[精品]《过程设备设计》复习题

过程设备设计复习题 一、填空 1、压力容器基本组成m.封头、密封装置、开孔与接管、支座、安全附件。 2、介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重,对材料选用、制造、检 验和管理的要求愈高。 3、压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体和液化气体。 4、壳体中面与壳体两个曲面等距离的点所组成的曲面。 5、薄壳壳体厚度t与其中面曲率半径R的比值t/R maxWl/10。 6、厚壁圆筒中的热应力由平衡方程、几何方程和物理方程,结合边界条件求解。 7、改善钢材性能的途径化学成分的设计、组织结构的改变、零件表面改性。 8、钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有关,而且与材料所处的应力状态 和环境有密切的关系。 9、焊接接头系数焊缝金属与母材强度的比值,反映容器强度受削弱的程度。 10、介质危害性指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等;其中影响压力容器分类 的主要是毒性和易燃性。 11、压力容器安全技术监察规程根据容器压力与容积乘积大小、介质危害程度以及 容器的作用将压力容器分为二类。 12、回转簿壳中面是由一条平面曲线或直线绕同平面内的轴线回转而成。 13、厚壁圆筒中热应力及其分布的规律为①热应力大小与内外壁温差成正比；②热 应力沿壁厚方向是变化的。 14、压力容器用钢的基本要求较高的强度;良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相 容性。 15、压力容器设计中，常用的强度判据包括抗拉强度6 b、屈服点6 s、持久极限、蟠 变极限、疲劳极限6-1 16、强度失效因材料屈服或断裂引起的压力容器失效,称为强度失效，包括a 韧性断裂、b脆性断裂、c疲劳断裂、d蠕变断裂、e腐蚀断裂等。 二、简述题 1、无力矩理论及无力矩理论应用条件 ① 壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变，且构成壳体的材料的物理性能相同。 ② 壳体的边界处不受横向剪力、弯矩和扭矩作用。 ③ 壳体的边界处的约束可沿经线的切线方向，不得限制边界处的转角与挠度。 2、不连续效应 由于结构不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象，称 为“不连续效应或“边缘效应。 3、厚壁容器应力特征与分析方法 应力沿壁厚不均匀分布；若内外壁间的温差大，应考虑器壁中的热应力；应考虑径向应 力，是二向应力状态；静不定问题，需平衡、几何、物理等方程联立求解等。 4、失稳现象 承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压 扁或出现波纹，载荷卸去后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的屈曲（buckling） 或失稳（instability）。 5、临界压力和影响Per的因素 壳体失稳时所承受的相应压力，称为临界压力，用Per表示。 对于给定外直径Do和厚度t,Per与圆柱壳端部约束之间距离和圆柱壳上两个刚性元件之 间距离L有关；Per随着壳体材料的弹性模量E、泊松比P的增大而增加；非弹性失稳的Per 还与材料的屈服点有关。 6、局部应力的产生、危害性与降低局部应力的措施 局部载荷设备的自重、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； 附加应力在压力作用下，压力容器材料或结构不连续处，在局部区域产生的附加应力， 如截面尺寸、几何形状突变的区域、两种不同材料的连接处等。 危害性过大的局部应力使结构处于不安定状态，在交变载荷下，易产生裂纹，可能导 致疲劳失效。 降低局部应力的措施（1）合理的结构设计（a）减少两连接件的刚度差；（b）尽量 采用圆弧过渡；（c）局部区域补强；（d）选择合适的开孔方位。（2）减少附件传递的局 部载荷如果对与壳体相连的附件采取一定的措施，就可以减少附件所传递的局部载荷对壳 体的影响，从而降低局部应力。例如对管道、阀门等设备附件设置支撑或支架，可降低这 些附件的重量对壳体的影响；对接管等附件加设热补偿元件可降低因热胀冷缩所产生的热载 荷。（3）尽量减少结构中的缺陷在压力容器制造过程中，由于制造工艺和具体操作等原 因，可能在容器中留下气孔、夹渣、未焊透等缺陷，这些缺陷会造成较高的局部应力，应尽 量避免。 7、压力容器设计、结构设计、密封设计 根据给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，在确保安全的前提下，经济、正 确地选择材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。 结构设计确定合理、经济的结构形式，满足制造、检验、装配、运输和维修等要求。 强（刚）度设计确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求，以确保容器安全可 靠地运行。 密封设计选择合适的密封结构和材料,保证密封性能良好。 8、压力容器失效判据、设计准则 将力学分析结果与简单实验测量结果相比较，判别压力容器是否会失效。这种判据，称 为失效判据。 设计准则根据失效判据，再考虑虑各种不确定因素，引入安全系数，得到与失效判 据相对应的设计准则。包括强度失效设计准则；刚度失效设计准则；稳定失效设计准则； 泄漏失效设计准则。 9、不连续应力的自限性 不连续应力是山弹性变形受到约束所致，因此对于用塑性材料制造的壳体，当连接边缘 的局部区产生塑变形，这种弹性约束就开始缓解，变形不会连续发展，不连续应力也自动限 制，这种性质称不连续应力的自限性。 10、热应力和热应力的特点 因温度变化引起的自由膨胀或收缩受到约束，在弹性体内所引起的应力，称为热应力。 a .热应力随约束程度的增大而增大 b. 热应力与零外载相平衡，是自平衡应力 c. 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 d .热应力在构件内是变化的 11、长圆筒和短圆筒 L/Do和Do/t较大时，其中间部分将不受两端约束或刚性构件的支承作用,壳体刚性较差, 失稳时呈现两个波纹，n2o L/Do和Do/t较小时，壳体两端的约束或刚性构件对圆柱壳的支持作用较为明显，壳体刚 性较大，失稳时呈现两个以上波纹，n2„ 12、应变时效、应变时效危害与降低应变时效的措施 经冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢，在室温下停留较长时间，或在较高温度下停留 一定时间后，会出现屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应变时效。 应变时效危害发生应变时效的钢材，不但冲击吸收功大幅度下降，而且韧脆转变温度 大幅度上升，表现出常温下的脆化。 降低应变时效的措施一般认为，合金元素中，碳、氮增加钢的应变时效敏感性。减少 碳、氮含量，加入铝、钛、帆等元素，使它们与碳、氮形成稳定化合物，可显著减弱钢的应 变时效敏感性。 13、过程设备设计设计要求 安全性与经济性的统一；安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下尽可能做 到经济。经济性包括材料的节约，经济的制造过程，经济的安装维修等。 设计要求包括 （1）工作介质介质学名或分了式、主要组分、比重及危害性等； （2）压力和温度工作压力、工作温度、环境温度等； （3）操作方式与要求注明连续操作或间隙操作，以及