过程设备设计习题..

目录第一章压力容器导言 (1)第二章压力容器应力分析 (5)第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 (13)第四章压力容器设计 (16)第五章储存设备 (23)第六章换热设备 (24)第七章塔设备 (26)第八章反应设备 (26)【概念题参考答案】 (27)第一章压力容器导言【教学基本内容和要求】1．了解压力容器基本组成和主要零部件；2．了解介质的毒性和易燃性，掌握压力容器几种不同分类方法；3．了解压力容器的质量保证体系的内容，了解常用压力容器标准和规范。

一．【思考题】1．介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？2．压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作用？3．《容规》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？4．《容规》与GB150的适用范围是否相同？为什么？5．GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？6．过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？7．在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方，而并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何在？二．【判断题】1．压力容器主要是由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。

（）2．易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10％或爆炸上限和下限之差小于等于20％的气体。

（）3．高压容器（代号H）和超高压容器（代号U）是典型的第一类压力容器。

（）4．压力容器中，封头与筒体之间一定要有密封装置。

（）5．压力容器在设计时只要满足企业要求就行了，不需要满足GB150。

（）6．盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的A、B类焊接接头应进行100%射线或超声检测。

（）7．压力容器分为三类：第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器，其中低压的具有极度毒性的压力容器属于第一类压力容器。

（）8．16MnR的含碳量约为0.016%。

（）9．毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPa•m3 的低压容器属于第三类压力容器。

（）10．所有毒性为高度危险的容器都属于第三类压力容器。

（）11．压力容器在生产工艺过程中的作用可分为：反应压力容器，换热压力容器，分离压力容器，储存压力容器。

其中反应压力容器最危险，而储存压力容器最安全。

（）12．某化工容器严格按照国际最新标准生产制造出来，当然它是满足企业的标准的。

（）13．所谓的高温容器是指工作温度在材料蠕变温度以上。

（）14．易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全焊透结构。

( )15．在过程装备设计中，为充分利用材料的强度，节省材料，减轻重量，应采用等强度设计。

16．Q235-B钢板可以用来制造毒性程度为高度危害介质的压力容器。

（）17．Q235－A钢板可以用来制造压力容器。

（）18．过程设备各零件的强度并不相同，整体强度往往取决于强度最弱的零部件的强度。

（）三．【多选题】1．介质危害性有多种，其中影响压力容器分类的是：（）A 毒性，B 腐蚀性，C 氧化性，D 易燃性2．下列属于第三类压力容器的是：（）A 毒性程度为极度和高度危险介质的低压容器；B 毒性程度为极度和高度危险介质且PV大于等于0.2MPa.m3的低压容器；C 易燃或毒性程度为为中度危险介PV大于等于10MPa.m3的中压储存容器；D 中压管壳式余热锅炉；E 高压容器3．《容规》适用于具备下列哪些条件的压力容器：（）A 最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；B 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；C 容积（V）大于等于0.025m3；D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

4．过程设备在生产技术领域中应用十分广泛，是化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必须的关键设备。

下列属于过程设备在实际生产中应用的是：（）A 加氢反应器，B 超高压食品杀菌釜，C 核反应堆，D 压缩机5．凡属于下列情况之一者为一类压力容器（）；凡属于下列情况之一者为二类压力容器（）；凡属于下列情况之一者为三类压力容器（）；A 压力0.1MPa≤p＜1.6MPa 的容器；B 压力 0.1MPa＜p≤1.6MPa 的容器；C 压力 1.6MPa＜p≤10.0MPa的容器；D 压力1.6MPa≤p＜10.0MPa 的容器；E 高压容器；F 极度毒性和高度危险介质的中压容器；G 极度毒性和高度危险介质的低压容器；H 真空容器。

6．下列关于压力容器的分类错误的是：（）A 内装高度危害介质的中压容器是第一类压力容器。

B 低压搪玻璃压力容器是第二类压力容器。

C 真空容器属低压容器。

D 高压容器都是第三类压力容器。

7．下列哪些是无力矩理论的应用条件：（）A 壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变；B 构成壳体的材料的物理性能相同；C 壳体的边界处不受横向剪力、弯矩和扭矩的作用；D 壳体的边界处的约束沿经线的切线方向，不得限制边界处的转角与挠度。

8．《压力容器安全技术监察规程》适用于同时具备下类条件的压力容器：（）A 最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（含液体静压力）；B 最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；C 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m，且容积（V）大于等于0.025m3D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。

9．下列对GB150，JB4732和JB/T4735三个标准的有关表述中，正确的有：（A 当承受内压时，JB4732规定的设计压力范围为0.1MPa≤P≤35MPa .B GB150采用弹性失效设计准则，而TB/T4735采用塑性失效设计准则。

C GB150采用基于最大主应力的设计准则，而JB4732采用第三强度理论。

D 需做疲劳分析的压力容器设计，在这三个标准中，只能选用GB150。

E GB150的技术内容与ASME VIII—1大致相当，为常规设计标准；而JB4732基本思路与ASME VIII—2相同，为分析设计标准。

F GB150中规定钢材许用应力时，低碳钢的屈服点及抗拉强度的材料设计系数分别为1.6与3.0。

10．下列属于第三类压力容器的是：（）A 中压搪玻璃压力容器.B 中压容器C 球形储罐D 低温液体储存容器（容积大于5m3）E 移动式压力容器.F 低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）11．下列哪些是压力容器的安全附件：（）A 爆破片装置，B 压力表，C 人孔，D 测温仪12．按承载方式分类，压力容器可分为：（）A 内压容器，B 外压容器，C 反应压力容器，D 真空容器四．【单选题】1．所谓高温容器是指下列哪一种：（）A 工作温度在材料蠕变温度以上B 工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上C 工作温度在材料蠕变温度以下D 工作温度高于室温2．GB150适用下列哪种类型容器：（）A 直接火加热的容器B 固定式容器C 液化石油器槽车D 受辐射作用的核能容器3．一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则：（）A 弹性失效，B 塑性失效，C 爆破失效，D 弹塑性失效，4．有关《容规》适用的压力说法正确的是：（）A 最高工作压力大于0.01MPa(不含液体静压力)B 最高工作压力大于等于0.1MPa(不含液体静压力)C 最高工作压力大于1MPa(不含液体静压力)D 最高工作压力大于等于1MPa(不含液体静压力)5．毒性为高度或极度危害介质PV>=0.2MPa.m3的低压容器应定为几类容器：( )A Ⅰ类，B Ⅱ类，C Ⅲ类，D 不在分类范围6．影响过程设备安全可靠性的因素主要有：材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。

以下说法错误的是：（）A 材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力B 冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力C 刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力D 密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力7．毒性为中度危害的化学介质最高容许质量浓度为：（）A <0.1mg/m3，B 0.1~<1.0mg/m3 ，C 1.0~<10mg/m3，D 10mg/m3 8．内压容器中，设计压力大小为50MPa的应划分为：（）A 低压容器，B 中压容器，C高压容器， D 超高压容器9．下列属于分离压力容器的是：（）A 蒸压釜，B 蒸发器，C 干燥塔，D 合成塔第二章压力容器应力分析【教学基本内容和要求】1．了解回转壳体的基本几何概念，了解圆柱壳轴对称问题的有力矩理论和回转壳体的不连续分析方法；2．掌握无力矩理论并熟练应用，着重掌握受内压时回转薄壳的应力特点；3．掌握厚壁圆筒应力特征；4．了解厚壁圆筒弹性应力分析方法，了解厚壁圆筒弹塑性应力分析方法；5．掌握屈服压力和爆破压力的计算和提高屈服承载能力的措施；6．了解圆板轴对称弯曲的基本方程；7．掌握均布载荷下圆板中的应力；8．了解外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析方法，了解其它回转薄壳的临界压力；9．掌握长圆筒和短圆筒的临界压力的计算；10．了解典型局部应力的产生、计算及降低局部应力的措施。

一．【思考题】1．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作比较，它们有何异同？2．试述影响承受均布外压圆柱壳临界压力的因素有哪些？为提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，应采用高强材料，对否，为什么？3．两个直径、壁厚和材质相同的圆筒，承受相同的周向均布外压，其中一个为长圆筒，另一个为短圆筒，试问它们的临界压力是否相同，为什么？在失稳前，圆筒中周向压应力是否相同，为什么？随着所承受的周向均布外压力不断增加，两个圆筒先后失稳时，圆筒中的周向压应力是否相同，为什么？4．承受周向压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其临界压力。

对否，为什么？且采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。

对否，为什么？5．试确定和划分短圆筒与刚性圆筒的界限，并导出其临界长度。

6．承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什么？它的承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么？7．承受横向均布载荷作用的圆平板，试比较周边简支和固支情况下，圆板中的最大弯曲应力和挠度的大小和位置。

8．承受横向均布载荷作用的圆平板，当其厚度为一定时，试证明板承受的总载荷为一与半径无关的定值9．已知一环板，外周边简支、内周边受均布剪力f，其任意半径处的转角、挠度和弯曲应力表达式均为已知。

现求几何尺寸不变时，内周边简支、外周边受均布剪力的环板的转角、挠度和应力的表达式。

10．单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什么？11．为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程在弹塑性应力分析中同样适用？12．一厚壁圆筒，两端封闭且能可靠地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式，对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？13．有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比和材料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压力是否相同？为什么？14．预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？15．简述无力矩理论的适用范围。