(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）

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D

πδσ

=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 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