过程设备设计 第二版 (郑津洋 著) 化学工业出版社 课后答案2
《过程设备设计》第二版(郑津洋,董其伍,桑芝富) 课后习题答案 化学工业出版社
思考题参考答案第1章压力容器导言思考题1.1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。
思考题1.3《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也越高。
期末复习题答案——化工过程设备设计
期末复习题答案——化工过程设备设计1.什么是化工过程设备设计?化工过程设备设计是指根据化工工艺流程和操作要求，设计和选择适当的设备和设施来实现化工过程的目标。
该设计过程包括确定设备的类型、尺寸和操作条件等。
2.化工过程设备设计的目的是什么?化工过程设备设计的目的是确保化工过程能够安全、高效地进行，并满足产品质量和生产能力的要求。
此外，设备设计还应考虑经济性、可靠性和环境保护等方面的因素。
3.化工过程设备设计的基本步骤是什么?化工过程设备设计的基本步骤包括以下几个方面：a.确定工艺流程和操作要求b.选择适当的设备类型c.计算设备的尺寸和操作条件d.选择合适的材料和设备附件e.设计设备的基本结构和布局f.完善设计，考虑经济性和可靠性g.编写设备设计说明书和审查记录4.化工设备选择的关键因素有哪些?化工设备选择的关键因素包括以下几个方面：a.工艺流程要求b.操作条件和工作环境c.生产能力和质量要求d.经济性和可靠性e.安全性和环境保护5.什么是装置容积?装置容积是指化工设备（如反应器、塔式等）的内部容积大小，通常以立方米为单位。
装置容积是确定设备尺寸和物料平衡的重要参数。
6.化工过程设备设计中如何确定操作条件?确定操作条件需要考虑以下几个方面：a.反应物性质和反应条件b.物料流动和传热情况c.产品分离和处理要求d.设备操作和控制要求7.化工过程设备设计的最终目标是什么?化工过程设备设计的最终目标是确保设备能够安全、高效地运行，满足产品质量和生产能力的要求，并在经济和环境保护的前提下实现最佳效益。
8.设备附件的选择和设计有何重要性?设备附件的选择和设计对设备的安全性、可靠性和性能具有重要影响。
合适的设备附件可以提高设备的使用寿命，降低维护成本，并满足特定的操作和控制要求。
9.化工过程设备设计中如何考虑经济性?考虑经济性需要评估设计方案的投资成本、运行成本和维护成本，并与预期收益进行对比。
最经济的设计方案是在满足产品质量和生产能力要求的前提下，尽量降低总成本。
《过程流体机械第二版》思考题答案 完整版
《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λV （最重要系数）λV ＝1－α（n1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V （2-12）式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。
ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m （压缩过程指数）。
☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV 提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。
缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
过程装备控制技术习题及参考答案（第二版已经整理）
过程装备控制技术习题及参考答案（第二版已经整理）第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
过程设备设计课后习题答案 (2)
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
过程设备设计课后习题答案
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm ；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppD t1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppD t109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
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2容积式压缩机☆思考题☆思考题容积系数兀（最重要系数）打=1- a（壬-1）= 1- Vo i$d [J （2-12）式中：a――相对余隙容积，a = V o （余隙容积）/ V s （行程容积）；a = 0.07〜0.12 （低压），0.09〜0.14 （中压），0.11〜0.16 （高压），> 0.2（超高压）。
£――名义压力比（进排气管口可测点参数），e = P d/p s = P2 /p1，一般单级£ = 3〜4; n——膨胀过程指数，一般n < m （压缩过程指数）。
☆思考题2.3比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）：②.降低排气温度（单级压力比小）：③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比£降低，一级容积系数“提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。
缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题2.5分析活塞环的密封原理。
活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
☆思考题2.6动力空气用压缩机常采用切断进气的调节方法，以两级压缩机为例，分析一级切断进气，对机器排气温度，压力比等的影响。
两级压缩机分析：1级切断进气T节流（实际£ D T停止进气排气级节流（实际T（短暂）排气温度T2 D T（逐渐）停止进气排气（级间存气）；活塞力（D），阻力矩变化。
过程设备设计复习题及答案6——8（最终版）
过程设备设计复习题及答案6——8（最终版）第一篇：过程设备设计复习题及答案6——8（最终版）过程设备设计复习题及答案换热设备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。
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。
过程设备设计课后习题答案
习题1. 一内压容器，设计（计算）压力为0.85MPa ，设计温度为50℃；圆筒内径D i =1200mm ，对接焊缝采用双面全熔透焊接接头，并进行局部无损检测；工作介质列毒性，非易燃，但对碳素钢、低合金钢有轻微腐蚀，腐蚀速率K ≤0.1mm/a ，设计寿命B=20年。
试在Q2305-A ·F 、Q235-A 、16MnR 三种材料中选用两种作为圆筒材料，并分别计算圆筒厚度。
解：p c =1.85MPa ，D i =1000mm ，φ=0.85，C 2=0.1×20=2mm；钢板为4.5~16mm 时，Q235-A 的[σ]t =113 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm ；钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
材料为Q235-A 时：[]mmC C ppDt1412.524mm 28.0724.99.724mm85.185.01132100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取材料为16MnR 时：[]mmC C ppDt109.243mm 28.0443.6mm443.685.185.01702100085.12n 21n ==++=++≥=-⨯⨯⨯=-=δδδφσδ取2. 一顶部装有安全阀的卧式圆筒形储存容器，两端采用标准椭圆形封头，没有保冷措施；内装混合液化石油气，经测试其在50℃时的最大饱和蒸气压小于1.62 MPa （即50℃时丙烷饱和蒸气压）；圆筒内径D i =2600mm ，筒长L=8000mm ；材料为16MnR ，腐蚀裕量C 2=2mm ，焊接接头系数φ=1.0，装量系数为0.9。
试确定：○1各设计参数；○2该容器属第几类压力容器；○3圆筒和封头的厚度（不考虑支座的影响）；○4水压试验时的压力，并进行应力校核。
解：○1p=p c =1.1×1.62=1.782MPa ，D i =2600mm ，C 2=2mm ，φ=1.0，钢板为6~16mm 时，16MnR 的[σ]t = 170 MPa ，σs =345 MPa ，查表4-2，C 1=0.8mm 。
过程设备设计习题解答(Syni修改)
一、补充作业1：划定下列容器类别·压力容器分类方法:①先按照介质特性，选择相应的分类图，②再根据设计压力p(单位MPa)和容积V (单位m3)，标出坐标点，③确定容器类别。
第一组是易燃性质，容器类别是 II 类；第二组属于 III类；第三组高度毒性，属于 III类。
二、补充作业2：压力容器十大主要受压元件1.壳体；②封头（端盖）；③膨胀节；④设备法兰；⑤球罐球壳板；⑥换热器的管板；⑦换热管；⑧M36mm(含36mm)以上的设备主螺柱；⑨公称直径大于或等于250mm的接管；⑩公称直径大于或等于250mm的管法兰三、问答题：国外产品图纸可否采用我国的材料及GB150标准制造压力容器？答：不能，因为：1.安全系数n数值不一样，则应力许用值[σ]t不一样，计算壁厚不一样；2.钢材几何尺寸偏差不一样，国外小一些，负偏差小；3.钢材化学成分和机械性能不一样，国外严，国内松；4.制造、检验要求不一样，如，ASME水压试验P T＝1.5P[σ]/[σ]t，而我国水压试验P T＝1.25P[σ]/[σ]t第二章一、一壳体成为回转薄壳轴对称的条件是什么？⑴满足薄壳条件: (t / R)max≤0.1；⑵结构对称：结构的几何形状对称于回转轴；⑶载荷对称：壳体任一横截面上的载荷对称于回转轴，但是沿轴线方向的载荷可以按照任意规律化。
⑷边界对称：支承壳体的边界对称于轴线。
⑸材质对称：壳体的材料性质对称于轴线。
二、试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a / b=2的原因？原因是其应力的分布特点及加工工艺性：⑴应力绝对值从小到大为：a / b＜2 → a / b=2 → a / b＞2 ；⑵加工工艺性从易到难为：a / b＞2 → a / b=2 → a / b＜2 ；可以看到，标准椭圆形封头的应力分布及加工工艺性比其它的非标准椭圆形封头综合性好。
Rt两个参数的物理意三、何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些重要特性？其中β与义是什么？答：由于总体结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象，称为“不连续效应”或“边缘效应”。
内蒙古工业大学研究生初试科目参考书目
081401岩土工程
815结构力学：《结构力学》，包世华主编，武汉理工大学出版社，2002年。
085213建筑与土木工程（专业学位）（--01岩土工程方向）
081402结构工程
085213建筑与土木工程（专业学位）（--02结构工程方向）
081405防灾减灾工程及防护工程
081403市政工程
004化工学院
080706化工过程机械
806过程设备设计：《过程设备设计》，郑津洋编，化学工业出版社，2005年第2版。
081701化学工程
807：物理化学：《物理化学》（上、下），王正烈等编，高等教育出版社，2009年第5版。
081702化学工艺
081703生物化工
081704应用化学
081705工业催化
080101一般力学与力学基础
805材料力学（理）：《材料力学》，刘鸿文著，高等教育出版社。
080102固体力学
080104工程力学
071400统计学
609高等数学：《高等数学》（第4版），同济大学数学教研室编，高等教育出版社。833概率论与数理统计：《概工业大学2012年研究生初试科目参考书目
专业代码、名称
初试基础课和专业基础课考试科目、参考书目
001机械学院
080201机械制造及其自动化
801机械原理：《机械原理》，孙恒等编著，高等教育出版社，2006年第7版。
080202机械工程电子工程
080203机械设计及理论
080204车辆工程
085201机械工程（专业学位）
070102计算数学
610数学分析：《数学分析》（第2版），复旦大学数学系、陈传璋编，高等教育出版社。803高等代数：《高等代数》（第4版），张禾瑞等著，高等教育出版社。
试谈多层包扎式尿素合成塔
试谈多层包扎式尿素合成塔尿素合成塔是尿素合成装置中的核心設备，它在尿素生产中占有举足轻重的地位，可以说尿素工业乃至现代氮肥行业的发展与尿素合成塔的制造技术是紧密相关的。
自20世纪60年代我国引进第一套尿素合成装置以来，从无到有，从小到大，历经50年发展，2014年我国尿素产能达到3千余万吨，国内有数百套装置采用各种工艺在运行，成就是引人瞩目的。
自2003年我国自南非引进Φ2100mm整体多层包扎式尿素合成塔以来，该结构形式已逐渐成为多层式尿素合成塔发展的主要研究方向。
1、尿素合成塔的技术进展。
19世纪30年代由德国化学家弗里德里希.维勒首次合成尿素，揭开了人类合成有机物的序幕。
19世纪70年代提出氨基甲酸铵脱水合成尿素工艺。
当时曾选用银质、铜质衬里合成塔，均因造价高、寿命短而被人们废弃。
直到20世纪50年代由荷兰化学家太米卡邦提出在合成塔中加入氧气使奥氏体不锈钢能够持续钝化，抵御合成物料的强腐蚀作用，才使CrNiMo奥氏体不锈钢成为尿素合成塔内衬的主要材料，并且使尿素合成进入工业化阶段。
国内在用装置采用的尿素合成塔从结构上大体可分为多层结构和单层结构两类。
多层结构根据衬里和层板制造工艺的不同又可分为多层包扎式、热套式、整体多层包扎式等结构，较多采用的为多层包扎式。
2、各结构形式尿素合成塔特点。
单层式该型尿素合成塔由单层厚板卷制而成，然后有筒体内壁撑紧衬里。
该型设备具有结构简单、生产效率高等特点，但是对制造企业卷板能力及热处理能力要求较高。
多层包扎式该型尿素合成塔由数层壁厚较薄的钢板由外力包扎在内筒上形成筒节，各筒节再进行组对，而后与封头连接。
该型设备优点是制造工艺简单、衬里层与外壳碳钢层的贴紧度高、在操作压力下不锈钢内筒由多层包扎产生的压应力与内压引起的拉应力相互抵消，使内筒应力大大降低，极大地降低了产生应力腐蚀的可能性。
然而，各筒节组对时因内径误差而引起的错便是不可避免的，并且筒节组对时产生的深环焊缝（见图1）无法进行热处理，较难进行无损检测。
过程设备设计课程设计
前言本次设计主要在于巩固过程设备设计这门课程所学的相关知识，是该课程的一个总结性教学环节。
在整个教学计划中，它培养学生初步掌握化工设备工程设计的过程，熟悉设计之中所设计的标准，规范的内容和使用方法，是毕业设计的一次预演。
过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是化工，炼油，轻工，交通，食品，制药，冶金，纺织，城建，海洋工程等传统部门所必需的关键设备。
一些新技术领域，如航空航天技术，能源技术等，也离不开过程设备。
而压力容器是广泛用于各种行业的特种设备。
由于涉及人的生命和工业生产安全，历来受到国家及有关各级行政部门的高度重视，制订了一系列法规、规定和条例。
而过程设备设计这门课正是压力容器设计的核心课程。
我们这次主要是关于液化石油气储罐的设计。
主要指导思想是：1.选材合理，备料方便；2.结构设计保证工艺过程顺利和进行并使得运输，安装盒维修方便。
3.全部设计工作均符合现行标准和规范。
4.保证设备安全。
第一章 设计参数的选择设计题目：液化石油气储罐设计 已知条件：工作压力为0.79MPa ，在武汉地区储罐的工作温度为-19℃~50℃，容积为853m 。
分析：此设备为低压容器，液化石油气为易燃气体，因此其应为第二类压力容器。
设计压力：取最高工作压力的1.1倍，即 1.10.790.869P MPa =⨯=。
设计温度：最高工作温度为50℃，一般当W T >15℃时，介质设计温度应在工作温度的基础上加15~30℃，故可取设计温度为70℃。
主要受压元件材料的选择：0.869P MPa =，设计温度为70℃，综合考虑安全性和经济性，查询有关资料，选择16MnR （Q345R ），假设壳体厚度在6~16mm 范围内，查表GB150中表4-1可得[]170MPa σ=，[]170tMPa σ=，R 345eL MPa =。
第二章 容器强度的计算及校核2.1 封头与筒体的厚度计算：2.1.1 考虑采用双面对接焊，局部无损擦伤，焊接接头系数取0.85ϕ=。
《过程设备》课程设计
第一部分《过程设备课程设计》教学大纲适用专业：过程装备与控制工程教学周数： 2 周一、课程设计的性质、目的与任务按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在学完专业核心课《过程设备设计》后，进行《过程设备课程设计》教学环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。
本课程设计的先修课程为：《过程装备力学基础》，《过程装备制造技术》，《工程材料》二、程设计的主要内容与要求本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。
设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。
1.课程设计的主要内容1.1设备的机械设计1.1.1 设备的结构设计1.1. 2 设备的强度计算1.2. 技术条件的编制1.2.1总装配图技术条件1.2.2零部件技术条件1.3绘制设备总装配图及零部件图1.4编制设计说明书2.课程设计要求学生应交出的设计文件2.1设计说明书一份2.2总装配图一张（ 1 号图纸）三、课程设计教学的基本要求（一）教学的基本要求1．课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成2．课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教学大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。
学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量；（二）课程设计的能力培养要求1．巩固、灵活运用本课程基础理论知识2．通过课程设计，培养学生（1）国家、专业标准及规范熟悉、使用能力；（2）分析、综合解决实际工程问题能力；（3）计算机综合应用能力；（4）对过程装备工程概念的理解能力；（5）综合素质、创新意识及创新能力。
（三）课程设计的规范性要求课程设计报告由设计说明书和设计图纸组成。
1.设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽。
过程设备设计 第二版 (郑津洋 著) 化学工业出版社 课后答案2
V 2 rm prdr 0
代入 r xsin 和 dr sindx ，得
V
2 sin2
x
0 [ pc g(H R cot x cos)]xdx
2 sin2 [ pc g(H R cot )]x2 / 2 g cos x3 / 3
代入区域平衡方程
V V ' 2 xt sin cos
D D
……②
将②代入①，仍取 n2 1 n2 ，得到包含μ 的短圆筒最小临界压力近似计算式
2.42Et 2
pcr 4
1 2
3
LD
D/t
在几何尺寸相同的情况下，三个承受周向外压短圆筒的临界压力分别为
pcr钢
2.42 2105 4 1 0.32 3
t2 LD D / t
5.19 105 t 2 LD D / t
性能无关。
计算题 2.3
解：据 R.V.Southwell 提出的短圆筒临界压力简化计算公式：
pcr
Et R
R / nL4
n2 1
12
t2 1 2
n2 1
……①
令 dpcr 0 ，并取 n2 1 n2 ，可得与最小临界压力相应的波数 dn
7.40 1 2
n 4
L 2 t
ws max
5 pR4 1 64D
5 0.3 0.8 9.81.5103 106 1 0.3 64 3956000
7504
＝59.92 mm
由于板中心的最大挠度与板厚的三次方成反比，即，wms ax
1 t3
。若要将最大挠度控制
在 3mm 以下，则有：
t 6
3
5
9. 3
9
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?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。
《过程流体机械第二版》思考题答案 完整版
《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么？☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式，并解释各字母的意义。
容积系数λV （最重要系数）λV ＝1－α（n1ε－1）＝1－⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V （2-12）式中：α ——相对余隙容积，α ＝V 0（余隙容积）/ V s （行程容积）；α ＝0.07～0.12（低压），0.09～0.14（中压），0.11～0.16（高压），＞0.2(超高压)。
ε ——名义压力比（进排气管口可测点参数），ε ＝p d / p s ＝p 2 / p 1 ，一般单级ε ＝3～4；n ——膨胀过程指数，一般n ≤m （压缩过程指数）。
☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑（曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面），结构简单，耗油量不稳定，供油量难控制，用于小型单作用压缩机；压力润滑（注油器注油润滑气缸，油泵强制输送润滑运动部件），结构复杂（增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站），可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量，适用大中型固定式动力或工艺压缩机，注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么？多级压缩优点：①.节省功耗（有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程）；②.降低排气温度（单级压力比小）；③.增加容积流量（排气量，吸气量）（单级压力比ε降低，一级容积系数λV 提高）；④.降低活塞力（单级活塞面积减少，活塞表面压力降低）。
缺点：需要冷却设备（否则无法省功）、结构复杂（增加气缸和传动部件以及级间连接管道等）。
☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环原理：阻塞和节流作用，密封面为活塞环外环面和侧端面（内环面受压预紧）；关键技术：材料（耐磨、强度）、环数量（密封要求）、形状（尺寸、切口）、加工质量等。
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3tan [ pc g ( H R cot )]2 16 gt cos
若 x0 R / sin ,则在 x R / sin 处 有最大值
max
R pc g H R cot / 3 2t cos
2
tan pc g H R cot 4 gt cos
若 z0 R cot ，则在 z R cot 处 出现最大值
max
R pc gH t cos
又，所切出的錐体中余留液体之质量
G r2z g / 3
又,对于圆锥壳, 第一曲率半径 R1 ， 第二曲率半径 R2 x tan 。 据 Laplace 公式， 有
pR2 x tan pc g ( H R cot x cos ) t t
据极值条件,易知：在 x x0
pc g H R cot 处，周向应力 有最大值 2 g cos
此时，临界应力
3
3
……①
cr
pcr D 0.44 1000 22MPa s tp 2t 2 10
即，①式是适用的。 该圆筒承受内压时，其爆破压力
pb
2 2 245 1020 s 2 s ln K 245 2 7.77 MPa ln b 400 1000 3 3
z tan 。M 点所在截 cos
p pc g ( H R cot z )
据 Laplace 公式，有
pR2 z tan pc g ( H R cot z) t t cos
据极值条件,易知：当 z z0 (
pc H R cot ) / 2 时，周向应力 有最大值 g
计算题 2.11 解：该圆平板的抗弯刚度为：
D
Et 3 2 105 383 ＝ 1004981685 MPa·mm3 2 2 12 1 12 1 0.3
对于周边固支、承受横向均布载荷的圆平板，其最大挠度出现在圆平板中心，其值为：
f wmax
pR 4 3 5004 ＝2.92mm 64 D 64 1004981685
计算题 2.9
max
R pc g H R cot / 3 2t cos
解：据拉美公式，易知圆筒外壁处径向应力为零，即
o 0
外壁处径向位移为 wo ，据变形几何关系，可得外壁处的周向应变为
o
Ro wo d Ro d
计算题 2.3 解：据 R.V.Southwell 提出的短圆筒临界压力简化计算公式：
4 Et R / nL t2 2 pcr n 1 ……① 2 R n2 1 12 1 dp 2 2 令 cr 0 ，并取 n 1 n ，可得与最小临界压力相应的波数 dn
ro 0M P a
计算题 2.10 解： y '
2 x a 2 y '' a
3/ 2
1 y ' 2 R1 '' y
tan x l
1 2 2 x2 a2 4x2 2 a
tan y '
故l
2 x a
a 2
代入区域平衡方程
2 rt cos r 2 pc g H R cot z G
r pc g H R cot 2 z / 3 2t cos z tan pc g H R cot 2 z / 3 2t cos
计算题参考答案
计算题 2.1 解：对于中面半径为 R 的圆柱壳，第一曲率半径 R1 ，第二曲率半径 R2 x tan , 代入 Laplace 方程，可得周向应力
pR t pR 2t
……①
据区域平衡方程,可得经向应力
……②
由①②两式知,圆柱壳体中在外载荷作用下所产生的周向应力和环向应力均与壳体材料力学 性能无关。
0
x
2 sin 2 [ pc g ( H R cot )]x 2 / 2 g cos x 3 / 3
代入区域平衡方程
V V ' 2 xt sin cos
即
2 sin 2 [ pc g ( H R cot )]x 2 / 2 g cos x 3 / 3 2 xt sin cos
Ro d
wo Ro
……①
据广义胡克定律，外壁处的周向应变又可表示为
o
1 o zo E
……②
据拉美公式，可得内压圆筒外壁处的周向应力和轴向应力分别为
o zo
2 pi K 2 1 2 pi K 2 1
……③
联立①②③，得
o
wo 1 2 pi p 2 2 i Ro E K 1 K 1
计算题 2.4 解：承受周向压力时，内径为 1000mm，厚度为 10mm 圆筒的临界长度
Lcr 1.17 D
D 1000 1.17 1000 11700mm t 10
由于 Lcr L 20m ，所以该外压圆筒为长圆筒，其临界压力
t 10 pcr 2.2 E 2.2 2 105 0.44MPa D 1000
4
1 0.31
2 3
t2 2.87 105 t 2 LD D / t LD D / t
显然， pcr钢 pcr铜 pcr铝 。 另外，由于这三种短圆筒所用材料的μ 值相差极小（约为 3﹪） ，可近似认为相等。据①式， 承受周向外压的短圆筒， 故 pcr钢 pcr铜 pcr铝 。 其临界压力 pcr 与材料的弹性模量 E 成正比，
其最大正应力为支承处的径向应力，其值为：
f r max
3 pR 2 3 3 500 2 ＝389 .54 MPa 4t 2 4 38 2
2
max
tan pc g H R cot 4 gt cos
若 x0 R / sin ,则在 x R / sin 处 有最大值
max
R pc gH t cos
方法二: 如图沿 M 点所在水平面切开,锥顶到 M 点所在水平面的距离为 z ,以 M 点以下錐体为 研究对象。对于圆锥壳，第一曲率半径 R1 ，第二曲率半径 R2 面处的压力
即，压力表 A（指示数为 1MPa）正常，压力表 B（指示数为 2MPa）已失灵。
计算题 2.7 如下图所示
答：因为球形载荷对称分布，
根据平衡条件，其轴向受的外力
4
Di2 p 必与轴向内力 D 相等。对于薄壳体，可近似
认为内直径 Di 等与壳体的中面直径 D。
4
即，对于该圆筒而言，其爆破压力 pb 远大于临界压力 pcr 。
计算题 2.6 解：据 Huggenberger 公式，椭球壳短半轴顶点 x 0 处应力为
pa 2 2tb
对于标准椭圆形封头，a/b＝2，即，b＝500/2＝250mm，故
p
2tb 2 10 250 50 1( MPa) a2 500 2
n
7.40 1 2
4
L t D 1 n ，得到包含μ 的短圆筒最小临界压力近似计算式
pcr
4
2.42 Et 2
1 LD
2 3
D/t
在几何尺寸相同的情况下，三个承受周向外压短圆筒的临界压力分别为
据极值条件,易知：在 z z0
3 pc / g ( H R cot ) 4
处，经向应力 有最大值
( ) max
3 tan pc g ( H R cot ) 16 gt cos
2
若 z0 R cot ，则在 z R cot 处 有最大值
p pc g ( H R cot x cos )
在 M 点以下的壳体上，由于内压力 P 作用而产生的总轴向力为
V 2 prdr
0
rm
代入 r x sin 和 dr sindx ，得
V 2 sin 2 [ pc g ( H R cot x cos )]xdx
a2 a2 4x2 2 R2 x 4 2
由薄膜应力计算公式得：
pR2 p a 2 4 x 2 2t 4t
R2 p a 2 4 x 2 R1 4t a2 2 a2 4x2
2
A 点应力：x=0 时， A A
据此可得
tan 6t
3[ p
c
g ( H R cot )]x 2 g cos x 2
据极值条件,易知：在 x x0
3[ pc g ( H R cot )] 处，经向应力 有最大值 4 g cos
( )max
zi zo pi
1 1 36 ＝87.5M P a 2 2 K 1 1.188 1
K 2 1
1.188 2 1
ri pi 36 M P a
o pi
2 2 175 MPa 36 ＝ 2 2 K 1 1.1 8 8 1