化工設備復習題

PAGEPAGE6填空題：（每空1分，共30分）1．主要用于介質熱量交換的壓力容器稱為換熱壓力容器。用符號E表示。2．化工設備從承壓情況來看可分低壓、中壓、高壓、超高壓。3．邊緣應力的特性：局部性、自限性。4．標準壓力容器法蘭有甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長頸對焊法蘭三種。5．厚度附加量是由厚度負偏差C1和腐蝕裕量C2組成。8．外壓容器的失效形式有強度不足和剛度不足。9．耳式支座由底板、筋板、支腳板組成。10．安全附件有視鏡、安全閥、爆破片。11．換熱設備按傳熱方式分直接接觸式、蓄熱式、間壁式。12．按制作填料的材料，填料分為實體填料和網(wǎng)體填料兩大類。13．根據(jù)液體流動形式不同，板式塔可分為單溢流和雙溢流。14.壓力參數(shù)包括：工作壓力PW、計算壓力PC、設計壓力P15.對于碳鋼和低合金鋼制的容器,考慮其剛性需要,其最小壁厚Smin=(3)mm;對于高合金鋼制容器,其最小壁厚Smin=(2)mm.16.受外壓的長圓筒,側向失穩(wěn)時波形數(shù)n=（2）；短圓筒側向失穩(wěn)時波形數(shù)為n>（2）的整數(shù)。17．提高法蘭剛度的有效途徑是（增加法蘭厚度）(減小螺栓作用力臂）及(增加法蘭盤外徑）。18．現(xiàn)行標準中規(guī)定的標準手孔的公稱直徑有DN為(150mm)和DN為(250mm)兩種。19．自支撐式塔設備設計時，除了考慮操作壓力以外，還必須考慮(自重載荷）、（風載荷）、（地震載荷）、（偏心載荷）等載荷。21．外壓容器的失效形式有強度不足和剛度不足。23．考慮到由于腐蝕、機械磨損而引起筒體厚度減薄，在設計時需引入厚度附加量C。24．按形狀不同凸形封頭可分為：半球封頭、橢圓形封頭、碟形封頭。25．臥式支座可分為鞍式、圈式和支腿式三種。26．補強常用的結構有補強圈補強、整體鍛件補強、補強管補強。27．最常見的攪拌器形式有槳式、渦輪式、錨式、推進式。二．選擇題.(每空2分，共20分)1．容積大于10m3的低溫液體儲存容器（如液氨儲罐）屬于哪種容器。（C）A、第一類B、第二類C、第三類2．在化工設備中用字母E表示的壓力容器為（B）。A、反應器B、換熱器C、分離器D、存儲器3．凸型封頭中，不論從受力、制造難易程度上來說較好的是（B）。A、球形封頭B、標準橢圓封頭C、碟形封頭4．在回轉殼體上，若經(jīng)線為直線時，第二曲率半徑等于（A）。A、平行圓半徑B、∞C、第一曲率半徑5．下列哪種封頭最適用高壓容器。（A）A、半球形封頭B、橢圓形封頭C、碟形封頭D、平蓋封頭6．失穩(wěn)時波形數(shù)為大于2的整數(shù)的外壓圓筒是哪一種。（B）A、長圓筒B、短圓筒C、剛性圓筒7．球形容器的支座有柱式、（C）、半埋式、高架式四種。A、支承式B、耳式C、裙式8．薄壁圓筒的環(huán)向應力是軸向應力的（B）倍。A、1B、2C、3D、49．換熱管在管板上的最常用的排列方式是（A）A、正三角形B、轉角正三角形C、正方形D、轉角正方形10．釜式反應器裝有蛇管的作用是：（D）A、加物料B、出物料C、攪拌D、傳熱11．高壓、中壓管殼式余熱鍋爐屬于哪種容器。（C）A、第一類B、第二類C、第三類12．在回轉殼體上，若經(jīng)線為直線時，第一曲率半徑等于（B）。A、平行圓半徑B、∞C、第一曲率半徑13．在化工設備中用字母S表示的壓力容器為（C）。A、反應器B、換熱器C、分離器D、存儲器14．球形容器的支座有柱式、裙式、半埋式和（C）四種。A、支承式B、耳式C、高架式15．釜式反應器裝有蛇管的作用是：（A）A、傳熱B、出物料C、攪拌D、加物料16．換熱管在管板上的最常用的排列方式是（A）A、正三角形B、轉角正三角形C、正方形D、轉角正方形17．在化工設備中用字母R表示的壓力容器為（A）。A、反應器B、換熱器C、分離器D、存儲器18．剛性圓筒會不會發(fā)生被壓癟的情況（B）A、會B、不會C、無法確定19．下列哪種多層圓筒結構最適用大型設備（B）A、多層包扎式B、多層繞板式C、多層熱套式D、多層繞帶式20．球形容器的支座有柱式、半埋式、高架式和（C）。A、支承式B、耳式C、裙式21．化工設備常見的安全附件有視鏡、安全閥、（C）A、報警器B、蜂鳴器C、爆破片三.簡答題：（每題6分，共30分）1.分析半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭的特點和適用場合？半球形封頭的優(yōu)缺點：與其它封頭相比在直徑和壓力相同的情況下，其厚度最薄（受力最好）；當容積一定的情況下，表面積最小（最省材料）。但封頭深度大，直徑較小時，整體沖壓制造較困難；直徑大時，采用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。應用場合：多用于高壓容器。橢圓形封頭的特點：從標準橢圓形封頭的厚度計算公式中可以看出，其厚度大致和其相連的圓筒厚度相等，因此圓筒體和封頭可采用等厚焊接，封頭深度較淺便于加工，受力較好，故在工程上廣泛應用。錐形封頭的特點：廣泛應用于許多化工設備的底蓋，它的優(yōu)點是便于收集與卸除這些設備中的固體物料。缺點是由于球面與過度區(qū)及過渡區(qū)與直邊的連接處經(jīng)線曲率半徑突變，產(chǎn)生邊緣應力，故應力分布不均勻2.簡述固定管板式換熱器結構特點、優(yōu)缺點及適用場合。1）結構特點：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入了熱補償原件——膨脹節(jié)。2）優(yōu)點：結構簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子損壞時易于堵管或更換。3）缺點：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應力。4）適用場合：適用于殼程介質清潔，不易結垢，管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合。3.開孔補強的結構有哪些？如何選擇標準補強圈？補強的形式分為補強圈補強、補強管補強、整體鍛件補強補強圈結構補強時應滿足以下規(guī)定： ①殼體材料的標準抗拉強度≤540MPa，以免出現(xiàn)焊接裂紋；

②補強圈厚度不超過被補強殼體的名義壁厚的1.5倍；

③被補強殼體的名義厚度≤38mm。4.衡量換熱器的指標有哪些？（1）、傳熱效率要高。（2）、結構要緊湊。（3）、要節(jié)省材料。（4）、流體在設備中的阻力要小，即壓力降要小。（5）、要求結構可靠、制造成本低，便于安裝、檢修、使用周期長。5.列管式換熱器主要有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？列管式換熱器種類優(yōu)點缺點固定管板式結構較簡單，造價較低，相對其它列管式換熱器其管板最薄。管外清洗困難；管殼間有溫差應力存在；當兩種介質溫差較大時必須設置膨脹節(jié)。浮頭式一端管板固定，另一端管板可在殼體內移動；管殼間不產(chǎn)生溫差應力；管束可抽出，便于清洗。結構較復雜，金屬耗量較大；浮頭處發(fā)生內漏時不便檢查；管束與管體間隙較大，影響傳熱。填料函式管束一端可自由膨脹；造價比浮頭式低；檢修、清洗容易；填函處泄漏能及時發(fā)現(xiàn)。殼程內介質有外漏的可能；殼程中不宜處理易揮發(fā)、易燃、易爆、有毒的介質。U型管式只有一個管板；管程至少為兩程；管束可以抽出清洗；管子可自由膨脹。管內不便清洗；管板上布管少，結構不緊湊，管外介質易短路，影響傳熱效果；內層管子損壞后不易更換。6.列管式換熱器機械設計包括哪些內容？答：=1\*GB3①殼體直徑的決定和殼體壁厚的計算；=2\*GB3②換熱器封頭選擇，壓力容器法蘭選擇；③管板尺寸確定；④管子拉脫力的計算；⑤折流板的選擇與計算；⑥溫差應力計算。此外還應考慮接管、接管法蘭選擇及開孔補強等。7．折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？答：在對流傳熱的換熱器中，為了提高殼程內流體的流速和加強湍流強度，以提高傳熱效率，在殼程內裝置折流板。折流板還起支撐換熱管的作用。常用形式有：弓形、圓盤-圓環(huán)形和帶扇形切口三種。折流板的固定是通過拉桿和定距管來實現(xiàn)的。拉桿是一根兩端皆有螺紋的長桿，一端擰入管板，折流板就穿在拉桿上，各板之間則以套在拉桿上的定距管來緊固。簡述什么是邊緣應力，如何處理邊緣應力的影響？（P33-34）概念：因為組合殼體幾何形狀不同，或材料的物理性能不同，或載荷不連續(xù)等而使連續(xù)邊緣處的變形受到約束產(chǎn)生的局部應力。影響處理：9．什么是化工設備？有何特點？其基本要求？基本要求：安全可靠性要求工藝條件要求基本要求：安全可靠性要求工藝條件要求經(jīng)濟合理性要求便于操作和維修環(huán)境保護要求特點：功能原理多樣化外部殼體多是壓力容器化-機-電技術緊密結合設備結構大型化10．壓力試驗的目的？方法有幾種？各適用于什么情況？壓力試驗的目的：在超設計壓力下，檢查容皿的強度以及密封結構和焊縫有無泄漏等。分為：液壓試驗和氣壓試驗：使用情況：eq\o\ac(○,1)對于不適合進行液壓試驗的容皿內不允許有微量列留液體，由于結構原因不能充滿液體的容皿，如高塔，液壓的液體重力可能超過基礎承受能力等，均采取氣壓試驗。eq\o\ac(○,2)其余都采取液壓試驗11．什么是應力集中？有何特點？容皿開孔后，在開孔處由于結構不連續(xù)必會在該區(qū)域產(chǎn)生較大的附加應力，這種局部應力急劇增長的現(xiàn)象稱為應力集中。特點：eq\o\ac(○,1)開孔處應力集中有局部性，且范圍有限eq\o\ac(○,2)開孔的相對尺寸d/D越長，集中系數(shù)越大開孔不宜過大。eq\o\ac(○,3)被開孔殼體越小,集中系數(shù)K越大,盡量讓開孔處殼體厚度大些，降低應力集中系數(shù)。eq\o\ac(○,4)增大接管壁厚也可降低應力集中系數(shù)，緩解應力集中。四．計算題（每題10分，共20分）1.某內壓圓柱形筒體，已知：設計壓力P=0.4MPa，設計溫度t=700C，圓筒內徑Di=1000mm，總高3000mm，盛裝液體介質，液柱靜壓力為0.03MPa,筒體材料16MnR，腐蝕裕量C2=1.5mm，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，試求筒體厚度。（設計溫度下16MnR許用應力：厚度6—16mm時，[σ]t=170MPa，厚度16—36mm時，[σ]t=163MPa）2. 某廠生產(chǎn)的鍋爐汽包，其工作壓力為2.5Mpa，汽包圓筒的平均直徑為816mm，壁厚為16mm，試求汽包圓筒壁被的薄膜應力。（6分）【解】P=2.5MpaD=816mm