(完整版)过程设备设计知识点总结郑津洋
过程设备设计 第二版 (郑津洋 著) 化学工业出版社 课后答案
计算题2.1无力矩方程 应力试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[σ(b) =400Mpa,σ(s) =245MPa]改为16MnR[σ(b) =510MPa, σ(s) =345MPa]时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？2.3 短圆筒 临界压力1、 三个几何尺寸相同的承受周向外压的短圆筒，其材料分别为（MPa y 220=σ，3.0,1025=⨯=μMPa E ）、铝合金（3.0,107.0,1105=⨯==μσMPa E MPa y ）和铜（31.0,101.1,1005=⨯==μσMPa E MPa y ），试问哪一个圆筒的临界压力最大，为什么？2.4临界压力 爆破压力有一圆筒，其内径为1000mm ，壁厚为10mm ，长度为20m ，材料为20 R(3.0,102,245,4005=⨯===μσσMPa E MPa MPa y b )。
①在承受周向外压时，求其临界压力cr p 。
②在承受内压力时，求其爆破压力b p ，并比较其结果。
2.5临界压力有一圆筒，其内径为1000mm ，壁厚为10mm ，长度为20m ，材料为20 R(3.0,102,245,4005=⨯===μσσMPa E MPa MPa y b )。
①在承受周向外压时，求其临界压力cr p 。
②在承受内压力时，求其爆破压力b p ，并比较其结果。
2.6无力矩理论 应力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？2.7 封头，厚度试推导薄壁半球形封头厚度计算公式2.8无力矩理论 应力有一锥形底的圆筒形密闭容器，如图2－54所示，试用无力矩理论求出锥形壳中的 最大薄膜应力θσ与ϕσ的值及相应位置。
过程设备设计(郑津洋第三版)终极版思考题答案 (2)
压力容器导言思考题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？答：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计第三版课后答案及重点(郑津洋)
过程设备设计题解1.压力容器导言习题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 （MPaMPa s b245,400==σσ）改为16MnR （MPaMPa s b345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？ 解：○1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：δσσθφzp R R -=+21φσππφsin 220t r dr rp F k r z k=-=⎰圆筒壳体：R1=∞，R2=R ，pz=-p ，rk=R ，φ=π/2tpRpr tpRk 2sin 2===φδσσφθ ○2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。
2. 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？解：○1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 btpa 15002501022222=⨯⨯⨯===θθσσ ○2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。
3. 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=0.4MPa ，液氨密度为640kg/m3，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。
过程设备设计（郑津洋第三版）终极版思考题答案
过程设备设计（郑津洋第三版）终极版思考题答案第1章压力容器导言思考题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？答：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
(完整版)过程设备设计知识点总结郑津洋
1 试推导内压薄壁球壳的厚度计算公式。
（10 分）答：依据均衡条件，其轴向受的外力4D i2 p 必与轴向内力D相等。
关于薄壳体，可近似以为内直径D i等与壳体的中面直径DD i2 p=D4pD由此得4由强度理论知pD<=[]t4用D K1 D K 1 Di代入上式，经化简得2i ，2p K1[]t2(k1)由上式可得p c D it4[ ]p c2 封头和筒体连结处存在不连续应力，但破口却在筒体中部，试解说其原由封头和筒体连结处固然存在不连续应力，但连结处会产生变形协调，致使资料增强；而筒体中部应力与所受压力成正比，跟着压力的增大应力快速增大，所以破口出此刻筒体中部3什么是焊策应力？减少焊策应力有什么举措？答：焊策应力是指焊接过程中因为局部加热致使焊接件产生较大的温度梯度，因此在焊件内产生的应力。
为减少焊策应力和变形，应从设计和焊接工艺两个方面采纳举措，如尽量减少焊接接头的数目，相等焊缝间应保持足够的间距，尽可能防止交错，焊缝不要部署在高应力区，防止出现十字焊缝，焊前预热等等）4预应力法提升厚壁圆筒折服承载能力的基来源理是什么？答：经过压缩预应力，使内层资料遇到压缩而外层资料遇到拉伸。
当厚壁圆筒蒙受工作压力时，筒壁内的应力散布由按拉美公式确立的弹性应力和剩余应力叠加而成，内壁处的总应力有所降落，外壁处的总压力有所上涨，均化沿筒壁厚度方向的应力散布，进而提升圆筒的初始折服压力。
5关于外压圆筒，只需设置增强圈便可提升其临界压力。
对否，为何？采纳的增强圈愈多，圆筒所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。
对否，为何？答：关于蒙受外压的圆筒，短圆筒的临界压力比长圆筒的高，且短圆筒的临界压力与其长度成反比。
故可经过设置适合间距的增强圈，使增强圈和筒体一同蒙受外压载荷，并使长圆筒变成短圆筒（增强圈之间或增强圈与筒体封头的间距L<L cr），或使短圆筒的长度进一步降低，进而提升圆筒的临界压力。
若设置的增强圈不可以使长圆筒变成短圆筒（ L≥ L cr） ,则所设置的增强圈其实不可以提升圆筒的临界压力。
过程设备设计(郑津洋版)终极版思考题答案
第1章压力容器导言思考题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？答：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
绪论(过程装备设计)
总体 结构设计 零部件 结构设计
让你设计一台 设备，你将如 何实现？
什么是
b.影响参数设计的因素
设计准则
设计准则？
参数设计 材料 规范标准
功能原理多种多样 化机电一体化 外壳一般为压力容器
过程装备：动设备+静设备 过程装备=受压外壳+功能内件
锅炉、换热器、加热炉 = 圆筒外壳 + 传热管束 核反应堆 = 圆筒外壳 + 核反应零部件 塔器 = 圆筒外壳 + 传质元件（浮阀、填料等） 反应釜 = 圆筒夹套 + 搅拌器 压缩机、真空泵 = 圆筒气缸 + 活塞 透平机、泵 = 蜗壳 + 叶轮
b.满足过程要求 功能要求 寿命要求
c.综合经济好 生产效率高、消耗系 数低； 结构合理、制造简便； 易于运输和安装；
d.易于操作、维护和控制 操作简单； 可维护性和可修理性好； 便于控制
e.优良的环境性能
过程设备设计概述
a.基本设计步骤
需求分析 设计实施
目标界定 参数设计
过程设备 完成物理或化学操作过程的设备，如物料的粉 碎、混合、储存、分离、传热，反应等操作的设备
过程设备的应用：
与我们的专业相关的过程及其设备：
1.流体动力过程（Fluid dynamical process）: 涉及的设备：泵 、压缩机、风我们相 关？
液环泵
2.热量传递过程（Heat transfer process）:
经常访问的网站
1.全国锅炉压力容器技术标准化委员会 2.中国特种设备安全工作信息平台 3.中国压力容器技术网 4.美国压力容器研究委员会(Pressure Vessel Research Council，简称PVRC) /pvrc 5. 欧盟承压设备研究委员会(European Pressure Vessel Research Council，简称EPVRC) www.eperc.bam.de
过程设备设计(第三版 郑津洋)答案
思考题1．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？我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计(第三版 郑津洋)答案
思考题1．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？我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构1.2??压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计(第三版郑津洋)问题详解
思考题1．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？我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
(设备管理)过程设备设计(郑津洋第三版)终极版思考题答案
第1章压力容器导言思考题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？答：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题1.2 压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计郑津洋
过程设备设计答案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?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。
2.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1.0MPa；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1.6MPa，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。
3.《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。
(设备管理)过程设备设计(郑津洋第三版)终极版思考题答案
第1章压力容器导言思考题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：我国《压力容器安全技术监察规程》根据整体危害水平对压力容器进行分类。
压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。
设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、高度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产损失和人员伤亡。
因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，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应进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构思考题压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用？答：筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。
支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。
安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。
过程设备设计（郑津洋第三版）终极版思考题答案
过程设备设计（郑津洋第三版）终极版思考题答案第1章压⼒容器导⾔思考题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？答：我国《压⼒容器安全技术监察规程》根据整体危害⽔平对压⼒容器进⾏分类。
压⼒容器破裂爆炸时产⽣的危害愈⼤，对压⼒容器的设计、制造、检验、使⽤和管理的要求也愈⾼。
设计压⼒容器时，依据化学介质的最⾼容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（Ⅰ级）、⾼度危害（Ⅱ级）、中度危害（Ⅲ级）、轻度危害（Ⅳ级）等四个级别。
介质毒性程度愈⾼，压⼒容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。
压⼒容器盛装的易燃介质主要指易燃⽓体或液化⽓体，盛装易燃介质的压⼒容器发⽣泄漏或爆炸时，往往会引起⽕灾或⼆次爆炸，造成更为严重的财产损失和⼈员伤亡。
因此，品种相同、压⼒与乘积⼤⼩相等的压⼒容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈⾼，则其潜在的危害也愈⼤，相应地，对其设计、制造、使⽤和管理也提出了更加严格的要求。
例如，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压⼒容器制造时，碳素钢和低合⾦板应逐张进⾏超声检测，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应进⾏⽓密性试验。
⽽制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
⼜如，易燃介质压⼒容器的所有焊缝均应采⽤全熔透结构思考题1.2 压⼒容器主要由哪⼏部分组成？分别起什么作⽤？答：筒体：压⼒容器⽤以储存物料或完成化学反应所需要的主要压⼒空间，是压⼒容器的最主要的受压元件之⼀；封头：有效保证密封，节省材料和减少加⼯制造的⼯作量；密封装置：密封装置的可靠性很⼤程度上决定了压⼒容器能否正常、安全地运⾏；开孔与接管：在压⼒容器的筒体或者封头上开设各种⼤⼩的孔或者安装接管，以及安装压⼒表、液⾯计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了⼯艺要求和检修的需要。
⽀座：压⼒容器靠⽀座⽀承并固定在基础上。
过程设备设计期末知识总结
1.压力容器导言1.1压力容器总体结构1.2压力容器分类（1）按压力等级分低压：0.1—1.6MPa 中压：1.6—10 MPa 高压：10—100 MPa 超高压：大于100 MPa （2）按容器在生产中的作用分：反应 换热 分离 储存 （3）按安装方式分类：固定式压力容器 移动式压力容器 （4）按安全技术管理分类：第一 / 二 / 三类压力容器1.3压力容器规范标准（1）GB150：中国第一部压力容器国家标准——设计压力：不大于35 MPa 的钢制压力容器，设计温度：零下196摄氏度至蠕变限用温度；管辖范围：壳体本体、容器与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰链接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面。
（2）JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》 ：第一部压力容器分析设计的行业标准2.压力容器应力分析承受压力：中低内压力(0.1MPa ～10MPa)；壁厚：薄壁(径比K ≤ 1.2)；结构：回转壳体。
2.2回转薄壳应力分析2.2.2 回转薄壳的无力矩理论：基本要素（1）轴对称问题是指壳体的几何形状、约束条件和所受的外力都是对称于旋转轴的。
（2）几种常见壳体的几何特征（a ）圆柱壳 ：∞=1R ，R2=R=r（b ）球壳 ： R R R ==21 ϕsin R r =2.2.3 无力矩理论基本方程（1）基本假设（假设壳体是完全弹性体）小位移假设：壳体受力变形前后，壳体上各点位移量远小于壁厚尺寸，属于弹性小变形。
直法线假设：（可忽略微元体中的剪力） 互不挤压假设：平行于中间面的各层纤维在变形前后均互不挤压，简化成平面应力问题。
(不计法向应力) 无力矩假设：回转薄壳中弯矩很小，可忽略壳壁中的弯矩影响，使壳体的应力分析大为简化。
（微元体仅受拉压力和剪力） （2）壳体微元体的取出 ① 一对壳体内外表面；② 一对经向截面（也称经线截面）；③ 一对与经线相正交的圆锥面（也称纬向截面或 纬线截面）。
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1试推导内压薄壁球壳的厚度计算公式。
（10分）πδσ相等。
对于薄壳体，必与轴向内力Dϕ可近似认为内直径i D等与壳体的中面直径Dπδσ=DϕArray由此得σ由强度理论知<=φ[]t由上式可得2封头和筒体连接处存在不连续应力，但破口却在筒体中部，试解释其原因封头和筒体连接处虽然存在不连续应力，但连接处会产生变形协调，导致材料强化；而筒体中部应力与所受压力成正比，随着压力的增大应力迅速增大，所以破口出现在筒体中部3什么是焊接应力？减少焊接应力有什么措施？答：焊接应力是指焊接过程中由于局部加热导致焊接件产生较大的温度梯度，因而在焊件内产生的应力。
为减少焊接应力和变形，应从设计和焊接工艺两个方面采取措施，如尽量减少焊接接头的数量，相等焊缝间应保持足够的间距，尽可能避免交叉，焊缝不要布置在高应力区，避免出现十字焊缝，焊前预热等等）4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：通过压缩预应力，使内层材料受到压缩而外层材料受到拉伸。
当厚壁圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布由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，外壁处的总压力有所上升，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。
5对于外压圆筒，只要设置加强圈就可提高其临界压力。
对否，为什么？采用的加强圈愈多，圆筒所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。
对否，为什么？答：对于承受外压的圆筒，短圆筒的临界压力比长圆筒的高，且短圆筒的临界压力与其长度成反比。
故可通过设置合适间距的加强圈，使加强圈和筒体一起承受外压载荷，并使长圆筒变为短圆筒（加强圈之间或加强圈与筒体封头的间距L<L cr），或使短圆筒的长度进一步降低，从而提高圆筒的临界压力。
若设置的加强圈不能使长圆筒变为短圆筒（L≥L cr）,则所设置的加强圈并不能提高圆筒的临界压力。
L D很小时，短圆筒可能变为刚性圆筒，此时圆筒设置加强圈将增加制造成本；而且，当/o的失效形式已不是失稳而是压缩强度破坏，此时再设置额外的加强圈已无济于事。
因此，加强圈的数量并不是越多越好，应当设计合理的间距。
6压力容器设计时为什么必须要考虑开孔的补强问题？压力容器接管补强结构主要有哪几种形式？试画图说明。
答：（1）开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作带来隐患。
（2）补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强。
补强圈补强厚壁接管补强整锻件补强7简述爆破片的作用，并与安全阀相对比，简述其特点答：爆破片是一种断裂型安全泄放装置，爆破片在标定爆破压力下发生断裂来达到泄压目的，泄压后爆破片不能继续有效使用，容器也就被迫停止运行。
与安全阀相比，它有两个特点：一是密闭性能好，能作到完全密封；二是破裂速度快，泄压反应迅速。
8《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器（ABCD）A 最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；B 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；C 容积（V）大于等于0.025m3；D 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。
9压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。
（错，缺密封装置）20．塔设备由那几部分组成？塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱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？韧性断后有肉眼可见的宏观变形，断口处厚度显著减薄；没有碎片，或偶尔有碎片；按实测厚度计算的爆破压力与实际爆破压力相当接近。
脆性断裂时容器没有鼓胀，即无明显的塑性变形；在较低应力状态下发生，其断口齐平，并与最大应力方向垂直；断裂的速度极快，常使容器断裂成碎片。
产生的危害较韧性断裂更大。
11．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？（1）安全阀：安全阀的作用是通过阀的自动开启排出气体来降低容器内过高的压力。
其优点是仅排放容器内高于规定值的部分压力，当容器内的压力降至稍低于正常操作压力时，能自动关闭，避免一旦容器超压就把全部气体排出而造成浪费和中断生产；可重复使用多次，安装调整也比较容易。
但密封性能较差，阀的开启有滞后现象，泄压反应较慢。
（2）爆破片：爆破片是一种断裂型安全泄放装置，它利用爆破片在标定爆破压力下即发生断裂来达到泄压目的，泄压后爆破片不能继续有效使用，容器也被迫停止运行。
虽然爆破片是一种爆破后不重新闭合的泄放装置，但与安全阀相比，它有两个特点：一是密闭性能好，能做到完全密封；二是破裂速度快，泄压反应迅速。
因此，当安全阀不能起到有效保护作用时，必须使用爆破片或爆破片与安全阀的组合装置。
（3）在以下场合应优先选用爆破片作为安全泄放装置：①介质为不洁净气体的压力容器；②由于物料的化学反应压力可能迅速上升的压力容器；③毒性程度为极度、高度危害的气体介质或盛装贵重介质的压力容器；④介质为强腐蚀性气体的压力容器12．压力试验的目的是什么？为什么要尽可能采用液压试验？对于内压容器，耐压试验的目的是：在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成渗漏，检验密封结构的密封性能。
对于外压容器，在外压作用下，容器中的缺陷受压应力的作用，不可能发生开裂，且外压临界失稳压力主要与容器的几何尺寸、制造精度有关，跟缺陷无关，一般不用外压试验来考核其稳定性，而以内压试验进行“试漏”，检查是否存在穿透性缺陷。
由于在相同压力和容积下，试验介质的压缩系数越大，容器所储存的能量也越大，爆炸也就越危险，故应选用压缩系数小的流体作为试验介质。
13．化工压力容器焊接结构设计的基本原则是什么？A 尽量采用对接接头。
B 尽量采用全熔透的结构，不允许产生未熔透缺陷。
C 尽量减少焊缝处的应力集中。
14．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？目的是把角接接头改为对接接头，同时降低两个焊接件之间的刚度差，增强变形协调能力，减小焊接造成的不连续应力。
15．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。
○1根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。
○2当A满足小于等于0.2L时，最好使A小于等于0.5Rm（Rm为圆筒的平均半径）。
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。
16．换热设备有哪几种主要形式？按换热设备热传递原理或传热方式进行分类，可分为以下几种主要形式：①直接接触式换热器利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热。
②蓄热式换热器借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触，把热量从热流体传递给冷流体。
③间壁式换热器利用间壁（固体壁面）冷热两种流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。
④中间载热体式换热器载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器中吸收热量，在低温流体换热器中把热量释放给低温流体。
17．管壳式换热器主要有哪几种形式？①固定管板式：结构简单，承压高，管程易清洁，可能产生较大热应力；适用壳侧介质清洁；管、壳温差不大或大但壳侧压力不高。
②浮头式：结构复杂，无热应力、管间和管内清洗方便，密封要求高。
适用壳侧结垢及大温差。
③U形管式：结构比较简单，内层管不能更换；适用管内清洁、高温高压。
④填料函式：结构简单，管间和管内清洗方便，填料处易泄漏；适用4MPa以下，温度受限制。
18．换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？及使用场合①强度胀特点：保证密封与抗拉脱强度，无缝隙；使用场合：设计压力≦0.4MP,设计温度≦300℃；操作中无剧烈震动及过大温度，无明显应力腐蚀场合。
②强度焊特点：保证密封与抗拉脱强度，加工制造简单，能在高温下工作；有缝隙，存在焊接残余热应力；场合：除了有较大振动和间隙腐蚀场合，可用于任何场合③胀焊并用特点：先焊后胀，至少保证其中之一抗拉脱；场合：密封性能要求高，承受振动及疲劳载荷，有间隙腐蚀，需采用复合管板的场合19．换热器的防振措施A减少壳程流量或降低横流速度；B 改变管子的固有频率；C增设消声板在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板；D抑制周期性旋涡在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条；E 设置防冲板或导流筒21．塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性？（1）裙座底部截面及孔中心横截面是危险截面；（2）筒体与群座连接处的横截面22降低局部应力措施1，减少两连接件刚度差2，尽量采用圆弧过渡3，局部区域补强4，选择合适的开孔方位23．简述计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度之间的关系。
计算厚度是按有关公式采用计算压力得到的厚度。
设计厚度是计算厚度与腐蚀裕量之和。
名义厚度指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度。
有效厚度为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材负偏差。
8．压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区别？常规设计：（1）常规设计将容器承受的“最大载荷”按一次施加的静载荷处理，不涉及容器的疲劳寿命问题，不考虑热应力。
（2）常规设计以材料力学及弹性力学中的简化模型为基础，确定筒体与部件中平均应力的大小，只要此值限制在以弹性失效设计准则所确定的许用应力范围之内，则认为筒体和部件是安全的。
（3）常规设计规范中规定了具体的容器结构形式。
分析设计：（1）将各种外载荷或变形约束产生的应力分别计算出来，包括交变载荷，热应力，局部应力等。
（2）进行应力分类，再按不同的设计准则来限制，保证容器在使用期内不发生各种形式的失效。
（3）可应用于承受各种载荷、任何结构形式的压力容器设计，克服了常规设计的不足。
24 管壳式换热器中设置折流板目的○1提高壳程流体流速，增强湍动程度，使壳程流体垂直冲刷管束，改善传热，增大壳程流体的传热系数，同时减少结垢；○2卧式换热器中起到支撑管束的作用。
25弹性薄板小挠度理论基本假设○1连续性、均匀性、各向同性○2板弯曲时其中面保持中性○3平行于中面的各层材料互不挤压。