過程設備設計知識點總結

1、學習必備精品知識點1 試推導內壓薄壁球殼的厚度計算公式。（10 分）答：根據平衡條件，其軸向受的外力4D i2 p 必與軸向內力D相等。對于薄殼體，可近似認為內直徑Di 等與殼體的中面直徑DDi2 p=D4pD由此得4由強度理論知pD<=t4用DK1 DK1 Di代入上式，經化簡得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)應力，但連接處會產生變形協(xié)調，導致材料強化； 而筒體中部應力與所受壓力成正比，隨著壓力的增大應力迅速增大，所以破口出現在筒體中部3 什么是焊接應力？減少焊

2、接應力有什么措施？答：焊接應力是指焊接過程中由于局部加熱導致焊接件產生較大的溫度梯度，因而在焊件內產生的應力。 為減少焊接應力和變形， 應從設計和焊接工藝兩個方面采取措施， 如盡量減少焊接接頭的數量， 相等焊縫間應保持足夠的間距， 盡可能避免交叉， 焊縫不要布置在高應力區(qū)，避免出現十字焊縫，焊前預熱等等）學習必備精品知識點4 預應力法提高厚壁圓筒屈服承載能力的基本原理是什么？答：通過壓縮預應力，使內層材料受到壓縮而外層材料受到拉伸。當厚壁圓筒承受工作壓力時，筒壁內的應力分布由按拉美公式確定的彈性應力和殘余應力疊加而成，內壁處的總應力有所下降， 外壁處的總壓力有所上升， 均化沿筒壁厚度方向的應力

3、分布， 從而提高圓筒的初始屈服壓力。5 對于外壓圓筒，只要設置加強圈就可提高其臨界壓力。對否，為什么？采用的加強圈愈多，圓筒所需厚度就愈薄，故經濟上愈合理。對否，為什么？答：對于承受外壓的圓筒，短圓筒的臨界壓力比長圓筒的高，且短圓筒的臨界壓力與其長度成反比。 故可通過設置合適間距的加強圈，使加強圈和筒體一起承受外壓載荷，并使長圓筒變?yōu)槎虉A筒（加強圈之間或加強圈與筒體封頭的間距L<L cr），或使短圓筒的長度進一步降低，從而提高圓筒的臨界壓力。若設置的加強圈不能使長圓筒變?yōu)槎虉A筒（ L L cr） ,則所設置的加強圈并不能提高圓筒的臨界壓力。設置加強圈將增加制造成本；而且，當L / D o

4、 很小時，短圓筒可能變?yōu)閯傂詧A筒，此時圓筒的失效形式已不是失穩(wěn)而是壓縮強度破壞，此時再設置額外的加強圈已無濟于事。因此， 加強圈的數量并不是越多越好，應當設計合理的間距。6 壓力容器設計時為什么必須要考慮開孔的補強問題？壓力容器接管補強結構主要有哪幾種形式？試畫圖說明。答：（ 1）開孔以后，除削弱器壁的強度外，在殼體和接管的連接處，因結構的連續(xù)性被破壞，會產生很高的 局部應力 ，給容器的安全操作帶來隱患。（ 2）補強圈補強、厚壁接管 補強和整鍛件補強。補強圈補強厚壁接管補強整鍛件補強學習必備精品知識點7 簡述爆破片的作用，并與安全閥相對比，簡述其特點答：爆破片是一種 斷裂型 安全泄放裝置， 爆

5、破片在 標定爆破壓力下 發(fā)生斷裂來達到泄壓目的，泄壓后爆破片不能繼續(xù)有效使用，容器也就被迫停止運行。與安全閥相比，它有兩個特點：一是密閉性能好，能作到完全密封；二是破裂速度快，泄壓反應迅速。8 容規(guī)適用于同時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 盛裝介質為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于等于標準沸點的液體。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，缺密封裝置）20 塔設備 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?。粵]有碎片，或偶爾有碎片；按實測厚度計算的爆破壓力與實際爆破壓力相當接近。脆性斷裂時容器沒有鼓脹，即無明顯的塑性變形； 在較低應力狀態(tài)下發(fā)生， 其斷口齊平，并與最大應力方向垂直； 斷裂的速度極快， 常使容器斷裂成碎片。 產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？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開啟排出氣體來降低容器內過高的壓力。其優(yōu)點是僅排放容器內高于規(guī)定值的部分壓力，當容器內的壓力降至稍低于正

7、常操作壓力時，能自動關閉，避免一旦容器學習必備精品知識點超壓就把全部氣體排出而造成浪費和中斷生產；可重復使用多次， 安裝調整也比較容易。但密封性能較差，閥的開啟有滯后現象，泄壓反應較慢。（2）爆破片：爆破片是一種斷裂型安全泄放裝置，它利用爆破片在標定爆破壓力下即發(fā)生斷裂來達到泄壓目的，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，它有兩個特點：一是密閉性能好，能做到完全密封；二是破裂速度快，泄壓反應迅速。因此，當安全閥不能起到有效保護作用時，必須使用爆破片或爆破片與安全閥的組合裝置。（3）在以下場合應優(yōu)先選用爆破片作為安全泄放裝置

8、：介質為不潔凈氣體的壓力容器；由于物料的化學反應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或盛裝貴重介質的壓力容器；介質為強腐蝕性氣體的壓力容器12 壓力試驗的目的是什么？為什么要盡可能采用液壓試驗？對于內壓容器 ，耐壓試驗的目的是： 在超設計壓力 下，考核缺陷是否會發(fā)生 快速擴展 造成破壞或開裂造成滲漏，檢驗密封結構的密封性能。對于外壓容器 ，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應力 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，跟缺陷無關，一般不用外壓試驗來考核其穩(wěn)定性，而以內壓試驗進行 “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，試驗介質的壓縮系數越大，容器所儲存的能量也越大，爆炸也就越危險，故應選用壓縮系數小的流體作為試驗介質。13 化工壓力容器焊接結構設計的基本原則是什么？A 盡量采用對接接頭。B 盡量采用全熔透的結構，不允許產生未熔透缺陷。C 盡量減少焊縫處的 應力集中 。14 平封頭焊接區(qū)附近開一個環(huán)行槽，其目的是什么，根據是什么？目的是把角接接頭改為對接接頭，同時調能力，減小焊接造成的 不連續(xù)應力 。降低兩個焊接件之間的剛度差 ，增強變形協(xié)15 設計雙鞍座臥式容器時，支座位置應該按照那些原則確定？試說明理由。1根據 JB4731 規(guī)定，取 A 小于等于 0.2L ， 因為當 A 0.207L 時，

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值相等，使兩個截面保持等強度。2當 A 滿足小于等于0.2L 時，最好使A 小于等于0.5Rm（ Rm 為圓筒的平均半徑） 。這是因為支學習必備精品知識點座靠近封頭可充分利用封頭對支座處圓筒的加強作用。16 換熱設備有哪幾種主要形式？按換熱設備熱傳遞原理或傳熱方式進行分類，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，彼此混合進行換熱。蓄熱式換熱器借助于由固體構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：結構簡單，承壓高，管程易清潔，可能產生較大熱應力；適用殼側介質清潔；管、殼溫差不大或大但殼側壓力不高。浮頭式：結構復雜，無熱應力、管間和管內清洗方便，密封要求高。適用殼側結垢及大溫差。U 形管式：結構比較簡單，內層管不能更換；適用管內清潔、高溫高壓。填料函式：結構簡單，管間和管內清洗方便，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？及使用場合強度脹特點：保證密封與抗拉脫強度，無縫

12、隙；使用場合：設計壓力0.4MP,設計溫度 300；操作中無劇烈震動及過大溫度，無明顯應力腐蝕場合。強度焊特點：保證密封與抗拉脫強度，加工制造簡單，能在高溫下工作；有縫隙，存在焊接殘余熱應力；場合：除了有較大振動和間隙腐蝕場合，可用于任何場合脹焊并用特點：先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫；場合：密封性能要求高，承受振動及疲勞載荷，有間隙腐蝕，需采用復合管板的場合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 設置防沖板或導流筒學習

13、必備精品知識點21 塔設備設計中， 哪些危險界面需要校核軸向強度和穩(wěn)定性？（ 1）裙座底部截面及孔中心橫截面是危險截面；（ 2）筒體與群座連接處的橫截面22 降低局部應力措施1，減少兩連接件剛度差2，盡量采用圓弧過渡3，局部區(qū)域補強4，選擇合適的開孔方位23 簡述計算厚度、設計厚度、名義厚度、有效厚度之間的關系。計算厚度是 按有關公式 采用 計算壓力 得到的厚度。設計厚度是計算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度指設計厚度加上鋼材 厚度負偏差 后向上 圓整至 鋼材標準規(guī)格的厚度， 即標注在圖樣上的厚度。有效厚度為名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材負偏差。8壓力容器的常規(guī)設計法和分析設計法有何主要區(qū)別？常規(guī)設計 ：（ 1）常規(guī)設計將容器承受的 “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，不考慮熱應力。（ 2）常規(guī)設計以 材料力學及彈性力學 中的簡化模型 為基礎，確定筒體與部件中 平均應力 的大小，只要此值限制在以 彈性失效設計準則所確定的 許用應力 范圍之內，則認為筒體和部件是安全的。（ 3）常規(guī)設計規(guī)范中規(guī)定了具體的容器結構形式。分析設計 ：（ 1）將各種 外載荷或變形約束 產生的應力分別計算出來，包括交變載荷，熱應力，局部應力等。（ 2）進行應力分類，再按不同的設計準則來限制，保