化工设备,化工设备基础
化工设备基础知识汇总
填料的种类：1、乱堆部分 反应设备
按反应器结构型式分类
反应器
釜式（槽式） 塔式
管式 固定床 流化床
釜式反应器：主要用于液相均相、液相非均相或气液相反应。 可间歇操作，也可连续操作。由壳体、搅拌器和换热装置等 组成。
塔式反应器：指高径比较大的反应设备。广泛用于气－液相 反应、液－液相反应。
特征：反应器内填充有固定不动的固体颗粒。 可以 是催化剂，也可以是固体反应物。 适用于气固催化反应，固相加工反应，应用非常广 泛。
固定床反应器的结构型式
换热式固定床反应器
列管式固定床反应器 管内装填催化剂，反应物料自上而下通过床层；管间为载热
体，与管内物料进行换热，以维持所需的温度条件。
5、流化床反应器
组合后，泵的特性曲线由单泵同一H下Q的 倍数确定。
离心泵的类型与选用
（2）离心泵的选用
①根据被输送液体的性质确定泵的类型。 ②确定输送系统的流量和所需压头。流量由生产 任务来定，所需压头由管路的特性方程来定。 ③根据所需流量和压头确定泵的型号。 A、查性能表或特性曲线，要求流量和压头与管 路所需相适应。 B、若生产中流量有变动，以最大流量为准来查找， H也应以最大流量对应值查找。 C、若H和Q与所需要不符，则应在邻近型号中找H 和Q都稍大一点的。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器 两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后， 送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小， 持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液 体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率 降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对 侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
化工设备设计基础第6章化工设备设计概述
外压容器 : 设计压力通常为低压
一、容器的结构与分类
• 4. 按壁温分类
• ⑴ 常温容器
– 指壁温高于-20℃至200℃条件下工作的容器；
• ⑵ 高温容器
– 指壁温达到材料蠕变温度下工作的容器。对碳家钢或低 合金钢容器，温度超过420℃，合金钢（如Cr-Mo钢）超 过450℃，奥氏体不锈钢超过550℃，均属高温容器；
• ⑶ 中温容器
– 指壁温在常温和高温之间的容器；
• ⑷ 低温容器
– 指壁温低于-20℃条件下工作的容器。其中低于-20℃至 -40℃者为浅冷容器，低于-40℃者为深冷容器。
一、容器的结构与分类
• 5. 按结构材料分类
– 金属容器：目前应用最多的是低碳钢和普通低合 金钢制的容器。在腐蚀严重或产品纯度要求高的 场合，使用不锈钢、不锈复合钢板或铝、银、钴 等制的容器，在深冷操作中，可用铜或铜合金。 而承压不大的塔节或容器，可用铸铁。
•无缝钢管做筒体的公称直径系列
159 219 273 325 377 426
三、压力容器的安全监察
• 1. 安全监察的必要性
– 应用广泛、特殊、事故率高、危害性大，一旦发生破坏会导致爆炸、 介质泄漏等灾难性事故，因此必须纳为特种设备进行管理。
• 2. 压力容器相关的法规和标准
– 法规性规定：具有强制性
• A.三类容器。符合下列情况之一者为三类容器： – (1)高压容器； – (2)中压容器(毒性程度为极度和高度危害介质)； – (3)中压贮存容器(易燃或毒性程度为中度危害介质，且设计压力与容积之积pV ≥ 10MPa·m3)； – (4)中压反应容器(易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV ≥0.5MPa·m3)； – (5)低压容器(毒性程度为极度和高度危害介质，且pV ≥0.2MPa·m3)； – (6)高压、中压管壳式余热锅炉； – (7)中压搪玻璃压力容器； – (8)使用强度级别较高(抗拉强度规定值下限≥540MPa)的材料制造的压力容器； – (9)移动式压力容器，包括铁路罐车（气体、低温液体或永久气体运输车）和罐 式集装箱（介质为液化气体、低温液体等）；
化工设备基础知识
化工设备基础知识1. 引言化工设备是化学工业生产过程中的核心部分，它们扮演着将原料转化成产品的重要角色。
了解化工设备的基础知识对理解化学工业生产过程以及维护和管理化工设备都十分关键。
本文将介绍化工设备的基本概念、常见类型以及其工作原理和应用。
化工设备是指用于进行化学反应、混合物分离、质量传递或能量传递的设备。
它包括了各种容器、管道、反应器、分离器、换热器以及其他配套设备。
化工设备通常由耐腐蚀的材料制成，如不锈钢、玻璃钢和塑料等。
3.1 反应器反应器是进行化学反应的核心设备，可以用于合成新化合物、转化原料或达到其他化学目的。
常见的反应器类型包括：•批量反应器：适用于小规模实验室研究以及小批量生产。
•连续流动反应器：适用于大规模连续生产，具有高效性和稳定性。
•固定床反应器：反应物在固定的催化剂床上进行反应。
•搅拌式反应器：通过搅拌装置将反应物混合并提供充分的反应接触。
3.2 分离器分离器用于将混合物中的组分分离出来。
常见的分离器类型包括：•蒸馏塔：利用不同组分的沸点差异，通过蒸馏将混合物分离成纯组分。
•萃取塔：利用不同组分在溶剂中的溶解度差异，通过溶剂的流动将混合物分离。
•结晶器：通过调节温度和压力，使溶液中的某些组分结晶从而分离出来。
•过滤器：通过过滤设备将固体颗粒从流体中分离出来。
3.3 换热器换热器用于将热能从一个介质传递到另一个介质。
常见的换热器类型包括：•管壳式换热器：具有管束和外壳两部分，通过管道将热能传递给另一个介质。
•板式换热器：由一系列平行的金属板组成，通过板间流动的介质进行热量交换。
•空气冷却器：利用空气对介质进行冷却，常用于冷却剂回收或冷却过程中的热量排放。
4. 化工设备的工作原理和应用化工设备的工作原理和应用与其类型密切相关。
以下是一些常见化工设备的工作原理和应用举例。
4.1 批量反应器的工作原理和应用批量反应器是一种适用于小规模化学反应的设备。
它的工作原理是将反应物加入到反应器中，然后进行反应，最后将产物取出。
化工设备基础(刘尚明)课件ppt
化工设备基础 项目 创新 实践 乐学
任务一 了解化工设备基础知识
任务二 学习化工设备材料
任务三 了解化工设备管理知识
学习目标： 了解化工生产对化工设备的要求 认识本课程涉及到的有关规范并会查询 了解化工设备的种类、使用材料类型、特性及应用 了解化工设备管理知识
一、化工设备的定义及分类 1.定义 化学工业生产中所用的机器和设备的总称叫化工设备。
金属 材料
工程材料 组成
非金属 材料
复合 材料
二、金属材料的主要性能 1.力学性能
1.强度 2.硬度
3.塑性 4.冲击韧性
5.疲劳强度
✓ 强度是金属材料在外力作用下，抵抗产 生塑性变形（不可恢复的变形）和断裂 的能力
✓ 常用的强度指标是抗拉强度和屈服强度 ✓ 硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力，
或者说金属表面抵抗局部塑性变形的能 力 ✓ 材料的强度和硬度是相关的，强度越高， 塑性变形抗力越高，硬度值也就越高
一、反应器的应用 反应器广泛应用于石油、化工、医药、农药、橡胶、染 料等行业中
反应器
二、分类 1.根据物料的聚集状态分类
均相 反应器
非均相 反应器
气相 反应器
液相 反应器
气-液 反应器
气-固 反应器
液-液 反应器
液-固 反应器
气-液固反应
器
2.根据反应器结构形式分类
反应器
釜式 反应器
管式 反应器
一、反应器的常见故障现象及处理方法 区分现象 了解原因 会处理
二、釜设备的维护
日常 维护
釜式反 应器的
检査
1.经常观察压力表指示值； 2.要注意设备有无异常振动和声； 3.电动机不得超过额定电流； 4.减速机齿轮啮合正常，不得有异常声音；压 力润滑系统，水冷却系统畅通好用 ； 5.经常观察各部密封垫片是否严密可靠 。
化工设备机械基础
二、钢铁牌号及表达措施：
3、特殊性能钢 主要指不锈耐酸钢 铬不锈钢，如1Cr13 铬镍不锈钢，如0Cr18Ni9 节镍不锈钢
表1-2 压力容器用碳素钢镇定钢板旳合用范围表
钢板 牌号
Q235-B
使用温 度℃
0~350
设计 壳体钢 压力 板厚度 MPa mm
≤1.6 ≤20
• 其他限 制
• 不得用 于毒性 程度为 高度或 极度危 害介质 旳压力 容器
Q235-C 0~400 ≤2.5 ≤30
二、钢铁牌号及表达措施（GB/T221-2023）
二、常见腐蚀类型 2. 晶间腐蚀
发生在晶界，晶粒之间结合力下降，与元素Cr旳含量有关。
奥氏体不锈钢晶粒——阴极 晶粒边界析出旳碳化铬 贫铬区——阳极 晶粒边界
图1-1 奥氏体不锈钢旳晶间腐蚀
二、常见腐蚀类型
3. 应力腐蚀
金属在腐蚀介质 和拉应力旳共同 作用下产生旳一 种破坏形式。腐 蚀与拉应力起相 互增进旳作用。
所体现旳行为，涉及变形和抗力，即在外力作用 下不产生超出允许旳变形或不被破坏旳能力。
1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变 形和断裂旳特征。
屈服强度σs(σ0.2) 抗拉强度σb 蠕变强度σn 持久强度σD
金属材料承受载荷作用， 当载荷不再增长或缓慢 增长时，仍继续发生明 显旳塑性变形，这种现 象就称为屈服。
腐蚀性介质
原始裂纹 保护膜
应力方向 金属本身
裂纹尖端 裂纹将扩展旳区域
图1-2 应力腐蚀旳裂纹扩展
化工设备基本知识
化工设备基本知识目录1. 化工设备概述 (2)1.1 化工设备的定义与分类 (2)1.2 化工设备在化工生产中的重要性 (4)1.3 化工设备的发展趋势 (4)2. 常用化工设备 (6)2.1 反应设备 (8)2.1.1 反应釜 (9)2.1.2 搅拌器 (10)2.1.3 传质设备 (12)2.2 储存设备 (12)2.2.1 液体储罐 (14)2.2.2 气体储罐 (14)2.3 过滤设备 (16)2.3.1 过滤器 (17)2.3.2 离心分离器 (19)2.4 蒸发设备 (20)2.4.1 蒸发器 (21)2.4.2 冷却器 (22)3. 化工设备材料 (23)3.1 常用材料及其特性 (25)3.2 材料选择原则 (26)3.3 材料的腐蚀与防护 (27)4. 化工设备安全与环保 (28)4.1 设备安全操作规程 (29)4.2 设备的安全防护措施 (30)4.3 化工废弃物的处理与环保 (31)5. 化工设备的维护与检修 (32)5.1 设备的日常检查与维护 (35)5.2 设备的故障诊断与排除 (36)5.3 设备的检修与保养 (37)6. 化工设备的管理与操作 (38)6.1 设备管理的重要性 (40)6.2 设备操作人员的培训与管理 (41)6.3 设备运行的监控与调整 (43)1. 化工设备概述化工设备是化工行业生产核心设施，指用于进行化工反应、分离、提纯、混合等操作的专门设备。
它们广泛应用于各种化工生产领域，包括石油化工、肥料、农药、医药、电子化学品等。
化工设备种类繁多，主要包括反应器、分离器、输送设备、加热、冷却设备等。
每个设备都具有独特的结构设计和工作原理，旨在满足特定化工生产工艺的需求。
化工设备的安全性、可靠性、节能效率、环境友好性等方面都对其应用品质至关重要。
随着化工工艺不断发展，对化工设备性能的要求也越来越高，例如更高的工作压力、更低的能量消耗、更强的抗腐蚀性能等。
化工静设备基础知识
二、化工设备的概念
化工设备
指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械， 如各种容器（槽、罐等）、反应釜、换热器、塔器、普 通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、吸附 设备、普通分离设备以及离子交换设备等，又称“静设 备”。 化工机器（化工机械）
Ⅲ、塔设备的总体结构
塔设备的总体结构有内件、塔体、支座、人孔或手孔、 除沫器、接管、吊柱、扶梯、操作平台等。 a. 塔体（外壳）——由圆筒（等径或不等径）、上、下封 头构成。工作时承受内压或外压及温度；风载荷；地震载荷； 偏置构件的偏心重力载荷等。 b. 支座——塔设备高大沉重，一般采用裙式支座。 c. 人孔——不同的塔设备，人孔或手孔的结构及位置等也 不相同。 d. 接管——有进、出液管、进、出气管、回流管、取样管、 仪表管、液位计管等。 e. 除沫器——用于捕集夹带在气流中的液滴。 f. 吊柱——安装于塔顶，用于安装、检修时吊运塔内件。
水平管式反应器
盘管式反应器
多管并联管式反应器
Ⅴ、塔式反应器
塔式反应器是指高径比较 大的反应设备。广泛应用于 气—液相反应和液—液相反应。 在气液相反应过程中，至少有 一种反应物在气相，另一些反 应物则在液相，气相中的反应 物必须传递至液相，在液相中 发生化学反应。有时，反应物 都存在于气相，它们一齐传递 到催化剂溶液中进行反应。气 液相反应属于非均相反应过程。 处理气液相反应过程的反应器 称为气液相反应器。
以冷的原料作为载热体，使冷原料本身预热到反应所需
的温度，然后进入床层进行反应。
自热式固定床反应器
化工设备基本知识
• 5.支座 • 化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支 座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式 支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙 式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种；以鞍式支座 应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 • 6.安全附件 • 由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在 容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数， 以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 • 化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁 装置、压力表、液面计、测温仪表等。 • 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了 一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。 对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内 装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。
• （二）按原理与作用分 • 根据化工容器在生产工艺过程中的作用，可分为反应容器、换热容器、 分离容器、储存容器。 • 1.反应容器（代号R）主要是用于完成介质的物理、化学反应的容器， 如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、蒸压釜、煤气发生炉等。 • 2.换热容器（代号E）主要是用于完成介质热量交换的容器。如管壳式 余热锅炉、热交换器、冷却器、冷凝器、蒸发器、加热器等。 • 3.分离容器（代号S）主要是用于完成介质流体压力平衡缓冲和气体净 3. S 化分离的容器。如分离器、过滤器、蒸发器、集油器、缓冲器、干燥 塔等。 • 4.储存容器（代号C，其中球罐代号B）主要是用于储存、盛装气体、 液体、液化气体等介质的容器。如液氨储罐、液化石油气储罐等。 • 在一台化工容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工 艺过程的主要作用来划分品种。
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化工设备考试题A
一、填空题（每空1分、共20分）
1、压力容器按工艺用途可分为_____________、____________、____________和_____________ 容器。
2、《压力容器安全技术监察规程》按容器的_____________、____________、____________及容器在生产过程中的作用综合考虑，把压力容器分为三个类别。
3、压力容器用钢在出厂时的必检项目是_____________、____________ 、_____________、____________ 、_____________、____________ 。
4、边缘应力的两个显著特点是 _____________、____________。
5、在容器上开孔后，常用补强结构有___________、__________ 和_________。
6、大型立式容器常采用_______支座，大型卧式容器采用_______支座。
二、单项选择题（每题2分、共10分）
1、受气体压力作用的薄壁圆筒，其环向应力和轴向应力的关系是
（）
A：环向应力是轴向应力的2倍； B：轴向应力是环向应力的2倍；
C：环向应力和轴向应力一样大； D：以上都不是。
2、外压薄壁容器失稳的根本原因是（）
A：容器所受外压力太大；B：容器实际受的外压力超过了容器的临界压力；
C：容器所用材料的质量太差； D：容器的壁厚太薄。
3、16MnR是（）
A：含锰量16%的高合金钢； B：含碳量1.6%的高碳钢；
C：平均含碳量0.16%的低合金压力容器用钢；D：以上都不是。
4、压力容器在进行液压试验时，其试验应力应该满足的条件是
（）
A：不超过容器材料在设计温度下屈服点的90%与焊接接头系数的乘积；
B：不超过容器材料在试验温度下屈服点的90%与焊接接头系数的乘积；
C：不超过容器材料在设计温度下许用应力的90%与焊接接头系数的乘积；
D：不超过容器材料在试验温度下许用应力的90%与焊接接头系数的乘积。
5、一无缝钢管制成的圆筒，在计算其厚度时其中的焊接接头系数应
取（）
A：0； B：0.9； C：1.0； D：不能确定。
三.回答问题（12+12+13+13=50分）
1、在厚壁容器的密封结构中，强制式密封和自紧式密封各有何特
点？
2、什么是外压容器的临界压力？临界压力与那些因素有关？
3、固定管板式换热器由那些主要零部件组成（至少说出8个）？
4、塔设备上有那些载荷？分别对塔设备有何影响？
四、计算(20分)
某化工厂反应釜，内径1400mm，设计压力1.6MPa，设计温度170℃，釜体材料0Cr18Ni10Ti钢板，采用双面对接焊，全部无损检测。
已知170℃时材料的许用应力134.2MPa，20℃时许用应力137MPa，20℃时
材料的屈服点205MPa，厚度附加量按1mm计。
试确定釜体（不包括封头）的厚度，并校核水压试验时釜体的强度（试验液体静压力可忽略不计）。
化工设备考试题B
一、填空题（每空1分、共20分）
1、受气体压力作用的薄壁圆筒，其环向应力是轴向应力的________倍。
2、GB150—1998所代表的标准的名称是_______________________。
3、对压力容器用钢的基本要求是_____________、____________ 、_____________、____________ 。
4、边缘应力的两个显著特点是 _____________、____________。
5、外压薄壁容器的失效形式是____________和__________ 其中__________是主要的。
6、大型立式容器常采用_______支座，大型卧式容器采用_______支座。
7、压力容器法兰密封面的形式有__________、____________、____________。
8、填料塔内部构件主要有__________、__________、__________、__________。
二、单项选择题（每题2分、共10分）
1、《压力容器安全技术监察规程》把容器分为（）
A：2类； B：3类；C：4类； D：以上都不是。
2、外压薄壁容器失稳的根本原因是（）
A：容器所受外压力太大；B：容器实际受的外压力超过了容器的临界压力；
C：容器所用材料的质量太差； D：容器的壁厚太薄。
3、16MnDR是（）
A：含锰量16%的高合金钢； B：含碳量1.6%的高碳钢；
C：平均含碳量0.16%的低温压力容器用低合金钢；D：以上都不是。
4、压力容器在进行气压试验时，其试验应力应该满足的条件是
（）
A：不超过容器材料在设计温度下屈服点的90%与焊接接头系数的乘积；
B：不超过容器材料在试验温度下屈服点的80%与焊接接头系数的乘积；
C：不超过容器材料在设计温度下许用应力的80%与焊接接头系数的乘积；
D：不超过容器材料在试验温度下许用应力的90%焊接接头系数的乘积。
5、一无缝钢管制成的圆筒，在计算其厚度时其中的焊接接头系数应
取（）
A：0； B：0.9； C：1.0； D：不能确定。
三.回答问题（12+12+13+13=50分）
1、写出8个压力容器常用钢材的牌号
2、在容器上开孔对容器有何影响？补强形式有那几种？
3、固定管板式换热器由那些主要零部件组成（至少说出8个）？
4、卧式容器在什么情况下，在什么部位会出现“扁塌”现象？对容器有何影响？
四、计算(20分)
某化工厂反应釜，内径1400mm，设计压力1.6MPa，设计温度170℃，釜体材料0Cr18Ni10Ti钢板，采用双面对接焊，全部无损检测。
已知170℃时材料的许用应力134.2MPa，20℃时许用应力137MPa，20℃时
材料的屈服点205MPa，厚度附加量按1mm计。
试确定釜体(不包括封头)的厚度，并校核水压试验时釜体的强度（试验液体静压力可忽略不计）。
化工设备试题答案A
一.填空题
1、反应容器、换热容器、分离容器、储存容器
2、压力等级、容积大小、介质及容器的类型
3、化学成分、拉伸强度、屈服点、断后伸长率、180度冷弯、冲击
功
4、局部性、自限性
5、补强圈补强、厚壁接管补强、整锻件补强
6、裙式、鞍式
二.单项选择题
1、A；
2、B；
3、C；
4、B；
5、C
三.问答题
1、强制式密封是依靠螺栓的拉紧力来保证一定的压紧力，达到密封的目的。
内压上升后螺栓被拉长，减少了压紧力，因此要求有较大的螺栓预紧力。
自紧式密封是依靠其自身结构上的特点，使内压力上升后压紧力反而自动增大，以适应密封的要求，而螺栓仅用来产生初始的密封压紧力。
2、导致外压容器发生失稳的最低外压力称为临界压力。
临界压力主要与容器的几何尺寸如长度、厚度、直径有关，其次还与制造质量、材料及使用温度有关。
3、固定管板式换热器主要由壳体、管板、换热管、拉杆、定距管、折流板、物料进出口、支座、膨胀节等组成。
4、（1）操作压力及试验压力：操作压力使设备产生拉或压应力，试验压力是设备产生拉应力；（2）质量载荷：使设备产生压应力；
（3）地震载荷和风载荷：使设备产生弯曲应力；（4）偏心载荷：使设备产生压应力和弯曲应力。
四.计算题
解：1、参数确定
p c=1.6MPa t=170℃φ=1.0 [σ]t=134.2MPa C=1mm
2、釜体厚度确定
δ=p c D i/(2[σ]tφ-p c)=1.6×1400/(2×134.2×1.0-1.6)=8.4mm,
8.4+1=9.4mm,大于δmin+C2=2+C2, 所以按钢板厚度规格圆整δn=10mm.
3、釜体水压试验时的应力校核
p T=1.25p[σ]/[σ]t=1.25×1.6×137/134.2=2.04MPa
σT=(p T+p L)(D i+δe)/2δe=(2.04+0)(1400+9)/2×9=159.7MPa
δe=δn-C=10-1=9mm, 0.9φσs=0.9×1.0×205=184.5MPa
159.7MPa<184.5MPa, 即σT<0.9φσs
所以，水压试验时釜体强度满足要求。
化工设备试题答案B
一. 填空题
1、2
2、钢制压力容器
3、较高的强度、良好的塑性和韧性、良好的焊接性、良好的耐腐蚀
性
4、局部性、自限性
5、强度不足、失稳、失稳布
6、裙式、鞍式
7、平面、凹凸面、榫槽面
8、填料、喷淋装置、液体再分装置、填料支承
二. 单项选择题
1、B；
2、B；
3、C；
4、B；
5、C
三. 问答题
1、Q235—AF、Q235—A、20R、16MnR、15MnVR 、18MnMoNbR、16MnDR、0Cr13、0Cr18Nb10Ti。
2、整体强度削弱、开孔边缘产生应力集中，补强形式有补强圈补强、厚壁接管补强、整锻件补强。
3、固定管板式换热器主要由壳体、管板、换热管、拉杆、定距管、折流板、物料进出口、支座、膨胀节等。
4、当鞍座与封头切线的距离大于0.5倍的封头平均半径、而且在鞍座处无加强圈时，鞍座上部的筒体会出现“扁塌”现象，使鞍座处筒体的承载能力减弱，轴向应力和切向剪应力增大。