過程設(shè)備設(shè)計(jì)全面復(fù)習(xí)資料精編

1、緒論1. GB150、 JB4732 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有何不同？它們的適用范圍是什么？答： GB150鋼制壓力容器屬于常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；JB4732鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。JB/T4735與 GB150 及 JB4732 沒有相互覆蓋范圍，但GB150 與 JB4732 相互覆蓋范圍較廣。GB150 的適用范圍： 設(shè)計(jì)壓力為 0.1MPa p35MPa，真空度不低于0.02MPa； 設(shè)計(jì)溫度為按鋼材允許的使用12溫度確定（最高為 700，最低為 -196 ）； 對(duì)介質(zhì)不限；4采用彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；5應(yīng)力分3析方法以材料力學(xué)、板殼理論公式為基礎(chǔ)，并引入應(yīng)力增大系數(shù)和形狀系數(shù)

2、；6 采用最大應(yīng)力理論； 7 不適用疲勞分析容器。JB4732 的適用范圍： 1 設(shè)計(jì)壓力為 0.1MPa p<100MPa，真空度不低于0.02MPa；2 設(shè)計(jì)溫度為低于以鋼材蠕變控制其設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度（最高為475）； 對(duì)介質(zhì)不限；4采用塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和疲勞3失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，局部應(yīng)力用極限分析和安定性分析結(jié)果來評(píng)定；5 應(yīng)力分析方法是彈性有限元法、塑性分析、彈性理論和板殼理論公式、實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析；6 采用切應(yīng)力理論； 7 適用疲勞分析容器，有免除條件。3、過程設(shè)備的應(yīng)用： 加氫反應(yīng)器，儲(chǔ)氫容器，超高壓食品殺菌釜，核反應(yīng)堆，超臨界流體萃取裝置4、過程裝備的特點(diǎn)：

3、（ 1）功能原理多種多樣（2）機(jī)電一體化（3）外殼多為壓力容器5、過程設(shè)備的基本要求：安全可靠；滿足過程要求；綜合經(jīng)濟(jì)性好；易于操作、維護(hù)和控制；優(yōu)良的環(huán)境性能1.壓力容器導(dǎo)言1、壓力容器基本組成：筒體、封頭、密封裝置、開孔與接管、支座、安全附件2、圓筒按其結(jié)構(gòu)可分為單層式和組合式3、封頭形式凸形封頭：球形、橢圓形、蝶形和球冠形封、錐殼、平蓋4、封頭與筒體的連接：不可拆式（焊接）可拆式（螺栓連接）5、安全附件主要有：安全閥、爆破片裝置、緊急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計(jì)測(cè)溫儀表等6、介質(zhì)危害性：指介質(zhì)的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等。其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性7、壓力容器分

4、類： 按壓力等級(jí)分：低壓 (L) 容器0.1 MPa p 1.6 Mpa ；中壓 (M) 容器1.6 MPa p 10.0 Mpa；高壓 (H)容器10 MPa p 100 Mpa ；超高壓 (U) 容器p 100MPa 按作用分： 反應(yīng)壓力容器(代號(hào) R) ；換熱壓力容器（代號(hào)E）；分離壓力容器（代號(hào)S）；儲(chǔ)存壓力容器（代號(hào)其中球罐代號(hào)B）C， 按安裝方式分：固定式壓力容器；移動(dòng)式壓力容器2.壓力容器應(yīng)力分析1、載荷： 壓力、非壓力載荷、交變載荷非壓力載荷： 整體載荷（重力、風(fēng)、地震、運(yùn)輸、波動(dòng)載荷）；局部載荷：管系載荷、支座反力、吊裝力2、載荷工況 |：正常操作工況、特殊載荷工況（壓力試驗(yàn)

5、、開停車及檢修）、意外載荷工況（緊急狀態(tài)下快速啟動(dòng)、緊急狀態(tài)下突然停車）3、殼體： 以兩個(gè)曲面為界，且曲面之間的距離遠(yuǎn)比其它方向尺寸小得多的構(gòu)件。殼體中面： 與殼體兩個(gè)曲面等距離的點(diǎn)所組成的曲面。薄殼： 殼體厚度 t 與其中面曲率半徑 R 的比值（ t/R） max 1/10。薄壁圓筒： 外直徑與內(nèi)直徑的比值Do/Di 1.11.2厚壁圓筒：外直徑與內(nèi)直徑的比值Do /Di 1.24、回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力分析基本假設(shè)：a.殼體材料連續(xù)、均勻、各向同性；b.受載后的變形是彈性小變形；c.殼壁各層纖維在變形后互不擠壓pDpD軸向平衡：4t2t5、無力矩理論 : 只考慮薄膜內(nèi)力, 忽略彎曲內(nèi)力的殼體理論。有

6、力矩理論 : 同時(shí)考慮薄膜內(nèi)力和彎曲內(nèi)力的殼體理論。無力矩理論所討論的問題都是圍繞著中面進(jìn)行的。因壁很薄，沿壁厚方向的應(yīng)力與其它應(yīng)力相比很小，其它應(yīng)力不隨厚度而變，因此中面上的應(yīng)力和變形可以代表薄殼的應(yīng)力和變形。6、拉普拉斯方程： （微元）pR1R2t區(qū)域平衡方程7、熱應(yīng)力： 因溫度變化引起的自由膨脹或收縮受到約束，在彈性體內(nèi)所引起的應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。熱應(yīng)力的特點(diǎn)：a. 熱應(yīng)力隨約束程度的增大而增大b. 熱應(yīng)力與零外載相平衡，是自平衡應(yīng)力c. 熱應(yīng)力具有自限性，屈服流動(dòng)或高溫蠕變可使熱應(yīng)力降低8、回轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng) ：組合殼在連接處附近的局部區(qū)域出現(xiàn)衰減很快的應(yīng)力增大現(xiàn)象，稱為“不連續(xù)效應(yīng)”或

7、“邊緣效應(yīng)”。 不連續(xù)應(yīng)力有兩個(gè)特征： 局部性和自限性 。局部性： 隨著里邊緣距離的增加，各內(nèi)力呈指數(shù)函數(shù)迅速衰減以致消失。自限性： 不連續(xù)應(yīng)力是由彈性變形受到約束所致，因此對(duì)于用塑性材料制造的殼體，當(dāng)連接邊緣的局部區(qū)產(chǎn)生塑變形，這種彈性約束就開始緩解，變形不會(huì)連續(xù)發(fā)展，不連續(xù)應(yīng)力也自動(dòng)限制，這種性質(zhì)稱不連續(xù)應(yīng)力的自限性。8、厚壁圓筒應(yīng)力特征：三向應(yīng)力狀態(tài)；應(yīng)力沿壁厚分布不均勻；需要考慮內(nèi)外壁間的溫差9、殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：當(dāng)厚壁圓筒進(jìn)入彈塑性狀態(tài)后，將內(nèi)壓卸除，塑性區(qū)因純?cè)跉堄嘧冃尾荒芑謴?fù)原來尺寸，而彈性區(qū)由于本身彈性收縮，力圖恢復(fù)原來的形狀，但受到塑性區(qū)殘余變形的阻擋，從而在塑性區(qū)中出現(xiàn)壓

8、縮應(yīng)力，在彈性區(qū)內(nèi)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，這種自平衡的應(yīng)力就是殘余應(yīng)力。與殘余應(yīng)力有關(guān)的因素：應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系簡(jiǎn)化模型；屈服失效判據(jù)；彈塑性交界面的半徑。10、失穩(wěn)： 承受外壓載荷的殼體，當(dāng)外壓載荷增大到某一值時(shí)，殼體會(huì)突然失去原來的形狀，被壓扁或出現(xiàn)波紋，載荷卸去后，殼體不能恢復(fù)原狀的現(xiàn)象叫外壓殼體的失穩(wěn)11、局部應(yīng)力計(jì)算方法：應(yīng)力集中系數(shù)法；數(shù)值解法；實(shí)驗(yàn)測(cè)試法；經(jīng)驗(yàn)公式降低局部應(yīng)力的措施： 1、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（減少兩連接件的剛度差、盡量采用圓弧過渡、局部區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)、選擇合適的開孔方位） 2、減少附件傳遞的局部載荷 3、盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷3.壓力容器材料及環(huán)境和時(shí)間對(duì)其性能的影響1、壓力容器 本體主要采

9、用板材、管材和鍛件，其緊固件采用棒材。2、壓力容器用剛可分為碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼。碳素鋼：強(qiáng)度低，塑性和可焊性較好價(jià)格低廉；常用于常壓或中、低壓容器；也做墊板、支座等零部件材料。低合金鋼：是一種低碳低合金鋼，合金元素含量較少（總量一般不超過3%），具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，其強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性、低溫和高溫性能等均優(yōu)于相同含碳量的碳素鋼。采用低合金鋼，不僅可以減薄容器的壁厚，減輕重量，節(jié)約鋼材，而且能解決大型壓力容器在制造、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、安裝中因壁厚太厚所帶來的各種困難。3、焊接： 通過加熱或（和）加壓使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。有熔焊，壓焊和釬焊。焊接接頭： 焊縫、融合區(qū)和熱影響區(qū)。焊接缺陷

10、： 裂紋、夾渣、未熔透、未熔合、焊瘤、氣孔、咬邊焊接接頭檢驗(yàn)：1、破壞性檢驗(yàn)2、非破壞性檢驗(yàn)（外觀檢驗(yàn)、密封性檢驗(yàn)、無損檢測(cè)）4、環(huán)境因素對(duì)壓力容器的性能影響：溫度高低；載荷波動(dòng)；介質(zhì)性質(zhì)；加載速率5、金屬腐蝕分類：1、按腐蝕的機(jī)理來分：電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕2、按金屬腐蝕的形勢(shì)來分：全面腐蝕、局部腐蝕局部腐蝕： 晶間腐蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕晶間腐蝕： 腐蝕沿著金屬的晶粒邊界及其鄰近區(qū)域發(fā)生或擴(kuò)展的局部腐蝕形態(tài)。6、應(yīng)力腐蝕的預(yù)防措施：合理選擇材料；減少或消除殘余拉應(yīng)力；改善介質(zhì)條件；涂層保護(hù)；合理設(shè)計(jì)7、壓力容器用鋼的基本要求：有較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性。壓力容器用

11、鋼的含碳量一般不大于0.25%8、硫和磷 是鋼中最主要的有害元素：硫能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，使塑性和韌性降低。磷能提高鋼的強(qiáng)度，但會(huì)增加鋼的脆性，特別是低溫脆性。將硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高鋼材的純凈度，可提高鋼材的韌性、抗中子輻照脆化能力，改善抗應(yīng)變時(shí)效性能、抗回火脆性性能和耐腐蝕性能9、機(jī)械產(chǎn)品通常希望提高材料的 曲強(qiáng)比 ，壓力容器對(duì)材料的要求則相反，一般情況下應(yīng)避免采用調(diào)質(zhì)熱處理等方法不恰當(dāng)?shù)奶岣卟牧系膹?qiáng)度，以留有一定的塑性儲(chǔ)備量。4.壓力容器設(shè)計(jì)1、壓力容器失效： 壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和時(shí)間內(nèi)，因尺寸、形狀或者材料性能變化而危及安全或者喪失正常功能的現(xiàn)象。失效

12、表現(xiàn)形式：泄漏、過度變形、斷裂2、失效形式：1）強(qiáng)度失效2）剛度失效3）失穩(wěn)失效4）泄漏失效3、強(qiáng)度失效：因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，稱為強(qiáng)度失效，包括（a）韌性斷裂、（ b）脆性斷裂、 （ c）疲勞斷裂、（ d）蠕變斷裂、（ e）腐蝕斷裂等。韌性斷裂 韌性斷裂是壓力容器在載荷作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到或接近所用材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生的斷裂。4、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（在載荷作用下，要求構(gòu)件的彈性位移和或轉(zhuǎn)角不超過規(guī)定的數(shù)值）、失穩(wěn)失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（防止失穩(wěn)的發(fā)生，小于臨界壓力值）、泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則5、組合式圓筒的類型： 多層包扎式、熱套式、繞板式、整體多層包扎式、繞帶式

13、6、壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、厚度及其附加量、焊接接頭系數(shù)、許用應(yīng)力設(shè)計(jì)壓力： 指設(shè)定的容器頂部的最高壓力與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷的條件，其值不得低于工作壓力。7、計(jì)算厚度 ：按有關(guān)公式采用計(jì)算壓力得到的厚度設(shè)計(jì)厚度： 計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和d度i厚n名義厚度： 設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)度nm算規(guī)格的厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度。厚計(jì)度度計(jì)有效厚度： 為名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材負(fù)偏差腐蝕裕量 C2厚厚設(shè)小碳素鋼、低合金鋼制造的容器最小厚度不小于3mm,高合金鋼最義厚度負(fù)偏差C1名最小厚度不小于 2mm8、焊接接頭系數(shù)： 表示焊縫金屬與母材強(qiáng)度的比值

14、，反映容器第一次厚度圓整腐蝕裕量強(qiáng)度受削弱的程度。值C9、許用應(yīng)力： 容器殼體、封頭等受壓元件的材料許用強(qiáng)度，取材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值與相應(yīng)的材料設(shè)計(jì)系數(shù)比。10、外壓容器的設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力、穩(wěn)定性安全系數(shù)、外壓計(jì)算長(zhǎng)度11、加強(qiáng)圈的作用：在外壓圓筒上設(shè)置加強(qiáng)圈，將長(zhǎng)圓筒轉(zhuǎn)化為短圓筒，可以有效的減少圓筒厚度、提高圓筒穩(wěn)定性。加強(qiáng)圈主要確定：加強(qiáng)圈的間距、截面尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證有足夠的穩(wěn)定性。12、封頭種類： 凸形封頭（半球形、橢圓形、蝶形、球冠形）、錐殼、變徑段、平蓋13、螺栓法蘭連接主要由法蘭、螺栓和墊片組成。螺栓的作用： 提供預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)初始密封，并承擔(dān)內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力；使螺栓法蘭連

15、接變成可拆連接。14、流體在密封口泄露兩條途徑：滲透泄漏通過墊片材料本體毛細(xì)管的滲透泄露；界面泄露沿著墊片與壓緊面之間的泄露（密封失效的主要途徑）15、密封機(jī)理： 防止流體泄露的基本方法是在密封口增加流體的流動(dòng)阻力，當(dāng)介質(zhì)通過密封口的阻力大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時(shí)，介質(zhì)就被密封。而介質(zhì)通過密封口的阻力是借施加于壓緊面上的比壓力來實(shí)現(xiàn)的，作用在壓緊面上的密封比壓力越大，則介質(zhì)通過密封口的阻力越大，越有利于密封。16、密封分類： 強(qiáng)制式密封、自緊式密封、半自緊式密封17、密封性能的主要因素：螺栓預(yù)緊力、墊片性能、壓緊面的質(zhì)量、法蘭剛度、操作條件18、高壓密封的基本特點(diǎn)：一般采用金屬密封元件；采用

16、窄面或線接觸密封；盡可能采用自緊或半自緊式密封高壓密封的結(jié)構(gòu)形式：平墊密封、卡扎里密封、雙錐密封、伍德密封、高壓管道密封提高高壓密封性能的措施：改善密封接觸表面；改進(jìn)墊片結(jié)構(gòu)；采用焊接密封元件19、開孔局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)20、開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：等面積補(bǔ)強(qiáng)法、壓力面積補(bǔ)強(qiáng)法、極限載荷補(bǔ)強(qiáng)法A1：殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積A2：接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積A3：有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫金屬的截面積A4：有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)另外在增加的補(bǔ)強(qiáng)元件的金屬截面積若 Ae=A1+A2+A3>=A，開孔后不需加強(qiáng)；若 Ae=A1+A2+A3<A，需補(bǔ)強(qiáng)，增加

17、面積 A4>=A-Ae21、支座類型： 臥式容器支座和立式容器支座（耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座；中小型直立容器常采用前三種，高大的塔設(shè)備則廣泛采用裙式支座）22、焊接接頭的形式：對(duì)接接頭、角接接頭、T 字接頭、搭接接頭坡口形式： I 、 V、單邊 V、 U 、 J 形23、耐壓試驗(yàn)：在超設(shè)計(jì)壓力下進(jìn)行的，有液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)及氣液組合壓力試驗(yàn)壓力試驗(yàn)的目的： 在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。對(duì)外壓容器，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應(yīng)力的作用，不可能發(fā)生開裂，且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度有關(guān)，與缺

18、陷無關(guān)，一般不用外壓試驗(yàn)來考核其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行“試漏 ”，檢查是否存在穿透性缺陷。24、泄露試驗(yàn)?zāi)康模嚎己巳萜髅芊庑阅?，檢查的重點(diǎn)是可拆的密封裝置和焊接接頭等部位。泄露試驗(yàn)方法：氣密性試驗(yàn)、氨泄露試驗(yàn)、鹵素檢漏試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)25、應(yīng)力分類的依據(jù)：應(yīng)力對(duì)容器強(qiáng)度失效所起的作用大小。兩個(gè)因素：應(yīng)力產(chǎn)生原因；應(yīng)力作用區(qū)域與分布形式。應(yīng)力的分類： 一次應(yīng)力“非自限性” ；二次應(yīng)力塑性材料時(shí)具有“自限性”；峰值應(yīng)力“局部性”6.換熱設(shè)備1、換熱設(shè)備分類（作用原理）：直接接觸式；儲(chǔ)熱式；間壁式；中間載熱體式換熱器2、管殼式換熱器：固定管板式；浮頭式；U 形管式；填料函式；釜式重沸器。3、換熱管

19、與管板的連接方法：強(qiáng)度脹接，強(qiáng)度焊接和脹焊并用。4、折流板的目的：提高殼層流體的流速，增加湍動(dòng)程度，并使殼層流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼層流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。常用的折流板形式有弓形和圓盤 - 圓環(huán)形兩種。5、流體誘導(dǎo)振動(dòng)：換熱器管束受殼程流體流動(dòng)的激發(fā)而產(chǎn)生的振動(dòng)（縱向流誘振和橫向流誘振）橫向流誘振的原因：漩渦脫落、流體彈性擾動(dòng)、湍流顫振、聲振動(dòng)、射流轉(zhuǎn)換防振措施： 改變流速；改變管子固有頻率；增設(shè)消聲版；抑制周期性漩渦；設(shè)置防沖板或?qū)Я魍?、提高傳熱系數(shù)的方法：主動(dòng)強(qiáng)化（有源強(qiáng)化） 、被動(dòng)強(qiáng)化（無源強(qiáng)化）7、擴(kuò)展表面強(qiáng)化傳熱主要包括槽管和翅片管。8、換熱設(shè)備殼程強(qiáng)化傳熱途徑

20、：改變管子外形或在管外加翹片；改變殼程擋板或管束支承結(jié)構(gòu)7.塔設(shè)備1、塔設(shè)備的作用：實(shí)現(xiàn)氣（汽）- 液相或液 - 液相之間的充分接觸，從而達(dá)到相際進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的目的。2、填料塔的基本特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 壓力降小， 傳質(zhì)效率高， 便于采用耐腐蝕材料制造。對(duì)于熱敏性及容易發(fā)泡的物料，更顯其優(yōu)越性。3、散裝填料 是指安裝以亂堆為主的填料，也可以整砌?？煞譃榄h(huán)形，鞍形，環(huán)鞍形。4、液體分布器按結(jié)構(gòu)形式可分為：管式、槽式、噴灑式、盤式。5、板式塔分類：按結(jié)構(gòu)分：泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形塔；按氣液兩相流動(dòng)方式分：錯(cuò)流板式塔、逆流板式塔；按流體流動(dòng)形式分：?jiǎn)我缌餍?、雙溢流型6、裙座： 圓筒形、圓錐形。7

21、、塔設(shè)備除介質(zhì)壓力外，還承受各種重量、管道推力、偏心載荷、風(fēng)載荷、地震載荷。8、三種工況： 正常操作、停車檢修、壓力試驗(yàn)9、設(shè)備防振措施：增大塔的固有頻率；采用擾流裝置；增大塔的阻尼過程設(shè)備設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題一、填空1、 壓力容器基本組成：筒體、封頭、密封裝置、開孔與接管、支座、安全附件。2、 介質(zhì)毒性程度愈高，壓力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈嚴(yán)重，對(duì)材料選用、制造、檢驗(yàn)和管理的要求愈高。3、 壓力容器盛裝的易燃介質(zhì)主要指易燃?xì)怏w和液化氣體。4、 殼體中面：與殼體兩個(gè)曲面等距離的點(diǎn)所組成的曲面。5、 薄殼：殼體厚度t 與其中面曲率半徑R的比值（ t/R ）max 1/10 。6、 厚壁圓筒中的熱應(yīng)力由

22、平衡方程、幾何方程和物理方程，結(jié)合邊界條件求解。7、 改善鋼材性能的途徑：化學(xué)成分的設(shè)計(jì)、組織結(jié)構(gòu)的改變、零件表面改性。8、 鋼材的力學(xué)行為，不僅與鋼材的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且與材料所處的應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境有密切的關(guān)系。9、 焊接接頭系數(shù) 焊縫金屬與母材強(qiáng)度的比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度。10、介質(zhì)危害性：指介質(zhì)的毒性、易燃性、腐蝕性、氧化性等；其中影響壓力容器分類的主要是毒性和易燃性。11、壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程根據(jù)容器壓力與容積乘積大小、介質(zhì)危害程度以及容器的作用將壓力容器分為三類。12、轉(zhuǎn)薄殼：中面是由一條平面曲線或直線繞同平面內(nèi)的軸線回轉(zhuǎn)而成。13、厚壁圓筒中熱應(yīng)力及其分布的規(guī)律

23、為：熱應(yīng)力大小與內(nèi)外壁溫差成正比；熱應(yīng)力沿壁厚方向是變化的。14、壓力容器用鋼的基本要求：較高的強(qiáng)度；良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性。15、壓力容器設(shè)計(jì)中，常用的強(qiáng)度判據(jù)：包括抗拉強(qiáng)度 b、屈服點(diǎn) s、持久極限、蠕變極限、疲勞極限 -116、強(qiáng)度失效 因材料屈服或斷裂引起的壓力容器失效，稱為強(qiáng)度失效，包括（ a）韌性斷裂、（b）脆性斷裂、（c）疲勞斷裂、（d）蠕變斷裂、（e）腐蝕斷裂等。二、簡(jiǎn)述題1、 無力矩理論及無力矩理論應(yīng)用條件？ 殼體的厚度、中面曲率和載荷連續(xù)，沒有突變，且構(gòu)成殼體的材料的物理性能相同。 殼體的邊界處不受橫向剪力、彎矩和扭矩作用。 殼體的邊界處的約束可沿經(jīng)線的切

24、線方向，不得限制邊界處的轉(zhuǎn)角與撓度。2、 不連續(xù)效應(yīng)？由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)，組合殼在連接處附近的局部區(qū)域出現(xiàn)衰減很快的應(yīng)力增大現(xiàn)象，稱為應(yīng) ” ?！?不連續(xù)效應(yīng) ” 或 “ 邊緣效3、 厚壁容器應(yīng)力特征與分析方法？應(yīng)力沿壁厚不均勻分布；若內(nèi)外壁間的溫差大，應(yīng)考慮器壁中的熱應(yīng)力；應(yīng)考慮徑向應(yīng)力，是三向應(yīng)力狀態(tài)；靜不定問題，需平衡、幾何、物理等方程聯(lián)立求解等。4、 失穩(wěn)現(xiàn)象？承受外壓載荷的殼體，當(dāng)外壓載荷增大到某一值時(shí)，殼體會(huì)突然失去原來的形狀，被壓扁或出現(xiàn)波紋，載荷卸去后，殼體不能恢復(fù)原狀，這種現(xiàn)象稱為外壓殼體的屈曲（buckling）或失穩(wěn)（ instability）。5、 局部應(yīng)力的產(chǎn)生、危害性與

25、降低局部應(yīng)力的措施？局部載荷：設(shè)備的自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的約束反力、溫度變化引起的載荷等；附加應(yīng)力：在壓力作用下，壓力容器材料或結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，在局部區(qū)域產(chǎn)生的附加應(yīng)力，如截面尺寸、幾何形狀突變的區(qū)域、兩種不同材料的連接處等。危害性：過大的局部應(yīng)力使結(jié)構(gòu)處于不安定狀態(tài)，在交變載荷下，易產(chǎn)生裂紋，可能導(dǎo)致疲勞失效。降低局部應(yīng)力的措施：（ 1）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ a）減少兩連接件的剛度差；（ b）盡量采用圓弧過渡；（ c）局部區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)；（ d）選擇合適的開孔方位。（ 2）減少附件傳遞的局部載荷：如果對(duì)與殼體相連的附件采取一定的措施，就可以減少附件所傳遞的局部載荷對(duì)殼體的影響，從而降

26、低局部應(yīng)力。例如：對(duì)管道、閥門等設(shè)備附件設(shè)置支撐或支架，可降低這些附件的重量對(duì)殼體的影響；對(duì)接管等附件加設(shè)熱補(bǔ)償元件可降低因熱脹冷縮所產(chǎn)生的熱載荷。（ 3）盡量減少結(jié)構(gòu)中的缺陷：在壓力容器制造過程中，由于制造工藝和具體操作等原因，可能在容器中留下氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，這些缺陷會(huì)造成較高的局部應(yīng)力，應(yīng)盡量避免。6、壓力容器失效判據(jù)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？將力學(xué)分析結(jié)果與簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果相比較，判別壓力容器是否會(huì)失效。這種判據(jù)，稱為失效判據(jù)。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 根據(jù)失效判據(jù)，再考慮慮各種不確定因素，引入安全系數(shù)，得到與失效判據(jù)相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。包括：強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；泄漏失效設(shè)計(jì)

27、準(zhǔn)則。7、不連續(xù)應(yīng)力的自限性：不連續(xù)應(yīng)力是由彈性變形受到約束所致，因此對(duì)于用塑性材料制造的殼體，當(dāng)連接邊緣的局部區(qū)產(chǎn)生塑變形，這種彈性約束就開始緩解，變形不會(huì)連續(xù)發(fā)展，不連續(xù)應(yīng)力也自動(dòng)限制，這種性質(zhì)稱不連續(xù)應(yīng)力的自限性。8、熱應(yīng)力和熱應(yīng)力的特點(diǎn)因溫度變化引起的自由膨脹或收縮受到約束，在彈性體內(nèi)所引起的應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力。a .熱應(yīng)力隨約束程度的增大而增大b. 熱應(yīng)力與零外載相平衡，是自平衡應(yīng)力c. 熱應(yīng)力具有自限性，屈服流動(dòng)或高溫蠕變可使熱應(yīng)力降低d .熱應(yīng)力在構(gòu)件內(nèi)是變化的9、長(zhǎng)圓筒和短圓筒？L/Do 和 Do/t 較大時(shí)， 其中間部分將不受兩端約束或剛性構(gòu)件的支承作用， 殼體剛性較差， 失穩(wěn)

28、時(shí)呈現(xiàn)兩個(gè)波紋， n=2。 L/Do 和 Do/t 較小時(shí)，殼體兩端的約束或剛性構(gòu)件對(duì)圓柱殼的支持作用較為明顯，殼體剛性較大，失穩(wěn)時(shí)呈現(xiàn)兩個(gè)以上波紋， n 2。10、過程設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求？安全性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一；安全是前提，經(jīng)濟(jì)是目標(biāo)，在充分保證安全的前提下盡可能做到經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)性包括材料的節(jié)約，經(jīng)濟(jì)的制造過程，經(jīng)濟(jì)的安裝維修等。設(shè)計(jì)要求包括：（ 1）工作介質(zhì)： 介質(zhì)學(xué)名或分子式、主要組分、比重及危害性等；（ 2）壓力和溫度：工作壓力、工作溫度、環(huán)境溫度等；（ 3 ）操作方式與要求： 注明連續(xù)操作或間隙操作，以及壓力、溫度是否穩(wěn)定；對(duì)壓力、溫度有波動(dòng)時(shí)，應(yīng)注明變動(dòng)頻率及變化范圍；對(duì)開、停車頻繁的容

29、器應(yīng)注明每年的開車、停車次數(shù)；（ 4）其它： 還應(yīng)注明容積、材料、腐蝕速率、設(shè)計(jì)壽命、是否帶安全裝置、是否保溫等。11、壓力容器失效、失效形式：壓力容器在規(guī)定的使用環(huán)境和時(shí)間內(nèi)，因尺寸、形狀或材料性能發(fā)生改變而完全失去或不能達(dá)到原設(shè)計(jì)要求（包括功能和壽命等）的現(xiàn)象。失效表現(xiàn)形式 泄漏、過度變形、斷裂壓力容器失效形式：（1）強(qiáng)度失效、（2）剛度失效、（3）失穩(wěn)失效、（4）泄漏失效2.壓力容器應(yīng)力分析思考題3、 試分析標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭采用長(zhǎng)短軸之比a/b=2 的原因。答： a/b=2 時(shí)，橢圓形封頭中的最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力相等，使橢圓形封頭在同樣壁厚的情況下承受的內(nèi)壓力最大，因此 GB150稱這種

30、橢圓形封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭4、何謂回轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng)？不連續(xù)應(yīng)力有哪些特征，其中 與Rt兩個(gè)參數(shù)的物理意義是什么？答：回轉(zhuǎn)殼的不連續(xù)效應(yīng)：組合殼在連接處附近的局部區(qū)域出現(xiàn)衰減很快的應(yīng)力增大現(xiàn)象，稱為“不連續(xù)效應(yīng)”或“邊緣效應(yīng)”。不連續(xù)應(yīng)力有兩個(gè)特征：局部性和自限性。局部性：從邊緣內(nèi)力引起的應(yīng)力的表達(dá)式可見，這些應(yīng)力是ex 的函數(shù)隨著距連接處距離的增大，很快衰減至0。自限性：連續(xù)應(yīng)力是由于毗鄰殼體，在連接處的薄膜變形不相等，兩殼體連接邊緣的變形受到彈性約束所致，對(duì)于用塑性材料制造的殼體，當(dāng)連接邊緣的局部產(chǎn)生塑性變形，彈性約束開始緩解，變形不會(huì)連續(xù)發(fā)展，不連續(xù)應(yīng)力也自動(dòng)限制，這種性質(zhì)稱為不連續(xù)應(yīng)力

31、的自限性。43 12 的物理意義：反映了材料性能和殼體幾何尺寸對(duì)邊緣效應(yīng)影響范圍。該值越大，邊緣效應(yīng)影響范圍Rt越小。Rt 的物理意義：該值與邊緣效應(yīng)影響范圍的大小成正比。反映邊緣效應(yīng)影響范圍的大小。5、 單層厚壁圓筒承受內(nèi)壓時(shí)，其應(yīng)力分布有哪些特征？當(dāng)承受內(nèi)壓很高時(shí)，能否僅用增加壁厚來提高承載能力，為什么？答：應(yīng)力分布的特征：1 周向應(yīng)力 及軸向應(yīng)力 z 均為拉應(yīng)力（正值） ，徑向應(yīng)力 r 為壓應(yīng)力（負(fù)值） 。在數(shù)值上有如下規(guī)律：內(nèi)壁周向應(yīng)力 有最大值，其值為：K 212maxpi K 21，而在外壁處減至最小， 其值為minpi K 21，內(nèi)外壁 之差為 pi ；徑向應(yīng)力內(nèi)壁處為-p i

32、，隨著 r增加，徑向應(yīng)力絕對(duì)值逐漸減小，在外壁處 r =0。 軸向應(yīng)力為2一常量，沿壁厚均勻分布，且為周向應(yīng)力與徑向應(yīng)力和的一半，即均勻程度與徑比K 值有關(guān)。r3z外，其他應(yīng)力沿厚度的不z。 除 2不能用增加壁厚來提高承載能力。因內(nèi)壁周向應(yīng)力 有最大值，其值為：K21maxpi K21，隨 K 值增加，分子和分母值都增加，當(dāng)徑比大到一定程度后，用增加壁厚的方法降低壁中應(yīng)力的效果不明顯。7、單層厚壁圓筒在內(nèi)壓與溫差同時(shí)作用時(shí)，其綜合應(yīng)力沿壁厚如何分布？筒壁屈服發(fā)生在何處？為什么？答：?jiǎn)螌雍癖趫A筒在內(nèi)壓與溫差同時(shí)作用時(shí)， 其綜合應(yīng)力沿壁厚分布情況題圖。內(nèi)壓內(nèi)加熱時(shí)，綜合應(yīng)力的最大值為周向應(yīng)力，在外

33、壁，為拉伸應(yīng)力；軸向應(yīng)力的最大值也在外壁，也是拉伸應(yīng)力，比周向應(yīng)力值??；徑向應(yīng)力的最大值在外壁，等于 0。內(nèi)壓外加熱，綜合應(yīng)力的最大值為周向應(yīng)力，在內(nèi)壁，為拉伸應(yīng)力；軸向應(yīng)力的最大值也在內(nèi)壁，也是拉伸應(yīng)力，比周向應(yīng)力值?。粡较驊?yīng)力的最大值在內(nèi)壁，是壓應(yīng)力。筒壁屈服發(fā)生在：內(nèi)壓內(nèi)加熱時(shí)，在外壁；內(nèi)壓外加熱時(shí)，在內(nèi)壁。是因?yàn)樵谏鲜鰞煞N情況下的應(yīng)力值最大。11、預(yù)應(yīng)力法提高厚壁圓筒屈服承載能力的基本原理是什么？答：使圓筒內(nèi)層材料在承受工作載荷前，預(yù)先受到壓縮預(yù)應(yīng)力作用，而外層材料處于拉伸狀態(tài)。當(dāng)圓筒承受工作壓力時(shí)，筒壁內(nèi)的應(yīng)力分布按拉美公式確定的彈性應(yīng)力和殘余應(yīng)力疊加而成。內(nèi)壁處的總應(yīng)力有所下降，外

34、壁處的總應(yīng)力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的應(yīng)力分布。從而提高圓筒的初始屈服壓力，更好地利用材料。12. 承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學(xué)特征是什么？其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是什么？答：承受橫向均布載荷的圓形薄板，其力學(xué)特征是：1 承受垂直于薄板中面的軸對(duì)稱載荷；2 板彎曲時(shí)其中面保持中性； 變形前位于中面法線上的各點(diǎn)，變形后仍位于彈性曲面的同一法線上，且法線上各點(diǎn)間的距離不變；4平行于3中面的各層材料互不擠壓。其承載能力低于薄壁殼體的承載能力的原因是：薄板內(nèi)的應(yīng)力分布是線性的彎曲應(yīng)力，最大應(yīng)力出現(xiàn)有板面，其值與p R t 2 成正比；而薄壁殼體內(nèi)的應(yīng)力分布是均勻分布，其值與p

35、R t 成正比。同樣的R t 情況下，按薄板和薄殼的定義，R t 2R t ，而薄板承受的壓力p 就遠(yuǎn)小于薄殼承受的壓力p 了。13.試比較承受均布載荷作用的圓形薄板，在周邊簡(jiǎn)支和固支情況下的最大彎曲應(yīng)力和撓度的大小和位置。答：1 周邊固支情況下的最大彎曲應(yīng)力和撓度的大小為：max3 pR 2wmaxfpR44t 264D2 周邊簡(jiǎn)支情況下的最大彎曲應(yīng)力和撓度的大小為：max3 3pR 2wmaxspR458t 264D13 應(yīng)力分布：周邊簡(jiǎn)支的最大應(yīng)力在板中心；周邊固支的最大應(yīng)力在板周邊。兩者的最大撓度位置均在圓形薄板的中心。4 周邊簡(jiǎn)支與周邊固支的最大應(yīng)力比值srmaxfrmax周邊簡(jiǎn)支與

36、周邊固支的最大撓度比值30.321.65wmaxs50.350.3wmaxf114.080.3其結(jié)果繪于下圖14、試述承受均布外壓的回轉(zhuǎn)殼破壞的形式，并與承受均布內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)殼相比有何異同？答：承受均布外壓的回轉(zhuǎn)殼的破壞形式主要是失穩(wěn)，當(dāng)殼體壁厚較大時(shí)也有可能出現(xiàn)強(qiáng)度失效；承受均布內(nèi)壓的回轉(zhuǎn)殼的破壞形式主要是強(qiáng)度失效，某些回轉(zhuǎn)殼體，如橢圓形殼體和碟形殼體，在其深度較小，出現(xiàn)在赤道上有較大壓應(yīng)力時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)失效。15、試述有哪些因素影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力？提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強(qiáng)度材料是否正確，為什么？答：影響承受均布外壓圓柱殼的臨界壓力的因素有：殼體材料的彈性模量與泊

37、松比、長(zhǎng)度、直徑、壁厚、圓柱殼的不圓度、局部區(qū)域的折皺、鼓脹或凹陷。提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力，采用高強(qiáng)度材料不正確，因?yàn)楦邚?qiáng)度材料的彈性模量與低強(qiáng)度材料的彈性模量相差較小，而價(jià)格相差往往較大，從經(jīng)濟(jì)角度不合適。但高強(qiáng)度材料的彈性模量比低強(qiáng)度材料的彈性模量還量要高一些，不計(jì)成本的話，是可以提高圓柱殼彈性失穩(wěn)的臨界壓力的。14、兩個(gè)直徑、厚度和材質(zhì)相同的圓筒，承受相同的周向均布外壓，其中一個(gè)為長(zhǎng)圓筒，另一個(gè)為短圓筒，試問它們的臨界壓力是否相同，為什么？在失穩(wěn)前，圓筒中周向壓應(yīng)力是否相同，為什么？隨著所承受的周向均布外壓力不斷增加，兩個(gè)圓筒先后失穩(wěn)時(shí)，圓筒中的周向壓應(yīng)力是否相同，為什么？答：1

38、臨界壓力不相同。長(zhǎng)圓筒的臨界壓力小，短圓筒的臨界壓力大。因?yàn)殚L(zhǎng)圓筒不能受到圓筒兩端部的支承，容易失穩(wěn)；而短圓筒的兩端對(duì)筒體有較好的支承作用，使圓筒更不易失穩(wěn)。2 在失穩(wěn)前，圓筒中周向壓應(yīng)力相同。因?yàn)樵谑Х€(wěn)前圓筒保持穩(wěn)定狀態(tài)，幾何形狀仍保持為圓柱形，殼體內(nèi)的壓應(yīng)力計(jì)算與承受內(nèi)壓的圓筒計(jì)算拉應(yīng)力相同方法。其應(yīng)力計(jì)算式中無長(zhǎng)度尺寸，在直徑、厚度、材質(zhì)相同時(shí)，其應(yīng)力值相同。3 圓筒中的周向壓應(yīng)力不相同。直徑、厚度和材質(zhì)相同的圓筒壓力小時(shí)，其殼體內(nèi)的壓應(yīng)力小。長(zhǎng)圓筒的臨界壓力比短圓筒時(shí)的小，在失穩(wěn)時(shí)，長(zhǎng)圓筒殼內(nèi)的壓應(yīng)力比短圓筒殼內(nèi)的壓應(yīng)力小。3壓力容器材料及環(huán)境和時(shí)間對(duì)其性能的影響思考題1、壓力容器用鋼

39、有哪些基本要求？答：有較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性、制造性能和與介質(zhì)相容性。4、為什么說材料性能劣化引起的失效往往具有突發(fā)性？工程上可采取哪些措施來預(yù)防這種失效？答：材料性能劣化主要表現(xiàn)是材料脆性增加，韌性下降，如材料的低溫脆化；高溫蠕變的斷裂呈脆性、珠光體球化、石墨化、回火脆化、氫腐蝕和氫脆；中子輻照引起材料輻照脆化。外觀檢查和無損檢測(cè)不能有效地發(fā)現(xiàn)脆化，在斷裂前不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)事故前無任何征兆，具有突發(fā)性。工程上可采取預(yù)防這種失效的措施有：對(duì)低溫脆化選擇低溫用鋼、高溫蠕變斷裂在設(shè)計(jì)時(shí)按蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)、珠光體球化采用熱處理方法恢復(fù)性能、石墨化采用在鋼中加入與碳結(jié)合能力強(qiáng)的合金元

40、素方法、回火脆性采用嚴(yán)格控制微量雜質(zhì)元素的含量和使設(shè)備升降溫的速度盡量緩慢、氯腐蝕和氫脆在設(shè)計(jì)時(shí)采用抗氫用鋼、中子輻照材料脆化在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)及時(shí)更換。4壓力容器設(shè)計(jì)思考題9、為保證安全，壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮哪些條件？具體有哪些要求？答：壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮：材料、結(jié)構(gòu)、許用應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度、制造、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。壓力容器設(shè)計(jì)的具體要求：壓力容器設(shè)計(jì)就是根據(jù)給定的工藝設(shè)計(jì)條件，遵循現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在確保安全的前提下，經(jīng)濟(jì)、正確地選擇材料，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)、強(qiáng)（剛）度和密封設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定合理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式，并滿足制造、檢驗(yàn)、裝配、運(yùn)輸和維修等要求；強(qiáng)（剛）度設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是確定結(jié)構(gòu)尺寸

41、，滿足強(qiáng)度或剛度及穩(wěn)定性要求；密封設(shè)計(jì)主要是選擇合適的密封結(jié)構(gòu)和材料，保證密封性能良好。3、壓力容器設(shè)計(jì)有哪些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？它們和壓力容器失效形式有什么關(guān)系？答：壓力容器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有：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。彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將容器總體部位的初始屈服視為失效，以危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到許用應(yīng)力為依據(jù)；塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以整個(gè)危險(xiǎn)面屈服作為失效狀態(tài)；爆破失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以容器爆破作為失效狀態(tài)；彈塑性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則認(rèn)為

42、只要載荷變化范圍達(dá)到安定載荷，容器就失效；疲勞失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以在載荷反復(fù)作用下，微裂紋于滑移帶或晶界處形成，并不斷擴(kuò)展，形成宏觀疲勞裂紋并貫穿容器厚度，從而導(dǎo)致容器發(fā)生失效；蠕變失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以在高溫下壓力容器產(chǎn)生蠕變脆化、應(yīng)力松馳、蠕變變形和蠕變斷裂為失效形式；脆性斷裂失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以壓力容器的裂紋擴(kuò)展斷裂為失效形式；剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以構(gòu)件的彈性位移和轉(zhuǎn)角超過規(guī)定值為失效；穩(wěn)定失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以外壓容器失穩(wěn)破壞為失效形式；泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以密封裝置的介質(zhì)泄漏率超過許用的泄漏率為失效。4、什么叫設(shè)計(jì)壓力？液化氣體儲(chǔ)存壓力容器的設(shè)計(jì)壓力如何確定？答：壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。液

43、化氣體儲(chǔ)存壓力容器的設(shè)計(jì)壓力，根據(jù)大氣環(huán)境溫度，考慮容器外壁有否保冷設(shè)施，根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。6、根據(jù)定義，用圖標(biāo)出計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度和最小厚度之間的關(guān)系；在上述厚度中，滿足強(qiáng)度（剛度、穩(wěn)定性）及使用壽命要求的最小厚度是哪一個(gè)？為什么？答：1 計(jì)算厚度、設(shè)計(jì)厚度、名義厚度和最小厚度之間的關(guān)系度dn厚i度nm算厚計(jì)度度計(jì)厚厚腐蝕裕量 C2設(shè)義小厚度負(fù)偏差C1名最第一次厚度圓整值腐蝕裕量 C22 滿足強(qiáng)度（剛度、穩(wěn)定性）及使用壽命要求的最小厚度是設(shè)計(jì)厚度。因?yàn)樵O(shè)計(jì)厚度是計(jì)算厚度加腐蝕裕量，計(jì)算厚度可以滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求，再加上腐蝕裕量可以滿足壽命的要求。因

44、為腐蝕裕量不一定比厚度負(fù)偏差加第一厚度圓整值的和小，最小厚度有可能比計(jì)算厚度小，而不能保證壽命。7、影響材料設(shè)計(jì)系數(shù)的主要因素有哪些？答：影響材料設(shè)計(jì)系數(shù)的主要因素有：應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確性、材料性能的均勻必、載荷的確切程度、制造工藝和使用管理的先進(jìn)性以及檢驗(yàn)水平等因素。14、橢圓形封頭、碟形封頭為何均設(shè)置短圓筒？答：短圓筒的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。15、從受力和制造兩方面比較半球形、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭的特點(diǎn)，并說明其主要應(yīng)用場(chǎng)合。答：從受力情況排序依次是半球形、橢圓形、碟形、錐殼和平蓋封頭，由好變差；從制造情況順序正好相反。半球形封頭是

45、從受力分析角度，最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。半球形封頭常用在高壓容器上。橢圓形封頭的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。碟形封頭由半徑為 R 的球面體、半徑為 r 的過渡環(huán)殼和短圓筒等三部分組成。碟形封頭是一不連續(xù)曲面，在經(jīng)線曲率半徑突變的兩個(gè)曲面連接處，由于曲率的較大變化而存在著較大邊緣彎曲應(yīng)力。該邊緣彎曲應(yīng)力與薄膜應(yīng)力疊加，使該部位的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他部位，故受力狀況不佳。但過渡環(huán)殼的存在降低了封頭的深度，方便了成型加工，且壓

46、制碟形封頭的鋼模加工簡(jiǎn)單，使碟形封頭的應(yīng)用范圍較為廣泛。錐殼：由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)，錐殼的應(yīng)力分布并不理想，但其特殊的結(jié)構(gòu)形式有利于固體顆粒和懸浮或粘稠液體的排放，可作為不同直徑圓筒的中間過渡段，因而在中、低壓容器中使用較為普遍。平蓋封頭的應(yīng)力分布屬?gòu)澢鷳?yīng)力，最大應(yīng)力與平蓋直徑的平方成正比，與板厚的平方成反比，受力狀況最差。但制造方便，在壓力容器上常用于平蓋封頭、人孔和手孔蓋、塔板等。16、螺栓法蘭連接密封中，墊片的性能參數(shù)有哪些？它們各自的物理意義是什么？答：1 有墊片比壓力 y 和墊片系數(shù) m 兩個(gè)。2 墊片比壓力 y 的物理意義為形成初始密封條件時(shí)墊片單位面積上所受的最小壓緊力；墊片系數(shù) m

47、的物理意義為保證在操作狀態(tài)時(shí)法蘭的密封性能而必須施加在墊片上的壓應(yīng)力。17、法蘭標(biāo)準(zhǔn)化有何意義？選擇標(biāo)準(zhǔn)法蘭時(shí)，應(yīng)按哪些因素確定法蘭的公稱壓力？答：1 簡(jiǎn)化計(jì)算、降低成本、增加互換性。2 容器法蘭的公稱壓力是以 16Mn 在 200時(shí)的最高工作壓力為依據(jù)制訂的， 因此當(dāng)法蘭材料和工作溫度不同時(shí)， 最大工作壓力將降低或升高。在容器設(shè)計(jì)選用法蘭時(shí)，應(yīng)選取設(shè)計(jì)壓力相近且又稍微高一級(jí)的公稱壓力。當(dāng)容器法蘭設(shè)計(jì)溫度升高且影響金屬材料強(qiáng)度極限時(shí)，則要按更高一級(jí)的公稱壓力選取法蘭。20、按 GB150 規(guī)定，在什么情況下殼體上開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？為什么這些孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)？答： GB150 規(guī)定：當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力2

48、.5MPa 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑89mm 時(shí)，滿足下表的情況下，可不補(bǔ)強(qiáng)接管公稱外徑253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0因?yàn)檫@些孔存在一定的強(qiáng)度裕量，如接管和殼體實(shí)際厚度往往大于強(qiáng)度需要的厚度；接管根部有填角焊縫；焊接接頭系數(shù)小于 1 但開孔位置不在焊縫上。這些因素相當(dāng)于對(duì)殼體進(jìn)行了局部加強(qiáng)，降低了薄膜應(yīng)力從而也降低了開孔處的最大應(yīng)力。因此，可以不預(yù)補(bǔ)強(qiáng)。21、采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)時(shí)， GB150 對(duì)其使用范圍作了何種限制，其原因是什么？答：用在靜載、常溫、中低壓情況下；材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度低于5

49、40MPa；補(bǔ)強(qiáng)圈厚度1.5 n； n 38mm。原因?yàn)椋貉a(bǔ)強(qiáng)圈與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時(shí)，二者存在較大的熱膨脹差，因而使補(bǔ)強(qiáng)局部區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體采用搭接連接，難以與殼體形成整體，所以抗疲勞性能差。22、在什么情況下，壓力容器可以允許不設(shè)置檢查孔？答：符合下列條件之一可不開孔：1 筒體內(nèi)徑 300mm 的壓力容器； 2容器上設(shè)有可拆卸的封頭、蓋板或其他能夠開關(guān)的蓋子，其封頭、蓋板或蓋子的尺寸不小于所規(guī)定檢查孔的尺寸；3無腐蝕或輕微腐蝕，無需做內(nèi)部檢查和清理的壓力容器；4 制冷裝置用壓力容器； 5 換熱器。24、壓力試驗(yàn)的目的是什么？為什么要盡可能

50、采用液壓試驗(yàn)？答：壓力試驗(yàn)的目的：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。對(duì)外壓容器，在外壓作用下，容器中的缺陷受壓應(yīng)力的作用，不可能發(fā)生開裂，且外壓臨界失穩(wěn)壓力主要與容器的幾何尺寸、制造精度有關(guān)，與缺陷無關(guān)，一般不用外壓試驗(yàn)來考核其穩(wěn)定性，而以內(nèi)壓試驗(yàn)進(jìn)行 “試漏 ”，檢查是否存在穿透性缺陷。由于在相同壓力和容積下，試驗(yàn)介質(zhì)的壓縮系數(shù)越大，容器所儲(chǔ)存的能量也越大，爆炸也就越危險(xiǎn)，故應(yīng)用壓縮系數(shù)小的流體作為試驗(yàn)介質(zhì)。氣體的壓縮系數(shù)比液體的大，因此選擇液體作為試驗(yàn)介質(zhì)，進(jìn)行液壓試驗(yàn)。第六章 換熱設(shè)備思考題6.1 換熱設(shè)備有哪幾種主要形式？按換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳熱方式進(jìn)行分類，可分為以下幾種主要形式：1.直接接觸式換熱器利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱。2.蓄熱式換熱器借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體。3.間壁式換熱器利用間壁（固體壁面）冷熱兩種流體隔開，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。4.中間載熱體式換熱器載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體。思考題 6.2 間壁式換熱器有哪幾種主要形式？各有什么特點(diǎn)？1.管式換熱器