过程设备设计-第三版-教案PPT第二章-第三节解析

过程设备设计（郑津洋第三版）终极版思考题答案第1章压力容器导言思考题1.1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？答：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。

压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。

设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。

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。

压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。

因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。

例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐进行超声检测，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应进行气密性试验。

而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。

又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。

支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。

第1章压力容器导言思考题 1.1 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？答：我国?压力容器平安技术监察规程? 根据整体危害水平对压力容器进展分类。

压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。

设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害〔Ⅰ级〕、高度危害〔Ⅱ级〕、中度危害〔Ⅲ级〕、轻度危害〔Ⅳ级〕等四个级别。

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。

压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。

因此，品种一样、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，那么其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。

例如， 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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐X进展超声检测，整体必须进展焊后热处理，容器上的A、B 类焊接接头还应进展 100％射线或超声检测，且液压试验合格后还应进展气密性试验。

而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。

又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透构造思考题 1.2压力容器主要由哪几局部组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反响所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、平安地运行；开孔与接收：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接收，以及安装压力表、液面计、平安阀、测温仪等接收开孔，是为了工艺要求和检修的需要。

支座：压力容器靠支座支承并固定在根底上。

《过程设备设计》教案-贺华一、教学目标1. 了解过程设备设计的基本概念、目的和意义。

2. 掌握过程设备设计的主要参数、计算方法和设计原则。

3. 熟悉常见过程设备的结构、特点和应用范围。

4. 学会运用相关软件进行过程设备的设计和分析。

5. 提高学生的创新能力和实践能力。

二、教学内容1. 过程设备设计概述过程设备的概念过程设备设计的目的和意义过程设备设计的现状和发展趋势2. 过程设备设计参数设备的主要参数参数的计算方法参数的选取原则3. 过程设备设计原则设计原则概述结构设计原则材料选择原则强度计算原则4. 常见过程设备及应用反应器换热器塔设备容器泵和压缩机5. 过程设备设计软件应用CAD软件应用过程设备分析软件应用工程仿真软件应用三、教学方法1. 讲授法：讲解过程设备设计的基本概念、原理和方法。

2. 案例分析法：分析实际工程案例，让学生了解过程设备设计的具体应用。

3. 实践操作法：引导学生运用相关软件进行过程设备的设计和分析。

4. 小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作能力和创新思维。

四、教学资源1. 教材：过程设备设计相关教材。

2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解和展示。

3. 案例资料：收集实际工程案例，供学生分析和学习。

4. 软件资源：提供相关设计软件，让学生动手实践。

五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况。

2. 实践成果：评估学生在实践操作中的表现和设计成果。

3. 期末考试：设置过程设备设计相关的题目，检验学生的综合运用能力。

4. 小组评价：对小组讨论和合作情况进行评价，培养学生的团队合作精神。

六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括16次课，每次课2小时。

2. 授课方式：理论课与实践课相结合，各占一半课时。

3. 实践环节：安排4次实践课，让学生动手操作，提高实际设计能力。

七、教学进度计划1. 第1-4课时：过程设备设计概述及设计参数讲解。

2. 第5-8课时：过程设备设计原则和常见过程设备及应用讲解。

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p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。

若壳体材料由20R （MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？解：○1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：δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ○2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：○1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：MPa abt p btpa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ ○2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。