa.m3的低压容器；C .易燃或毒性程度为为中度危险介PV大于等于10MPa.m3的中压储存容器；D. 中压管壳式余热锅炉；E .高压容器1.3《容规》《容规》适用于具备下列哪些条件的压力容器：（）A. 最高工作压力（Pw）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0.025m3；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。

过程设备设计复习题及答案一、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.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.Ⅱ类C.Ⅲ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：（）CA.<0.1mg/m3B.0.1~<1.0mg/m3C.1.0~<10mg/m3D.10mg/m31.8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）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2.4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2.5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2.6下列关于局部载荷说法正确的是：（）CA.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2.7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2.8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2.9关于薄圆平板的应力特点，下列表述错误的是：（B ）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3.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响3.1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3.2一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3.3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3.4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3.5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3.6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3.7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3.8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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

简答题1.写出无力矩理论的应用条件？答：⑴壳体的壁厚、载荷、曲率连续无突变，壳体材料的物理性能相同。

⑵壳体边缘不受法向力和力矩作用。

⑶壳体边缘只有沿经线切线方向的约束，边缘处转角和挠度不受任何约束。

2.写出对压力容器用钢的基本要求？答：⑴良好的冶金质量。

⑵满足强度延塑性和韧性要求。

⑶良好的可焊性。

⑷良好的冷热加工性。

⑸对非容器用钢应有条件使用。

3.搅拌反应器罐体，不带夹套时为内压容器，带夹套时可能为外压容器。

试写出罐体厚度的确定方法。

答：⑴不带夹套时，按内压容器设计筒体积及封头厚度，以操作时釜内最大压力为工作压力。

⑵带夹套时，反应器罐体及下封头的厚度按内压和外压分别计算取两者中的较大值。

4.搅拌反应器中，为消除“圆柱状回转区”和“打漩”现象，可设置挡板。

试写出挡板的作用，以及对数量、大小、安装方式的要求？答：作用：⑴将切向流动变为轴向流和径向流。

⑵增大被搅动流体的湍动程度，改善搅拌效果；要求：宽度W=(1/10~1/20)Di 数量：4个或6个安装：纵向安装。

5.试写出管壳式换热器的防振措施？答：⑴改变壳程流体的流速。

⑵改变管子的自振频率。

⑶设置消声隔板。

⑷抑制周期性漩涡。

6.简述法兰连接的密封机理？(分预紧和操作两种工况)答:⑴预紧时，当垫片单位面积上所受的压紧力达到一定值时，垫片被压紧，法兰压紧面上的凹凸不平之处被填满，形成了初始密封条件，此时必须施加在垫片上的压紧应力称为预紧密封比压。

⑵操作时，由于介质压力作用使螺栓被拉伸，法兰密封面趋向分开，此时垫片回弹弥补螺栓伸长和压紧面分离，并在法兰压紧面和垫片之间维持不小于工作密封比压的密封比压，以保持良好的密封状态。

工作密封比压即保证工作时紧密性而必须施加在垫片上的压应力。

7.补强结构的类型及特点？答：⑴结构简单，制造方便，有一定补强效果；⑵与壳壁之间不能紧密贴合，温差应力大；⑶塔接结构没有和壳体形成整体，抗疲劳性能差；⑷补强区域分散，补强效果补强。

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。