過程設(shè)備設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、學(xué)習(xí)必備精品知識(shí)點(diǎn)1 試推導(dǎo)內(nèi)壓薄壁球殼的厚度計(jì)算公式。（10 分）答：根據(jù)平衡條件，其軸向受的外力4D i2 p 必與軸向內(nèi)力D相等。對(duì)于薄殼體，可近似認(rèn)為內(nèi)直徑Di 等與殼體的中面直徑DDi2 p=D4pD由此得4由強(qiáng)度理論知pD<=t4用DK1 DK1 Di代入上式，經(jīng)化簡(jiǎn)得2i ，2p K1t2(k1)由上式可得pc Dit4 pc2 封頭和筒體連接處存在不連續(xù)應(yīng)力，但破口卻在筒體中部，試解釋其原因封頭和筒體連接處雖然存在不連續(xù)應(yīng)力，但連接處會(huì)產(chǎn)生變形協(xié)調(diào)，導(dǎo)致材料強(qiáng)化； 而筒體中部應(yīng)力與所受壓力成正比，隨著壓力的增大應(yīng)力迅速增大，所以破口出現(xiàn)在筒體中部3 什么是焊接應(yīng)力？減少焊

2、接應(yīng)力有什么措施？答：焊接應(yīng)力是指焊接過程中由于局部加熱導(dǎo)致焊接件產(chǎn)生較大的溫度梯度，因而在焊件內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。 為減少焊接應(yīng)力和變形， 應(yīng)從設(shè)計(jì)和焊接工藝兩個(gè)方面采取措施， 如盡量減少焊接接頭的數(shù)量， 相等焊縫間應(yīng)保持足夠的間距， 盡可能避免交叉， 焊縫不要布置在高應(yīng)力區(qū)，避免出現(xiàn)十字焊縫，焊前預(yù)熱等等）學(xué)習(xí)必備精品知識(shí)點(diǎn)4 預(yù)應(yīng)力法提高厚壁圓筒屈服承載能力的基本原理是什么？答：通過壓縮預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)層材料受到壓縮而外層材料受到拉伸。當(dāng)厚壁圓筒承受工作壓力時(shí)，筒壁內(nèi)的應(yīng)力分布由按拉美公式確定的彈性應(yīng)力和殘余應(yīng)力疊加而成，內(nèi)壁處的總應(yīng)力有所下降， 外壁處的總壓力有所上升， 均化沿筒壁厚度方向的應(yīng)力

3、分布， 從而提高圓筒的初始屈服壓力。5 對(duì)于外壓圓筒，只要設(shè)置加強(qiáng)圈就可提高其臨界壓力。對(duì)否，為什么？采用的加強(qiáng)圈愈多，圓筒所需厚度就愈薄，故經(jīng)濟(jì)上愈合理。對(duì)否，為什么？答：對(duì)于承受外壓的圓筒，短圓筒的臨界壓力比長(zhǎng)圓筒的高，且短圓筒的臨界壓力與其長(zhǎng)度成反比。 故可通過設(shè)置合適間距的加強(qiáng)圈，使加強(qiáng)圈和筒體一起承受外壓載荷，并使長(zhǎng)圓筒變?yōu)槎虉A筒（加強(qiáng)圈之間或加強(qiáng)圈與筒體封頭的間距L<L cr），或使短圓筒的長(zhǎng)度進(jìn)一步降低，從而提高圓筒的臨界壓力。若設(shè)置的加強(qiáng)圈不能使長(zhǎng)圓筒變?yōu)槎虉A筒（ L L cr） ,則所設(shè)置的加強(qiáng)圈并不能提高圓筒的臨界壓力。設(shè)置加強(qiáng)圈將增加制造成本；而且，當(dāng)L / D o

4、 很小時(shí)，短圓筒可能變?yōu)閯傂詧A筒，此時(shí)圓筒的失效形式已不是失穩(wěn)而是壓縮強(qiáng)度破壞，此時(shí)再設(shè)置額外的加強(qiáng)圈已無濟(jì)于事。因此， 加強(qiáng)圈的數(shù)量并不是越多越好，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)合理的間距。6 壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)為什么必須要考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)問題？壓力容器接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)主要有哪幾種形式？試畫圖說明。答：（ 1）開孔以后，除削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的 局部應(yīng)力 ，給容器的安全操作帶來隱患。（ 2）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管 補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)整鍛件補(bǔ)強(qiáng)學(xué)習(xí)必備精品知識(shí)點(diǎn)7 簡(jiǎn)述爆破片的作用，并與安全閥相對(duì)比，簡(jiǎn)述其特點(diǎn)答：爆破片是一種 斷裂型 安全泄放裝置， 爆

5、破片在 標(biāo)定爆破壓力下 發(fā)生斷裂來達(dá)到泄壓目的，泄壓后爆破片不能繼續(xù)有效使用，容器也就被迫停止運(yùn)行。與安全閥相比，它有兩個(gè)特點(diǎn)：一是密閉性能好，能作到完全密封；二是破裂速度快，泄壓反應(yīng)迅速。8 容規(guī)適用于同時(shí)具備下列哪些條件的壓力容器（ ABCD ）A 最高工作壓力大于等于0.1MPa（不含液體靜壓力） ；B 內(nèi)直徑（非圓形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；C 容積（ V ）大于等于 0.025m3；D 盛裝介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。9 壓力容器 一般由筒體、封頭、開孔與接管、支座以及安全附件組成。（錯(cuò)，缺密封裝置）20 塔設(shè)備 由那幾部分組成？塔體、支座、

6、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱10 韌性破壞和脆性破壞有什么區(qū)別？哪種破壞的危險(xiǎn)性更大？韌性斷后有肉眼可見的宏觀變形，斷口處厚度顯著減??；沒有碎片，或偶爾有碎片；按實(shí)測(cè)厚度計(jì)算的爆破壓力與實(shí)際爆破壓力相當(dāng)接近。脆性斷裂時(shí)容器沒有鼓脹，即無明顯的塑性變形； 在較低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生， 其斷口齊平，并與最大應(yīng)力方向垂直； 斷裂的速度極快， 常使容器斷裂成碎片。 產(chǎn)生的危害較韌性斷裂更大。11 試比較安全閥和爆破片各自的優(yōu)缺點(diǎn)？在什么情況下必須采用爆破片裝置？（ 1）安全閥：安全閥的作用是通過閥的自動(dòng)開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力。其優(yōu)點(diǎn)是僅排放容器內(nèi)高于規(guī)定值的部分壓力，當(dāng)容器內(nèi)的壓力降至稍低于正

7、常操作壓力時(shí)，能自動(dòng)關(guān)閉，避免一旦容器學(xué)習(xí)必備精品知識(shí)點(diǎn)超壓就把全部氣體排出而造成浪費(fèi)和中斷生產(chǎn)；可重復(fù)使用多次， 安裝調(diào)整也比較容易。但密封性能較差，閥的開啟有滯后現(xiàn)象，泄壓反應(yīng)較慢。（2）爆破片：爆破片是一種斷裂型安全泄放裝置，它利用爆破片在標(biāo)定爆破壓力下即發(fā)生斷裂來達(dá)到泄壓目的，泄壓后爆破片不能繼續(xù)有效使用，容器也被迫停止運(yùn)行。雖然爆破片是一種爆破后不重新閉合的泄放裝置，但與安全閥相比，它有兩個(gè)特點(diǎn)：一是密閉性能好，能做到完全密封；二是破裂速度快，泄壓反應(yīng)迅速。因此，當(dāng)安全閥不能起到有效保護(hù)作用時(shí)，必須使用爆破片或爆破片與安全閥的組合裝置。（3）在以下場(chǎng)合應(yīng)優(yōu)先選用爆破片作為安全泄放裝置

8、：介質(zhì)為不潔凈氣體的壓力容器；由于物料的化學(xué)反應(yīng)壓力可能迅速上升的壓力容器；毒性程度為極度、高度危害的氣體介質(zhì)或盛裝貴重介質(zhì)的壓力容器；介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕性氣體的壓力容器12 壓力試驗(yàn)的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗(yàn)？對(duì)于內(nèi)壓容器 ，耐壓試驗(yàn)的目的是： 在超設(shè)計(jì)壓力 下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生 快速擴(kuò)展 造成破壞或開裂造成滲漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。對(duì)于外壓容器 ，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應(yīng)力 的作用，不可能發(fā)生開裂，且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的 幾何尺寸、制造精度 有關(guān)，跟缺陷無關(guān)，一般不用外壓試驗(yàn)來考核其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行 “試漏 ”，檢查是否存在 穿透性缺陷 。由于在相同壓

9、力和容積下，試驗(yàn)介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所儲(chǔ)存的能量也越大，爆炸也就越危險(xiǎn)，故應(yīng)選用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗(yàn)介質(zhì)。13 化工壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是什么？A 盡量采用對(duì)接接頭。B 盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu)，不允許產(chǎn)生未熔透缺陷。C 盡量減少焊縫處的 應(yīng)力集中 。14 平封頭焊接區(qū)附近開一個(gè)環(huán)行槽，其目的是什么，根據(jù)是什么？目的是把角接接頭改為對(duì)接接頭，同時(shí)調(diào)能力，減小焊接造成的 不連續(xù)應(yīng)力 。降低兩個(gè)焊接件之間的剛度差 ，增強(qiáng)變形協(xié)15 設(shè)計(jì)雙鞍座臥式容器時(shí)，支座位置應(yīng)該按照那些原則確定？試說明理由。1根據(jù) JB4731 規(guī)定，取 A 小于等于 0.2L ， 因?yàn)楫?dāng) A 0.207L 時(shí)，

10、雙支座跨距中間截面的最大彎距和支座截面處的彎距絕對(duì)值相等，使兩個(gè)截面保持等強(qiáng)度。2當(dāng) A 滿足小于等于0.2L 時(shí)，最好使A 小于等于0.5Rm（ Rm 為圓筒的平均半徑） 。這是因?yàn)橹W(xué)習(xí)必備精品知識(shí)點(diǎn)座靠近封頭可充分利用封頭對(duì)支座處圓筒的加強(qiáng)作用。16 換熱設(shè)備有哪幾種主要形式？按換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳熱方式進(jìn)行分類，可分為以下幾種主要形式：直接接觸式換熱器利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱。蓄熱式換熱器借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體。間壁式換熱器 利用間壁（固體壁面）冷熱兩種流體隔開，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。中間載熱體式換熱器

11、 載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體。17 管殼式換熱器主要有哪幾種形式？固定管板式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承壓高，管程易清潔，可能產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；適用殼側(cè)介質(zhì)清潔；管、殼溫差不大或大但殼側(cè)壓力不高。浮頭式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無熱應(yīng)力、管間和管內(nèi)清洗方便，密封要求高。適用殼側(cè)結(jié)垢及大溫差。U 形管式：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，內(nèi)層管不能更換；適用管內(nèi)清潔、高溫高壓。填料函式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管間和管內(nèi)清洗方便，填料處易泄漏；適用4MPa 以下，溫度受限制。18 換熱管與管板有哪幾種連接方式？各有什么特點(diǎn)？及使用場(chǎng)合強(qiáng)度脹特點(diǎn)：保證密封與抗拉脫強(qiáng)度，無縫

12、隙；使用場(chǎng)合：設(shè)計(jì)壓力0.4MP,設(shè)計(jì)溫度 300；操作中無劇烈震動(dòng)及過大溫度，無明顯應(yīng)力腐蝕場(chǎng)合。強(qiáng)度焊特點(diǎn)：保證密封與抗拉脫強(qiáng)度，加工制造簡(jiǎn)單，能在高溫下工作；有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力；場(chǎng)合：除了有較大振動(dòng)和間隙腐蝕場(chǎng)合，可用于任何場(chǎng)合脹焊并用特點(diǎn)：先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫；場(chǎng)合：密封性能要求高，承受振動(dòng)及疲勞載荷，有間隙腐蝕，需采用復(fù)合管板的場(chǎng)合19 換熱器的防振措施A 減少殼程流量或 降低 橫流速度；B 改變管子的固有頻率；C 增設(shè)消聲板 在殼程插入平行于管子軸線的縱向隔板或多孔板；D 抑制周期性旋渦在管子的外邊面沿周向纏繞金屬絲或沿軸向安裝金屬條；E 設(shè)置防沖板或?qū)Я魍矊W(xué)習(xí)

13、必備精品知識(shí)點(diǎn)21 塔設(shè)備設(shè)計(jì)中， 哪些危險(xiǎn)界面需要校核軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性？（ 1）裙座底部截面及孔中心橫截面是危險(xiǎn)截面；（ 2）筒體與群座連接處的橫截面22 降低局部應(yīng)力措施1，減少兩連接件剛度差2，盡量采用圓弧過渡3，局部區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)4，選擇合適的開孔方位23 簡(jiǎn)述計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度、有效厚度之間的關(guān)系。計(jì)算厚度是 按有關(guān)公式 采用 計(jì)算壓力 得到的厚度。設(shè)計(jì)厚度是計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材 厚度負(fù)偏差 后向上 圓整至 鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度， 即標(biāo)注在圖樣上的厚度。有效厚度為名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材負(fù)偏差。8壓力容器的常規(guī)設(shè)計(jì)法和分析設(shè)計(jì)法有何主要區(qū)別？常規(guī)設(shè)計(jì) ：（ 1）常規(guī)設(shè)計(jì)將容器承受的 “最大載荷 ”按一次施加的靜載荷處理，不涉及容器的疲勞壽命問題，不考慮熱應(yīng)力。（ 2）常規(guī)設(shè)計(jì)以 材料力學(xué)及彈性力學(xué) 中的簡(jiǎn)化模型 為基礎(chǔ)，確定筒體與部件中 平均應(yīng)力 的大小，只要此值限制在以 彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所確定的 許用應(yīng)力 范圍之內(nèi)，則認(rèn)為筒體和部件是安全的。（ 3）常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定了具體的容器結(jié)構(gòu)形式。分析設(shè)計(jì) ：（ 1）將各種 外載荷或變形約束 產(chǎn)生的應(yīng)力分別計(jì)算出來，包括交變載荷，熱應(yīng)力，局部應(yīng)力等。（ 2）進(jìn)行應(yīng)力分類，再按不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來限制，保