过程设备设计答案(简答题和计算题) - 副本

1.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.试述承受均布外压的回转壳破坏的形式，并与承受均布内压的回转壳相比有

何异同？答：承受均布外压的回转壳的破坏形式主要是失稳，当壳体壁厚较大

时也有可能出现强度失效；承受均布内压的回转壳的破坏形式主要是强度失

效，某些回转壳体，如椭圆形壳体和碟形壳体，在其深度较小，出现在赤道上

有较大压应力时，也会出现失稳失效。

3.影响承受均布外压圆柱壳的临界压力的因素有：壳体材料的弹性模量与泊松

比、长度、直径、壁厚、圆柱壳的不圆度、局部区域的折皱、鼓胀或凹陷。

提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，采用高强度材料不正确，因为高强度材料的

弹性模量与低强度材料的弹性模量相差较小，而价格相差往往较大，从经济角

度不合适。但高强度材料的弹性模量比低强度材料的弹性模量还量要高一些，

不计成本的话，是可以提高圆柱壳弹性失稳的临界压力的。

4.求解内压壳体与接管连接处的局部应力有：应力集中系数法、数值解法、实

验测试法、经验公式法。

5.圆柱壳除受到压力作用外，还有通过接管或附件传递过来的局部载荷，如设

备自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的约束反力、温度变化引起的

载荷等。

10.压力容器选材应综合考虑压力容器的使用条件、零件的功能和制造工艺、

材料性能、材料使用经验、材料价格和规范标准。

11.为保证安全，压力容器设计时应综合考虑：材料、结构、许用应力、强度、

刚度、制造、检验等环节。压力容器设计的具体要求：压力容器设计就是根据

给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，确保安全的前提下，经济、

正确地选择材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。结构设计主要是确定

合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等要求；强（刚）

度设计的内容主要是确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求；密封设计

主要是选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。

14.○1当满足δ/D≤0.1或K≤1.2属薄壁圆筒，否则属厚壁圆筒。○2强度设计

的理论基础是弹性失效设计准则。弹性失效设计准则是以危险点的应力强度达

到许用应力为依据的。○3。对于各处应力相等的构件，如内压薄壁圆筒，这种

设计准则是正确的。但是对于应力分布不均匀的构件，如内压厚壁圆筒，由于

材料韧性较好，当危险点（内壁）发生屈服时，其余各点仍处于弹性状态，故

不会导致整个截面的屈服，因而构件仍能继续承载。在这种情况下，弹性失效

(一点强度)设计准则就显得有些保守。

15.椭圆形封头、碟形封头为何均设置短圆筒？答：短圆筒的作用是避免封头

和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。

16.从受力情况排序依次是半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头，由好变

差；从制造情况顺序正好相反。半球形封头是从受力分析角度，最理想的结构

形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼

焊工作量较大。半球形封头常用在高压容器上。椭圆形封头的椭球部分经线曲

率变化平滑连续，应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，

易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。

17.压力试验的目的：在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩展造成破

坏或开裂造成泄漏，检验密封结构的密封性能。对外压容器，在外压作用下，

容器中的缺陷受压应力的作用，不可能发生开裂，且外压临界失稳压力主要与

容器的几何尺寸、制造精度有关，与缺陷无关，一般不用外压试验来考核其稳

定性，而以内压试验进行“试漏”，检查是否存在穿透性缺陷。

由于在相同压力和容积下，试验介质的压缩系数越大，容器所储存的能量也越

大，爆炸也就越危险，故应用压缩系数小的流体作为试验介质。气体的压缩系

数比液体的大，因此选择液体作为试验介质，进行液压试验。

18.压力容器分类的原则：满足外载荷与内力及内力矩平衡的应力，即“非自

限性”的应力；相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的应力，在材料为塑

性材料时具有“自限性”的应力；局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加

在上述两原则下的应力之上的应力增量，具有高度的“局部性”。

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