过程设备设计第五到八章习题答案

第五章储运设备

1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应按哪些原则确定？说明理由。双鞍座卧式储罐的受力状态可简化为受均布载荷的外伸简支梁，由材料力学可知当外伸长度A=0.207时，跨度中央的弯矩与支座截面处弯矩绝对值相等，所以一般近似取A≤0.02L，其中L为两封头切线间的距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离2）当鞍座邻近封头时，封头对支座处的筒体有局部加强作用，为充分利用加强效应，在满足A≤0.2L下应尽量满足A≤0.5R0 （R0为筒体外径）

3卧式容器支座截面上部有时出现“扁塌”现象是什么原因？措施？原因：当支座截面处的圆筒不设加强圈，且A<0.5Ri时，由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩，在周向弯矩作用下，导致支座处圆筒上半部发生变形，产生所“扁塌”现象。

措施：

1）设置加强圈

2)A<0.5Ri,使支座靠近封头布置，利用加强圈或封头的加强作用

3）补设加强圈，且A<0.5Ri

4 双鞍座卧式容器中应计算哪些应力？分析这些应力如何产生的？(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

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θ时鞍式支座设计时需要的一个重要参数，其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及储罐支座系统的重心高低。鞍座包角小，则鞍座重量轻，但是储罐一支座系统的重心较高，且鞍座处筒体上的应力较大。常用包角有120，135，150

6 在什么情况下应对双鞍座卧式容器进行加强圈加强？

如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处，且圆筒不足以承受周向弯矩

时，需设置加强圈以便与圆筒一起承载。

7 球形储罐特点？设计球罐时应考虑哪些载荷？各种储罐体形式的特点

球形储罐应力分布均匀，承载能力大，设计时应考虑压力载荷，重量载荷，风载荷，雪载荷，地震载荷，和环境温度变化引起的载荷。

(1)纯桔瓣特点：球壳拼装焊缝较规则，施焊容易，加快组装进度并可对其实施自动焊。但球瓣在各带位置尺寸大小不一，只能在本带内或上，下对称的带之间转换，下料及成型较复杂，板材利用率低，球极板往往尺寸较小，当需要不知人孔和众多接管时可能出现接管拥挤，有时焊缝不易错开，

(2)足球瓣式罐体优点是每块壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高，互换性好，组装焊缝短，但是焊缝排布较困难，组装困难，且此类罐的适用容积小

(3)混合式罐体基本结合了前面两种的优点组成采用桔瓣式，极板采用足球瓣式，应用比较广泛、

8 球形储罐采用赤道正切柱式支座时，遵循哪些准则

多根圆柱状支柱在球壳赤道带等距离布置，支座处与内径相切，支座中心线与球壳相切或相割而焊接起来。当支座中心线与球壳相割时，中心线与球壳交点同球心连线与赤道平面的夹角约为10~20，为了使支柱支撑球罐之重量的同时还能承受风载荷和地震载荷，保证球罐的稳定性，必须在支柱之间设置连接拉杆。

9 液化气体储存设备设计时如何考虑环境对它的影响？

不仅要考虑环境温度，风载荷，雪载荷，和地震载荷，还要注意液化气体的膨胀性和压缩性。

6 换热设备

1、换热设备有哪几种主要形式？

按换热器设备热传递原理或传热方式分类：

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。具有传热效率高，单位容积提供的传热面积大，设备结构简单，价格便宜等优点，但仅适用

于工艺上允许两种流体混合的场合。

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。结构紧凑，价格便宜，单位传热面积大，故较适合用于气—气热交换的场合。

3间壁式换热器（工业应用最广泛）：利用间壁冷热两种流体隔开，热量由热流体通过间壁传递给冷流体。

4中间载热体形式换热器：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放热给低温流体。

2 间壁式换热器由哪几种主要形式？各自有什么特点？

1）管式换热器：按传热管的结构形式不同大致壳分为：蛇管式~缠绕管式~管壳式~。在换热效率，结构紧凑性和单位面漆的金属消耗量等方面不如其他新型换热器，但它具有结构坚固可靠，适应性强，易于制造，能承受较高的操作压力和温度等优点。在高温和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，式目前使用最广泛的一类换热器

2）板面式换热器：按传热板面的结构可分为：螺旋板式~板式~板翅式~板壳式~和伞板式~。传热性能要比管式换热器优越，由于其结构特点，使流体能在较低的速度下就到达湍流状态，从而强化了传热，板面式~采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性比管式~差。

3）其他一些为满足工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器，如回转式~，热管式~，聚四氟乙烯~和石墨换热器等。

3、管壳式换热器主要形式，换热管与管板由哪几种连接方式，各有什么特点

根据管壳式换热器的结构特点，可分为：固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式、和釜式重沸器五类。

换热管与管板的连接方法主要有：强度胀接，强度焊，胀焊并用

1强度胀接：是指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接，主要适用于设计压力小于等于4MP，设计温度小于等于30，操作中无剧烈振动，无过大温度波动及无明显应力腐蚀等场合。

2强度焊：式至保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接，此法目前应用广泛，制造加工简单，焊接结构强度高，抗拉脱力强，高温高压下也能保证密封性和抗拉脱能力，除有较大振动及由间隙腐蚀的场合，只要材料可焊性好，强度焊可用于其他任何场合。

3胀焊并用：能改善连接处的抗疲劳性能，而且还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高适用寿命，因此目前胀焊并用方法得到广泛应用，主要用于密封性能要求高，承受振动或疲劳载荷。有间隙腐蚀需采用复合管板的场合：1密封于抗拉脱弱，无缝隙2蜜蜂与抗拉脱强，有缝隙3其中之一抗拉脱

4、换热器流体诱导振动的主要原因有哪些？采取措施？

横向流诱导振动的主要原因有：

1漩涡脱落

2流体弹性扰动

3湍流颤振

4声振动

5射流转换。

措施：

1改变流速

2改变管子固有频率

3增设消声板

4抑制周期性漩涡

5设置防冲板或导流筒

6、换热设备传热强化课采取哪些途径来实现

1增加平均传热温差

2扩大换热面积

3提高传热系数

7 塔设备

1 塔设备由哪几部分组成？各部分作用是什么？

无论填料塔还是板式塔除各种内件之外，均由塔体，支座，人孔或手孔，除沫器，