《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)

1、化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)1工程力學(xué)基礎(chǔ)1. 強(qiáng)度:構(gòu)件抵抗破壞的能力2. 剛度:構(gòu)件抵抗變形的能力3. 穩(wěn)定性:構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力4. 強(qiáng)度性能:抵抗破壞的能力,用s和b表示彈性性能:抵抗彈性變形的能力,用E表示塑性性能:塑性變形的能力,用延伸率和截面收縮率表示 5. 什么叫強(qiáng)度?直桿拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度條件是什么?6. 低碳鋼的拉伸試驗(yàn)中,從開(kāi)始加載至斷裂經(jīng)過(guò)哪幾個(gè)階段?7. 鋼材的機(jī)械性能主要包含哪些指標(biāo)?8. 工程設(shè)計(jì)中有哪幾種常用的強(qiáng)度理論?9. 材料破壞有哪幾種主要形式?2化工設(shè)備設(shè)計(jì)1. 內(nèi)壓薄壁圓筒設(shè)計(jì)1 什么叫強(qiáng)度失效準(zhǔn)則?2 什么叫腐蝕余量?腐蝕余量與哪些參數(shù)有關(guān)?3 為何引

2、入焊縫系數(shù)?焊縫系數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)?4 內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)中,有幾種壁厚名稱?這些壁厚的含義是什么?這些壁厚之間的大小關(guān)系如何?5 水壓試驗(yàn)的目的是什么?容器如何進(jìn)行壓力試驗(yàn)?6 如何確定水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力?對(duì)立式容器的臥置做水壓試驗(yàn)時(shí),其試驗(yàn)壓力又如何確定?7 水壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核公式2. 外壓容器設(shè)計(jì)1 什么是外壓容器?2 什么叫臨界壓力?臨界壓力與什么因素有關(guān)?3 什么叫計(jì)算長(zhǎng)度?4 什么叫長(zhǎng)圓筒?什么叫短圓筒?5 什么叫失穩(wěn)?外壓容器的穩(wěn)定性條件是什么?6 設(shè)置加強(qiáng)圈的目的是什么?加強(qiáng)圈的類型有哪些?3. 壓力容器開(kāi)孔與接管1 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的目的是什么?2 等面積補(bǔ)強(qiáng)法的設(shè)計(jì)原則是什么?3 在

3、內(nèi)壓薄壁圓筒上開(kāi)一橢圓孔,橢圓孔的長(zhǎng)軸應(yīng)如何放置?為什么?4. 容器零部件標(biāo)準(zhǔn)的選用1 法蘭聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)一般是由哪三個(gè)部分組成?2 法蘭的公稱壓力與哪些因素有關(guān)?3 鞍座有哪些型式?4 一臺(tái)臥式容器的鞍座型式如何選擇?為什么?5. 化工設(shè)備設(shè)計(jì)的基本要求1 安全可靠:材料的強(qiáng)度高、韌性好;材料與介質(zhì)相容;結(jié)構(gòu)有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力;密封性能好2 滿足過(guò)程要求:功能要求;壽命要求(高壓容器:20年,塔、反應(yīng)設(shè)備:15年3 綜合經(jīng)濟(jì)性好:生產(chǎn)效率高、消耗低;結(jié)構(gòu)合理、制造方便、結(jié)構(gòu)緊湊;易于運(yùn)輸和安裝4 易于操作、維護(hù)和控制:操作簡(jiǎn)單、可維護(hù)性好和可修理性好、便于控制5 優(yōu)良的環(huán)境性能:防污染、防噪

4、聲等6. 壓力容器的一般分類方法常見(jiàn)的按下列等進(jìn)行分類1 壓力大小2 用途3 受壓方式4 制造方法5 殼體結(jié)構(gòu)形式7. 失效的最終表現(xiàn)形式:泄漏、過(guò)度變形和斷裂。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)先確定容器最有可能發(fā)生的失效形式,選擇合適的失效判據(jù)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,確定適用的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),再按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。8. 失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則分類1 強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、脆性斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2 剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則3 穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4 泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則9. 公稱直徑DN表示,單位mm用鋼板卷制成的筒體,DN為內(nèi)徑用無(wú)縫鋼管制作

5、的筒體,DN為外徑注意:設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)將工藝計(jì)算初步確定的設(shè)備內(nèi)徑,調(diào)整為符合表2-3或表2-4所規(guī)定的公稱直徑。10. 公稱壓力PN表示,單位MPa11. 容器及管道的操作壓力經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化以后的壓力承壓設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)名錄6 GB 150-1998 鋼制壓力容器7 JB 4710- 2000(92鋼制塔式容器8 JB 4731-2000 鋼制臥式容器9 GB 151-1999 管殼式換熱器10 JB/T 4715- 92 固定管板式換熱器型式與基本參數(shù)11 JB/T 4714- 92 浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)12 JB/T 4717- 92 U型管式換熱器型式與基本參數(shù)13 JB/T 4722-9

6、2 管殼式換熱器用螺紋換熱管基本參數(shù)與技術(shù)條件12. 有力矩理論殼壁雖薄,但仍有一定厚度和剛度,故除拉應(yīng)力外,還存在由彎矩引起的彎曲應(yīng)力。13. 無(wú)力矩理論假定殼體很薄,其斷面不能承受彎矩,殼體中只有拉或壓應(yīng)力,不存在彎曲應(yīng)力14. 微體平衡方程 15. 區(qū)域平衡方程 16. 試解釋橢形人孔的短軸總與筒體縱軸平行的原因?17. 筒體強(qiáng)度計(jì)算1 據(jù)失效準(zhǔn)則:2 焊接因素:3 計(jì)算壁厚:4 設(shè)計(jì)壁厚:5 腐蝕余量6 名義壁厚:7 鋼板負(fù)偏差示向上圓整至鋼板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度8 有效壁厚:9 最小壁厚: 18. 設(shè)計(jì)參數(shù)確定1 設(shè)計(jì)壓力P2 設(shè)計(jì)溫度3 焊縫系數(shù)4 許用應(yīng)力5 壁厚附加量19. 外壓圓筒設(shè)

7、計(jì) Pcr與什么因素有關(guān)?1 與材質(zhì)有關(guān)(E2 與粗細(xì)有關(guān)(Ø 3 與長(zhǎng)短有關(guān)(L失穩(wěn)的實(shí)質(zhì):是容器筒壁內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)由單純的壓應(yīng)力平衡躍變?yōu)橹饕軓澢鷳?yīng)力的新平衡臨界壓力:Pcr的數(shù)值與筒體的幾何尺寸、材質(zhì)及結(jié)構(gòu)有關(guān),是每個(gè)容器固有的。這種關(guān)系是怎樣的? 3化工設(shè)備常用材料1 金屬材料中碳,硫,磷,錳,硅對(duì)材料性能各有何影響?2 什么叫熱處理?什么叫調(diào)質(zhì)處理?3 碳鋼按質(zhì)量如何分類?碳鋼的牌號(hào)如何規(guī)定?4 指出Q235B中各符號(hào)的含義?指出20R中各符號(hào)的含義?5 合金鋼按用途如何分類?6 指出0Cr18Ni9Ti及16MnR中各符號(hào)的含義?4塔設(shè)備1 外壓操作的塔設(shè)備,最大組合軸向

8、拉應(yīng)力應(yīng)出現(xiàn)在什么工況?什么風(fēng)面?2 塔設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí),除了有操作壓力作用外,還應(yīng)考慮哪些載荷的作用?3 填料塔常用液體分布裝置主要有什么?4 按照傳熱方式的不同,換熱設(shè)備的分類5 管殼式換熱器結(jié)構(gòu)型式6 載荷以不同方式作用于桿件會(huì)產(chǎn)生不同變形,桿件變形的基本方式7 低碳鋼材料在拉伸時(shí),彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變成正比,該比例常數(shù)稱為什么?8 工程上塑性指標(biāo)通常指什么?9 設(shè)備選材時(shí)必須考慮的加工工藝性能主要指標(biāo)10 設(shè)備材料的普通熱處理的分類11 臥式容器支座主要形式12 立式容器支座主要形式13 塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類可分為幾類?14 反應(yīng)釜攪拌器主要類型 15 試分析內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計(jì)中，常用的幾種壁

9、厚之間的大小關(guān)系。 16 試分析 0Cr18Ni9Ti 中各字母和數(shù)字的含義。試分析 16MnR 中各字母和數(shù)字的含義 17 設(shè)備設(shè)計(jì)的失效準(zhǔn)則有哪些？ 18 圓筒型外壓容器的臨界壓力與哪些因素有關(guān)？ 19 塔設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，除了有操作壓力作用外，還應(yīng)考慮哪些載荷的作用？ 20 壓力容器常見(jiàn)的封頭有哪些形式？排出其受力的由好至差的順序。 5 計(jì)算題 1. 筒體內(nèi)外壓設(shè)計(jì)：夾套反應(yīng)釜，內(nèi)外壓計(jì)算確定反應(yīng)釜釜體壁厚.參見(jiàn)課件 夾套反應(yīng) 釜 例題 2. 容器內(nèi)壓校核：長(zhǎng)期閑置的反應(yīng)釜體，不知道其為雙面焊接還是單面焊接以及對(duì)接焊 縫是否作過(guò)檢驗(yàn)。 今欲用其承受一定的內(nèi)壓， 介質(zhì)有弱腐蝕性， 試判斷該反應(yīng)釜

10、是否能用。 參見(jiàn)習(xí)題 3. 容器外壓校核：校核容器容器能否承受某一外壓？ 如不能承受， 應(yīng)加幾個(gè)箍？ 下面題目供參考 壓力容器基礎(chǔ)知識(shí)考試題 一、判斷題 1 壓力容器的設(shè)計(jì)、制造（組焊）、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理和改造，均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定。 （ ） 2 內(nèi)壓圓筒強(qiáng)度計(jì)算公式的理論依據(jù)是第一強(qiáng)度理論。 （） 3 壓力容器殼體的最小厚度的規(guī)定是為了保證容器的最低強(qiáng)度條件要求。 （× ） 4 壓力容器的設(shè)計(jì)文件至少應(yīng)包括設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)和設(shè)計(jì)圖樣。（） 5 材料抗拉強(qiáng)度 sb>540MPa 的鋼制壓力容器的 C、D 類焊縫必須進(jìn)行磁粉或滲透探傷 檢查。 （） 6 對(duì)

11、易燃或 II、III 級(jí)毒性的介質(zhì)，選用管法蘭的公稱壓力不得低于 1MPa。（） 7 公稱直徑大于等于 250mm 接管的對(duì)接焊接接頭須 20無(wú)損探傷。 （×） 8外壓容器因開(kāi)孔削弱，所須補(bǔ)強(qiáng)面積比內(nèi)壓容器開(kāi)孔削弱所須的補(bǔ)強(qiáng)面積 大。 （× ） 9 金屬溫度是指受壓元件內(nèi)表面的最高溫度。 （× ） 10壓力容器的補(bǔ)強(qiáng)圈，應(yīng)至少設(shè)置一個(gè)直徑不小于 M6 的泄漏信號(hào)指示孔。（） 11壓力容器設(shè)計(jì)中，將主要受壓元件材料選錯(cuò)，屬設(shè)計(jì)技術(shù)性錯(cuò)誤。 （×） 12懸掛式支座設(shè)計(jì)時(shí)僅須考慮重量載荷。 （×） 13工作壓力系指在正常操作情況下，容器頂部可能出現(xiàn)的

12、最高壓力。 （ ） 14低溫容器是指工作溫度低于或等于-20的容器。 （×） 15外壓容器圓筒體的不圓度是造成其失穩(wěn)的主要原因。 （） 16壓力容器殼體的最小厚度的規(guī)定是為了保證容器的最低強(qiáng)度條件要求。 （× ） 17換熱器的接管法蘭在設(shè)計(jì)溫度>300，必須采用整體法蘭。 （） 18裙座殼的有效有效厚度應(yīng)不小于塔器的圓筒有效厚度。 （） 19GB151-89 規(guī)定當(dāng)換熱管為 U 型管時(shí)，U 型管的直管長(zhǎng)度即為公稱長(zhǎng)度。（ ） 20壓力容器專用鋼板的磷含量不應(yīng)大于 0.03，硫含量不應(yīng)大于 0.02。（） 二、填空題 1、 GB150-1998 適用于設(shè)計(jì)壓力不大于 3

13、5 MPa，不低于 0.1MPa 的鋼制壓力容器的設(shè) 計(jì)、制造檢驗(yàn)和驗(yàn)收。GB150-1998 管轄范圍是設(shè)計(jì)壓力不大于 35 Mpa 不低于 0.1MPa 及 _真空度0.02MPa。 2、 GB151-1999 適用的換熱器參數(shù)是_ DN2600mm，PN35MPa，PN*DN1.75×10 4。換熱器與管板的連接形式有 固定管板_，_浮頭式_，U 型管板和填料函_。 3、 壓力容器的壓力試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)容器的宏觀強(qiáng)度和致密性能，內(nèi)壓容器的液壓試驗(yàn) 壓力為 Pt=1.25Pd X /t，液壓試驗(yàn)圓筒的強(qiáng)度條件 t0.9s (0.2。 4、 標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭的有效厚度不小于 3mm 主

14、要原因是保證標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭的剛度要 求。 5、 焊接接頭系數(shù) 應(yīng)根據(jù)受壓元件焊接接頭型式及無(wú)損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例確定。 6、 介質(zhì)的毒性程度為極度、高度危害或設(shè)計(jì)上不允許有微量泄漏的壓力容器，必須進(jìn) 行氣密性試驗(yàn)。 7、 JB4710-92鋼制塔式容器標(biāo)準(zhǔn)適用于高度大于 10m 米，且高度與平均直徑之比 大于 5 的裙座自支承鋼制塔器。不適用于 a）帶有拉牽裝置的塔式容器 b） 有操作平臺(tái)聯(lián)成一體的排塔或塔群。C）帶有夾套的塔式容器。 8、 奧氏體不銹鋼板許用應(yīng)力值有兩項(xiàng)，一項(xiàng)高值，一項(xiàng)低值，高值適用于允許產(chǎn)生微 量永久變形之元件(如筒體，低值適用于不允許產(chǎn)生微量永久變形之元件(如設(shè)備法蘭等。 9

15、、 壓力容器殼體上的開(kāi)孔形狀應(yīng)為_(kāi)圓形_，_橢圓形_或_長(zhǎng)圓形_。 10 設(shè)計(jì)錐行封頭時(shí)，封頭大端當(dāng)錐殼半錐角 30° 時(shí)，應(yīng)采用帶過(guò)渡段的折口邊結(jié)構(gòu)，否 則應(yīng)按應(yīng)力分析的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 三、問(wèn)答題 1、 GB150-1998 對(duì)壓力容器殼體開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的孔徑有什么限制？為什么？ 答：見(jiàn) P92 頁(yè) 8.2 條 容器孔邊應(yīng)力集中的理論分析是借助于無(wú)限大平板上開(kāi)小圓孔為基礎(chǔ)的。但大開(kāi)孔時(shí)，除 有拉（壓）應(yīng)力外，還有很大的彎曲應(yīng)力，且其應(yīng)力集中范圍超出了開(kāi)小孔時(shí)的局部范圍， 在較大范圍內(nèi)破壞了殼體的薄膜應(yīng)力狀態(tài)。因此，小開(kāi)孔的理論分析就不適用了。 2、 容規(guī)中符合哪些條件的壓力容器為第二類壓

16、力容器？ 答：P4 頁(yè) 6.2 條 3、 換熱器管箱在什么情況下要進(jìn)行熱處理？為什么？ 答：碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱和浮頭蓋以及管箱的側(cè)向開(kāi)孔超過(guò) 1/3 圓筒內(nèi) 徑的管箱，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。設(shè)備法蘭密封面熱處理后精加工。 因?yàn)闊崽幚硎沟迷O(shè)備法蘭較大變形得以恢復(fù)，充分保證了設(shè)備法蘭的密封性。 4、 換熱器的級(jí)別在 GB151 中是如何劃分的，在設(shè)計(jì)、制造上有何不同？ 答： 以殼程和管程中最高級(jí)別的劃分作為換熱器級(jí)別的劃分。 可以按照管程和殼程的具體實(shí) 際級(jí)別分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。 5、 應(yīng)力腐蝕的主要因素是什么，哪些介質(zhì)可引起碳素鋼和低合金鋼應(yīng)力腐蝕？ 答：拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)（環(huán)境）存在。 NaOH，濕 H2S，液氨, 高溫高壓氫腐蝕環(huán)境 6、 有一帶夾套的設(shè)備，內(nèi)筒最高工作壓力為真空度 200mmHg（0.03MPa），夾套內(nèi)的 最高工作壓力為 0.4MPa，材料均為 Q