2011年过程设备设计复习题和答案

过程设备设计复习题及答案

一、单选题

1.储存设备

5.1设计卧式储存罐双鞍座支承时，两支座的状态应采用：（C）

A.两个都固定

B.两者均可移动

C.一个固定，一个移动

D.以上均可

5.2低温球罐的支柱和球壳连接处最好采用：（C）

A.接连接结构形式

B.加托板结构

C.U型柱结构形式

D.支柱翻边结构

5.3卧式储罐发生扁塌现象的根本原因是：（A ）

A.支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩

B.圆筒上不设置加强圈

C.支座的设置位置不适合

D.设计压力过高

5.4随着石油业的发展，在大型球罐上最常采用的罐体组合方式是：（C ）

A.纯桔瓣罐体

B.足球瓣式罐体

C.混合式罐体

D.两个半球组成的罐体

2.换热设备

6.1根据结构来分，下面各项中那个不属于管壳式换热器：（B ）

A.固定管板式换热器

B.蓄热式换热器

C.浮头式换热器

D.U形管式换热器

6.2常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器：（C ）

A.直接接触式换热器

B.蓄热式换热器

C.间壁式换热器

D.中间载热体式换热器

6.3下面那种类型的换热器不是利用管程和壳程来进行传热的：（B ）

A.蛇管式换热器

B.套管式换热器

C.管壳式换热器

D.缠绕管式换热器

6.4下列关于管式换热器的描述中，错误的是：（C ）

A.在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器。

B.蛇管式换热器是管式换热器的一种，它由金属或者非金属的管子组成，按需要弯曲成所需的形状。

C.套管式换热器单位传热面的金属消耗量小，检测、清洗和拆卸都较为容易。

D.套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。

6.5下列措施中，不能起到换热器的防振效果的有：（A）

A.增加壳程数量或降低横流速度。

B.改变管子的固有频率。

C.在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板。

D.在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条。

二、多选题

6．换热设备

6.1 按照换热设备热传递原理或传递方式进行分类可以分为以下几种主要形式：（ABC）

A. 直接接触式换热器

B. 蓄热式换热器

C. 间壁式换热器

D. 管式换热器

6.2 下面属于管壳式换热器结构的有：（ABCD）

A. 换热管

B. 管板

C. 管箱

D. 壳体

6.3 引起流体诱导振动的原因有：（ACD）

A. 卡曼漩涡

B. 流体密度过大

C. 流体弹性扰动

D. 流体流速过快

6.4 传热强化的措施有：（BCD）

A. 提高流量

B. 增加平均传热温差

C. 扩大传热面积

D. 提高传热系数

6.5 下列关于管壳式换热器的描述中，错误的是：（CD）

A.管壳式换热器结构简单、紧凑、能承受较高的压力。

B.管壳式换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗的场合。

C.管壳式换热器适用于管、壳程两侧温差较大或者壳侧压力较高的场合。

D.在管壳式换热器中，当管束和壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差不大时，壳体和管束中将产生较大的热应力

三、判断题

5．储存设备

(对)5.1 储罐的形式主要有卧式，立式和球形储罐，储存介质的性质是选择储罐形式和储存系统的一个重要因素。(错)5.2 鞍座包角越小，鞍角重量越轻，且储罐——支座系统的中心降低。

(对)5.3 工程上可以将双鞍座卧式储存罐简化为均布载荷的外伸简支梁。

(错)5.4 球罐支座中裙式支座用得最为广泛。

(对)5.5 柱式支座的主要缺点是球罐的重心高，稳定性差。

(对)5.6 需要开检查孔时，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，或者对全部纵向环向焊缝作100%无损检测。

(对)5.7 球罐接管除工艺特殊要求外，应尽量集中在上下极板上。

(对)5.8 在用水压测试容器壁厚时，校合压力一般取1.25P.

(对)5.9 按形状改变比能屈服失效判剧计算出的内壁初始屈服压力和实际测量值最为接近。

6．换热设备

(对)6.1 套管式换热器具有结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便的特点

(错)6.2 通过增加管程流量或增加横流速度可以改变卡曼漩涡频率，从而消除散热器的振动。

(对)6.3 余热锅炉是在工业中用来回收余热的一种锅炉，它的基本结构和一般锅炉相似。

(错)6.4 余热锅炉的使用会增加对环境的污染

(对)6.5 使用余热锅炉能够提高热能总利用率，节约一次能源消耗。

(错)6.6 在换热设备中，采用大直径的换热管可以增大传热面积。

(错)6.7 在换热设备中，换热管的管径愈小，耐压愈高。

(对)6.8 管内翅片虽然增加了传热面积，但是也改变了流体在管内的流动形势和阻力分布，泵功率的损失也会相应增加。

(错)6.9 管子的固有频率可以通过精确的计算获得。

(对)6.10 板式换热器可用于处理从水到高黏度的液体的加热、冷却、冷凝、蒸发等过程，适用于经常需要清洗，工作环境要求十分紧凑的场合。

四、思考题00

5．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。

根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。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。考虑到除弯距以外的载荷，所以常取外圆筒的弯距较小。所以取A小于等于0.2L。

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。

5.2 双鞍座卧式容器受力分析和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。

（图见课本）

外伸梁的剪力和弯矩图和此图类似，只是在两端没有剪力和弯矩作用，两端的剪力和弯矩均为零

5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？

由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯距，在周向弯距的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形，产生所谓“扁塌”现象。

可以设置加强圈，或者使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用。

5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？

①圆筒上的轴向应力。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附加拉伸应力。由横向剪力引起。

③支座截面处圆筒的周向弯曲应力。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。

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？

鞍座包角的大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布，而且也影响卧式储罐的稳定性和储罐－支座系统的重心