过程设备设计试题(附答案)

一.填空题

1.储罐的结构有卧式圆柱形.立式平地圆筒形.，球形

2.球形储罐罐体按其组合方式常分为纯桔瓣式，足球瓣式，混合式三种

3.球罐的支座分为柱式，裙式两大类

4.双鞍座卧式储罐有加强作用的条件是A《0.2L条件下，A《0.5R

5.卧式储罐的设计载荷包括长期载荷，短期载荷，附加载荷

6.换热设备可分为直接接触式，蓄热式，间壁式，中间载热体式四种主要形式

7.管壳式换热器根据结构特点可分为固定管板式，浮头式，U型管式，填料函式，釜式

重沸器

8.薄管板主要有平面形，椭圆形，碟形，球形，挠性薄管板等形式

9.换热管与管板的连接方式主要有强度胀接，强度焊，胀焊并用

10.防短路结构主要有旁路挡板，挡管，中间挡板

11.膨胀节的作用是补偿轴向变形

12.散装填料根据其形状可分为环形填料，鞍形填料，环鞍形填料

13.板式塔按塔板结构分泡罩塔，浮阀塔，筛板塔，舌形塔

14.降液管的形式可分为圆形，弓形

15.为了防止塔的共振，操作时激振力的频率fv不得在范围0.85Fc1＜Fv＜1.3Fc1内

16.搅拌反应器由搅拌容器，搅拌机两大部分组成

17.常用的换热元件有夹套，内盘管

18.夹套的主要结构形式有整体夹套，型钢夹套，半圆管夹套，蜂窝夹套等

19.搅拌机的三种基本流型分别是径向流，轴向流，切向流其中径向流和轴向流对混合起

主要作用，切向流应加以抑制

20.常用的搅拌器有桨式搅拌器，推进式搅拌器，涡轮式搅拌器，锚式搅拌器_

21.用于机械搅拌反应器的轴封主要有填料密封，机械密封两种

22.常用的减速机有摆线针轮行星减速机，齿轮减速机，三角皮带减速机，圆柱蜗杆减速

机

23.大尺寸拉西环用整砌方式装填，小尺寸拉西环多用乱堆方式装填

二.问答题

1.试对对称分布的双鞍座卧式储罐所受外力的载荷分析，并画出受力图及剪力弯矩图。

2.进行塔设备选型时分别叙述选用填料塔和板式塔的情况。

答：填料塔：1分离程度要求高

2 热敏性物料的蒸馏分离

3具有腐蚀性的物料

4 容易发泡的物料

板式塔：1塔内液体滞液量较大，要求塔的操作负荷变化范围较宽，对物料浓度要求变化要求不敏感要求操作易于稳定

2 液相负荷小

3 含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料

4 在操作中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件

5 较高的操作压力

3.比较四种常用减速机的基本特性。

摆线针轮行星减速机：传动效率高，传动比大，结构紧凑，拆装方便，寿命长，重量轻，

体积小，承载能力高，工作平稳，对过载和冲击载荷有较强的承

受能力，允许正反转，可用于防爆要求

齿轮减速机：在相同传动比范围内具有体积小，传动效率高，制造成本低，结构简单，

装配检修方便，可以正反转，不允许承受外加轴向载荷可用于防

爆要求

三角皮带减速机：结构简单，过载时能打滑，可起安全保护作用，但传动比不能保持精

确，不能用于防爆要求

圆柱蜗杆式减速机：凹凸圆弧齿廓啮合，磨损小，发热低，效率高，承载能力高，体积

小，重量轻，结构紧凑，广泛用于搪玻璃反应罐，可用于防爆要

求

三.简答题

1.结合草图解释“扁塌”现象。

答：如果圆筒上不设置加强圈，且支座的设置位置A＞0.5Ri时，由于支座截面受剪力作用而产生周向弯矩，在周向弯矩作用下，导致支座处圆筒的上半部分发生变形，产生扁塌现象

2.简述换热器基本的选择标准。

1.所选换热器必须满足工艺过程要求，流体经过换热器换热后必须能够以要求的参数

进入下个工艺流程

2.换热器本身必须能够在所要求的工程实际环境下正常工作，换热器需要能够抗环境

和工程介质的腐蚀，并且具有合理的抗结垢性能

3.换热器应容易维护，要求换热器容易清理，对于容易震动，腐蚀等破坏的原件应容

易更换，换热器应满足工程实际场地的要求

4.换热器应尽可能经济，选用时综合考虑安装维护费用等，应使换热器尽可能经济

5.根据场地的限制考虑换热器的直径、长度、重量和换热管结构等

3.简述管壳式换热器基本类型的优缺点及适用场合。

答：

A固定管板式换热器：结构简单紧凑，能承受较高压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易于堵管和更换；缺点是管束和壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时，壳体和管束中将产生较大的热应力。适用于壳侧介质清洁不易结垢并能进行清洗，管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合

B浮头式换热器：管间和管内清洗方便，无热应力，缺点是其结构复杂，造价比固定管板换热器高，设备笨重，材料消耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求高。适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合

CU型管式换热器：结垢比较简单、价格便宜、承压能力强、适用于管、壳壁温差较或壳程介质易结垢需要清洗，又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性强的物料。

D填料函式换热器：结构较浮头式换热器简单，加工制造方便，节省材料，造价比低廉，且管束可以从壳体内抽出，管内，管间都能进行清洗，维修方便。缺点是填料处易产生泄露，一般适用于4MPa一下的工作条件，且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质，使用温度也受填料的物性限制。

E釜式重沸器：清洗维修方便，可处理不清洁，易于结垢的介质，并能承受高温高压

4.简述管束分程的作用。

答：增加管数可以增加换热面积，但介质在管束中的流速随着换热管数的增加而下降，结果反而是流体的传热系数降低，故不能采用增加管数的方法来达到提高传热系数的目的。为解决这个问题，使流体在管束中保持较大的流速，可将管束分成若干程数，使流体依次流过各程管子，以增加流体流速，提高传热系数

5.简述折流板的作用，常用的折流板形式有哪两种？

答：提高壳程流体的流速，增加湍动程度，并使壳程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大壳程流体的传热系数，减少结垢

常用的折流板有弓形和圆盘——圆环形两种

6.流体诱导振动的主要原因是什么？有何防振措施?

原因：1 漩涡脱落

2 流体弹性扰动

3 湍流颤振

4 声振动

5 射流转换

防振：1 改变流速 2 改变管子固有频率3增设消声板4抑制周期性漩涡5设置防冲板或导流筒

7.简述塔设备运行应满足的基本要求。

1 气液两相充分接触，相际间传热面积大

2 生产能力达，即气液处理量大

3 操作稳定，操作弹性大

4 阻力小

5 结构简单，制造安装维修方便，设备投资操作费用低

6 耐腐蚀，不易堵塞

8.简述溢流堰的作用。

入口堰：当塔盘采用平型受液盘时，为保证降液管的液封，使液体均匀流入下层塔盘，并减少液流在水平方向的冲击

出口堰：保证塔盘上层液的高度，并使流体均匀分布

9.卡曼漩涡的定义。

外层主流体绕过堆积的边界层，是堆积的边界层背后形成一流体的空白区，在逆向压强梯度的作用下，流体倒流至空白区，并推开堆积层的流体，这样在塔体的背后就产生了漩涡

10.简述塔设备的防振措施。

1 增大塔的固有频率

2 采用扰流装置

3 增大塔的阻尼

11.简述挡板与导流筒的作用，何谓全挡板条件？

挡板：液体在离心力作用下产生漩涡，漩涡与桨叶接触，此时外面的空气进入桨叶被吸入到液体中，液体混入气体后密度减小，从而降低混合效果，增加挡板可以消除这种现象

导流筒：在搅拌混合中起导流作用

全挡板条件：当再增加挡板数和挡板宽度，功率消耗不再增加

12.常用搅拌器的优缺点及适用范围。

桨式搅拌器：相同排量下，折叶式比平直叶式功耗小，操作费用低，故轴流桨叶使用较