化工設(shè)備設(shè)計

1、復(fù)習(xí)塔設(shè)備：1 塔設(shè)備中能進(jìn)行哪些單元操作？塔設(shè)備應(yīng)滿足哪些基本要求？ 答：單元操作：精餾、吸收、解吸和萃取等（使氣液或液液兩相間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱的目的）基本要求： 1.生產(chǎn)能力大，即氣液處理量大； 2.高的傳質(zhì)、傳熱效率，即氣液有充分接觸的空間、接觸時間和接觸面積； 3.操作穩(wěn)定、操作彈性大（最大負(fù)荷對最小負(fù)荷之比），即氣液負(fù)荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，且塔設(shè)備應(yīng)能長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)； 4.流體流動的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓力降小，以達(dá)到節(jié)能降低操作費(fèi)用的目的； 5.結(jié)構(gòu)簡單可靠，材料耗用量少，制造安裝容易，以達(dá)到降低設(shè)備投資的要求。2 填料塔中液體分布

2、器有何作用？ 答：將液相加料及回流液均勻的分布到填料的表面上，形成液體的初始分布。3 什么叫卡曼渦街？為什么會產(chǎn)生卡曼渦街？引起的塔的振動方向是怎樣的？ 答：卡曼渦街：當(dāng)空氣以某一速度流經(jīng)圓柱體時，在圓柱體兩側(cè)的背風(fēng)面交替產(chǎn)生漩渦，然后脫離并形成一個漩渦尾流，即卡曼渦街現(xiàn)象。 成因：流體受阻后動能和壓能相互轉(zhuǎn)換，且壓強(qiáng)沿圓柱體周向及邊界層的厚度方向發(fā)生變化，邊界層外部流體的較大壓強(qiáng)作用迫使邊界層內(nèi)部壓強(qiáng)較小的質(zhì)點(diǎn)向相反方向流動，從而使邊界層增厚，形成旋渦，然后從圓柱體表面脫離，旋渦隨著流速增大被拉長后消失。當(dāng)一側(cè)旋渦長大脫離固體表面而匯入下風(fēng)氣流中時，另一側(cè)的旋渦正在形成并長大，當(dāng)此旋渦脫離時

3、，原來一側(cè)又形成旋渦，這樣圓柱體背風(fēng)面尾流處交替形成有規(guī)律的兩列分別為順時針方向和逆時針方向的旋渦尾流，形似“渦街”。 阻力大（靜壓強(qiáng)高）的一側(cè)產(chǎn)生一垂直于風(fēng)向的推力，當(dāng)一側(cè)旋渦脫落后，另一側(cè)又形成旋渦。因此，在另一側(cè)產(chǎn)生一與上述方向相反的推力，從而使塔設(shè)備在沿風(fēng)向的垂直方向產(chǎn)生振動，稱之為橫向振動。 4 塔設(shè)備振動的原因，決定塔自振頻率的因素有哪些？有哪些相關(guān)防治措施？ 答：振動的原因：安裝于室外的塔設(shè)備，在風(fēng)力的作用下，將產(chǎn)生兩個方向的振動。一種是順風(fēng)向的振動，即振動方向沿著風(fēng)的方向；另一種是橫向振動，即振動方向沿著風(fēng)的垂直方向，又稱橫向振動或風(fēng)的誘導(dǎo)振動。 決定塔自振頻率的因素：塔單位高

4、度上的質(zhì)量、高度、塔體材料在設(shè)計溫度下的彈性模量、塔截面的形心軸慣性矩。 防治措施：塔在操作時的激振力的頻率（即升力作用的頻率或旋渦脫落的頻率）不得在塔體第一振型固有頻率的0.851.3倍內(nèi)，即0.85fc1<fc<1.3fc1不可取，當(dāng)激振力的頻率在此范圍內(nèi)時，應(yīng)采取以下措施：1.增大塔的固有頻率；2.采用擾流裝置；3.增大塔的阻尼。5 試分析塔設(shè)備在正常操作、停工檢修和壓力試驗等三種工況下的載荷？. 答：1.質(zhì)量載荷： 正常操作時的質(zhì)量：Mo=Mo1+Mo2+Mo3+Mo4+Mo5+Ma+Me 水壓試驗時的最大質(zhì)量：Mmax=Mo1+Mo2+Mo3+Mo4+Mw+Ma+Me 停

5、工檢修時的最小質(zhì)量：Mmin=Mo1+0.2Mo2+Mo3+Mo4+Ma+Me Mo:塔設(shè)備的操作質(zhì)量；Mo1：塔殼與裙座殼質(zhì)量；Mo2：內(nèi)件質(zhì)量； Mo3：保溫材料質(zhì)量；Mo4：平臺及扶梯質(zhì)量；Mo5：操作時物料質(zhì)量； Ma：人孔、接管、法蘭等附件的質(zhì)量；Me：偏心質(zhì)量； Mw：液壓試驗時充水質(zhì)量 2.風(fēng)載荷 ； 3.地震載荷（垂直與水平）； 4.偏心載荷。 5.操作壓力6 塔設(shè)備危險截面強(qiáng)度的校核？ 答：1.裙座底部截面及開孔截面較大處是危險截面。 2.裙座與塔體的連接焊縫處。7 板式塔典型的板式塔盤的結(jié)構(gòu)？ 答：溢流型塔盤：塔板、降液管、受液盤、溢流堰和氣液接觸元件等； ·8

6、填料塔常見的填料類型（包括散裝填料和規(guī)整填料）？ 答：散裝填料：1.環(huán)形填料：拉西環(huán)； 2.開孔環(huán)形填料：鮑爾環(huán)、改進(jìn)型鮑爾環(huán)、階梯環(huán)； 3.鞍形填料：弧鞍形、矩鞍形、改進(jìn)型矩形；金屬環(huán)矩鞍填料 規(guī)整填料：絲網(wǎng)波紋填料、板波紋填料。9.板式塔、 填料塔的基本結(jié)構(gòu)形式換熱器：1 典型的換熱器類型？ 答: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.混合式換熱器:利用、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

7、隔開，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。分為：管式換熱器、板面式換熱器、其他型式換熱器。2 管殼式換熱器的基本類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用場合？有哪些主要零部件？ 答：基本類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用場合固定管板式兩塊管板分別焊于殼體的兩端，管束兩端固定在管板上殼體側(cè)流體清潔且不易結(jié)垢，兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場合浮頭式兩端管板之一不與殼體固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮殼體與管束壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢的場合U形管式只有一塊管板，管束由多根U形管組成。管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U形換熱管有溫差時，不會產(chǎn)生溫差應(yīng)力管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗，又不宜采用

8、浮頭式和固定管板式的場合，特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料填料函只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封，管束可以自由伸縮，不會產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力管、殼壁溫差較大或介質(zhì)易結(jié)垢，需要經(jīng)常清理但壓力不高的場合釜式重沸器于殼體上部設(shè)置一蒸發(fā)空間處理不清潔/易結(jié)垢的介質(zhì)，并能承受高溫，高壓3 設(shè)置折流板和折流桿的目的？折流板常用型式，如何固定？ 答：目的： 1.折流板：為了提高殼程流體的流速，增加湍動程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)垢。臥式容器中，折流板還起支撐管束的作用； 2.折流桿：為解決傳統(tǒng)折流板換熱器

9、中換熱管與折流板的切割破壞與流體的誘導(dǎo)振動，強(qiáng)化傳熱提高傳熱系數(shù)。 常用型式：弓形、圓盤圓環(huán)形。 折流板與支持板一般用拉桿和定距管連接在一起。4 固定管板式換熱器的工作原理及其簡圖？5 管板力學(xué)模型的幾種假設(shè) 答：三種力學(xué)模型：(1)將管板看成周邊支承條件下受均布載荷的圓平板 (2)將管束當(dāng)作管板的固定支承，而管板式受管束支承著的圓平板 (3)認(rèn)為管板式彈性基礎(chǔ)上受軸對稱載荷的多孔圓平板，既考慮到管束彈性反力約束的加強(qiáng)作用，又考慮到管孔的削弱作用。 我國GB151-1999與英國B.S.采用的是第三種，但我國的考慮更多因素。B.S.管板計算方法又稱米勒法，其基本假設(shè)有：  (1)管束

10、和管板連接處無滑動，否則就影響了管束對管板的支承作用； (2)管束在受壓縮時不產(chǎn)生彎曲而只有軸向壓縮，因此管束對管板的支承作用可以直接用管子的軸向壓縮量予以反應(yīng)； (3)管板受載后的彎曲為最小撓度彎曲，且忽略管束對管板彎曲的約束作用； (4)管束均勻分布在整個管板上，即把管束視為管板的均勻彈性基礎(chǔ)； (5)管板開孔后的削弱。6 管板計算中有哪幾種危險工況組合？ 答：1.只有殼程壓力ps，而管程壓力pt=0，令溫差等于零； 2.有殼程壓力ps，且有溫差作用，此時正溫差比負(fù)溫差更加危險； 3.只有管程壓力pt，而管程壓力ps=0，令溫差等于零； 4.有管程壓力pt，且有溫差作用，此時負(fù)溫差比正溫差

11、更加危險； （1.ps、pt、共存，這種情況最為常見；2.ps、pt共存，這種工況出現(xiàn)在啟動過程中； 3.只存在，這種工況可能出現(xiàn)在停車過程中； 4.只存在ps,這是在啟動過程中可能出現(xiàn)的工況； 5.ps和共存，這是在啟動或停車過程中可能出現(xiàn)的工況，此時正溫差（>0）比負(fù)溫差（<0）更加危險； 6.只存在pt,這種工況出現(xiàn)在啟動過程中； 7.pt和共存，這是在啟動或停車過程中可能出現(xiàn)的工況，此時負(fù)溫差（<0）比正溫差（>0）更加危險。）7 膨脹節(jié)設(shè)置與否的依據(jù)？了解軸向應(yīng)力產(chǎn)生的原因，如何分配在管程和殼程上的？ 答：依據(jù)：當(dāng)因管、殼壁溫差較大而導(dǎo)致管子或殼體超應(yīng)力時，降

12、低此應(yīng)力最有效的措施是在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)。對于工程固定管板式換熱器判定是否設(shè)置膨脹節(jié)的依據(jù)，是通過各應(yīng)力計算后決定。 原因：1.溫差應(yīng)力引起的軸向應(yīng)力。管壁與殼壁之間溫度不同引起的變形量不相等； 2.壓差引起的軸向應(yīng)力。管、殼程流體的壓差較大； 3.溫差和壓差共同作用8 管子與管板常見的連接方式，適用場合 答：1.強(qiáng)度脹（密封與抗拉脫弱，無縫隙）設(shè)計壓力4.0MPa，設(shè)計溫度300，操作中無劇烈振動、無過大溫度波動，及無明顯應(yīng)力腐蝕等場合。 （特殊：爆炸脹接） 2.強(qiáng)度焊（密封與抗拉脫強(qiáng)，有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力）除較大振動和縫隙腐蝕場合外，該方法應(yīng)用廣泛；薄管板不能脹，只能焊。&

13、#160; 3. 脹焊并用（先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫）密封性能要求較高，承受振動和疲勞載荷，有縫隙腐蝕，需使用復(fù)合管板等的場合9 強(qiáng)化傳熱的技術(shù)與方法 答：三種途徑：提高傳熱系數(shù)K、擴(kuò)大傳熱面積F、增大冷熱流體的平均溫差T；強(qiáng)化換熱管、管內(nèi)插入物強(qiáng)化傳熱、改進(jìn)殼程管束支承結(jié)構(gòu)、對流換熱耗功強(qiáng)化、沸騰換熱的強(qiáng)化、凝結(jié)換熱的強(qiáng)化。10 換熱器橫向流誘導(dǎo)振動的原因，及其防治措施 答：橫向流誘導(dǎo)振動的主要原因有：卡曼漩渦、流體彈性擾動、湍流顫振、聲振動、射流轉(zhuǎn)換。  在橫流速度較低時，容易產(chǎn)生周期性的卡曼漩渦，這時在換熱器中既可能產(chǎn)生管子的振動，也可能產(chǎn)生聲振動。當(dāng)橫流速度

14、較高時，管子的振動一般情況下是由流體彈性不穩(wěn)定性激發(fā)振動，但不會產(chǎn)生聲振動。只有當(dāng)橫流速度很高，才會出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)換而引起管子的振動。  防治措施：避免出現(xiàn)共振，要使激振頻率遠(yuǎn)離固有頻率?？赏ㄟ^改變流速、改變管子固有頻率、增設(shè)消聲板、抑制周期性漩渦、設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳韧緩絹韺?shí)現(xiàn)。11 殼體及管子軸向應(yīng)力的產(chǎn)生原因、計算方法 答：1.溫差應(yīng)力引起的軸向應(yīng)力。管壁與殼壁之間溫度不同引起的變形量不相等； 2.壓差引起的軸向應(yīng)力。管、殼程流體的壓差較大； 3.溫差和壓差共同作用反應(yīng)器：1 有幾種典型的反應(yīng)器？ 答：機(jī)械攪拌式、固定式、管式、流化床等2 典型攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式，幾種典型的攪拌漿？

15、 答：典型攪拌器：槳式、框式和錨式、渦輪式、推進(jìn)式、螺帶式、螺桿式3 在攪拌反應(yīng)器中，擋板的作用？ 答：1.削弱切向流，增強(qiáng)軸向流和徑向流動；2.增大攪動液體的湍流程度，改善攪拌效果從而“消除圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，及打漩現(xiàn)象4 什么叫充分擋板化？ 答：當(dāng)增加擋板數(shù)和擋板寬度，功率消耗不再增加時，即為全擋板條件。5 攪拌反應(yīng)器中，為什么要避免圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)？ 答：危害：軸向不混合、多相系統(tǒng)會發(fā)生分層或分離，發(fā)生表面吸入氣體現(xiàn)象，降低了攪拌效果，且加劇攪拌器的振動。4 攪拌反應(yīng)器常用傳熱方式有哪幾種？ 答：夾套傳熱、蛇管（內(nèi)盤管）傳熱。5 機(jī)械密封及填料密封的原理，結(jié)構(gòu)簡圖？ 答：機(jī)械密封：把轉(zhuǎn)軸的密封面由軸向改為徑向，通過動環(huán)和靜環(huán)兩個端面的互相貼合，并作相