过程设备设计1习题(无答案)

过程设备设计复习题及答案——

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。

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。

过程设备设计第三版课后答案及重点

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 （MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==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：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 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/m 3，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。

过程设备设计题库

过程设备设计复习题及答案一、单选题1.压力容器导言1.1所谓高温容器是指下列哪一种：（A ）A.工作温度在材料蠕变温度以上B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上C.工作温度在材料蠕变温度以下D.工作温度高于室温1.2GB150适用下列哪种类型容器：（B ）A.直接火加热的容器B.固定式容器C.液化石油器槽车D.受辐射作用的核能容器1.3一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则：（B ）A 弹性失效B 塑性失效C 爆破失效D 弹塑性失效1.4有关《容规》适用的压力说法正确的是：（B ）A.最高工作压力大于0.01MPa(不含液体静压力)B.最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力)C.最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力)D.最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力)1.5 C ）A.Ⅰ类B.Ⅱ类C.Ⅲ类D.不在分类范围1.6影响过程设备安全可靠性的因素主要有：材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。

以下说法错误的是：（B ）A.材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力B.冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力C.刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力D.密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力1.7毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为：（）CA.<0.1mg/m3D.10mg/m31.8内压容器中，设计压力大小为50MPa的应划分为：（C ）A.低压容器B.中压容器C.高压容器D.超高压容器1.9下列属于分离压力容器的是：（C ）A.蒸压釜B.蒸发器C.干燥塔D.合成塔2.压力容器应力分析2.1在厚壁圆筒中，如果由内压引起的应力与温差所引起的热应力同时存在，下列说法正确的是：（D ）A.内加热情况下内壁应力和外壁应力都有所恶化B.内加热情况下内壁应力和外壁应力都得到改善C.内加热情况下内壁应力有所恶化，而外壁应力得到改善D.内加热情况下内壁应力得到改善，而外壁应力有所恶化2.2通过对最大挠度和最大应力的比较，下列关于周边固支和周边简支的圆平板说法正确的是：（A）A.周边固支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边简支的圆平板B.周边固支的圆平板仅在刚度方面均优于周边简支的圆平板C.周边固支的圆平板仅在强度方面均优于周边简支的圆平板D.周边简支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边固支的圆平板2.3下列有关受均布外压作用圆筒的失稳情况的叙述，错误的是：（A ）A.失稳临界压力与材料屈服点无关B.受均布周向外压的长圆筒的临界压力与L无关C.很短的圆筒在受均布轴向压缩载荷时将出现对称失稳D.圆筒的形状缺陷对圆筒的稳定性产生很大影响2.4下列不属于提高厚壁圆筒屈服承载能力的措施为：（D）A.增加壁厚B.采用多层圆筒结构，对内筒施加外压C.自增强处理D.采用分析设计的方法2.5下列有关不连续应力的叙述，错误的为：（C ）A.不连续应力是由于结构不连续引起变形不协调造成的B.具有局部性与自限性的特征C.其危害程度比总体薄膜应力大D.脆性材料制造的壳体对不连续应力十分敏感2.6下列关于局部载荷说法正确的是：（）CA.对管道设备附件设置支架，会增加附件对壳体的影响B.对接管附件加设热补偿元件，无明显意义C.压力容器制造中出现的缺陷，会造成较高的局部应力D.两连接件的刚度差大小与边缘应力无明显关系2.7外压的短圆筒，失稳时，出现的波形个数为：（C ）A.两个B.四个C.大于两个D.大于四个2.8下列关于薄壳应力分析中应用的假设，错误的是：（D ）A.假设壳体材料连续，均匀，各向同性B.受载后的形变是弹性小变形C.壳壁各层纤维在变形后互不挤压D.壳壁各层纤维在变形后互相挤压2.9关于薄圆平板的应力特点，下列表述错误的是：（B ）A.板内为二向应力，切应力可予以忽略B.正应力沿板厚分布均匀C.应力沿半径分布与周边支承方式有关D.最大弯曲应力与（R/t）的平方成正比3.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响3.1在压力容器制造过程中应用最广的焊接方法是：（A ）A.熔焊B.压焊C.钎焊D.点焊3.2一般高压容器的平盖制造用的钢材是：（C ）A.钢板B.钢管C.锻件D.铸件3.3在焊接中力学性能得到明显改善，是焊接接头中组织和性能最好的区域是：（B ）A.过热区B.正火区C.融合区D.焊缝3.4下列不属于压力容器焊接结构的设计应遵循的原则的是：（D）A.尽量采用对接接头结构，不允许产生未熔透缺陷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D.尽量选用好的焊接材料3.5下列焊接接头中可能出现的缺陷，最危险的是：（A ）A.裂纹B.夹渣C.气孔D.未熔透3.6下列金属会产生低温变脆的是：（B ）A.铜B.碳素钢C.铝D.奥氏体不锈钢3.7磁粉检测属于：（D ）A.破坏性检验B.外观检查C.密封性检查D.无损检测3.8下列关于硫化学成分在钢材中的作用说法正确的是：（C ）A.硫元素不是钢材中的有害元素。

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(MPa MPa s b 245,400==σσ)改为16MnR（MPa MPa s b 345,510==σσ)时，圆柱壳中的应力如何变化?为什么？解：错误!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：R 1=∞，R 2=R,p z =-p ，r k =R ，φ=π/2tpRpr tpR k 2sin 2===φδσσφθ错误!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：错误!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 错误!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/m 3，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-名词解释1

名词解释：1.机械密封/端面密封：是把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并做相对运动达到密封的装置。

2.临界压力：壳体失稳时所能承受的相应外压力，称为临界压力，用P cr表示。

3.自紧密封：依靠容器内部的介质压力压紧密封元件实现密封的形式。

4.等面积补强：壳体因开孔削弱的承载面积，须有补强材料在离孔边一定距离范围内予以等面积补偿。

5.应力集中系数：受内压壳体与接管连接处最大应力与壳体不开孔时环向薄膜应力之比，用K t表示。

6.自增强：通过超工作压力处理，由筒体自身外层材料的弹性收缩引起的残余应力，使工作时应力分布趋于均匀，提高屈服承载能力的措施。

7.焊接接头系数：焊缝金属与母材强度的比值，反映容器强度的受消弱程度。

8.一次应力：求得的薄膜应力与相应的载荷同时存在，平衡外加载荷引起的应力，随外载荷的增大而增大。

9.二次应力：在两壳体连接边缘处切开后，自由边界上受到的边缘力和边缘力矩作用时的有力矩理论的解，求得的应力称二次应力。

10.预紧密封比压：预紧时，迫使垫片变形与压紧面密合，以形成初始密封条件，单位面积上所需的最小压紧力。

称为预紧密封比压。

11.第一曲率半径：回转壳体经线上某一点的曲率半径，称为第一曲率半径。

第二曲率半径：壳体中面上所考察的任意一点到该点法线与回转轴交点之间的长度。

12.分析设计：对容器在不同部位、由不同载荷引起的、对容器失效形式有不同影响的应力加以不同的限制的设计方法，称做分析设计方法。

13.设计压力：是指设定的容器顶部的最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不得低于工作压力。

14.工作压力：指容器在正常工作过程中顶部可能产生的最高压力。

15.计算压力：是指在相应设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。

16.临界转速：当搅拌轴的转速达到轴自振频率时会发生强烈震动，并出现很大弯曲。

17.无力矩理论：当薄壳的抗弯刚度非常小，或者中面的曲率、扭转改变非常小时，弯曲内力很小。

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 。

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 。

过程设备设计复习题

一、判断题（×）1、压力容器分为三类：第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器，其中低压的具有极度毒性的压力容器属于第一类压力容器。

（×）2、弹性模数E 和泊桑比µ是金属材料的重要力学性能，一般钢材的E 和µ都不随温度的变化而变化，所以都可以取为定值。

（√）3、凹凸压紧面安装时易于对中，还能有效防止垫片被挤压出压紧面，适用与管法兰和容器法兰。

（√）4、在焊接中要注意，焊缝不要布置在高应力区，焊缝要尽可能避免交叉。

（√）5、在分馏塔机械设计中，水压试验时仅考虑风弯矩，最大弯矩为 e W M M M +=3.0max（ √ ）6、应变硬化将使材料的比例极限提高而塑性降低。

（ √ ）7、依据弹性失效理论，容器上一处的最大应力达到材料设计温度下的屈服点t s σ时，即宣告该容器已经“失效”。

（ √ ）8、影响焊接接头系数的因素较多，主要与焊接接头形式和焊缝无损检测的要求和长度比例有关。

（ ×）9、平焊法兰的刚度高于对焊法兰的刚度，可以承受更高的压力。

（ ×）10、壳体失稳时的临界压力随壳体材料的弹性模量E 、泊松比的增大而增大，而与其他因素无关。

（√ ）11、毒性程度为极度和高度危害介质，且PV 乘积大于等于0.2MPa•m 3 的低压容器属于第三类压力容器。

（√）12、开孔补强等面积补强法的的设计原则是：承受压力的壳体被削去的面积，必须在开孔周围补强范围之内补回同样的金属面积。

（×）13、对于受内压壳体，其上面各点一定是受到拉应力的作用，而不会受到压应力的作用。

（×）14、有效厚度为名义厚度减去钢材负偏差。

（√）15、对管壳式换热器，采用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。

二、简答题1、压力容器设计有哪些设计准则？它们和压力容器失效形式有什么关系？答：压力容器的设计准则大致可分为强度失效设计准则、刚度失效设计准则、稳定失效设计准则和泄漏失效设计准则四大类。

过程设备机械设计基础课后习题答案

M1 = 10.8x − 5.99
M 2 = 5.4x − 4.37
RA
M3 = 0 M = 5.99kNm
max
MA
M(KNm)
300 A
510 150 B
或： M 1 = 0 M 2 = − 5 .4 x + 0 .81
0
x
-2.75
M 3 = − 10 .8 x + 4 .374
-5.99
2)
l
C
A
B
l 题4-8
2
查表选28a工字钢：Wz=508 cm3、q = 43.492Kg/m
∴Mmax
=
MG
+
Mq
=
56×103
+
1 8
43.492×9.8×82
=
59410N
⋅
m
校核：σ max
=
M max
[Wz ]
=
59410×103 508×103
=116.95 MPa< [σ ] =125MPa
=
28 .66 MPa
4
4
2
φ 10 mm 1 φ 20 mm
F
Q
1m1
∆ L1
=
N 1 L1 EA 1
12 × 10 3 × 1000 =
2 × 10 5 × π 10 2
= 0 .76 mm
4
∆L2
=
N 2L2 EA 2
=
9 × 10 3 × 500 2 × 10 5 × π 20 2
= 0 .072
M A yA Iz
10.9×106 ×60 = 120×2003
= 8.175MPa

过程设备设计_各章问答题

过程设备设计_各章问答题(总10页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-《过程设备设计》习题1 压力容器导言压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用压力容器主要由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件六大部件组成。

各部分的作用分别是：(1)筒体：提供工艺所需的承压空间(2)封头：与筒体等部件形成封闭空间(3)密封装置：保证压力容器正常、安全运行(4)开孔及接管：满足工艺要求和方便检修(5)支座：支撑和固定压力容器(6)安全附件：用于监控工作介质的参数，保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行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介质的毒性程度和易燃特性愈高，压力容器爆炸、泄露或燃烧的危害性愈严重，对压力容器的选材、设计、制造、使用和管理的要求愈高。

《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大小进行分类压力容器设计压力P与全容积V的乘积PV愈大，容器破裂时的爆炸能量愈大，危害性愈大，对容器的设计、制造、检查、使用和管理的要求就愈高，因而在确定压力容器类别时要视PV的大小进行分类。

《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》和GB150《钢制压力容器》的适用范围有何区别(1)《特种设备安全监察条例》适用于同时具备下列条件的压力容器：①最高工作压力大于等于（表压）；②压力与容积的乘积大于或者等于·L；③盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

(2)《压力容器安全技术监察规程》适用于同时具备下列条件的压力容器：①最高工作压力大于等于（不含液体静压力）；②内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于，且容积（V）大于等于；③盛装介质为气体、液化气体或者最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

(3)GB150《钢制压力容器》适用于同时具备下列条件的压力容器：①设计压力大于等于、小于等于35MPa；②设计温度范围根据钢材容许的使用温度确定，从-196到钢材的蠕变限用温度；③固定的，承受恒定的载荷。

过程装备控制技术及应用习题及参考答案（精品pdf）

过程装备控制技术及应用习题及参考答案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(第三版,郑津洋_董其伍)化工工业出版社答案

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与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。

外伸梁的剪力和弯矩图与此图类似，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－支座系统的重心高低。

包角小，鞍座重量轻，但重心高，且鞍座处圆筒上的应力较大。

5.6 在什么情况下应对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（A>0.5Ri），且圆筒不足以承受周向弯距时，就需在支座截面处的圆筒上设置加强圈，以便与圆筒一起承载。

过程装备基础第章习题解答

第14章压力容器设计14-1 某化工厂需设计一台液氨储槽，其内直径为2600mm ，工作温度为-10°C ～50°C ，最高工作压力为1.6MPa ，材料选用Q345R ，若封头采用椭圆形封头，试设计筒体与封头的厚度。

解：（1）由题可知：所需设计的液氨储槽内径mm D i 2600=，工作温度为-10°C ～50°C ，设计压力的选取要视有无安全泄放装置而定。

因题目中未提有安全泄放装置，则可按无安全泄放装置来设计，其设计压力应不低于最高工作压力，取p=1.7 MPa ；由于一般液氨储槽液柱静压力不高，可忽略不计，故取计算压力p c = 1.7 MPa 。

（2）由于液氨储槽材料选用Q345R ，假定储槽厚度范围为3～16mm ，取设计温度为50°C ，查得材料的许用应力[]MPa t189=σ；考虑液氨对Q345R 材料有一定的腐蚀性，根据工作经验取腐蚀裕量mm C 22=；壳体采用采用双面焊对接接头、100%无损探伤，则其焊接接头系数0.1=φ根据圆筒厚度的设计公式可得液氨储槽筒体的计算厚度[]mm p D p c t i c 75.117.10.1189226007.12=-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =15mm 厚的钢板，此厚度在假定的范围内，故计算有效。

根据标准椭圆形封头厚度的设计公式可得液氨储槽封头的计算厚度[]mm p D p c t i c 72.117.15.00.1189226007.15.02=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，因此，封头也可选用δn =15mm 厚的钢板。

应当指出，这个厚度仅是满足承压强度要求所需的厚度，不是最终设计所确定的厚度。

14-2 设计一台不锈钢（06Cr19Ni10）制承压容器，最大工作压力为1.2MPa ，装设安全阀，工作温度为150°C ，容器内直径为1m ，筒体纵向对接焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，试确定筒体厚度。

期末复习题答案——化工过程设备设计

《化工过程设备设计》期末复习题答案一、名词解释1．外压容器内外的压力差小于零的压力容器叫外压容器。

2．边缘应力由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。

3．基本风压值以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。

4．计算厚度由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。

5．低压容器对内压容器当其设计压力为 1.6MPa P 1MPa 0<≤.时为低压容器。

6．等面积补强法在有效的补强范围内，开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。

7．回转壳体一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。

8．公称压力将压力容器所受到的压力分成若干个等级，这个规定的标准等级就是公称压力。

9．计算压力在相应设计温度下，用以确定容器壁厚的压力为计算压力。

10．20R20表示含碳量为0.2%，R 表示容器用钢。

11．设计压力设定在容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。

12．强制式密封完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。

13．强度构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。

14．临界压力导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。

15．主应力在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力，这样的平面为主平面。

在主平面上作用的正应力为主应力。

16．内压容器内外压力差大于零的压力容器叫内压容器。

17．强度构件抵抗外力作用不致发生过大变形或断裂的能力。

18．无力矩理论因为容器的壁薄，所以可以不考虑弯矩的影响，近似的求得薄壳的应力，这种计算应力的理论为无力矩理论。

19．压力容器内部含有压力流体的容器为压力容器。

20.薄膜应力由无力矩理论求得的应力为薄膜应力。

二、判断是非题（正确的划√，错误划×）1．内压圆筒开椭圆孔时，其长轴应与轴线平行。

（×）2．设计压力为4MPa的容器为高压容器。

过程设备机械设计基础1

过程设备机械设计基础引言概述：过程设备机械设计是指为了满足化工、石油、食品等行业中的生产流程需求而设计的机械设备。

过程设备机械设计的基础包括材料力学、气体动力学、流体力学等多个领域的知识。

本文将从材料选择、强度分析、气体动力学和流体力学设计、传动装置设计和设备安装调试等五个大点展开阐述过程设备机械设计的基础知识。

正文内容：1.材料选择1.1材料强度和硬度要求1.1.1根据设备所需承受载荷的大小选择材料的抗拉强度、屈服强度和硬度。

1.1.2考虑材料的疲劳强度和耐蚀性，选择能在设备运行环境中保持长期使用性能的材料。

1.2材料的可塑性与韧性要求1.2.1针对设备所需的成形性能和抗冲击性能，选择具有适当可塑性和韧性的材料。

1.2.2根据设备所需的耐磨性能和耐蚀性能，选择材料的硬度和耐蚀性。

1.3典型应用材料1.3.1不锈钢：具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能，适用于化工行业。

1.3.2碳钢：适用于一般工业设备，具有良好的强度和可加工性。

1.3.3合金钢：具有较高的强度和硬度，适用于高温高压设备。

1.3.4铝合金：具有轻质、强度高、导热性能好的特点，适用于食品行业。

2.强度分析2.1设备结构强度计算2.1.1考虑设备所需承受的静态和动态载荷，进行应力和变形的强度计算。

2.1.2根据材料力学性能和设备结构形式，采用适当的计算方法和公式进行强度分析。

2.2设备连接和固定件设计2.2.1考虑设备连接和固定件所需的抗剪、抗拉、抗扭等强度要求。

2.2.2选择合适的连接和固定方式，如焊接、螺栓连接、键槽连接等。

3.气体动力学和流体力学设计3.1设备内部流场分析3.1.1运用数值模拟方法，分析气体或流体在设备内部的流动特性。

3.1.2通过调整流道形状、增加流动引导装置等措施，提高设备内部流动效果。

3.2设备流量计算和调整3.2.1根据设备所需流量和压力降的要求，计算出合适的流量和压力降。

3.2.2根据实际情况对设备进行流量和压力的调整和控制，以确保流体的正常运行。

《过程设备设计》课后答案(第二版__郑津洋_董其伍__桑芝富)

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、www.kh da w.c om课后答案网检验、使用和管理的要求也越高。

过程设备设计课后习题答案解析

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 。

过程设备设计方案版(郑津洋)习题题解

过程设备设计方案版(郑津洋)习题题解《关于〈过程设备设计方案版(郑津洋)〉习题题解的剖析》在工程学的世界里，就像一场复杂而又精彩的棋局，每一个知识点都是一枚棋子。

而《过程设备设计方案版(郑津洋)》这本书呢，就像是一本棋谱，教大家如何布局、走子。

那这其中的习题题解，可就是对这个棋谱的深度解读啦。

一、习题题解的重要性习题题解就像是一把钥匙，打开了理解过程设备设计知识宝库的大门。

对于学习过程设备设计的人来说，光看书上的理论知识，就像只看菜谱却不做菜，永远不知道自己是不是真的掌握了。

而习题题解呢，就像是亲自下厨做菜，做完之后跟大厨的成品对比一下，就能知道自己哪里不足了。

比如说，在学习过程设备的强度计算这一板块的时候，理论知识会告诉我们有哪些公式，每个参数代表什么。

可是到了做习题的时候，才会发现原来在实际运用这些公式的时候，有那么多容易混淆的地方。

题解就像是一个老师傅在旁边指导，告诉我们为什么这里要用这个数值，而不是其他的。

再从学生的角度来看，考试可是检验学习成果的重要战场。

这习题题解就像是战场上的战略指南。

要是能把题解研究透彻，就像是士兵熟悉了各种战术，在考场上就能勇往直前，应对自如。

如果没有题解的辅助，就像在黑暗中摸索，不知道自己的答案是对是错，学习的效果肯定大打折扣。

二、题解内容的深度与广度这本题解涵盖的内容相当广泛。

从基础的设计概念到复杂的工艺计算，每一个环节都有涉及。

就拿过程设备的材料选择来说吧。

在题解里，不仅仅会告诉我们某种材料适用于哪些设备，还会详细地解释为什么这种材料会有这样的适用性。

这就好比是在介绍一个人的时候，不仅说出他的名字，还能说出他的性格特点、家庭背景等，让我们对这个知识有全方位的了解。

在深度方面，题解会对一些重点难点进行深挖。

比如说过程设备的安全设计。

这可是重中之重，一旦设备出现安全问题，那后果不堪设想。

题解里会通过一系列的习题和详细解答，让我们深入了解安全系数是怎么确定的，如何从设计的源头上避免安全隐患。