过程设备设计
过程设备设计专项课程
过程设备设计专项课程
过程设备设计专项课程是指针对工程技术人员开设的一门专门针对过程设备设计的课程。
这门课程旨在培养学生对于过程设备设计的理论基础和实际操作能力，帮助他们掌握过程设备设计的知识和技能，为将来在工程领域中有所作为做好充分的准备。
这门课程通常包括以下内容：
1. 过程设备设计的基础知识：这部分内容主要着重于介绍过程设备设计的基本概念和原理，包括过程设备的分类、设计原则、设计流程等内容，帮助学生建立对过程设备设计的整体认识。
2. 过程设备设计的工程计算：这部分内容主要介绍过程设备设计中的工程计算方法，包括压力容器的计算、换热器的设计计算、管道的计算等内容，帮助学生掌握过程设备设计中的基本计算方法。
3. 过程设备设计的工程应用：这部分内容主要介绍过程设备设计在实际工程中的应用，包括对于不同工艺流程的过程设备设计、对于不同工程环境的设备选择等内容，帮助学生了解过程设备设计在实际工程中的应用情况。
4. 过程设备设计的实验课程：这部分内容主要包括过程设备设计的实验课程，通过实际操作让学生掌握过程设备设计中的实际操作技能和实验方法，培养学生的实际操作能力。
在这门课程的学习过程中，学生需要通过课堂学习、实验操作和课程设计等多种形式来学习过程设备设计的理论知识和实际技能，最终达到掌握过程设备设计的能力和方法。
通过这门课程的学习，学生可以更好地理解过程设备设计的理论知识，提高工程实践能力，为将来从事工程技术领域提供坚实的基础。
过程设备设计与选型的主要内容
过程设备设计与选型的主要内容过程设备设计与选型是指对工业过程设备进行设计和选择的过程。
它包括了以下主要内容：1.设计要求和规范：明确工业过程的要求和规范，例如生产能力、操作参数、工艺流程、环境要求等。
这些信息将对设备的设计和选型产生重要影响。
2.工艺流程分析：对整个工艺流程进行分析，包括原料处理、反应过程、处理和分离、产品收集等。
了解每个步骤的输入、输出、温度、压力和流量等参数，以及所需的操作和设备。
3.设备选型：根据工艺流程要求，选择适合的设备。
这可能涉及到反应器、分离器、加热器、冷却器、储存罐、泵和阀门等等。
设备的选择应考虑工艺要求、可靠性、安全性、可维护性、可操作性和经济性等因素。
4.材料选择：选择适合的材料来制造设备。
材料的选择应考虑流体的特性（如腐蚀性、温度和压力）、设备的寿命和成本等因素。
5.设备设计和布局：根据工艺要求和设备选型，进行设备细节设计和布局。
这包括设备的大小、形状、连接管道和支撑结构等。
6.安全性分析：对设备的安全性进行评估和分析，防止潜在的危险和意外。
这可能需要进行风险评估、安全阀和爆破片的设计、操作规程等。
7.运营成本分析：评估设备的运营成本，包括能耗、维护成本、备件需求和人工成本等方面的考虑。
8.经济性分析：评估设备的投资回报，包括设备的购买成本、运营成本以及技术和市场风险等。
以上是过程设备设计与选型的主要内容。
这个过程需要综合考虑工艺要求、设备的性能和可用性、安全性、经济性以及可操作性等因素，以确保设备的良好运行和工业过程的有效实施。
过程设备设计第五版课后思考题
过程设备设计第五版课后思考题摘要：I.引言- 过程设备设计的重要性和挑战- 第五版课后思考题的目的和价值II.过程设备设计的基本原则- 满足工艺要求- 考虑设备的安全性- 优化设备的结构设计- 选用合适的材料和零部件III.过程设备设计的具体步骤- 确定设计目标和要求- 进行设备选型和布局- 进行设备结构设计- 进行设备零部件设计- 进行设备材料选择- 进行设备性能分析IV.过程设备设计的新技术和趋势- 数字化设计技术- 智能化设计技术- 可持续设计理念V.结论- 过程设备设计的重要性- 第五版课后思考题对于过程设备设计能力的提升正文：过程设备设计是工业生产和科研中的关键环节，它涉及到许多复杂的因素和挑战。
为了帮助读者更好地理解和掌握过程设备设计的基本原则和方法，本书提供了第五版课后思考题。
这些思考题旨在引导读者深入思考和探讨过程设备设计的各个方面，从而提升其设计能力和水平。
过程设备设计的基本原则包括满足工艺要求、考虑设备的安全性、优化设备的结构设计以及选用合适的材料和零部件。
这些原则是过程设备设计的基础，需要设计师在设计过程中全面考虑和遵循。
过程设备设计的具体步骤包括确定设计目标和要求、进行设备选型和布局、进行设备结构设计、进行设备零部件设计、进行设备材料选择以及进行设备性能分析。
这些步骤是过程设备设计的核心内容，需要设计师具备丰富的知识和经验。
近年来，过程设备设计领域出现了许多新技术和趋势，如数字化设计技术、智能化设计技术以及可持续设计理念。
这些新技术和理念为过程设备设计带来了新的机遇和挑战，需要设计师不断学习和掌握。
总之，过程设备设计是工业生产和科研的重要组成部分，需要设计师具备全面的知识和丰富的经验。
过程设备设计方法与应用
过程设备设计方法与应用一、引言过程设备是指在化工、石化、制药等工业领域用于进行物质转化或物质分离的设备，如反应器、蒸馏塔、萃取塔等。
过程设备的设计是确保工业生产过程能够高效、安全地进行的关键环节。
本文将介绍过程设备设计的方法与应用。
二、过程设备设计方法1. 确定设计目标：在过程设备设计之初，需要明确设计目标，包括产量、纯度、能耗等指标。
根据不同的需求，采取不同的设计方案。
2. 进行物料平衡计算：物料平衡计算是过程设备设计的基础。
通过对物质在设备内的流动和转化进行分析和计算，确定物料的输入、输出以及各个流程的物料流量。
3. 进行能量平衡计算：能量平衡计算是确保过程设备能够正常运行的关键。
通过对能量的输入、输出进行计算，确定设备所需的热量或制冷量，从而选择合适的加热或冷却方式。
4. 选择适当的材料：在过程设备设计中，选择适当的材料能够提高设备的耐腐蚀性、耐高温性和机械强度。
根据工艺要求和环境条件，选择合适的材料，如不锈钢、玻璃钢等。
5. 进行设备的结构设计：设备的结构设计包括设备的形状、尺寸和布局等。
需要考虑设备的易操作性、易维修性和安全性。
6. 进行设备的传热、传质和流体力学计算：通过传热、传质和流体力学计算，确定设备内部的温度、浓度和流速等参数，以确保设备的正常运行和物质转化效率。
7. 进行设备的强度计算：设备的强度计算是确保设备能够承受内部和外部压力的关键。
通过强度计算，确定设备的壁厚、支承结构等参数，以保证设备的安全性。
8. 进行设备的安全评估：设备的安全评估是确保设备在正常运行和异常情况下能够保持安全的关键。
通过安全评估，确定设备的安全阀、泄漏控制装置等，以防止事故的发生。
三、过程设备设计的应用1. 化工工业：在化工工业中，过程设备设计应用广泛。
例如，反应器的设计可以通过控制反应条件和催化剂的选择来提高反应效率和产物纯度。
蒸馏塔的设计可以通过优化塔板布置和塔顶温度来提高分离效果。
2. 石化工业：在石化工业中，过程设备设计是确保石油加工和化学品生产的关键。
过程设备设计知识点总结
过程设备设计知识点总结过程设备设计是指在工业生产过程中，根据产品的工艺要求以及工艺参数，设计出适用于生产过程的设备与装置。
其目的是通过合理的设备设计，实现生产过程的高效、安全和可持续发展。
本文将从设备选型、设备尺寸设计、设备材料选择等多个方面进行知识点总结。
1. 设备选型：在进行设备选型时，需要综合考虑产品的工艺要求、生产能力、成本等因素。
首先要明确产品的生产工艺流程，并根据工艺要求选择合适的设备类型，例如反应釜、蒸馏塔、搅拌罐等。
其次，根据生产量和效率要求确定设备的尺寸和型号。
此外，还要考虑设备的可靠性、维护便捷性以及对环境的影响等因素。
2. 设备尺寸设计：设备尺寸设计是指根据工艺要求和流体特性，确定设备的尺寸参数。
在进行设备尺寸设计时，需要考虑以下几个方面：首先，根据工艺流程中的液体或气体流量，确定设备的容积或处理能力；其次，根据流体的物性参数，计算出设备的传热面积和传质面积；最后，根据设备的结构特点和操作要求，确定设备的尺寸参数，如高度、直径、壁厚等。
3. 设备材料选择：设备材料的选择对于生产过程的安全性和稳定性至关重要。
在进行设备材料选择时，需要考虑以下几个因素：首先，要了解所处理物料的性质，包括温度、压力、腐蚀性等；其次，要考虑材料的耐腐蚀性、疲劳性和可焊接性等性能；最后，要根据工艺要求和成本因素确定合适的材料，常用的材料包括不锈钢、碳钢、玻璃钢等。
4. 安全措施：在过程设备设计中，安全是至关重要的。
设计人员需要充分考虑设备的安全性，以确保生产过程的顺利进行。
在设备设计中，需要采取以下安全措施：首先，确保设备具有足够的强度和稳定性，能够承受预期的工艺参数和负荷；其次，设备应具备安全阀、压力表、温度传感器等安全装置，并保证这些装置的准确性和可靠性；此外，还需要考虑应急处理措施，如泄漏、火灾等意外事故的处理方式。
5. 能耗与节能：在过程设备设计中，节能是一个重要的考虑因素。
设计人员应针对具体的生产工艺，采取有效的节能措施。
过程设备设计课后习题答案
过程设备设计第二版1.压力容器导言思考题1.压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用2.答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成;筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间;封头的作用：与筒体直接焊在一起,起到构成完整容器压力空间的作用;密封装置的作用：保证承压容器不泄漏;开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要;支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上;安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数,保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行;3.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答：介质毒性程度越高,压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重,对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高;如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时,碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测,整体必须进行焊后热处理,容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测,且液压试验合格后还得进行气密性试验;而制造毒性程度为中度或轻度的容器,其要求要低得多;毒性程度对法兰的选用影响也甚大,主要体现在法兰的公称压力等级上,如内部介质为中度毒性危害,选用的管法兰的公称压力应不小于；内部介质为高度或极度毒性危害,选用的管法兰的公称压力应不小于,且还应尽量选用带颈对焊法兰等;易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求;如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝包括角焊缝均应采用全焊透结构等;4.压力容器安全技术监察规程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大小进行分类答：因为pV乘积值越大,则容器破裂时爆炸能量愈大,危害性也愈大,对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高;5.压力容器安全技术监察规程与GB150的适用范围是否相同为什么6.答：不相同;压力容器安全技术监察规程的适用范围：错误!最高工作压力≥不含液体静压力；错误!内直径非圆形截面指其最大尺寸≥0.15m,且容积≥0.025m3；错误!盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体;GB150的适用范围：错误!≤p≤35MPa,真空度不低于；错误!按钢材允许的使用温度确定最高为700℃,最低为-196℃；错误!对介质不限；错误!弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；错误!以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数；错误!最大应力理论；错误!不适用疲劳分析容器;GB150是压力容器标准是设计、制造压力容器产品的依据；压力容器安全技术监察规程是政府对压力容实施安全技术监督和管理的依据,属技术法规范畴;7.GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同它们的适用范围是什么8.答：JB/T4735钢制焊接常压容器与GB150钢制压力容器属于常规设计标准；JB4732钢制压力容器—分析设计标准是分析设计标准;JB/T4735与GB150及JB4732没有相互覆盖范围,但GB150与JB4732相互覆盖范围较广;GB150的适用范围：错误!设计压力为≤p≤35MPa,真空度不低于；错误!设计温度为按钢材允许的使用温度确定最高为700℃,最低为-196℃；错误!对介质不限；错误!采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；错误!应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数；错误!采用最大应力理论；错误!不适用疲劳分析容器;JB4732的适用范围：错误!设计压力为≤p<100MPa,真空度不低于；错误!设计温度为低于以钢材蠕变控制其设计应力强度的相应温度最高为475℃；错误!对介质不限；错误!采用塑性失效设计准则、失稳失效设计准则和疲劳失效设计准则,局部应力用极限分析和安定性分析结果来评定；错误!应力分析方法是弹性有限元法、塑性分析、弹性理论和板壳理论公式、实验应力分析；错误!采用切应力理论；错误!适用疲劳分析容器,有免除条件;JB/T4735的适用范围：错误!设计压力为≤p<；错误!设计温度为大于-20～350℃奥氏体高合金钢制容器和设计温度低于-20℃,但满足低温低应力工况,且调整后的设计温度高于-20℃的容器不受此限制；错误!不适用于盛装高度毒性或极度危害的介质的容器；错误!采用弹性失效设计准则和失稳失效设计准则；错误!应力分析方法以材料力学、板壳理论公式为基础,并引入应力增大系数和形状系数；错误!采用最大应力理论；错误!不适用疲劳分析容器;2.压力容器应力分析思考题1. 一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么答：几何形状、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称;2. 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与经线垂直、同壳体正交的圆锥面为什么3.答：不能;如果采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中与经线垂直、同壳体正交的圆锥面,这两截面与壳体的两表面相交后得到的两壳体表面间的距离大于实际壳体厚度,不是实际壳体厚度;建立的平衡方程的内力与这两截面正交,而不是与正交壳体两表面的平面正交,在该截面上存在正应力和剪应力,而不是只有正应力,使问题复杂化;4. 试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a/b=2的原因;答：a/b=2时,椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等,使椭圆形封头在同样壁厚的情况下承受的内压力最大,因此GB150称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头 5. 何谓回转壳的不连续效应 不连续应力有哪些特征,其中β与 两个参数的物理意义是什么答：回转壳的不连续效应：附加力和力矩产生的变形在组合壳连接处附近较大,很快变小,对应的边缘应力也由较高值很快衰减下来,称为“不连续效应”或“边缘效应”;不连续应力有两个特征：局部性和自限性;局部性：从边缘内力引起的应力的表达式可见,这些应力是的函数随着距连接处距离的增大,很快衰减至0;不自限性：连续应力是由于毗邻壳体,在连接处的薄膜变形不相等,两壳体连接边缘的变形受到弹性约束所致,对于用塑性材料制造的壳体,当连接边缘的局部产生塑性变形,弹性约束开始缓解,变形不会连续发展,不连续应力也自动限制,这种性质称为不连续应力的自限性;β的物理意义：()Rt 4213μβ-=反映了材料性能和壳体几何尺寸对边缘效应影响范围;该值越大,边缘效应影响范围越小; Rt 的物理意义：该值与边缘效应影响范围的大小成正比;反映边缘效应影响范围的大小;xe β-Rt6. 单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有哪些特征 当承受内压很高时,能否仅用增加壁厚来提高承载能力,为什么答：应力分布的特征：错误!周向应力σθ及轴向应力σz 均为拉应力正值,径向应力σr 为压应力负值;在数值上有如下规律：内壁周向应力σθ有最大值,其值为：1122max -+=K K p i θσ,而在外壁处减至最小,其值为122min -=K p i θσ,内外壁σθ之差为p i ；径向应力内壁处为-p i ,随着r 增加,径向应力绝对值逐渐减小,在外壁处σr =0;错误!轴向应力为一常量,沿壁厚均匀分布,且为周向应力与径向应力和的一半,即2θσσσ+=r z ;错误!除σz 外,其他应力沿厚度的不均匀程度与径比K 值有关;不能用增加壁厚来提高承载能力;因内壁周向应力σθ有最大值,其值为：1122max -+=K K p i θσ,随K 值增加,分子和分母值都增加,当径比大到一定程度后,用增加壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显;7. 单层厚壁圆筒同时承受内压p i 与外压p o 用时,能否用压差o i p p p -=∆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8.答：不能;从Lam è公式()()220200222202020220200222202020220200211i i i z i i i i i i i i i i i i r R R R p R p rR R R R p p R R R p R p r R R R R p p R R R p R p --=--+--=-----=σσσθ 可以看出各应力分量的第一项与内压力和外压力成正比,并不是与o i p p p -=∆成正比;而径向应力与周向应力的第二项与o i p p p -=∆成正比;因而不能用o i p p p -=∆表示;9. 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思考题7图么答：单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时,其综合应力沿壁厚分布情况题图;内压内加热时,综合应力的最大值为周向应力,在外壁,为拉伸应力；轴向应力的最大值也在外壁,也是拉伸应力,比周向应力值小；径向应力的最大值在外壁,等于0;内压外加热,综合应力的最大值为周向应力,在内壁,为拉伸应力；轴向应力的最大值也在内壁,也是拉伸应力,比周向应力值小；径向应力的最大值在内壁,是压应力;筒壁屈服发生在：内压内加热时,在外壁；内压外加热时,在内壁;是因为在上述两种情况下的应力值最大;10. 为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程dr d r r r σσσθ=-,在弹塑性应力分析中同样适用11. 答：因平衡方程的建立与材料性质无关,只要弹性和弹塑性情况下的其它假定条件一致,建立的平衡方程完全相同;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2θσσσ+=r z ,对于理想弹塑性材料,在弹性、塑性阶段是否都成立,为什么13.答：对于理想弹塑性材料,在弹性、塑性阶段都成立; 在弹性阶段成立在教材中已经有推导过程,该式是成立的;由拉美公式可见,成立的原因是轴向、环向、径向三应力随内外压力变化,三个主应力方向始终不变,三个主应力的大小按同一比例变化,由式2θσσσ+=r z 可见,该式成立;对理想弹塑性材料,从弹性段进入塑性段,在保持加载的情况下,三个主应力方向保持不变,三个主应力的大小仍按同一比例变化,符合简单加载条件,根据塑性力学理论,可用全量理论求解,上式仍成立;14. 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力是否相同为什么15.答：从爆破压力计算公式看,理论上相同,但实际情况下一般不相同;爆破压力计算公式中没有考虑圆筒焊接的焊缝区材料性能下降的影响;单层圆筒在厚壁情况下,有较深的轴向焊缝和环向焊缝,这两焊缝的焊接热影响区的材料性能变劣,不易保证与母材一致,使承载能力下降;而多层圆筒,不管是采用层板包扎、还是绕板、绕带、热套等多层圆筒没有轴向深焊缝,而轴向深焊缝承受的是最大的周向应力,圆筒强度比单层有轴向深焊缝的圆筒要高,实际爆破时比单层圆筒的爆破压力要高;16. 预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么答：使圆筒内层材料在承受工作载荷前,预先受到压缩预应力作用,而外层材料处于拉伸状态;当圆筒承受工作压力时,筒壁内的应力分布按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成;内壁处的总应力有所下降,外壁处的总应力有所上升,均化沿筒壁厚度方向的应力分布;从而提高圆筒的初始屈服压力,更好地利用材料;17. 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 18.答：承受横向均布载荷的圆形薄板,其力学特征是：错误!承受垂直于薄板中面的轴对称载荷；错误!板弯曲时其中面保持中性；错误!变形前位于中面法线上的各点,变形后仍位于弹性曲面的同一法线上,且法线上各点间的距离不变；错误!平行于中面的各层材料互不挤压;其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是：薄板内的应力分布是线性的弯曲应力,最大应力出现有板面,其值与()2t R p 成正比；而薄壁壳体内的应力分布是均匀分布,其值与()t R p 成正比;同样的()t R 情况下,按薄板和薄壳的定义,()()t R t R >>2,而薄板承受的压力p 就远小于薄壳承受的压力p 了; 19. 试比较承受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;答：错误!周边固支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小为：22max 43tpR =σ D pR w f '=644max 错误!周边简支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小为：()22max 833tpR μσ+= μμ++'=15644max D pR w s 错误!应力分布：周边简支的最大应力在板中心；周边固支的最大应力在板周边;两者的最大挠度位置均在圆形薄板的中心;错误!周边简支与周边固支的最大应力比值 ()()65.1233.0max max−−→−+==μμσσf r s r 周边简支与周边固支的最大挠度比值08.43.013.05153.0max max =++−−→−++==μμμf s w w其结果绘于下图20.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相比有何异同答：承受均布外压的回转壳的破坏形式主要是失稳,当壳体壁厚较大时也有可能出现强度失效；承受均布内压的回转壳的破坏形式主要是强度失效,某些回转壳体,如椭圆形壳体和碟形壳体,在其深度较小,出现在赤道上有较大压应力时,也会出现失稳失效;21.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22.答：影响承受均布外压圆柱壳的临界压力的因素有：壳体材料的弹性模量与泊松比、长度、直径、壁厚、圆柱壳的不圆度、局部区域的折皱、鼓胀或凹陷;提高圆柱壳弹性失稳的临界压力,采用高强度材料不正确,因为高强度材料的弹性模量与低强度材料的弹性模量相差较小,而价格相差往往较大,从经济角度不合适;但高强度材料的弹性模量比低强度材料的弹性模量还量要高一些,不计成本的话,是可以提高圆柱壳弹性失稳的临界压力的;23.求解内压壳体与接管连接处的局部应力有哪几种方法答：有：应力集中系数法、数值解法、实验测试法、经验公式法;24.圆柱壳除受到压力作用外,还有哪些从附件传递过来的外加载荷答：还有通过接管或附件传递过来的局部载荷,如设备自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的约束反力、温度变化引起的载荷等;25.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;答：组合载荷作用下,壳体上局部应力的求解的基本思路是：在弹性变形的前提下,壳体上局部应力的总应力为组合载荷的各分载荷引起的各应力分量的分别叠加,得到总应力分量;如同时承受内压和温度变化的厚壁圆筒内的综合应力计算;习题1. 试应用无力矩理论的基本方程,求解圆柱壳中的应力壳体承受气体内压p,壳体中面半径为R,壳体厚度为t;若壳体材料由20R MPa MPa s b 245,400==σσ改为16MnR MPa MPa s b 345,510==σσ时,圆柱壳中的应力如何变化为什么2.解：错误!求解圆柱壳中的应力应力分量表示的微体和区域平衡方程式： δσσθφz p R R -=+21 φσππφsin 220t r dr rp F k r z k =-=⎰圆筒壳体：R 1=∞,R 2=R,p z =-p,r k =R,φ=π/2tpR pr t pRk 2sin 2===φδσσφθ 错误!壳体材料由20R 改为16MnR,圆柱壳中的应力不变化;因为无力矩理论是力学上的静定问题,其基本方程是平衡方程,而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解,不受材料性能常数的影响,所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响;3. 对一标准椭圆形封头如图所示进行应力测试;该封头中面处的长轴D=1000mm,厚度t=10mm,测得E 点x=0处的周向应力为50MPa;此时,压力表A 指示数为1MPa,压力表B 的指示数为2MPa,试问哪一个压力表已失灵,为什么4.解：错误!根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力：标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2,即a/b=2,a=D/2=500mm;在x=0处的应力式为：MPa abt p bt pa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ 错误!从上面计算结果可见,容器内压力与压力表A 的一致,压力表B 已失灵;5. 有一球罐如图所示,其内径为20m 可视为中面直径,厚度为20mm;内贮有液氨,球罐上部尚有3m 的气态氨;设气态氨的压力p=,液氨密度为640kg/m 3,球罐沿平行圆A-A 支承,其对应中心角为120°,试确定该球壳中的薄膜应力;解：错误!球壳的气态氨部分壳体内应力分布：R 1=R 2=R,p z =-p MPa t pR t pR pr t pR k 100202100004.022sin 2=⨯⨯===⇒===+θφφθφσσφδσσσ 错误!支承以上部分,任一φ角处的应力：R 1=R 2=R,p z =-p+ ρg Rcosφ0-cos φ,r=Rsin φ,dr=Rcos φd φ7.0cos 105110710sin 0220==-=φφ由区域平衡方程和拉普拉斯方程：()[]()()()()()()()()()()()()()()()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+---+=--+=-=+⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+-=-+-+=-+-+=-+=-+=⎰⎰⎰033022002220003302200222203322022003330220223002cos cos 31sin sin 2cos sin sin 2sin cos cos cos cos cos cos 31sin sin 2cos sin sin 2sin sin 3cos cos sin 2sin sin cos cos cos 32sin sin cos sin cos 2cos 2cos cos 2sin 2000φφφφφρφφφρφφσρφφσσσφφφφφρφφφφφφρφφφφρσφφρπφφφρπφφφρπφρπρφφπφσπφθφθφφφφg R p t R R tg R p R tg R p tR p g R p t R t g R t g R p R g R g R p R d g R rdr g R p rdr g R p t R zr r rr φ0h()()()(){()()()(){}()(){}[]MPa g R p t R 042.12cos 1.2sin 2.22sin 50.343cos 2.151.0sin 22.2sin 50.343cos 2092851.0sin 221974.4sin 5007.0cos 3151.0sin 35.081.94060151.0sin 102.0sin 02.010cos cos 31sin sin 2cos sin sin 2sin 32232232233226203302200222-+=-⨯+-⨯≈-⨯+-⨯=⎭⎬⎫⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⨯⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+-=φφφφφφφφφφφφφφφφφφρφφφσφ ()()()()[]MPa g R p t R R tg R p 042.12cos 1.2sin 2.22sin 5cos 392.31974.221cos cos 31sin sin 2cos sin sin 2sin cos cos 322033022002220-+-⨯-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+---+=φφφφφφφφφρφφφρφφσθ 错误!支承以下部分,任一φ角处的应力 φ>120° ：R 1=R 2=R,p z =-p+ ρg Rcos φ0-cos φ,r=Rsin φ,dr=Rcos φd φ()[]()()()[]()()()()[]()()()()()()()()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+---+=--+=-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+-+-+==--+-+-+=--+-+=--+-+=⎰⎰⎰R h 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6cos cos 31sin sin 2cos sin sin 2sin 3223222322033022002222220322322322233226222203302200222-⨯+⨯-⨯=-⨯+⨯--⨯+=--⨯+-⨯--⨯+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+--⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛----+=-⨯+⨯=+-⨯+-⨯≈+-⨯+-⨯=+⎭⎬⎫⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⨯⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+-=φφφφφφφφφφφφφφφφφφρφφφφρρφφσφφφφφφφφφφφφφφφρφφφφφρφφφσθφ 6. 有一锥形底的圆筒形密闭容器,如图所示,试用无力矩理论求出锥形底壳中的最大薄膜应力σθ与σφ的值及相应位置;已知圆筒形容器中面半径R,厚度t ；锥形底的半锥角α,厚度t,内装有密度为ρ的液体,液面高度为H,液面上承受气体压力p c ;解：圆锥壳体：R 1=∞,R 2=r/cos αα半锥顶角,p z =-p c +ρgH+x,φ=π/2-α,αxtg R r -=()()()()()()ααρααραρρσασπρπρπφφcos 23cos 231cos 232222222222t xtg R g tg x xRtg R x g H p R rt gRr r R x g H p R t r g Rr r R x g H p R F c c c -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=++++==++++=()[]()()()[]{}()αρααρρασσσααρσρααασαραρασααρσσσθφθθθθθθφcos 2210cos 2210cos 1cos max2221t g tg p Htg R g g p H tg R H p 。
过程设备设计的流程
过程设备设计的流程一、过程设备设计的流程1.需求分析过程设备设计的第一步是进行需求分析，了解客户的需求和要求。
这包括产品的种类和规格、生产能力、工艺流程等方面的要求。
通过与客户的沟通和交流，明确设备设计的目标和范围。
2.工艺流程设计在需求分析的基础上，进行工艺流程设计。
根据产品的生产工艺，确定生产线的流程和设备配置。
关键是要考虑到产品的特性和工艺要求，保证设备的连续性和高效性。
3.设备选型在确定了工艺流程后，需要进行设备选型。
根据生产线的要求和工艺流程，选择适合的设备和材料。
要考虑设备的性能、质量、价格等因素，保证设备的稳定性和可靠性。
4.设备布局设计设备布局设计是过程设备设计的重要环节。
根据生产线的工艺流程和设备尺寸，进行合理的设备布局。
要考虑到设备之间的空间、通道和操作空间，保证生产线的顺畅运行。
5.管道设计在设备布局设计的基础上，进行管道设计。
根据工艺流程和设备之间的连接需求，设计合适的管道布局。
管道设计要考虑到流体的流速、压力损失、材料选择等因素，保证管道的稳定性和安全性。
6.控制系统设计控制系统设计是过程设备设计的重要组成部分。
根据生产线的需要，设计合适的控制系统，包括自动化控制、仪表调节等。
控制系统设计要考虑到设备之间的协调和配合，保证生产线的正常运行。
7.安全评估在设备设计完成后，需要进行安全评估。
对生产线的设备、管道和控制系统进行安全评估，识别潜在的安全风险并提出改进措施。
安全评估是保证生产线安全运行的重要环节。
8.施工和调试最后是设备的施工和调试。
根据设计图纸和规范，进行设备的安装和调试工作。
要注意施工过程中的安全和质量，保证设备的有效运行。
以上就是过程设备设计的流程，每个环节都是相互关联的，缺一不可。
只有严格按照流程进行，才能设计出高效稳定的过程设备。
二、过程设备设计的方法1.模块化设计模块化设计是一种常用的过程设备设计方法。
通过将设备划分为独立的功能模块，实现设备的模块化组装和调试。
过程设备设计课程设计指南
过程设备设计课程设计指南过程设备设计是工程领域的一个重要分支，涉及到各种设备的设计和选型，以确保安全、高效地实现生产过程。
以下是一个过程设备设计课程设计的指南，供参考：1. 课程概述：-简要介绍过程设备设计的背景和重要性。
-引导学生了解过程设备设计的基本原理和方法。
2. 学习目标：-了解过程设备设计的基本概念和术语。
-掌握过程设备设计的基本步骤和流程。
-能够进行过程设备的选型和大小估算。
-熟悉过程设备设计中常用的计算方法和规范。
3. 教学内容：3.1 过程设备设计基本原理-过程设备设计的定义和范围-设备设计的关键指标：安全性、可靠性、经济性-设备选型和尺寸估算的基本原则3.2 设备选型与尺寸估算-设备选型的基本考虑因素：工艺要求、流量、温度、压力等-常见的过程设备类型和应用：容器、换热器、反应器、分离器等-设备尺寸估算的方法和步骤：基于经验公式、基于传热传质原理等3.3 设备设计计算和规范-设备设计常用的计算方法：压力容器计算、换热器设计、管道设计等-设备设计中的安全因素和规范要求：材料选择、强度计算、工艺安全等-设备设计中的可靠性考虑：故障分析、可维护性的设计等4. 实践项目和案例分析：-开展设备选型和尺寸估算的实践项目，让学生运用所学知识解决实际工程问题。
-案例分析，引导学生分析和评估不同设备设计方案的优缺点。
5. 实验与实地考察：-组织实验室实验，让学生体验和掌握过程设备设计中常用的测试和测量方法。
-组织实地考察，参观生产工厂或工程现场，让学生了解真实的过程设备设计实践。
6. 评估方式：-课堂作业：设计计算题目、案例分析等。
-实践项目报告和演示。
-期末考试：考察学生对于过程设备设计基本原理和方法的理解。
7. 参考教材：-《过程设备设计与操作》-《化学工程设备设计与制造》-《过程设备设计原理与实践》8. 学习资源：-提供学生相关的学习资源链接、数据库和工程案例。
-建议学生参与行业相关的学术交流和研讨会，拓宽思路和视野。
《过程设备设计》教案贺 华
《过程设备设计》教案-贺华一、教学目标1. 了解过程设备设计的基本概念和重要性。
2. 掌握过程设备设计的基本原理和方法。
3. 熟悉常见的过程设备类型及其设计要求。
4. 能够运用过程设备设计的基本原理和方法解决实际问题。
二、教学内容1. 过程设备设计的基本概念和重要性定义和特点在化工生产中的应用2. 过程设备设计的基本原理和方法设计原则设计流程设计方法3. 常见的过程设备类型及其设计要求反应器换热器分离器泵和压缩机4. 过程设备设计中的关键参数和计算方法容积计算压力和温度计算材料选择5. 过程设备设计软件的应用CAD软件工艺模拟软件三、教学方法1. 讲授：讲解过程设备设计的基本概念、原理和方法，以及常见设备类型和设计要求。
2. 案例分析：分析实际案例，让学生更好地理解过程设备设计的方法和应用。
3. 软件演示：介绍并演示过程设备设计软件的应用，让学生了解实际设计过程中的工具使用。
四、教学评估1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，评估学生对过程设备设计的理解和兴趣。
2. 练习题：布置相关的练习题，评估学生对过程设备设计方法和计算方法的掌握程度。
3. 项目作业：要求学生完成一个过程设备设计项目，评估学生的综合运用能力和解决问题的能力。
五、教学资源1. 教材：选用合适的教材，提供全面的过程设备设计知识。
2. 案例资料：收集相关的案例资料，用于分析和讨论。
3. 设计软件：准备相关的过程设备设计软件，供学生实际操作和练习。
六、教学内容（续）6. 过程设备设计中的强度计算和稳定性分析应力计算稳定性分析设计规范和标准7. 过程设备的材料选择和腐蚀控制材料种类和性能腐蚀类型和防护措施材料选择原则8. 过程设备的结构优化和节能措施结构设计优化流体动力学节能技术和应用9. 过程设备的制造、检验和安装制造工艺质量控制和检验设备安装和调试10. 过程设备设计的经济性和环境影响评价成本分析经济效益评估环境影响评价和可持续发展6. 讲解和演示：通过讲解和演示，让学生理解过程设备设计中的强度计算和稳定性分析的方法和重要性。
过程设备设计的知识点
过程设备设计的知识点过程设备设计是工程设计过程中的重要环节，涉及到各种工业设备的设计和布局。
在这个过程中，设计师需要考虑多个方面的因素，包括工艺流程、设备选型、安全性、可操作性以及经济性等。
本文将介绍过程设备设计的一些重要知识点。
一、工艺流程图设计在进行过程设备设计之前，首先需要对工艺流程进行规划和设计。
工艺流程图可以清晰地表述出原料从输入到产品输出的整个过程，为后续设备选择和布局提供基础。
在设计工艺流程图时，需要考虑物料的流动路径、工艺参数控制点、主要设备单元等。
二、设备选型在进行设备选型时，设计师需要根据工艺要求和实际情况选择合适的设备。
设备选型需要考虑设备的工作原理、操作要求、处理能力、可靠性以及维护成本等因素。
同时，还需要考虑设备与周围环境的适配性，以保证设备的正常运行。
三、设备布局设备布局是指将各个设备合理地安排在工厂或工作区域内，以满足工艺流程和操作需求。
在进行设备布局时，需要考虑设备之间的关联关系、设备与道路、管道以及其他设施之间的距离和空间等。
合理的设备布局可以提高工作效率、节省空间，并且便于设备维护和操作。
四、安全设计安全设计是过程设备设计中不可忽视的一个重要方面。
设计师需要考虑设备的安全性能，合理设置安全设施，如安全阀、泄漏报警装置、紧急停止装置等。
同时，还需要合理考虑有害物质的处理和防护措施，以保证人员和设备的安全。
五、可操作性设计过程设备设计不仅要考虑设备的性能和安全性，还要考虑设备的可操作性。
设计师需要根据操作人员的需求，合理安排设备的控制系统和操作界面，保证操作的简便性和高效性。
此外，还需要考虑设备的维护和清洁，使之方便操作和维护。
六、经济性设计经济性设计是过程设备设计中不可忽视的一方面。
在设计过程中，需要综合考虑成本、产能、能耗等因素，选择合适的设备和工艺流程，以降低生产成本、提高经济效益。
综上所述，过程设备设计涉及多个知识点，包括工艺流程图设计、设备选型、设备布局、安全设计、可操作性设计以及经济性设计等。
过程设备设计期末考卷及答案
过程设备设计期末考卷及答案一、单选题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是过程设备设计的基本原则？（）A. 安全性原则B. 经济性原则C. 环保性原则D. 美观性原则A. 设备选型、设备布置、设备计算B. 设备选型、设备布置、设备制造C. 设备选型、设备制造、设备计算D. 设备布置、设备制造、设备计算3. 在过程设备设计中，设备布置的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的形状C. 设备的大小D. 设备的颜色4. 过程设备设计中，设备计算主要包括哪些内容？（）A. 设备选型、设备布置B. 设备负荷计算、设备材料选择C. 设备安装、设备调试D. 设备运行、设备维护5. 下列哪项不是过程设备设计的主要任务？（）A. 确定设备类型B. 确定设备数量C. 确定设备尺寸D. 确定设备颜色6. 过程设备设计的主要目的是什么？（）A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 确保生产安全7. 在过程设备设计中，设备选型的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的价格C. 设备的形状D. 设备的颜色8. 过程设备设计中，设备布置的主要目的是什么？（）A. 确保设备之间的合理间距B. 提高设备的运行效率C. 降低设备的维护成本9. 下列哪项不是过程设备设计的基本要求？（）A. 设备的可靠性B. 设备的经济性C. 设备的环保性D. 设备的美观性10. 在过程设备设计中，设备计算的主要目的是什么？（）A. 确定设备的最佳运行状态B. 降低设备的运行成本C. 确保设备的运行安全二、多选题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的基本原则包括哪些？（）A. 安全性原则B. 经济性原则C. 环保性原则D. 美观性原则2. 在过程设备设计中，设备布置的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的形状C. 设备的大小D. 设备的颜色3. 过程设备设计中，设备计算主要包括哪些内容？（）A. 设备选型、设备布置B. 设备负荷计算、设备材料选择C. 设备安装、设备调试D. 设备运行、设备维护4. 下列哪项不是过程设备设计的主要任务？（）A. 确定设备类型B. 确定设备数量C. 确定设备尺寸D. 确定设备颜色5. 过程设备设计的主要目的是什么？（）A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 确保生产安全6. 在过程设备设计中，设备选型的主要依据是什么？（）A. 设备的功能B. 设备的价格C. 设备的形状D. 设备的颜色7. 过程设备设计中，设备布置的主要目的是什么？（）A. 确保设备之间的合理间距B. 提高设备的运行效率C. 降低设备的维护成本8. 下列哪项不是过程设备设计的基本要求？（）A. 设备的可靠性B. 设备的经济性C. 设备的环保性D. 设备的美观性9. 在过程设备设计中，设备计算的主要目的是什么？（）A. 确定设备的最佳运行状态B. 降低设备的运行成本C. 确保设备的运行安全10. 下列哪项不是过程设备设计的基本步骤？（）A. 设备选型、设备布置、设备计算B. 设备选型、设备布置、设备制造C. 设备选型、设备制造、设备计算D. 设备布置、设备制造、设备计算三、判断题（每题2分，共20分）1. 过程设备设计的基本原则包括安全性原则、经济性原则、环保性原则和美观性原则。
过程设备设计第五版课后思考题
过程设备设计第五版课后思考题摘要：一、引言二、过程设备设计第五版课后思考题解析1.思考题概述2.思考题解答三、过程设备设计的重要性四、结论正文：一、引言过程设备设计是化学工程和石油工程领域中的重要环节，涉及到各种单元操作和设备的设计。
过程设备设计第五版课后思考题是为了帮助学生巩固课堂所学知识，提高实际问题解决能力而设置的。
本文将对这些思考题进行详细解析，以期帮助大家更好地理解和掌握过程设备设计的相关知识。
二、过程设备设计第五版课后思考题解析1.思考题概述过程设备设计第五版课后思考题涵盖了各种设备的设计，如换热器、塔设备、反应器等。
题目设置结合实际工程案例，要求学生运用所学知识解决实际问题。
这些思考题有助于学生将理论知识与实际工程相结合，提高分析问题和解决问题的能力。
2.思考题解答针对具体题目，我们可以通过以下步骤进行解答：（1）仔细阅读题目，理解题意。
（2）分析题目所涉及的设备类型、工艺条件以及相关设计要求。
（3）运用所学的设备设计原理和方法，如热力学分析、传质传热计算等，进行详细设计。
（4）对设计结果进行校核，确保设备性能满足要求。
（5）将解答过程和结果整理成文，提交作业。
三、过程设备设计的重要性过程设备设计在化工和石油工程领域具有重要意义，它关系到生产过程的安全、稳定、节能和环保。
通过过程设备设计，可以优化生产过程，提高产品质量和产量，降低能耗和成本，从而提高企业的经济效益和社会效益。
四、结论过程设备设计第五版课后思考题对学生的专业素养和实际能力提出了较高要求。
通过对这些思考题的解答和解析，学生可以更好地掌握过程设备设计的相关知识和技能，为今后从事相关工作奠定坚实基础。
过程设备设计pdf
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过程设备设计是工业生产中关键的环节之一，它负责按照工艺要求，将原材料转化为成品，同时保证产品质量和生产效率。
本文将从设备设计的基本原理、设计流程、技术要求等多个方面进行探讨。
一、设计基本原理
过程设备设计的基本原理是在保证生产效率的同时，满足工艺要求和产品质量的需求。
设计的过程中，需要考虑设备的运行安全性、维护效率以及使用寿命等因素，同时也需要考虑环保、节能等问题。
二、设计流程
过程设备设计流程一般包括前期调研和分析、方案设计、设备选型和采购、制造和安装调试等步骤。
其中前期调研和分析是十分关键的，需要对工艺流程、原材料和成品要求等进行分析和研究，制定出可行的设计方案。
三、技术要求
过程设备设计需要满足的技术要求较为严格。
首先，设备必须要有良好的安全性和稳定性，以确保生产过程和人员安全。
其次，设备必须能够满足所需工艺条件和产品质量要求，以保证产品的市场竞争力。
最后，还需要考虑设备的运维成本和使用寿命等问题，以确保设备能够长期稳定运行。
四、案例分析
以石化行业生产的溶剂回收塔为例，溶剂回收塔是一种化工工艺设备，用于从废气中吸收或吸附有机物质，以回收有机溶剂。
在设计中，需要考虑溶剂的含量、流量、温度、压力等多个指标，以确保设备的正常运行。
此外，设计时还需要考虑使用寿命、维护成本等多个因素，以确保设备能够在长期运行中保持稳定性。
五、总结
过程设备设计是工业生产中至关重要的环节，其关系到整个生产过程的稳定性和产品质量。
在设计过程中，需要遵循基本原理，按流程进行设计和实施，满足技术要求以及考虑各种因素，从而得到优秀的设计方案。
《过程设备设计》课件
03
混合器操作
需要考虑混合效率、均匀度、能 耗等多方面因素，以确保混合器 能够高效、安全地运行。
需要严格控制混合速度、温度等 操作参数，以及密切监视混合过 程，及时调整操作条件。
分离设备
分离器类型
包括离心机、过滤器、萃取塔等，每种类型都有 其特定的应用场景和优缺点。
分离设计
需要考虑分离效率、处理能力、能耗等多方面因 素，以确保分离器能够高效、安全地运行。
设备材料选择
总结词
设备材料选择是过程设备设计的重要 环节，它决定了设备的性能和使用寿 命。
详细描述
设备材料选择需要考虑材料的物理、 化学和机械性能，以及耐腐蚀、耐高 温等特殊性能，以确保设备能够满足 生产工艺要求和安全运行。
结构设计
总结词
结构设计是过程设备设计的关键环节，它决定了设备的稳定性和可靠性。
《过程设备设计》ppt 课件
目录
• 过程设备设计概述 • 过程设备的主要类型 • 过程设备设计的基本要素 • 过程设备的制造与安装 • 过程设备的运行与维护 • 过程设备设计的发展趋势
01
过程设备设计概述
定义与目的
定义
过程设备设计是一门涉及工艺、机械 、材料、控制等多个领域的综合性学 科，旨在为工业生产过程中的各类设 备进行合理的设计和优化。
安全可靠
过程设备设计应遵循安全可靠的原则 ，确保设备在正常操作和异常情况下 均能安全稳定运行，同时要充分考虑 设备的维修和保养需求。
环保节能
过程设备设计应遵循环保节能的原则 ，通过优化设备结构和运行方式，降 低能耗和资源消耗，减少对环境的负 面影响。
02
过程设备的主要类型
反应设备
反应器类型
包括釜式反应器、管式反应器、 塔式反应器等，每种类型都有其 特定的应用场景和优缺点。
过程设备设计第四章(4.3.2.4)
特点：反复试算，比较繁琐。
5
过程设备设计
二、图算法原理：（标准规范采用）
假设：圆筒仅受径向均匀外压，而不受轴向外压， 与圆环一样处于单向（周向）应力状态。 算图来源:
将式
t pcr 2.2 E D o
（2-92）
3
中的中面直径D、
厚度t相应改为外
径Do、有效厚度 δe，得：
2 2 B E cr cr 3 3
（4-25）
由该试建立B与A的关系图
以A作为横坐标，B作为纵坐标，
材料温度线作为参量绘成曲线：见图4-7～4-9
2 实质: 反映 3 cr cr 关系，按材料的拉伸曲线在纵坐标
方向按2/3比例缩小绘制而成。
12
讨论：a. 不同材料 s、B f ( A) 拐点不同 ∴不同材料有不同曲线
p
Do e
B
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过程设备设计
图4-7 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图 (屈服点σ s＞207MPa的碳素钢和0Cr13、1Cr13钢)
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过程设备设计
图4-8 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(16MnR，15CrMo钢) 15
过程设备设计
图4-9 外压圆筒、管子和球壳厚度计算图(0Cr18Ni9钢)
（1）假设δn，令δe=δn-C，按式（4-31）计算系数A
0.094 A R i / e
（4-31）
（2）选用相应材料的厚度计算图查取B，此B值即为[ζ]cr。 若A值落在设计温度下材料线的左方，则表明筒体属于 弹性失稳，可直接由式（4-32）计算。
2 B EA 3
（4-32）
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过程设备设计
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过程设备设计要点
过程设备设计要点1. 生产工艺流程：首先需要明确生产过程的工艺流程，包括原料投入、生产加工、产品分离、废料处理等具体步骤。
设计人员需要对整个生产流程有清晰的理解，以便为设备选型和布局提供基础。
2. 设备选型：根据生产工艺的要求，选择合适的设备和设施。
这包括选择合适的反应器、分离设备、输送设备和控制系统等。
设备选型需要考虑设备性能、生产能力、节能环保等因素。
3. 设备布局：根据生产场地的大小和形状，设计设备布局。
合理的设备布局能够提高生产效率，减少生产线上的物料和人员移动，从而降低生产成本。
4. 安全性考虑：在设计过程设备时，需要充分考虑生产过程中的安全风险和危险源。
合理设计设备，设置安全防护装置，确保生产过程中不会发生事故。
5. 节能环保：在设备设计中，需要考虑节能和环保因素。
选择能够降低能耗的设备，设计合理的废料处理系统，减少对环境的影响是设计的重要考虑因素。
在过程设备设计过程中，需要综合考虑上述要点，以确保设计出安全、高效、节能、环保的设备和设施，满足生产过程的需求。
过程设备设计是一个复杂且细致的工作，需要综合考虑各种因素以确保生产过程的顺利进行。
以下是一些与过程设备设计相关的要点：6. 自动化程度：在设备设计中，需要考虑自动化程度。
自动化设备能够提高生产效率，减少人力成本，并且提高生产过程的稳定性和质量。
因此，需要在设计中充分考虑自动化程度，选择适合的自动化设备和控制系统。
7. 资源利用：在设备设计中，需要考虑资源的有效利用。
这包括原料、能源以及人力资源的合理利用。
通过合理的设备设计和工艺优化，可以最大限度地利用资源，减少浪费，提高生产效率。
8. 维护与维修：设备的维护和维修是生产过程中不可忽视的一部分。
在设备设计中，需要考虑设备的维护保养方便性以及维修的便捷程度。
合理的设备设计可以减少设备的维护频率，降低维修成本，保障生产过程的顺利进行。
9. 卫生与清洁：在食品、医药等行业的过程设备设计中，卫生与清洁是至关重要的考虑因素。
过程设备设计第五版课后思考题
过程设备设计第五版课后思考题（原创版）目录1.概述过程设备设计的概念和重要性2.介绍第五版课后思考题的主要内容和特点3.分析课后思考题对于学习过程设备设计的帮助4.总结如何有效利用课后思考题提高学习效果正文一、概述过程设备设计的概念和重要性过程设备设计是指针对特定工艺过程，进行设备选型、布局、参数配置等设计工作，以实现生产目标。
这一领域涉及众多学科，如化学工程、机械工程等。
在工程实践中，过程设备设计对于提高生产效率、降低能耗和保证产品质量具有重要意义。
二、介绍第五版课后思考题的主要内容和特点第五版课后思考题针对过程设备设计这一主题，涵盖了多个方面的内容，包括设备选型、设备布局、参数配置等。
题目设置灵活多样，既有理论性问题，也有实际应用案例。
这些思考题旨在帮助学生巩固课堂所学知识，培养解决实际问题的能力。
三、分析课后思考题对于学习过程设备设计的帮助课后思考题对于学习过程设备设计具有重要的辅助作用。
首先，通过解答思考题，学生可以检验自己对课堂知识的掌握程度，找出知识盲点，提高学习效果。
其次，思考题可以帮助学生将理论知识与实际工程相结合，培养实际操作能力。
最后，思考题可以激发学生的思维，培养创新意识。
四、总结如何有效利用课后思考题提高学习效果要提高学习效果，学生需要做到以下几点：1.认真完成课后思考题，对于不会的问题，要主动查阅资料、请教同学或老师，确保问题得到解决。
2.结合实际工程案例进行思考，提高自己解决实际问题的能力。
3.定期总结学习过程中的问题和经验，不断调整学习方法，提高学习效率。
4.积极参与课堂讨论，与同学分享学习心得，形成良好的学习氛围。
通过以上分析和总结，我们可以得出结论：第五版过程设备设计课后思考题对于学习过程设备设计具有重要意义。
12过程设备设计与选型的主要内容
12过程设备设计与选型的主要内容过程设备设计与选型是指根据工艺要求和生产需求，对工艺设备进行设计和选择的过程。
在过程设备设计与选型过程中，主要内容包括以下几个方面：1.工艺流程分析：工艺流程分析是一个重要的环节，通过对工艺流程的详细分析，可以确定工艺设备的种类、数量和工艺单元。
在工艺流程分析中，需要考虑原料种类、产量、产品质量要求等因素。
2.设备选型：设备选型是根据工艺要求，从市场上选择适合的设备。
设备选型需要综合考虑设备的性能、质量、技术参数、价格和生产厂家等因素。
根据工艺要求，选定适合的设备可以有效地提高生产效率和产品质量。
3.设备布局设计：设备布局设计是将选定的设备合理地布置在生产场地上。
设备布局的合理与否直接影响到生产效率和工作安全。
在设备布局设计中，要考虑设备之间的空间关系、设备与人员的安全距离、设备的维护通道等因素。
4.设备参数设计：设备参数设计是根据工艺要求和生产需求，对设备的参数进行设计。
设备参数设计包括设备的工作容量、加工速度、温度、压力等参数的确定。
5.设备材料选择：设备材料选择是根据工艺要求和物料性质，选择适合的材料作为设备的制造材料。
设备材料选择需要考虑材料的耐腐蚀性、耐磨性、强度等因素。
6.设备自动化设计：随着科技的发展，许多设备具备自动化的功能。
设备自动化设计是将自动化技术应用于设备中，提高生产效率和产品质量。
7.设备安装调试：设备安装调试是将选定的设备按照设计要求安装到指定位置，并经过调试达到正常运行状态。
设备安装调试需要进行设备连接、管道布局、检查设备各部件是否正常工作等。
过程设备设计与选型的主要内容是为了根据生产需求和工艺要求，选择合适的设备，并进行设计、布局和安装调试等工作，以确保生产的顺利进行和产品的质量达到要求。
此外，过程设备设计与选型还需要考虑经济性和可持续性等因素，以达到节约资源、提高效益的目标。
通过科学合理地进行过程设备设计与选型，可以提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本，并对企业的发展起到推动作用。
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1压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用
压力容器由筒体，封头密封装置，开孔接管，支座，安全附件六大部件组成。
筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。
封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。
密封装置的作用：保证承压容器不泄漏开孔接管的作用：满足工艺要求和检验需要支座的作用：支撑并把压力容器固定在基础上安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量，控制工作介质的参数
2固定式压力容器安全技术监察规程》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：
压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关：体积越大，压力越高，则储存的能量越大，发生爆破是产生的危害也就越大。
而《固定式压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时是依据整体危害水平进行分类的，所以要这样划分.
3压力容器用钢的基本要求
较好的强度，良好的塑性，韧性，制造性能和与介质的相容性
4为什么要控制压力容器用钢的硫磷含量
硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低，磷能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性，将硫磷等有害元素控制在较低的水平，就能大大提高钢材的纯净度，可以提高钢材的韧性，抗辐射脆化能力，改善抗应变时效性能，抗回火脆性和耐腐蚀性能
设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照哪些原则确定试说明理由。
答：根据JB473规定，取A小于等于，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。
因为当A=时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，使两个截面保持等强度。
考虑到除弯矩以外的载荷，所以常区外圆筒的弯矩较小。
所以取A小于等于。
当A满足小于等于时，最好使A小于等于。
这是因为支座靠近封头可充分利用封头对支座处圆筒的加强作用。
2、卧式容器支座截面上部有时出现“扁塌”现象，是什么原因如何防止这一现象出现答：由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩，在周向弯矩的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形，产生所谓扁塌现象。
防止方法：设置加强圈或使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用。
3、双鞍座卧式容器设计中应计算哪些应力试分析这些应力是如何产生的
答：①圆筒的轴向应力，由轴向弯矩引起。
②支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的拉伸应力，由横向剪力引起。
③支座截面处圆筒的周向弯矩应力由截面上切向切应力引起。
④支座截面处圆筒的周向压缩应力，通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致的。
4、球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循哪些准则
答：支柱在球壳赤道带等距离布置，支柱中心线和球壳相切或想割而焊接起来。
若相割，支柱中心线和球壳交点同球心连线与赤道平面的夹角为10°~20°。
为了能承受风载荷和地震载荷，保证稳定性，还必须在支柱间设置连接拉杆。
换热设备有哪几种主要形式
①直接接触式换热器②蓄热式换热器③间壁式换热器④中间载热体式换热器
间壁式换热器有哪几种主要形式各有什么特点
管式换热器：结构简单、工作适应范围大、容易操作、清洗方便，但在可拆接处易泄漏。
板面式换热器：传热性能比管式换热器优越，由于结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。
板面式换热器采用板材制作，在大规模组织生产时可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
1、管壳式换热器主要有哪几种形式换热管与管板有哪几种连接方式各有什么特点
①固定管板式换热器，浮头式换热器，U形管式换热器，填料函式换热器，釜式重沸器。
②强度胀接：生产率高，劳动强度低，密封性能好等特点。
强度焊：焊接结构强度高，抗拉脱
力高。
胀焊并用：不仅能改善连接处的抗疲劳强度性能，而且还能消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。
2、换热设备传热强化可采用哪些途径来实现
①增加平均传热温差△Tm：逆流换热②扩大传热面积A：扩展表面；消除传热死区③提高传热系数K：增加流体湍动程度，比如：外加动力源，选用传热系数大的材料，管壳分程，防止结垢并及时除垢.
1、搅拌容器的传热元件有哪几种各有什么特点
夹套：在容器的外侧，用焊接或法兰连接的方式装设各种形式的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。
内盘管：浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，但检修困难。
工程中常用的搅拌器有哪几种简述各自特点。
桨式搅拌器、推进式搅拌器、涡轮式搅拌器、锚式搅拌器
桨式搅拌器：功耗少，操作费用低。
推进式搅拌器：结构简单，制造方便，适用黏度低、流量大的场合，利用较小的搅拌功率，通过高速转动的桨叶能获得较好的搅拌效果。
涡轮式搅拌器：有较大的剪力，可使流体微团分散的很细。
锚式搅拌器：结构简单，在容器壁附近流速比其他搅拌器大。
3、涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围
流型：平直叶、后弯叶为径向流型。
折叶的近于轴流型。
应用范围：适用于低黏度到中等黏度流体的场合。
4、搅拌轴的设计需要考虑哪些因素
①扭转变形②临界转速③转矩和弯矩联合作用下的强度④轴封处允许的径向位移
5、搅拌轴的密封装置有几种各有什么特点
填料密封：结构简单，制造容易，适用于密封和弱腐蚀性介质。
密封要求不高、并允许定期维护
机械密封：泄露率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长
填料有哪些类型哪种类型的传质效率高
解：填料一般分为散装填料及规整填料两大类。
散装填料：安装以乱堆为主。
有环形填料、开孔环形填料、鞍形填料、金属环矩鞍填料；规整填料：是一种在塔内按均匀的几何图形规则、整齐地堆砌的填料。
有丝网波纹填料、板波纹填料。
规整填料的传质效率高。
这种填料人为地规定了填料层中气、液的流路，减少了沟流和壁流的现象，大大降低了压降，提高了传质和传热的效果。
填料塔有哪些内件其作用是什么
解：支承装置：防止填料穿过支承装置而落下；支承操作时填料层的重量；保证足够的开孔率，使气液两相能自由通过。
液体分布器：将液相加料及回流液均匀分布到填料的表面上，形成液体的初始分布。
液体收集再分布器：减小壁流现象，将填料分段；将上层填料流下的液体完全收集、混合，后均匀分布到下层填料，并将上升的气体均匀分布到上层填料以消除各自的径向浓度差。
压紧和限位装置：压紧填料，保证填料塔的正常、稳定操作；防止高气速、高压降或塔的操作出现较大波动时，填料向上移动而造成填料层出现空隙，从而影响塔的传质效率。
根据塔板的结构形式，板式塔有哪几类工程中最常用的类型有哪些
解：按塔板的结构分，有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔等四类
目前应用最广泛的板式塔是筛板塔及浮阀塔。
塔设备的附件有哪些各自的作用是什么
解：除沫器：减少液体夹带损失，确保气体纯度，保证后续设备的正常操作。
裙座：防止风载和地震载荷引起的弯矩造成塔翻到。
吊柱：为了安装及拆卸内件，更换或补充填料。
塔设备的载荷有哪些
解：有质量载荷、偏心载荷、风载荷、地震载荷等。
引起塔设备振动的原因有哪些如何判断塔设备是否会产生共振如何预防共振
解：原因：安装于室外的塔设备在风的诱导振动和塔内流体流动作用下。
当漩涡形成或脱落的频率与塔的任一振型的固有频率一致时，塔就会产生共振。
预防共振的措施：①增大塔的固有频率，②采用扰流装置，③增大塔的阻尼。
塔设备设计中，哪些危险截面需要校核轴向强度和稳定性如何校核
筒体与裙座连接处根据操作压力计算塔体厚度之后，对正常操作停工检修及压力试验等工况，分别计算各工况下相应压力重量和垂直地震力，最大弯矩引起的筒体轴向应力，在确定最大拉伸应力和最大压缩应力，并进行强度和稳定性校核
裙座底部截面及孔中心横截面。