过程设备设计思考题(打印版)

第7章 塔设备
7.1 塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？ 7.2 填料塔中液体分布器的作用是什么？ 7.3 试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种 工况下的载荷？ 7.4 简述塔设备设计的基本步骤。 7.5 塔设备振动的原因有哪些？如何预防振动？ 7.6 塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和 稳定性？
第 8 章 反应设备
8.1 反应设备有哪几种分类方法？简述几种常见的反应 设备的特点。 8.2 机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成？ 8.3 搅拌容器的传热元件有哪几种？各有什么特点？ 8.4 搅拌器在容器内的安装方法有哪几种？对于搅拌机 顶插式中心安装的情况，其流型有什么特点？ 8.5 常见的搅拌器有哪几种？简述各自特点。 8.6 涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围？ 8.7 生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素？ 8.8 搅拌轴的设计需要考虑哪些因素？ 8.9 搅拌轴的密封装置有几种？各有什么特点？
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，在弹塑性应力分析中同样适用？
2.12 一厚壁圆筒，两端封闭且能可靠地承受轴向力，试
问轴向、环向、径向三应力之关系式 z r ， 2
对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立， 为什么？ 2.13 有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，
二者径比 K 和材料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压
第4章 压力容器设计
4.1 为保证安全，压力容器设计时应综合考虑哪些因 素？具体有哪些要求？ 4.2 压力容器的设计文件应包括哪些内容？ 4.3 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？ 4.4 什么叫设计压力？液化气体储存压力容器的设计压 力如何确定？ 4.5 一容器壳体的内壁温度为 Ti，外壁温度为 To，通过 传热计算得出的元件金属截面的温度平均值为 T，请问 设计温度取哪个？选材以哪个温度为依据？ 4.6 根据定义，用图标出计算厚度、设计厚度、名义厚 度和最小厚度之间的关系；在上述厚度中，满足强度（刚 度、稳定性）及使用寿命要求的最小厚度是哪一个？为 什么？ 4.7 影响材料设计系数的主要因素有哪些？ 4.8 压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区 别？ 4.9 薄壁圆筒和厚壁圆筒如何划分？其强度设计的理论 基础是什么？有何区别？ 4.10 高压容器的筒体有哪些结构形式？它们各有什么 特点和适用范围？ 4.11 高压容器筒体的对接深环焊缝有什么不足？如何 避免？ 4.12 对于内压厚壁圆筒，中径公式也可按第三强度理论 导出，试作推导。 4.13 为什么 GB150 中规定内压圆筒厚度计算公式仅适 用于设计压力 p≤0.4[σ]tφ？ 4.14 椭圆形封头、碟形封头为何均设置直边段？ 4.15 从受力和制造两方面比较半球形、椭圆形、碟形、 锥壳和平盖封头的特点，并说明其主要应用场合。 4.16 螺栓法兰连接密封中，垫片的性能参数有哪些？它 们各自的物理意义是什么？ 4.17 法兰标准化有何意义？选择标准法兰时，应按哪些 因素确定法兰的公称压力？ 4.18 在法兰强度校核时，为什么要对锥颈和法兰环的应 力平均值加以限制？ 4.19 简述强制式密封，径向或轴向自紧式密封的机理， 并以双锥环密封为例说明保证自紧密封正常工作的条 件。 4.20 按 GB150 规定，在什么情况下壳体上开孔可不另 行补强？为什么这些孔可不另行补强？ 4.21 采用补强圈补强时，GB150 对其使用范围作了何种 限制，其原因是什么？ 4.22 在什么情况下，压力容器可以允许不设置检查孔？ 4.23 试比较安全阀和爆破片各自的优缺点？在什么情 况下必须采用爆破片装置？ 4.24 压力试验的目的是什么？为什么要尽可能采用液 压试验？ 4.25 简述带夹套压力容器的压力试验步骤，以及内筒与 夹套的组装顺序。 4.26 为什么要对压力容器中的应力进行分类？应力分
则？ 5.9 液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影 响？
第6章 换热设备
6.1 换热设备有哪几种主要形式？ 6.2 间壁式换热器有哪几种主要形式？各有什么特点？ 6.3 管壳式换热器主要有哪几种形式？ 6.4 换热器流体诱导震动的主要原因有哪些？相应采取 哪些防震措施？ 6.5 换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？ 6.6 换热设备传热强化可采用哪些途径来实现？
第2章 压力容器应力分析
2.1 试述承受均布外压的回转壳破坏的形式，并与承受 均布内压的回转壳作比较，它们有何异同？ 2.2 试述影响承受均布外压圆柱壳的临界压力因素有哪 些？为提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，应采用高强材 料。对否，为什么？ 2.3 两个直径、壁厚和材质相同的圆筒，承受相同的周 向均布外压。其中一个为长圆筒，另一个为短圆筒，试 问它们的临界压力是否相同，为什么？在失稳前，圆筒 中周向压应力是否相同，为什么？随着所承受的周向均 布外压力不断增加，两个圆筒先后失稳时，圆筒中的周 向压应力是否相同，为什么？ 2.4 承受周向压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其 临界压力。对否，为什么？且采用的加强圈愈多，壳壁 所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？ 2.5 试确定和划分短圆筒与刚性圆筒的界限，并导出其 临界长度 2.6 承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什 么？它的承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是 什么？ 2.7 承受横向均布载荷作用的圆平板，试比较周边简支 和固支情况下，圆板中的最大弯曲应力和挠度的大小和 位置 2.8 承受周向压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其 临界压力。对否，为什么？且采用的加强圈愈多，壳壁 所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？ 2.9 已知一环板，外周边简支、内周边受均布剪力 f，
第5章 储存设备
5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原 则确定？试说明理由。 5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有 何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。 5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出 现？ 5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生 的？ 5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何 影响？ 5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？ 5.7 球形储罐有哪些特点？设计球罐时应考虑那些载 荷？各种罐体型式有何特点？ 5.8 球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准
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2.25 试分析标准椭圆封头采用长短轴之比 a/b=2 的原 因。 2.26 推导无力矩理论的基本方程时，在微元截取时，能 否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中于 经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？ 2.27 单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有那些特 征？当承受内压很高时，能否仅增加壁厚来提高承载能 力？
过程设备设计思考题
第1章 压力容器导言
1.1 介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制 造、使用和管理有何影响？ 1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？ 1.3 《容规》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根 据压力高低，还要视压力与容积的乘积 pV 大小进行分 类？ 1.4 《容规》与 GB150 的适用范围是否相同？为什么？ 1.5 GB150、JB4732 和 JB/T4735 三个标准有何不同？它 们的适用范围是什么？ 1.6 过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？ 1.7 在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏 的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方，而 并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何 在？
力是否相同？为什么？ 2.14 预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是 什么？ 2.15 承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什 么？其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什 么？ 2.16 单层薄壁圆筒同时承受内压 Pi 和外压 Po 作用时， 能否用压差代入仅受内压或仅受外压的厚壁圆筒筒壁 应力计算式来计算筒壁应力？为什么？ 试比较承受横向均布载荷作用的圆形薄板，在周边简支 和固支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小和位置。 2.17 工程上采取什么措施来减少热应力？ 2.18 试分别在内压和外压作用下分析圆筒形状缺陷对 圆筒稳定性的影响。 试述有哪些因素影响承受均布外压圆柱壳的临界压 力？提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，采用高强度材料 是否正确，为什么？ 2.19 求解内压壳体与接管连接处的局部应力有哪几种 方法？ 2.20 圆柱壳除受到介质压力作用外，还有哪些从附件传 递来的外加载荷？ 2.21 组合载荷作用下，壳体上局部应力的求解的基本思 路是什么？试举例说明。 2.22 何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有那些重 要特征，其中 β 与(Rt)平方根两个参数量的物理意义是 什么？ 2.23 单层厚壁圆筒承受内压时，其应力分布有那些特 征？当承受的内压很高时，能否仅用增加壁厚来提高承 载能力，为什么？ 2.24 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么？
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类的依据和原则是什么？ 4.27 一次应力、二次应力和峰值应力的区别是什么？ 4.28 分析设计标准划分了哪五组应力强度？许用值分 别是多少？是如何确定的？ 4.29 在疲劳分析中，为什么要考虑平均应力的影响？如 何考虑？ 4.30 化工压力容器焊接结构设计的基本原则是什么？ 4.31 强度失效是因材料屈服或断裂引起的压力容器失 效，强度失效有哪些形式？并选择其一简述其特征和产 生的原因 4.32 简述应力腐蚀过程及预防措施 4.33 简述爆破片的作用，并与安全阀相对比，简述其特 点 4.34 常见的局部开孔补强结构有那几种？试画图说明 4.35 简述计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度之 间的关系 4.36 什么是焊接应力？减少焊接应力有什么措施？ 4.37 高压密封的结构形式有哪些？ 4.38 请列举出几种常见的组合式圆筒设计形式，并分别 简述其各自的优点 4.39 为什么要考虑开孔的补强问题？ 4.40 简述安全泄放装置的作用. 4.41 压力容器的失效判据和设计准则是什么? 4.42 平封头与筒体相连，通常平封头较厚，所以焊接工 艺上通常要求在平封头焊接区附近开一个环行槽，其目 的是什么，根据是什么？ 4.43 请列举焊接接头检验的主要方法。 4.44 高温，高氢分压环境下工作的压力容器在停车时， 应先降压，保温消氢后，再降至常温，切不可先降温后 降压。试述其原因。 4.45 简述过程设备的基本设计步骤。
其任意半径处的转角 、挠度 w 和弯曲应力 r 、 表
达式均为已知。现求几何尺寸不变时，内周边简支、外
周边受均布剪力 f 的环板的转角、挠度和应力的表达
式。 2.10 单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综合应 力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什么？ 2.11 为 什 么 厚 壁 圆 筒 微 元 体 的 平 衡 方 程
第3章 压力容器材料及环境和时间对其
性能的影响
3.1 压力容器用钢有哪些基本要求?改善钢材性能的途径 有哪些？ 3.2 简述压力容器选材的基本原则。 3.3 什么是应变硬化?应变硬化对钢材的常温力学性能 有何影响? 3.4 什么是环境氢脆?环境氢脆是由什么原因引起的? 3.5 疲劳破坏有哪些特征？ 3.6 什么是石墨化现象?怎样预防? 3.7 压力容器长期在高温下工作其材料的性能，金相组 织会发生什么变化? 3.8 影响压力容器钢材性能的环境因素有哪些? 3.9 试列举三种压力容器韧性破坏的原因。 3.10 韧性破坏和脆性破坏有什么区别？哪种破坏的危 险性更大？ 3.11 压力容器钢材选择时要考虑到的一个很大的因素 是材料的价格。试问影响材料价格的因素主要有哪些？ 一般情况下，为较好的符合经济要求，该怎么选择材 料？ 3.12 减少焊接应力和变形的措施有哪些？焊接接头常 见缺陷有哪几种？试画图表示。 3.13 简述短期静载下温度对钢材力学性能的影响 3.14 为什么要控制压力容器钢中的磷、硫含量？ 3.15 高温下材料性能的劣化主要有哪些形式？选择其 中一种说说如何消除或防止劣化。 3.16 简述应力腐蚀过程及预防措施 3.17 请列举焊接接头检验的主要方法。 3.18 高温，高氢分压环境下工作的压力容器在停车时， 应先降压，保温消氢后，再降至常温，切不可先降温后 降压。试述其原因。