化工设备设计基础复习资料
化工设备基础总复习
《化工设备设计基础》综合复习资料一、填空题1. 力的合成与分解法则有和两种。
2. 作用在梁上的载荷一般可分为集中力、和；根据梁的约束及支承情况可以分为简支梁、和三种。
3. 钢材中含有杂质硫会造成钢材的性增加，含有杂质磷会造成性增加。
4. 两物体之间的机械作用称之为力。
力的三要素是、和。
5. 材料破坏的主要形式有和。
6. 平面力偶系平衡的充要条件是。
7. 设计温度在压力容器的壁厚计算公式中尽管没有直接出现，但它是和确定时不可缺少的参数。
8. 压力容器制造完成之后必须进行压力试验，按照压力试验的介质种类可以分为和两种方法。
9. GB 150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的标准。
10. 在压力容器的四个壁厚中，图纸上所标注的厚度是厚度，用来承担外载荷强度的厚度是厚度。
11. 法兰联接结构，一般是由、和三部分组成。
12. 为使薄壁回转壳体应力分析过程简化除假定壳体是的之外，还作了、和。
13. 塔设备的裙座与筒体搭接结构焊缝受应力作用；对接结构焊缝承受应力作用。
14. 内压操作的塔设备其最大组合轴向拉应力出现在工况时设备侧。
二、判断题1. 轴力图可以确定最大轴力的值及横截面危险截面位置，为强度计算提供依据。
2. 有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差，其数值等于计算厚度。
3. 法兰联接中，预紧密封比压大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封，所以预紧密封比压越大越好。
4. 使梁变成凹形的弯矩为负弯矩，使梁变成凸形的弯矩为正弯矩。
5. 外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。
6. 钢板卷制的压力容器筒体的公称直径指的是其内径，而无缝钢管做筒体时公称直径则是指其外径。
7. 平面力偶系平衡的充要条件是合力为零。
8. 假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。
9. 由于容器的公称直径和管子的公称直径所代表的具体尺寸不同，所以，同样公称直径的容器法兰和管法兰，他们的尺寸亦不相同，二者不能互相代用。
化工设备机械基础-总复习
第一章 静力分析（刚体）
分析： 未知数与平衡方程数 BE与CE为二力杆
［例题］图示结构由曲梁ABCD及杆CE、BE和GE构成，A、B、C、E、G均为铰接。已知F=20kN，均布载荷q=10kN／m，M=20kN·m，a=2m。试求A、G处的反力及杆BE、CE所受之力。
第一章 静力分析（刚体）
贮运设备
按承压高低分类
常压容器：p < 0.1 MPa
低压容器：0.1≤p < 1.6 MPa
中压容器：1.6≤p < 10 MPa
高压容器：10≤p < 100 MPa
超高压容器：100 MPa ≤p
按综合安全管理分类
I类容器－II类容器－III类容器
第六章 化工设备设计概述
第六章 化工设备设计概述
第三章 弯曲(梁)
梁的弯曲强度公式
02
梁的弯曲要解决的三类问题
03
强度校核
04
确定梁的截面形状、尺寸
05
计算梁的许可载荷
06
首先进行静力分析，求解约束反力；
其次内力分析画出正确的剪力图和弯矩图，确定危险截面；
08
求解危险截面的最大弯曲应力；
09
利用弯曲强度条件（或其公式的变形）求解问题。
第四章 应力状态和强度理论
第三章 弯曲(梁)
［例题］已知梁的载荷F=10kN，q=10kN／m，b=1m，a=0.4m，列出梁的剪力、弯矩方程，并做出剪力、弯矩图。 解：⑴ 画受力图，列平衡方程，求支反力； NB=1kN Nc=19 kN ⑵ 利用截面法分别列出AC、CB段的剪力和弯矩方程； AC段：Q(X)=-10 M(X)=-10X (0≤X<0.4) CB段：Q(X)=13-10X M(X)=-5X2 + 13X - 8.4 (0.4<X≤1.4) ⑶ 画出剪力图和弯矩图
《化工设备设计基础》综合复习资料
《化工设备设计基础》综合复习资料一、填空题1. 平面力系问题的各类约束中，光滑面约束存在个约束反力，固定端约束存在个约束反力。
2. 提高梁弯曲强度条件的主要途径有选用合理截面提高；合理安排受力情况减小等措施。
3．压力容器按其用途可分为反应器、分离器、热交换器和储存等四类。
4．内压圆筒的设计采用_________强度理论。
5. 压力容器开孔进行补强设计的原则有和两种。
6．裙座与塔体的焊接有和2种型式。
7. 标准椭圆形封头的长、短半轴之比a/b= ，此时K= 。
8. 单元体的应力状态可以分为三类：、和。
9. 法兰尺寸系列表中的法兰尺寸计算是在规定设计温度为、材料是的基础上，考虑多种因素，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。
10. 求取构件内力的方法是。
11．最高工作压力是指在正常工作情况下，____________可能达到的最高压力。
12．封头按形状分为_______蝶形________、____椭圆____________和平板封头三类。
13. 化工设备开孔区强度受到削弱通常采用的补强结构有补强结构、补强结构和补强结构。
14. 法兰公称压力的确定与法兰的最大、和三个因素有关。
二判断题1．假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生失稳。
2．18MnMoNbR钢板的屈服点比Q235-AR钢板的屈服点高108%，因此，用18MnMoNbR钢板制造的外压容器要比用Q235-AR钢板制造的同一设计条件下的外压容器节省许多钢材。
3．设计某一钢制外压短圆筒时，发现采用20g钢板算得的临界压力比设计要求低10%，后改用屈服点比20g高35%的16MnR钢板，即可满足设计要求。
4．几何形状和尺寸完全相同的三个不同材料制造的外压圆筒，其临界失稳压力大小依次为：P cr不锈钢>P cr 铝>P cr铜。
5．外压容器采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，则容器的总重量就愈轻。
《化工设备设计基础》综合复习资料
《化工设备设计基础》综合复习资料一、名词解释1．外压容器容器内外的压力差小于零叫外压容器。
2．边缘应力由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。
3．基本风压值以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。
4．计算厚度由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。
5．低压容器对内压容器当其设计压力为 1.6MPa0<.时为低压容器。
≤1MPaP6．等面积补强法在有效的补强范围内，开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。
7．回转壳体一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。
8．公称压力将压力容器所受到的压力分成若干个等级，这个规定的标准压力等级就是公称压力。
9．计算压力在相应设计温度下，用以确定容器壁厚的压力为计算压力。
10．20R20表示含碳量为0.2%，R表示容器用钢。
11．设计压力设定在容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。
12．强制式密封完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。
13．强度构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。
14．临界压力导致外压圆筒失稳的外压为临界压力。
15．主应力在单元体的三对相互垂直的平面上只作用有正应力而无剪应力，这样的平面为主平面。
在主平面上作用的正应力为主应力。
二、判断是非题（正确的划√，错误划×）1．内压圆筒开椭圆孔时，其长轴应与轴线平行。
（×）2．设计压力为4MPa的容器为高压容器。
（×）3．容器的名义厚度与计算厚度的差值是壁厚附加量。
（×）4．受内压作用的容器必须按强度计算进行壁厚设计。
（√）5．一常压塔最大压应力应发生在安装检修时的设备迎风侧。
（×）6．在补强圈上开有一个M10的小螺纹孔。
（√）7．压力容器无论制造完毕后或检修完毕后，必须进行压力试验。
化工设备设计基础复习资料(本)
《化工设备设计基础》综合复习资料一、填空1.在工程上，强度条件可以解决三类问题： 、 、 。
2.杆件以轴线变弯为主要特征的变形称为 ；以此为主要变形的杆简称为 。
3.梁上向上的外力均产生 ；而向下的外力均产生 。
4.若梁上作用有集中力偶，则截面左侧顺时针转向的力偶或截面右侧逆时针转向的力偶取 ，反之取 。
5.工程上常用于联结构件的联结件的失效形式包括： 和 。
6.对发生剪切变形的构件，通常除了进行剪切强度计算外，还要进行 强度计算。
7.以扭转为主要变形的直杆，通常称为 。
8.金属材料的基本性能包括 、 、 和 。
9.δ、ψ是金属材料的 指标；b σ、s σ是材料的 指标；k α是材料的 指标。
10.按材料成分划分，Q235-A 属于 钢，16MnR 属于 钢。
11.纯铁在不同温度下具有两种不同的晶体结构，即 晶格与 晶格。
12.工程上以 和 作为衡量金属静载荷下塑性变形能力的指标。
13.对于承受波动或冲击载荷的零件及在低温条件下使用的设备，必须考虑 。
14.金属材料在高温长期工作时，在一定应力下，会随着时间的延长缓慢地不断发生塑性变化的现象，称为 现象。
15.碳钢和铁是工程应用最广泛、最重要的金属材料。
它们是由 铁和 碳及 杂质元素所组成的合金，称“铁碳合金”。
16.按照腐蚀反应进行的方式，金属的腐蚀可分为 与 两类。
17.工程中的约束可以归纳为 、 、 、 等几种基本形式。
18.边缘应力的两大特点是 和 。
19.卧式容器的支座有三种： 、 、 。
20.受外压的长圆筒，侧向失稳时波形数 ；短圆筒侧向失稳时波形数为 的整数。
21.按应用分类，可以将压力容器分为 、 、 、 。
22.按容器的外径Do 和内径Di 的比值K 不同，可将容器分为： 、 。
23.薄壁圆筒形压力容器环向应力为经向应力的 倍。
24.外压容器失稳前，壳壁内存在有压应力，外压卸掉后变形完全恢复；失稳后，壳壁内产生了以 为主的复杂应力。
化工设备设计基础
《化工设备设计基础》综合复习资料一、填空题1. 力的机械作用对物体产生两种效应：使 ，即外效应；使 ，即内效应。
2. 杆件在外力作用下变形的基本形式有拉伸或压缩、 、 和 。
3. b s σσ,是金属材料的 指标，ψδ,是金属材料的 指标。
4. 一容器的筒体由钢板卷制而成，则筒体的公称直径是指它们的 。
5. 边缘应力特征为 和 。
6. 压力容器做水压试验时的试验介质是 。
7. 受外压的长圆筒首先发生的是 破坏，而不是 破坏。
8. 焊缝系数的选择与 和 有关。
9. 力的合成与分解法则有 和 两种。
10. 作用在梁上的载荷一般可分为集中力、 和 ；根据梁的约束及支承情况可以分为简支梁、 和 三种。
11. 钢材中含有杂质硫会造成钢材的 性增加，含有杂质磷会造成 性增加。
12. 直立设备塔除承受工作介质压力作用外，一般还承受 、 、 和 的作用。
13. 一筒体由无缝钢管制成，则筒体的公称直径是指它的 。
14. 对一台卧式容器应选2个鞍式支座，其中一个为 型鞍式支座，另一个为 型鞍式支座。
15. 根据直杆拉伸与压缩的强度条件可以进行 、 和 等三类强度计算问题。
16. 分布载荷和剪力的关系式是 ，和弯矩的关系式是 。
17．压力容器按容器壁温可分为 、 、 和 容器四种。
18. 外压容器的焊缝系数均取φ= 。
19. 当地震烈度 度时，设计塔设备必须考虑地震载荷。
20. 压力容器法兰分为 法兰和 法兰两类。
21. 在外压圆筒外部或内部装几个加强圈，能够缩短圆筒的 ，增加圆筒的 。
二、判断题1. 轴力图可以确定最大轴力的值及横截面危险截面位置，为强度计算提供依据。
2. 有效厚度指名义厚度减去腐蚀裕量和钢板厚度负偏差，其数值等于计算厚度。
3. 法兰联接中，预紧密封比压大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封，所以预紧密封比压越大越好。
4. 一般情况下，钢板材料的许用应力[σ]t随钢板使用温度的升高而降低，随钢板厚度的增加而增加。
化工设备设计基础复习资料
化工设备设计基础一、简答题1、换热器管箱在什么情况下要进行热处理？为什么？答：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，应进行焊后热处理。
设备法兰密封面热处理后精加工。
因为热处理使得设备法兰较大变形得以恢复，充分保证了设备法兰的密封性。
2、构件在外力作用下，安全可靠地进行工作应满足哪些力学条件？答：（1）强度条件；（2）刚度条件；（3）稳定性条件 2、常见典型平面约束有几种？答：（1）柔索约束，如绳子、链条、皮带、钢丝等（2）理想光滑面约束（3）圆柱铰链约束3、材料力学对变形固体作了哪些假设？答：（1）连续性假设（2）均匀性假设（3）各向同性假设4、提高梁弯曲强度和刚度的措施？答：（1）合理安排梁的受力情况（2）选择合理的截面形状4、引构件产生交变应力的原因有哪些？答：（1）载荷作周期性变化（2）载荷不变化，但构件作某些周期性运动 6、提高构件疲劳强度的措施？答：（1）减缓应力的集中（2）降低表面粗糙度（3）增加表面强度7、化工容器零部件标准化的意义是什么？答：标准化是组织现代化生产的重要手段，实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本，从而提高产品的竞争力，实现标准化，可以增加零部件的互换性，有利于设计、制造、安装和维修，提高劳动生产率。
标准化为组织专业生产提供了有利条件。
有利于合理利用国家资源，节省材料等。
标准化的基本参数公称直径、公称压力。
8、从容器的安全、制造、使用等方面说明对化工容器机械设计有哪些基本要求？答（1）强度（2）刚度（3）稳定性（4）耐久性（5）密封性（6）节省材料和便于制造（7）方便操作和便于运输。
9、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围？答：（1）回转壳体曲面在几何上是轴对称的壳体厚度无实变。
曲率半径连续变化的、材料均匀、连续且各向同性。
（2）载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的没有突变情况（3）壳体边界应该是自由。
化工设备设计基础期末考试复习资料
《化工设备设计基础》课程综合复习资料一、判断题1.在补强圈上设置一个M10的螺纹孔，其目的是为了检验焊缝紧密性。
答案：√2.轴力图可以确定最大轴力的值及横截面危险截面位置，为强度计算提供依据。
答案：√3.法兰联接中，预紧密封比压大，则工作时可有较大的工作密封比压，有利于保证密封，所以预紧密封比压越大越好。
答案：×4.一般情况下，钢板材料的许用应力[σ]t随钢板使用温度的升高而降低，随钢板厚度的增加而增加。
答案：×≤0，说明地脚5.塔设备的裙座地脚螺栓设计计算结果中，如果地脚螺栓承受的最大拉应力B螺栓实际并未承受载荷，设备自身足够稳定，因此可不必设置地脚螺栓。
答案：×6.16MnDR是低温压力容器专用钢材，其碳含量约为0.16%。
答案：√7.整体补强就是用增加整个筒体或封头壁厚的办法来降低峰值应力，使之达到工程许可的程度。
当筒身上开设排孔，或封头上开孔较多时，可采用整体补强的办法。
答案：√8.我国第一部压力容器的国家标准是GB/T 151-2014《热交换器》。
答案：×9.进行梁的弯曲强度计算时，对于抗拉和抗压强度不同的材料，只要求出最大拉应力，满足抗拉强度条件。
答案：×10.压力容器法兰的公称直径指的是与之相连的容器筒体或封头的公称直径。
答案：√11.薄膜理论中轴对称壳体主要指壳体的几何形状和约束条件是对称于旋转轴的。
答案：×12.当筒体足够长，两端刚性较高的封头对筒体的中部的变形不能起到有效支撑作用时，筒体最容易失稳压瘪。
答案：√13.“等面积补强法”的计算原则是：处于补强有效区内的补强金属截面面积，应该至少等于或大于被削去的金属截面面积。
答案：√14.由于边缘应力具有局部性，在设计中可以在结构上只作局部处理。
答案：×15.容器类别越高，设计、制造、检验、管理等方面的要求越严格。
答案：√16.薄壁圆筒两端受轴向均布外压作用，当达到临界压力值时，同样会发生失稳现象，这种失稳状态与径向承受外压圆筒失稳完全相同。
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《化工设备设计基础》复习资料
一、单项选择题（每题2分，共24分）
1．内压操作的塔设备，最大组合轴向压应力出现在（）。
A．正常操作 B．停车情况 C．检修情况 D．以上答案都不对
2．目前，裙座与塔体连接焊缝的结构型式有（）。
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
3．塔盘在结构方面要有一定的（）以维持水平。
A．强度 B．刚度 C．稳定性 D．其它
4．搅拌器罐体长径比对夹套传热有显著影响，容积一定时长径比越大，则夹套的传热面积（）。
A．越大 B．越小 C．不变 D．以上答案均不对
5．与填料密封相比，机械密封的（）大约为填料密封的百分之一。
A．泄漏率 B．密封性 C．磨损率 D．使用率
6．列管换热器的传热效率（）板式换热器，且金属消耗量大。
A．不如 B．高于 C．等同 D．以上答案均不对
7．在高温高压条件下，换热器的管板与管子一般采用（）连接保持紧密性。
A．胀焊结合 B．胀接 C．搭接 D．对接
8．膨胀节是装在固定管板换热器上的挠性元件，其作用是（）。
A．消除壳体薄膜应力B．消除或减小不利的温差应力
C．消除管子中的拉脱力 D．增大换热器的换热能力
9．塔设备设计中最需要设置地脚螺栓的工况是（）。
A．空塔检修 B．水压试验 C．满负荷操作 D．其它
10．列管式换热强度焊的连接方式适用的条件范围为（）。
A．较高压力和较大振动场合 B．较高温度和较大振动场合
C．较大振动和间隙腐蚀场合 D．较高压力和较高温度场合
11．塔节的长度取决于（）。
A．工艺条件 B．塔径 C．操作情况 D．塔板数
12．在塔和塔段最底一层塔盘的降液管末端设置液封盘，其目的是（）。
A．防止液沫夹带B．保证降液管出口处的密封
C．防止淹塔D．防止液泛
二、填空题（每题2分，共12分）
1、塔设备按操作压力分为塔、常压塔和。
2．填料塔所用填料有鲍尔环、拉西环、阶梯环等填料；而随着金属丝网及金属板波纹等填料的使用，使填料塔效率大为提高。
3．管子与管板胀接时，除外，近年来已出现液压胀管
与胀管的方法。
4．搅拌反应器的传动装置包括：、、及机座等。
5．搅拌器转轴密封型式很多，有、液封、
和迷宫密封等。
6．正常操作的带夹套的反应器，其筒体和下封头的壁厚应按
和分别计算。
三、判断说明题（每题4分，共24分）
1．塔体压力试验时，不论水压试验或气压试验，限制条件都是相同的。
2．对易起泡的物料和具有腐蚀性的介质，已采用填料塔为好。
3．列管换热器温差应力只与换热器的类型及管壳程论热介质的温差有关，而与其它因素无关。
4．折流板与换热器壳体一般采用点焊固定连接。
5．填料密封中的液膜又使搅拌轴润滑和实现密封的双重作用。
6．安装在混凝土框架内的塔设备，不宜作轴向变形的限制。
．
四、简答题（每题4分，共20分）
1．裙座圈与塔体间的焊接接头形式有哪些，各有什么特点？
2．列管换热器机械设计包括哪些内容？
3．搅拌“打旋”是怎么回事，该如何考虑？
4．塔体上下封头受载有何区别？
5．设计多管程换热器时，确定分程隔板位置的原则是什么？
五、综合题（每题10分，共20分）
1．试述圆筒型裙座圈设计计算过程。
2．下图所示为一塔板的局部结构，是对各编号注上结构名称并说明作用。
化工设备设计答案
一、单项选择题（每题2分，共24分）
1．B 2．B 3．B 4．A 5．A 6．A 7．A 8．B
9．A 10．D 11．B 12．B
二、填空题（每题2分，共12分）
1．正压，负压塔 2．乱堆，规整 3．机械滚胀，爆炸 4．电机，减速装置 5．机械密封，填料密封 6．承受内压，外压
三、判断说明题（每题4分，共24分）
1．正确。
负压塔介质产生的是压应力，背风侧风弯矩产生的也是压应力。
2．正确。
因填料能使泡沫破裂，且可通过选择填料材料达到防腐目的。
3．不正确。
还与管壳所用材料有关。
4．不正确。
折流板一般通过拉杆、定距管进行定位连接。
便于检修时拆卸。
5．正确。
靠液膜作用使密封面的凹凸不平处实现密封，阻止设备内流体漏出和外部介质渗入。
6．正确。
因高塔在高温条件操作时，轴向膨胀量可达很大数值，要有自由伸缩的余地。
四、简答题（每题4分，共20分）
1．包括对接和搭接焊缝两种形式。
对接焊裙座圈直径与塔体直径相同，这种焊缝受压，可以承受较大的轴向载荷，常用于大塔，但因该焊缝位于塔底封头曲面部分，从而恶化了封头的受力状况。
采用搭接时裙座圈内径稍大于塔体外径，该焊缝受剪，承载能力较差，多用于小塔。
2．包括结构设计和强度设计。
结构设计包括管壳程结构形式、管子排列方式、管板结构及管子与管板连接、管板与壳体连接方式等内容。
强度设计包括设计筒体、封头、法兰、开孔、支座等；换热器特有的强度设计，包括管板设计、筒体和管子轴向应力校核及管子拉脱力校核等内容。
3．安装在搅拌设备中心的搅拌器，当液体粘度不高、搅拌器转速足够高时，切向流会形成“圆柱状回转区”；罐体内液体在离心力作用下甩向器壁，使周边的液体沿器壁上升而中心部分液面下降，形成一大旋涡，搅拌器转速越高，旋涡越深，即“打漩”。
打漩几乎不产生轴向混合作用，为了消除打漩现象，可在反应器内按设挡板。
4．塔体上封头受载主要是介质压力，其他载荷影响不大。
而下封头除受气体介质压力外，还有液体重量、风弯矩、地震弯矩、偏心弯矩等载荷作用。
5．各管程管数应大致相等；相邻程间平均壁温差一般不应超过28℃；各程间密封长度应最短；分程隔板形状应简单。
五、综合题（每题10分，共20分）
1．
（1）首先选取裙座圈厚度等于塔体壁厚；
（2）对基底截面（基础环与裙座圈的焊缝截面）及裙座开孔截面和其他危险截面进行轴向强度和稳定性校核；
（3）确定地脚螺栓直径、数量，基础环尺寸及选择混凝土牌号等。
2．
1–压圈，压紧石棉绳 2–溢流堰，保持液层高度，促使液流均匀分布 3–石棉绳，密封作用， 4–塔盘板，承液，实现气、液传质 5–降液管，液体由上层塔板流入下层塔板通道 6–液封盘，保证降液管出口处的液封 7–泪孔，检修、停工时排液。