過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)化工工業(yè)出版社答案

1、儲(chǔ)存設(shè)備5.1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(shuō)明理由。根據(jù)JB4731規(guī)定，取A小于等于0.2L, 最大不得超過(guò)0.25L,否則容器外伸端將使支座界面的應(yīng)力過(guò)大。因?yàn)楫?dāng)A=0.207L時(shí)，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。考慮到除彎距以外的載荷，所以常取外圓筒的彎距較小。 所以取A小于等于0.2L。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)?支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。5.2雙鞍座臥式容器受力分析與外伸梁承受均布載荷有何相同何不同，試用剪力圖和彎距圖比較

2、。外伸梁的剪力和彎矩 圖與此圖類似，只是在兩端沒有剪力和彎矩作用，兩端的剪力和彎矩均為零5.3 “扁塌”現(xiàn)象的原因是什么？如何防止這一現(xiàn)象出現(xiàn)？由于支座處截面受剪力作用而產(chǎn)生周向彎距，在周向彎距的 作用下，導(dǎo)致支座處圓筒的上半部發(fā)生變形，產(chǎn)生所謂“扁塌”現(xiàn)象。可以設(shè)置加強(qiáng)圈，或者使支座靠近封頭布置，利 用加強(qiáng)圈或封頭的加強(qiáng)作用。5.4雙鞍座臥式容器設(shè)計(jì)中應(yīng)計(jì)算那些應(yīng)力？如何產(chǎn)生的？圓筒上的軸向應(yīng)力。由軸向彎矩引起。支座截面處圓筒 和封頭上的切向切應(yīng)力和封頭的附加拉伸應(yīng)力。由橫向剪力引起。支座截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力。由截面上切向 切應(yīng)力引起。支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力。通過(guò)鞍座作用于圓筒上的

3、載荷所導(dǎo)致的。5.5鞍座包角對(duì)臥式容器筒體應(yīng)力和鞍座自身強(qiáng)度有何影響？鞍座包角的大小不僅影響鞍座處圓筒截面上的應(yīng)力分布， 而且也影響臥式儲(chǔ)罐的穩(wěn)定性和儲(chǔ)罐一支座系統(tǒng)的重心高低。包角小，鞍座重量輕，但重心高，且鞍座處圓筒上的應(yīng) 力較大。5.6在什么情況下應(yīng)對(duì)臥式容器進(jìn)行加強(qiáng)圈加強(qiáng)？如臥式儲(chǔ)罐支座因結(jié)構(gòu)原因不能設(shè)置在靠近封頭處（A0.5Ri），且 圓筒不足以承受周向彎距時(shí)，就需在支座截面處的圓筒上設(shè)置加強(qiáng)圈，以便與圓筒一起承載。5.7球形儲(chǔ)罐有哪些特點(diǎn)？設(shè)計(jì)球罐時(shí)應(yīng)考慮那些載荷？各種罐體型式有何特點(diǎn)？球形儲(chǔ)罐應(yīng)力分布均勻。設(shè)計(jì)時(shí)要 考慮壓力載荷、重量載荷、風(fēng)載荷、雪載荷、地震載荷和環(huán)境溫度變化引起

4、的載荷。純桔瓣式的特點(diǎn)是球殼拼裝焊縫 較規(guī)則，施焊組裝比較容易，加快組裝進(jìn)度并可對(duì)其實(shí)施自動(dòng)焊。但是球瓣在各帶位置尺寸大小不一，只能在本帶內(nèi) 或上，下對(duì)稱的帶間互換；下料成型復(fù)雜，板材利用率低，板材較小，不易設(shè)計(jì)人孔和接管。且不易錯(cuò)開焊縫。足球 瓣式，由于每塊的尺寸相同，下料規(guī)格化，材料利用率好，互換性好，組裝焊縫短。但是焊縫排布比較困難，組裝困 難，且此類罐的適用容積較小?；旌鲜焦摅w基本結(jié)合了前面兩種的有點(diǎn)，現(xiàn)在的應(yīng)用比較廣泛。5.8球形儲(chǔ)灌采用赤道正切柱式支座時(shí)，應(yīng)遵循那些準(zhǔn)則？支柱在球殼赤道帶等距離布置，支柱中心線和球殼相切或 相割而焊接起來(lái)。若相割，支柱中心線和球殼交點(diǎn)同球心連線與赤道

5、平面的夾角為1020。為了能承受風(fēng)載荷和地 震載荷，保證穩(wěn)定性，還必須在支柱間設(shè)置連接拉桿。5.9液化氣體存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)如何考慮環(huán)境對(duì)它的影響？不僅要考慮環(huán)境溫度、風(fēng)載荷、雪載荷和地震載荷，還要注 意液化氣體的膨脹性和壓縮性。換熱設(shè)備6.1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：1.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。2.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。3.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(guò)間壁傳遞給冷流體。4.中間載熱體式換熱

6、器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。6.2間壁式換熱器有哪幾種主要形式？各有什么特點(diǎn)？ 1.管式換熱器按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱 器、套管式換熱器、纏繞管式換熱器和管殼式換熱器。在換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性和單位傳熱面積的金屬消耗量等方面 不如其它新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、易于制造、能承受較高的操作壓力和溫度等優(yōu)點(diǎn)。在高 溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，是目前使用最廣泛的一類換熱器。2.板面式換熱器 按傳熱板面 的結(jié)構(gòu)形式可分為：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換

7、熱器、板殼式換熱器和傘板式換熱器。傳熱性能要比管 式換熱器優(yōu)越，由于其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使流體能在較低的速度下就達(dá)到湍流狀態(tài)，從而強(qiáng)化了傳熱。板面式換熱器采 用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時(shí)，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。3.其他一些為滿足工藝特殊要求 而設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的換熱器，如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管換熱器、聚四氟乙烯換熱器和石墨換熱器等。6.3管殼式換熱器主要有哪幾種形式？ 1.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。2.浮頭式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)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。3

8、.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。4.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。6.4換熱器流體誘導(dǎo)震動(dòng)的主要原因有哪些？相應(yīng)采取哪些防震措施？ 1.強(qiáng)度脹（密封與抗拉脫弱，無(wú)縫隙）2.強(qiáng)度焊 （密封與抗拉脫強(qiáng)，有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力）；3.脹焊并用（先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫）。6.5換熱管與管板有哪幾種連接方式？各有什么特點(diǎn)？橫向流誘導(dǎo)振動(dòng)的主要原因有：卡曼漩渦、流體彈性擾動(dòng)、湍流 顫振、聲振動(dòng)、射流轉(zhuǎn)換。在橫流速度較低時(shí)，容易產(chǎn)生周期性的卡曼漩渦，這時(shí)在換熱器中既可能產(chǎn)生管子的振動(dòng)， 也可能產(chǎn)生聲振動(dòng)。

9、當(dāng)橫流速度較高時(shí)，管子的振動(dòng)一般情況下是由流體彈性不穩(wěn)定性激發(fā)振動(dòng)，但不會(huì)產(chǎn)生聲振動(dòng)。 只有當(dāng)橫流速度很高，才會(huì)出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)換而引起管子的振動(dòng)。為了避免出現(xiàn)共振，要使激振頻率遠(yuǎn)離固有頻率?？赏?過(guò)改變流速、改變管子固有頻率、增設(shè)消聲板、抑制周期性漩渦、設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳韧緩絹?lái)實(shí)現(xiàn)。6.6換熱設(shè)備傳熱強(qiáng)化可采用哪些途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)？要使換熱設(shè)備中傳熱過(guò)程強(qiáng)化，可通過(guò)提高傳熱系數(shù)、增大換熱面積 和增大平均傳熱溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)。提高對(duì)流傳熱系數(shù)的方法又可分為有源傳熱強(qiáng)化和無(wú)源傳熱強(qiáng)化：1.有源傳熱強(qiáng)化應(yīng) 用外部能量來(lái)達(dá)到傳熱強(qiáng)化目的，如攪拌換熱介質(zhì)、使換熱表面或流體振動(dòng)、將電磁場(chǎng)作用于流體以促使換熱表面附 近流

10、體的混合等技術(shù)。2.無(wú)源傳熱強(qiáng)化 無(wú)需應(yīng)用外部能量來(lái)達(dá)到傳熱強(qiáng)化的目的。在換熱器設(shè)計(jì)中，用的最多的無(wú)源 傳熱強(qiáng)化法是擴(kuò)展表面，它既能增加傳熱面積，又能提高傳熱系數(shù)。a.如槽管、翅片可增加近壁區(qū)湍流度，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 時(shí)要注意優(yōu)先增強(qiáng)傳熱系數(shù)小的一側(cè)的湍流度。b.改變殼程擋板結(jié)構(gòu)（多弓形折流板、異形孔板、網(wǎng)狀整圓形板）減 少死區(qū)。改變管束支撐結(jié)構(gòu)（桿式支撐），減少死區(qū)。塔設(shè)備7.1塔設(shè)備由那幾部分組成？各部分的作用是什么？無(wú)論是填料塔還是板式塔，除了各種內(nèi)件之外，均由塔體、支座、 人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺(tái)等組成。7.2填料塔中液體分布器的作用是什么？液體分布器安裝于填料上部，它將

11、液相加料及回流液均勻地分布到填料的表面 上，形成液體的初始分布。7.3試分析塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗(yàn)等三種工況下的載荷？ 1.質(zhì)量載荷：塔體、裙座、塔內(nèi)件、塔附件、操 作平臺(tái)及扶梯質(zhì)量、偏心載荷（再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備）；操作時(shí)物料質(zhì)量；水壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)量；2.偏心載荷（彎 矩）3.風(fēng)載荷4.地震載荷（垂直與水平）5.內(nèi)壓或外壓6.其他塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗(yàn)等三種工況下的載荷 是上述各種載荷的組合。7.4簡(jiǎn)述塔設(shè)備設(shè)計(jì)的基本步驟。根據(jù)內(nèi)壓計(jì)算塔體厚度后，對(duì)正常操作、停工檢修及壓力試驗(yàn)工況分別進(jìn)行軸向最 大拉伸應(yīng)力與最大壓縮應(yīng)力的校核。如不滿足要求，則需調(diào)整塔體厚度，重新進(jìn)行

12、應(yīng)力校核。如何確定筒體軸向應(yīng)力？ （思路）內(nèi)壓或外壓引起重力引起，垂直地震力，最大彎矩（風(fēng)載、水平地震力、偏心彎矩）7.5塔設(shè)備振動(dòng)的原因有哪些？如何預(yù)防振動(dòng)？安裝于室外的塔設(shè)備，在風(fēng)力的作用下，將產(chǎn)生兩個(gè)方向的振動(dòng)。一種 是順風(fēng)向的振動(dòng)，即振動(dòng)方向沿著風(fēng)的方向；另一種是橫向振動(dòng)，即振動(dòng)方向沿著風(fēng)的垂直方向，又稱橫向振動(dòng)或風(fēng) 的誘導(dǎo)振動(dòng)。為了防止塔的共振，塔在操作時(shí)激振力的頻率（即升力作用的頻率或旋渦脫落的頻率）fv不得在塔體第一振 型固有頻率的0.851.3倍范圍內(nèi)。可采取以下措施達(dá)到這一目的：1.增大塔的固有頻率。2.采用擾流裝置。3.增大塔的 阻尼。7.6塔設(shè)備設(shè)計(jì)中，哪些危險(xiǎn)界面需要校

13、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。反應(yīng)設(shè)備8.1反應(yīng)設(shè)備有哪幾種分類方法？簡(jiǎn)述幾種常見的反應(yīng)設(shè)備的特點(diǎn)。反應(yīng)設(shè)備可分為化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器。前者是 指在其中實(shí)現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)產(chǎn)物的設(shè)備；后者是指為細(xì)胞或酶提供適宜 的反應(yīng)環(huán)境以達(dá)到細(xì)胞生長(zhǎng)代謝和進(jìn)行反應(yīng)的設(shè)備。8.2機(jī)械攪拌反應(yīng)器主要由哪些零部件組成？攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機(jī)兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換 熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動(dòng)裝置等統(tǒng)稱為攪拌機(jī)。8.3攪拌容器的傳熱元件有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？常用的換熱元件有

14、夾套和內(nèi)盤管。當(dāng)夾套的換熱面積能滿足傳熱要 求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用夾套，這樣可減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占用有效容積。夾套的主要結(jié)構(gòu)型式有：整體夾套、 型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套等。8.4攪拌器在容器內(nèi)的安裝方法有哪幾種？對(duì)于攪拌機(jī)頂插式中心安裝的情況，其流型有什么特點(diǎn)？對(duì)于攪拌機(jī)頂插式 中心安裝的立式圓筒，有三種基本流型：徑向流，軸向流，切向流。除中心安裝的攪拌機(jī)外，還有偏心式、底插式、 側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式。8.5常見的攪拌器有哪幾種？簡(jiǎn)述各自特點(diǎn)。1.漿式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速較高，小容積；2.推進(jìn)式攪拌器用于低粘 度，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)能力強(qiáng)，可用于大容積攪拌；3.渦輪式用于中粘度

15、達(dá)50Pa.s，范圍較廣，轉(zhuǎn)速較高，中容積；4.錨 式用于高粘最高達(dá)100Pa.s，轉(zhuǎn)速較低。8.6渦輪式攪拌器在容器中的流型及其應(yīng)用范圍？渦輪式攪拌器是應(yīng)用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪 拌操作，并能處理粘度范圍很廣的流體。渦輪式攪拌器可分為開式和盤式二類。渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使 流體微團(tuán)分散得很細(xì)，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液一液分散、液一固懸浮，以及促進(jìn)良好的傳熱、傳質(zhì) 和化學(xué)反應(yīng)。平直葉剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉是指葉片朝著流動(dòng)方向彎曲，可降低功率消耗，適用于含 有易碎固體顆粒的流體攪拌。平直葉、后彎葉為徑向流型。在有擋板時(shí)以槳葉為界形成上下兩個(gè)循

16、環(huán)流。折葉的還有 軸向分流，近于軸流型8.7生物反應(yīng)容器中選用的攪拌器時(shí)應(yīng)考慮的因素？生物反應(yīng)器中常常采用機(jī)械攪拌式反應(yīng)器。發(fā)酵罐所處理的對(duì)象 是微生物，它的繁殖、生長(zhǎng)，與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程有很大的區(qū)別，在設(shè)計(jì)中還要充分考慮以下因素：（1）生物反應(yīng)器都是在 多相體系中進(jìn)行的，發(fā)酵液粘度是變化的，生物顆粒具有生命活力，其形態(tài)可能隨著加工過(guò)程的進(jìn)行而變化。（2）大多 數(shù)生物顆粒對(duì)剪切力非常敏感剪切作用可能影響細(xì)胞的生成速率和組成比例，因此對(duì)攪拌產(chǎn)生的剪切力要控制在一定 的范圍內(nèi)。（3）大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣氧氣對(duì)需氧菌的培養(yǎng)至關(guān)重要，只要短暫缺氧，就會(huì)導(dǎo)致菌體的失活或死亡。 而氧在水中溶解度極低，因此氧氣的供應(yīng)就成為十分突出的問(wèn)題。8.8攪拌軸的設(shè)計(jì)需要考慮哪些因素？設(shè)計(jì)攪拌軸