化工设备设计基础复习

《化工设备设计基础》复习 1 1 工程力学基础工程力学基础 1. 2. 3. 4. 强度：构件抵抗破坏的能力 刚度：构件抵抗变形的能力 稳定性：构件保持原有平衡形态能力 强度性能：抵抗破坏的能力，用σ s 和σ b 表示 弹性性能：抵抗弹性变形的能力，用 E 表示 塑性性能：塑性变形的能力，用延伸率δ 和 截面收缩率ψ 表示 5. 6. 7. 8. 9. 什么叫强度？直杆拉伸或压缩时的强度条件是什么？ 低碳钢的拉伸试验中，从开始加载至断裂经过哪几个阶段？ 钢材的机械性能主要包含哪些指标？ 工程设计中有哪几种常用的强度理论？ 材料破坏有哪几种主要形式？ 2 2 化工设备设计化工设备设计 1.内压薄壁圆筒设计 1)1) 2)2) 3)3) 4)4) 5)5) 什么叫强度失效准则？什么叫强度失效准则？ 什么叫腐蚀余量？腐蚀余量与哪些参数有关？什么叫腐蚀余量？腐蚀余量与哪些参数有关？ 为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些参数有关？为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些参数有关？ 内压薄壁容器设计中内压薄壁容器设计中，，有几种壁厚名称？这些壁厚的含义是什么？这些壁厚之间的大小有几种壁厚名称？这些壁厚的含义是什么？这些壁厚之间的大小 关系如何？关系如何？ 水压试验的目的是什么？容器如何进行压力试验？水压试验的目的是什么？容器如何进行压力试验？ 6)6) 7)7) 2. 如何确定水压试验的试验压力？对立式容器的卧置做水压试验时如何确定水压试验的试验压力？对立式容器的卧置做水压试验时，，其试验压力又如何确其试验压力又如何确 定？定？ 水压试验的强度校核公式水压试验的强度校核公式 外压容器设计 1)1) 2)2) 3)3) 4)4) 5)5) 6)6) 什么是外压容器？什么是外压容器？ 什么叫临界压力？临界压力与什么因素有关？什么叫临界压力？临界压力与什么因素有关？ 什么叫计算长度？什么叫计算长度？ 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？ 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？ 设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？ 3.压力容器开孔与接管 1)1) 2)2) 3)3) 开孔补强的目的是什么？开孔补强的目的是什么？ 等面积补强法的设计原则是什么？等面积补强法的设计原则是什么？ 在内压薄壁圆筒上开一椭圆孔，椭圆孔的长轴应如何放置？为什么？在内压薄壁圆筒上开一椭圆孔，椭圆孔的长轴应如何放置？为什么？ 4.容器零部件标准的选用 1)1) 2)2) 3)3) 4)4) 5. 法兰联结结构一般是由哪三个部分组成？法兰联结结构一般是由哪三个部分组成？ 法兰的公称压力与哪些因素有关？法兰的公称压力与哪些因素有关？ 鞍座有哪些型式？鞍座有哪些型式？ 一台卧式容器的鞍座型式如何选择？为什么？一台卧式容器的鞍座型式如何选择？为什么？ 化工设备设计的基本要求 1)1) 2)2) 3)3) 4)4) 5)5) 安全可靠：材料的强度高、韧性好；材料与安全可靠：材料的强度高、韧性好；材料与介质相容；结构有足够的刚度和抗失稳能介质相容；结构有足够的刚度和抗失稳能 力；密封性能好力；密封性能好 满足过程要求：功能要求；寿命要求（高压容器：满足过程要求：功能要求；寿命要求（高压容器：2020 年，塔、反应设备：年，塔、反应设备：1515 年）年） 综合经济性好：生产效率高、消耗低；结构合理、制造方便、结构紧凑；易于运输和安综合经济性好：生产效率高、消耗低；结构合理、制造方便、结构紧凑；易于运输和安 装装 易于操作、维护和控制：操作简单、可维护性好和可修理性好、便于控制易于操作、维护和控制：操作简单、可维护性好和可修理性好、便于控制 优良的环境性能：防污染、防噪声等优良的环境性能：防污染、防噪声等 6.6.压力容器的一般分类方法压力容器的一般分类方法 常见的按下列等进行分类 1)1) 2)2) 3)3) 4)4) 压力大小压力大小 用途用途 受压方式受压方式 制造方法制造方法 5)5) 7.7. 壳体结构形式壳体结构形式 失效的最终表现形式：泄漏、过度变形和断裂。失效的最终表现形式：泄漏、过度变形和断裂。 设计时，应先确定容器最有可能发生的失效形式，选择合适的失效判据和设计准则，确定适用的 设计规范标准，再按规范标准要求进行设计和校核。 8.8.失效设计准则分类失效设计准则分类 1)强度失效设计准则强度失效设计准则 （（弹性失效设计准则 、塑性失效设计准则 、爆破失效设计准则 、弹塑性失效设计准则 、 疲劳失效设计准则 蠕变失效设计准则 、脆性断裂失效设计准则 ） 2)2) 3)3) 4) 9.9. 刚度失效设计准则刚度失效设计准则 稳定失效设计准则稳定失效设计准则 泄漏失效设计准则泄漏失效设计准则 公称直径公称直径————DNDN 表示，单位表示，单位 mmmm 用钢板卷制成的筒体，DN 为内径 用无缝钢管制作的筒体，DN 为外径 注意：设计时，应将工艺计算初步确定的设备内径，调整为符合表2-3 或表 2-4 所规定的公称直径。 10.10.公称压力公称压力————PNPN 表示，单位表示，单位 MPaMPa 11.容器及管道的操作压力经标准化以后的压力承压设备标准名录容器及管道的操作压力经标准化以后的压力承压设备标准名录 6)6) 7)7) 8)8) 9)9) GB 150-1998GB 150-1998钢制压力容器钢制压力容器 JB 4710- 2000JB 4710- 2000（（9292）） 钢制塔式容器钢制塔式容器 JB 4731-2000JB 4731-2000钢制卧式容器钢制卧式容器 GB 151-1999GB 151-1999管壳式换热器管壳式换热器 10)JB/T 4715- 92固定管板式换热器型式与基本参数 11)JB/T 4714- 92浮头式换热器和冷凝器型式与基本参数 12)JB/T 4717- 92U 型管式换热器型式与基本参数 13)JB/T 4722-92管壳式换热器用螺纹换热管基本参数与技术条件 12.12.有力矩理论有力矩理论 壳壁虽薄，但仍有一定厚度和刚度，故除拉应力外，还存在由弯矩引起的弯曲应力。 13.13.无力矩理论无力矩理论 假定壳体很薄，其断面不能承受弯矩，壳体中只有拉或压应力，不存在弯曲应力 14.14.微体平衡方程微体平衡方程 P     R 1    R 2 15.15.区域平衡方程区域平衡方程  Pr 2cos 16.16.试解释椭形人孔的短轴总与筒体纵轴平行的原因？试解释椭形人孔的短轴总与筒体纵轴平行的原因？ 17.17.筒体强度计算筒体强度计算 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 据失效准则： 焊接因素： 计算壁厚： 设计壁厚： 腐蚀余量 名义壁厚： 钢板负偏差示向上圆整至钢板标准规格厚度 有效壁厚： 最小壁厚： 18.18.设计参数确定设计参数确定 1) 2) 3) 4) 5) 设计压力 P 设计温度 焊缝系数 许用应力 壁厚附加量 19.19.外压圆筒设计外压圆筒设计 Pcr 与什么因素有关？ 1) 2) 3) 与材质有关（E）