期末复习题——化工过程设备设计

《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。

期末复习题答案——化工过程设备设计1.什么是化工过程设备设计?化工过程设备设计是指根据化工工艺流程和操作要求，设计和选择适当的设备和设施来实现化工过程的目标。

该设计过程包括确定设备的类型、尺寸和操作条件等。

2.化工过程设备设计的目的是什么?化工过程设备设计的目的是确保化工过程能够安全、高效地进行，并满足产品质量和生产能力的要求。

此外，设备设计还应考虑经济性、可靠性和环境保护等方面的因素。

3.化工过程设备设计的基本步骤是什么?化工过程设备设计的基本步骤包括以下几个方面：a.确定工艺流程和操作要求b.选择适当的设备类型c.计算设备的尺寸和操作条件d.选择合适的材料和设备附件e.设计设备的基本结构和布局f.完善设计，考虑经济性和可靠性g.编写设备设计说明书和审查记录4.化工设备选择的关键因素有哪些?化工设备选择的关键因素包括以下几个方面：a.工艺流程要求b.操作条件和工作环境c.生产能力和质量要求d.经济性和可靠性e.安全性和环境保护5.什么是装置容积?装置容积是指化工设备（如反应器、塔式等）的内部容积大小，通常以立方米为单位。

装置容积是确定设备尺寸和物料平衡的重要参数。

6.化工过程设备设计中如何确定操作条件?确定操作条件需要考虑以下几个方面：a.反应物性质和反应条件b.物料流动和传热情况c.产品分离和处理要求d.设备操作和控制要求7.化工过程设备设计的最终目标是什么?化工过程设备设计的最终目标是确保设备能够安全、高效地运行，满足产品质量和生产能力的要求，并在经济和环境保护的前提下实现最佳效益。

8.设备附件的选择和设计有何重要性?设备附件的选择和设计对设备的安全性、可靠性和性能具有重要影响。

合适的设备附件可以提高设备的使用寿命，降低维护成本，并满足特定的操作和控制要求。

9.化工过程设备设计中如何考虑经济性?考虑经济性需要评估设计方案的投资成本、运行成本和维护成本，并与预期收益进行对比。

最经济的设计方案是在满足产品质量和生产能力要求的前提下，尽量降低总成本。

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。

1．根据几何形式的不同可以把化工生产中用到的反应器分为：锅式、塔式、管式、固定床或流化床反应器等。

2．选择釜式反应器的搅拌器时，需要考虑的主要因素有：搅拌目的、化学反应要求和物料物性等。

3．根据传热过程方程式，欲强化搅拌反应釜的传热，可以采取提高传热面积，提高传热系数和增大传热温差等措施。

4．反应器中流体微元在流动方向（即轴向）上的混合，称做返混。

这种现象的存在会使反应物的浓度降低，造成反应速度也降低。

5．物料衡算的理论基础是：质量守衡定律。

6．要控制一定的反应温度，可采用间壁传热式、直接传热式、蒸发式传热、外循环传热或绝热式传热等传热形式对反应器进行换热。

7．液体从轴向流入叶轮，并从轴向流出的叶轮，称为轴向流叶轮；液体从轴向流入，径向流出的叶轮，称为径向流叶轮。

8．在理想置换反应器中，所有流体微元的停留时间相同，同一横截面上各处物料的组成和温度都是相同的，反应时间也相同。

9．确定搅拌反应器的搅拌功率时，反映物料的流动特性的准数为：Re，反映重力影响的准数为：Fr。

10．间歇反应器内反应物料的浓度是时间的函数，与其在反应器内的空间位置无关；并且物料中的所有流体微元在反应器内的反应时间都是相同的。

11．确定搅拌反应器的搅拌功率时，准数Fr反映了重力对功率的影响，准数Re反映了物料的流动特性对功率的影响。

12．对于理想混合反应器来说，反应器内部各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。

13．间歇反应器内反应物料的浓度是时间的函数，与其在反应器内的空间位置无关；并且物料中的所有流体微元在反应器内的反应时间都是相同的。

14．对于理想混合反应器来说，反应器内部各处和出口处的物料的组成和温度都是相同的。

15. 精细化学品的特点：多品种、化学反应复杂、反应物料相态多样化、反应介质腐蚀性强、高技术密集度。

16. 精细化率=精细化工总产值/化工总产值17.一般说来，对于互不相溶的非均相体系，通常采用涡轮式或推进式搅拌器作强烈的混合；对于不太强烈的混合，如固态或悬浮态物料，不要求剧烈的搅拌，大多采用桨式或锚式搅拌器。

可编辑修改精选全文完整版2012级《化工设备设计基础》期末试题及答案一、力学部分计算题：（共50分）1、（10分）1、图示三角形支架ABC ，A 、B 、C 三处为铰链链接。

在两杆的连接处B 悬挂有重物G=30kN 。

杆AB 和BC 材料相同，许用应力[σ]=120MPa 。

AB 、BC 两杆直径d 分别为25mm 、30 mm 。

试校核此支架是否安全。

(已知A 、B 、C 三处均为铰接)。

(AB 和BC 两杆的重量不计)（本题15分）2sin 30230603051.99tg300.577BC AB GS G KNG S KN===⨯====（5分）安全 （5分）2、（15分）解：0y F ∑= （5分）1()02ql qx Q x --=1()2Q x ql qx =-0x l3121322251.9910105.9[]120254601084.88[]120304AB BC S MPa MPa A S MPa MPa A σσπσσπ⨯===<=⨯⨯===<=⨯0M ∑=（5分）最大弯矩发生在梁的中点，其值为2max8ql M = （3分）（3分）max 159120MPa MPa σ=不满足要求 （2分）3、（15分）解： 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩（3分）实心轴（5分）空心轴（5分）d 2＝0.5D 2=23 mm确定实心轴与空心轴的重量之比（2分）4、（10分）横梁承受拉弯组合荷载，危险面为梁中间。

75954995497162N m 100x P M T n ==⨯=⨯=⋅..max13111640MPa πx x P M M W d τ===3161671620045m=45mm π4010d ⨯==⨯⨯..()max234221640MPa π1x xP M M W D τα===-()32461671620046m=46mm π1-4010D α⨯==⨯⨯..()2231132222245101 1.28461010.51A d A D α--⎛⎫⨯==⨯ ⎪⨯--⎝⎭＝1()()2M x qx l x =-211()022qx qlx M x -+=()0x l ≤≤232max max 331112102881590.043232Zql M MPa W D σππ⨯⨯⨯====⨯（2分）（4分）（4分）（2分）二、 是非题：在题后括号内，正确划“√”，错误划“×”（共10分，每小题1分）1. 《压力容器安全技术监察规程》把压力容器按其破坏时造成的危害程度分为三类，其中三类容器破坏时造成的危害程度最大，因而在设计、制造和使用方面对其要求最高。

《化工过程设计》课程知识复习学习材料试题与参考答案一、单选题1、（B）衡算式是化学反应过程物料衡算不能应用的。

A 总质量衡算式；B 组分质量衡算式；C 元素原子物质的量衡算式；D 元素原子质量衡算式2、塔盘在结构方面要有一定的（B）以维持水平。

A 强度B 刚度C 稳定性D 其它3、生产方法确定以后，就可以设计绘制(D)A 设备布置图B 车间布置图C 化工设备图D 流程草图4、流程草图中动力管线用(A)A 中粗实线画出。

B 中细实线画出。

C 粗实线画出。

D 粗虚线画出。

5、球壳上的开孔，开孔系数ρ，δnt/δn，应力集中系数K越大。

（B）A 越大，越大B 越大，越小C 越小，越小D 越小，越大6、下面那种类型的换热器不是利用管程和壳程来进行传热的：（B）A 蛇管式换热器B 套管式换热器C 管壳式换热器D 缠绕管式换热器7、在设备布置图中，视图的表达内容主要有建筑物及其构件和(B)A 装置。

B 设备。

C 管线。

D 厂房。

8、无缝钢管的公称直径指的是管子的（D）。

A 内径B 外径C 中径D 其他9、不锈钢材料0Cr18Ni9牌号中的“0”表示其含碳量低于（B）A 百分之一B 千分之一C 万分之一D 万分之三10、（B）不是连续过程具有的性质。

A 整年不间断进料；B 具有稳定的反应区间；C 产物不间断的分离；D 具有稳定的物流流率。

11、立式容器的管口方位取决于(B)A 车间布置的需要。

B 管道布置的需要。

C 设备布置的需要。

D 工艺流程的需要。

12、从受力角度考虑，椭圆形封头、碟形封头、半球形封头和折边球面封头四种凸形封头中，（C）的受力情况最好。

A 椭圆形封头B 碟形封头C 半球形封头D 折边球面封头13、工艺管道及仪表流程图是以(B)A 工艺流程图为依据。

B 物料流程图为依据。

C 管道流程图为依据。

D 仪表流程图为依据。

14、在化工设计过程中，下面的哪个步骤不需要主管部门批准(C)A 编制项目建议书B 可行性研究报告C 施工图设计，提出预算D 扩大初步设计，提出总概算15、在塔和塔段最底一层塔盘的降液管末端设置液封盘，其目的是（B ）。

一、判断题（×）1、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。

（×）2、弹性模数E 和泊桑比µ是金属材料的重要力学性能，一般钢材的E 和µ都不随温度的变化而变化，所以都可以取为定值。

（√）3、凹凸压紧面安装时易于对中，还能有效防止垫片被挤压出压紧面，适用与管法兰和容器法兰。

（√）4、在焊接中要注意，焊缝不要布置在高应力区，焊缝要尽可能避免交叉。

（√）5、在分馏塔机械设计中，水压试验时仅考虑风弯矩，最大弯矩为 e W M M M +=3.0max（ √ ）6、应变硬化将使材料的比例极限提高而塑性降低。

（ √ ）7、依据弹性失效理论，容器上一处的最大应力达到材料设计温度下的屈服点t s σ时，即宣告该容器已经“失效”。

（ √ ）8、影响焊接接头系数的因素较多，主要与焊接接头形式和焊缝无损检测的要求和长度比例有关。

（ ×）9、平焊法兰的刚度高于对焊法兰的刚度，可以承受更高的压力。

（ ×）10、壳体失稳时的临界压力随壳体材料的弹性模量E 、泊松比的增大而增大，而与其他因素无关。

（√ ）11、毒性程度为极度和高度危害介质，且PV 乘积大于等于0.2MPa•m 3 的低压容器属于第三类压力容器。

（√）12、开孔补强等面积补强法的的设计原则是：承受压力的壳体被削去的面积，必须在开孔周围补强范围之内补回同样的金属面积。

（×）13、对于受内压壳体，其上面各点一定是受到拉应力的作用，而不会受到压应力的作用。

（×）14、有效厚度为名义厚度减去钢材负偏差。

（√）15、对管壳式换热器，采用管内翅片虽然增加了传热面积，但是也改变了流体在管内的流动形势和阻力分布，泵功率的损失也会相应增加。

二、简答题1、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？答：压力容器的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、稳定失效设计准则和泄漏失效设计准则四大类。

《化工过程设备设计》期末复习题一、名词解释1．外压容器2．边缘应力3．基本风压值4．计算厚度5．低压容器6．等面积补强法7．回转壳体8．公称压力9．计算压力10．20R11．设计压力12．强制式密封13．强度14．临界压力15．主应力16．内压容器17．强度18．无力矩理论19．压力容器20.薄膜应力二、判断是非题（正确的划√，错误划×）1．内压圆筒开椭圆孔时，其长轴应与轴线平行。

2．设计压力为4MPa的容器为高压容器。

3．容器的名义厚度与计算厚度的差值是壁厚附加量。

4．受内压作用的容器必须按强度计算进行壁厚设计。

5．一常压塔最大压应力应发生在安装检修时的设备迎风侧。

6．在补强圈上开有一个M10的小螺纹孔。

7．压力容器无论制造完毕后或检修完毕后，必须进行压力试验。

8．边缘应力具有自限性和局限性。

9．当焊缝系数一定时，探伤比例随焊缝系数的增加而减小。

10．容器的强度反映了外压容器抵抗失稳的能力。

11．压力容器的设计寿命是从腐蚀裕量中体现出来12．法兰密封中，法兰的刚度与强度具有同等重要的意义。

13．当材质与压力一定时，壁厚大的容器的应力总是比壁厚小的容器应力小14．塔的最大质量出现在其水压试验时15．塔的稳定性计算也可用计算法进行计算。

16．从管理角度出发，低压容器一定是一类容器。

17．内、外压容器的壁厚设计均是按强度设计方法进行设计。

18．以无缝钢管制成的压力容器其公称直径为钢管的内径。

19．按无力矩理论求得的应力为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。

20．法兰联结结构中，垫片是一个不可缺少的元件之一。

三、填空题1、弹塑性材料从拉伸到断裂所经历的四个阶段是___________________________。

2、一钢管由无缝钢管而成，则钢管的公称直径是指它们的。

3、边缘应力特征为①②。

4、中压容器是指其设计压力为。

5、受外压作用的长圆筒发生的是破坏，而不是破坏。

6、设计温度在壁厚设计时与的选择①②有关。