设备设计计算题

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。

《化工设备设计基础》综合复习资料一、填空题1. 平面力系问题的各类约束中，光滑面约束存在个约束反力，固定端约束存在个约束反力。

2. 提高梁弯曲强度条件的主要途径有选用合理截面提高；合理安排受力情况减小等措施。

3．压力容器按其用途可分为反应器、分离器、热交换器和储存等四类。

4．内压圆筒的设计采用_________强度理论。

5. 压力容器开孔进行补强设计的原则有和两种。

6．裙座与塔体的焊接有和2种型式。

7. 标准椭圆形封头的长、短半轴之比a/b= ，此时K= 。

8. 单元体的应力状态可以分为三类：、和。

9. 法兰尺寸系列表中的法兰尺寸计算是在规定设计温度为、材料是的基础上，考虑多种因素，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。

10. 求取构件内力的方法是。

11．最高工作压力是指在正常工作情况下，____________可能达到的最高压力。

12．封头按形状分为_______蝶形________、____椭圆____________和平板封头三类。

13. 化工设备开孔区强度受到削弱通常采用的补强结构有补强结构、补强结构和补强结构。

14. 法兰公称压力的确定与法兰的最大、和三个因素有关。

二判断题1．假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生失稳。

2．18MnMoNbR钢板的屈服点比Q235-AR钢板的屈服点高108%，因此，用18MnMoNbR钢板制造的外压容器要比用Q235-AR钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。

3．设计某一钢制外压短圆筒时，发现采用20g钢板算得的临界压力比设计要求低10%，后改用屈服点比20g高35%的16MnR钢板，即可满足设计要求。

4．几何形状和尺寸完全相同的三个不同材料制造的外压圆筒，其临界失稳压力大小依次为：P cr不锈钢>P cr 铝>P cr铜。

5．外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。

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 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/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。

《化工设备设计基础》综合练习题第一篇工程力学基础第一章构件的受力分析一简答题1．什么叫力？力的三要素是什么？2．二力平衡条件是什么？什么叫二力杆？3．平面一般力系的平衡条件是什么？4．什么叫约束反力？5．工程中有哪几种常见的约束型式？二计算题1．如图所示的简易起重机横梁AB的A端以铰链固定，B端有拉杆BC，起重量W=10KN。

AB梁重P=4KN。

BC杆自重忽略不计，试求载荷W位于图示位置时BC杆的拉力和铰链A的约束反力。

2．车刀的A端禁固在刀架上，B端受到切削刀作用，已知Py=18KN，Px=7.2KN，L=60mm，求固第二章直杆的拉伸与压缩一简答题1．什么叫内力？如何求出直杆各截面处的内力？2．什么叫强度？直杆拉伸或压缩时的强度条件是什么？3．低碳钢的拉伸试验中，从开始加载至断裂经过哪几个阶段？4．钢材的机械性能主要包含哪些指标？5．什么叫应力集中？二计算题1．试求图示的杆横截面1-1的内力，已知P1=26KN，P2=14KN，P3=12KN。

32．一个总重为200N的电动机，采用M8吊环螺钉，螺纹根部的直径为6.4mm，其材料的许用应力[σ]=40MPa。

问起吊电动机时，吊环螺钉是否安全？第三章直梁的弯曲一简答题1．什么叫梁？2．什么叫平面弯曲？3．梁中内力有哪些？4．剪力和弯矩的正负如何规定？5．什么剪力图和弯矩图？6．梁弯曲时的正应力强度条件是什么？7．梁纯弯曲时的正应力分布有什么特点？第五章复杂应力状态下的强度计算一简答题1．什么叫应力状态？2．什么叫主应力？什么叫二向应力状态？3．工程设计中有哪几种常用的强度理论？4．什么是第一强度理论？5．材料破坏有哪几种主要形式？第二篇化工设备常用材料一简答题1．金属材料有哪些基本性能？2．金属材料中碳，硫，磷，锰，硅对材料性能各有何影响？3．什么叫弹性变形？什么叫塑性变形？4．什么叫材料的韧性？什么叫无塑性转变温度？5．什么叫热处理？什么叫调质处理？6．碳钢按含碳量如何分类？按冶炼方法如何分类？7．碳钢按质量如何分类？碳钢的牌号如何规定？8．指出Q235B中各符号的含义？指出20R中各符号的含义？9．合金钢按用途如何分类？10．合金钢的牌号如何规定？11．指出0Cr18Ni9Ti及16MnR中各符号的含义？第三篇化工设备设计基础绪论一简答题1．什么叫压力容器？2．内压容器有几种分类方法？3．判断容器是一类、二类或三类容器的原则是什么？4．何谓公称直径？管子DN20表示什么意思？5．何谓公称压力？第八章内压薄壁容器的应力理论一简答题1．什么叫薄壁容器？2．什么叫回转壳体？什么叫经线？什么叫纬线？3．什么叫无力矩理论？什么叫薄膜应力？4．什么叫边缘应力？边缘应力如何产生？边缘应力有何特点？5．什么叫第一曲率半径？什么叫第二曲率半径？二判断题1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。

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。

BIM大赛设备设计与负荷计算题目1. 引言在建筑信息模型（Building Information Modeling, BIM）应用的背景下，设备设计和负荷计算是建筑工程中非常重要的环节。

设备设计涉及到采用何种设备来满足建筑物的功能需求，负荷计算则是为了确定设备所需的能量消耗。

本文将通过一个实际案例来介绍BIM大赛中涉及到的设备设计和负荷计算题目。

本案例涉及到的建筑是一栋办公楼，我们将从设备设计的角度出发，分析并解决问题。

2. 设备设计问题在这个办公楼项目中，我们需要设计并选择合适的设备来满足不同空间的功能需求。

主要的设备包括空调系统、照明设备和电梯等。

2.1 空调系统设计根据建筑的平面布局和使用要求，我们需要确定适当的空调系统来保持室内的舒适温度。

在设计空调系统时，需要考虑以下因素：•房间的使用类型和面积•房间的热负荷（墙面、窗户等的导热系数）•空调系统的能效等级和运行成本•空气质量控制需求通过综合考虑以上因素，我们可以选择适当的空调系统类型，并计算所需的空调设备容量。

2.2 照明设备选择在办公楼的照明设计中，我们需要选择合适的照明设备来满足照明需求，并尽量提高能源利用效率。

照明设备的选择应该考虑以下因素：•房间的功能和使用要求•照明设备的亮度和光效•照明设备的功率和能效等级•照明设备的寿命和维护成本通过评估不同的照明设备选项，并计算所需的照明设备数量和总功率，我们可以选择最佳的照明解决方案。

2.3 电梯设计问题对于大型办公楼来说，电梯系统是必不可少的交通设备之一。

在设计电梯系统时，需要考虑以下因素：•楼层的高度和数量•人员流量和需求•电梯的速度和效率•电梯的安全性和可靠性通过分析以上因素，我们可以选择适当的电梯系统类型，并计算所需的电梯数量和容量。

3. 负荷计算问题除了设备设计，负荷计算也是一个重要的环节。

在本案例中，我们将根据建筑的使用要求和设备选择，进行对空调系统和照明设备的负荷计算。

3.1 空调系统负荷计算在计算空调系统负荷时，我们需要考虑以下因素：•房间的热负荷（墙面、窗户等的导热系数）•人员流量和活动强度•外部气候条件（温度、湿度等）•空气质量控制需求通过分析以上因素，我们可以计算出不同房间的冷负荷和热负荷，进而确定合适的空调设备容量。