文档详情

过程设备设计简答题题库

lis****211
实名认证
店铺
DOCX
56.67KB
约11页
文档ID:150163382
过程设备设计简答题题库_第1页
1/11

压力容器导言压力容器主要由哪几部分组成分别起什么作用答:压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成筒体的作用:用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间封头的作用:与筒体直接焊在一起,起到构成完整容器压力空间的作用密封装置的作用:保证承压容器不泄漏开孔接管的作用:满足工艺要求和检修需要支座的作用:支承并把压力容器固定在基础上安全附件的作用:保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数,保证压力容器的使用安全 和工艺过程的正常进行《压力容器安全技术监察规程》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大小进行分类答:因为pV乘积值越大,则容器破裂时爆炸能量愈大,危害性也愈大,对容器的设计、制造、检验、 使用和管理的要求愈高过程设备的基本要求有哪些要求的因素有哪些安全可靠;满足过程要求;综合经济性好;易于操作、维护和控制;优良的环境性能压力容器应力分析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(1) .在内压作用下,这些壳体将产生应力和变形,当此应力超过材料的屈服点,壳体将产生显著变形, 直至断裂。

2) .壳体在承受均布外压作用时,壳壁中产生压缩薄膜应力,其大小与受相等内压时的拉伸薄膜应力 相同但此时壳体有两种可能的失效形式:一种是因强度不足,发生压缩屈服失效;另一种是因刚度不足, 发生失稳破坏试述影响承受均布外压圆柱壳的临界压力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,为什么对于给定外直径Do和壳壁厚度t的圆柱壳,波纹数和临界压力主要决定于,圆柱壳端部边缘或周向上约束形式和这些约束处之间的距离,即临界压力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有关临界压力还随着壳体材料的弹性模量E、泊松比口的增大而增加非弹性失稳的临界压力, 还与材料的屈服点有关弹性失稳的临界压力与材料强度无关,故采用高强度材料不能提高圆柱壳弹性失稳的临界压力一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么答:几何形状、承受载荷、边界支承、材料性质均对旋转轴对称试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a/b=2的原因答:a/b=2时,椭圆形封头中的最大压应力和最大拉应力相等,使椭圆形封头在同样壁厚的情况下承 受的内压力最大,因此GB150称这种椭圆形封头为标准椭圆形封头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,为什么对于承受周向外压的圆筒,短圆筒的临界压力比长圆筒的高,且短圆筒的临界压力与其长度成反比 故可通过设置合适间距的加强圈,使加强圈和筒体一起承受外压载荷,并使长圆筒变为短圆筒(加强圈之 间或加强圈与筒体封头的间距L

④ 薄板结构的最大弯曲应力° max与 W'成正比,而薄壳的最大拉(压)应力° max与R成正比,故在相同1

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内加热情况下内壁应力叠加后得到改善,而外壁应力有所恶化外加热时则相反,内壁应力恶化,而 外壁应力得到很大改善首先屈服点需要通过具体计算得出,可能是任意壁厚上的点 de为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程° °一七一'心’,在弹塑性应力分析中同样适用微元体的平衡方程是从力的平衡角度列出的,不涉及材料的性质参数(如弹性模量,泊松比),不涉及 应力与应变的关系,故在弹塑性应力分析中仍然适用有两个厚壁圆筒,一个是单层,另一个是多层圆筒,二者径比K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不相同采用多层圆筒结构,使内层材料受到压缩预应力作用,而外层材料处于拉伸状态当厚壁圆 筒承受工作压力时,筒壁内的应力分布由按LameC拉美)公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成内壁 处的总应力有所下降,外壁处的总应力有所上升,均化沿筒壁厚度方向的应力分布从而提高圆筒的初始 屈服压力,也提高了爆破压力预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么通过压缩预应力,使内层材料受到压缩而外层材料受到拉伸当厚壁圆筒承受工作压力时,筒壁内的 应力分布由按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成,内壁处的总应力有所下降,外壁处的总压力 有所上升,均化沿筒壁厚度方向的应力分布,从而提高圆筒的初始屈服压力。

承受横向均布载荷的圆形薄板,其力学特征是什么其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么① 壳体的厚度、曲率及载荷连续,没有突变,构成壳体的材料的物理性能相同壳体的厚度发生突变处, 曲率突变及开孔处和垂直于壳面的集中载荷作用区域附近,无力矩理论是不适用的② 壳体的边界处不受法向力和力矩作用③ 壳体的边界处约束的支承反力必须作用在经线的切线方向,边界处的变形,转角与挠度不受到限制单层薄壁圆筒同时承受内压Pi和外压Po作用时,能否用压差代入仅受内压或仅受外压的厚壁圆筒筒壁 应力计算式来计算筒壁应力为什么试比较承受横向均布载荷作用的圆形薄板,在周边简支和固支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小和 位置材料在承受内外压的同时与单独承受时,材料内部的力学形变与应力是不一样的例如,筒体 在承受相同大小的内外压时,内外压差为零,此时筒壁应力不等于零工程上采取什么措施来减少热应力热应力是由温度变化引起的自由膨胀或收缩受到约束所引起的要减少热应力从两个方面考虑:1、减 少温度变化;2、减少约束要严格控制热壁设备的加热、冷却速度必要是要采取保温层措施来减少温度变化工程上应尽量避免外部对热变性的约束、设置膨胀节(或柔性元件),同样容器得形状也对约束有关系, 球形由于其关于球心完全对称,其膨胀受到容器本身的约束就小的多了。

但由于球形加工的难度,工程上 应尽量采用椭球形求解内压壳体与接管连接处的局部应力有哪几种方法(1)应力集中系数法:a.应力集中系数曲线;b.应力指数法2)数值计算;(3)应力测试圆柱壳除受到介质压力作用外,还有哪些从附件传递来的外加载荷除受到介质压力作用外,过程设备还承受通过接管或其它附件传递来的局部载荷,如设备的自重、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这些载荷通常仅对附件与设备 相连的局部区域产生影响此外,在压力作用下,压力容器材料或结构不连续处,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,也会在局部区域产生附加应力组合载荷作用下,壳体上局部应力的求解的基本思路是什么试举例说明答:组合载荷作用下,壳体上局部应力的求解的基本思路是:在弹性变形的前提下,壳体上局部应力 的总应力为组合载荷的各分载荷引起的各应力分量的分别叠加,得到总应力分量如同时承受内压和温度 变化的厚壁圆筒内的综合应力计算何谓回转壳的不连续效应不连续应力有那些重要特征,其中与(Rt)平方根两个参数量的物理意义是什么 由于壳体的总体结构不连续,组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的的应力增大现象,称为 “不连续效应”。

不连续应力具有局部性和自限性两种特性单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有那些特征当承受的内压很高时,能否仅用增加壁厚来提高承载能 力,为什么由单层厚壁圆筒的应力分析可知,在内压力作用下,筒壁内应力分布是不均匀的,内壁处应力最大, 外壁处应力最小,随着壁厚或径比K值的增大,内外壁应力差值也增大如按内壁最大应力作为强度设计 的控制条件,那么除内壁外,其它点处,特别是外层材料,均处于远低于控制条件允许的应力水平,致使 大部分筒壁材料没有充分发挥它的承受压力载荷的能力同时,随壁厚的增加,K值亦相应增加,但应力计算式分子和分母值都要增加,因此,当径比大到一 定程度后,用增加壁厚的方法降低壁中应力的效果不明显一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么1. 假设壳体材料连续、均匀、各向同性;受载后变形是小变形;壳壁各层纤维在变形后互不挤压2. 所受载荷轴对称3.边界条件轴对称推导无力矩理论的基本方程时,在微元截取时,能否采用两个相邻的垂直于轴线的横截面代替教材中于经 线垂直、同壳体正交的圆锥面为什么在理论上是可以的.微元体的取法不影响应力分析的结果,但对计算过程的复杂程度有很大影响单层厚壁圆筒承受内压时,其应力分布有那些特征当承受内压很高时,能否仅增加壁厚来提高承载能力 提高屈服强度的措施适当增加壁厚;对圆筒施加外压;自增强:通过工作压力处理,由筒壁自身外层材料的弹性收缩引起 残余应力(在工程上常用)。

热应力的特点(1) 、热应力随约束程度的增大而增大;(2) 热应力与零件外载相平衡,是自平衡应力,在温度高处发生收缩,温度低处发生拉伸变形3) 热应力具有自限性,屈服流动或高温蠕变可使热应力降低4) 热应力在构件内是变化的减少热应力的措施除严格控制设备的加热、冷却速度外,a、避免外部对热变形的约束;b、设置膨胀节(或柔性元件);c、 采用良好保温层降低局部应力的措施(1)合理的结构设计;(2)减少附件传递的局部载荷;(3)尽量减少结构中的缺陷压力容器设计1. 为保证安全,压力容器设计时应综合考虑哪些条件具体有哪些要求答:压力容器设计时应综合考虑:材料、结构、许用应力、强度、刚度、制造、检验等环节压力容 器设计的具体要求:压力容器设计就是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主要是确定合理、经 济的结构形式,并满足制造、检验、装配、运输和维修等要求;强(刚)度设计的内容主要是确定结构尺 寸,满足强度或刚度及稳定性要求;密封设计主要是选择合适的密封结构和材料,保证密封性能良好2. 压力容器失效形式有哪些》(1) 强度失效:韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂;(2) 刚度失效;(3)失稳失效;(4)泄露失效。

3. 压力容器设计有哪些设计准则它们和压力容器失效形式有什么关系(1) 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) 刚度失效设计准则;(3)稳定失效设计准则;(4)泄漏失效设计准则弹性失效设计准则将容器总体部位的初始屈服视为失效,以危险点的应力强度达到许用应力为依据;塑性失效设计准则以整个危险面屈服作为失效状态;爆破失效设计准则以容器爆破作为失效状态;弹塑性失效设计准则认为只要载荷变化范围达到安定载荷,容器就失效;疲劳失效设计准则以在载荷反复作用下,微裂纹于滑移带或晶界处形成,并不断扩展,形成宏观疲劳 裂纹并贯穿容器厚度,从而导致容器发生失效;蠕变失效设计准则以在高温下压力容器产生蠕变脆化、应力松驰、蠕变变形和蠕变断裂为失效形式; 脆性断裂失效设计准则以压力容器的裂纹扩展断裂为失效形式;刚度失效设计准则以构件的弹性位移和转角超过规定值为失效;稳定失效设计准则以外压容器失稳破坏为失效形式;泄漏失效设计准则以密封装置的介质泄漏率超过许用的泄漏率为失效4. 什么叫设计压力液化气体储存压力容器的设计压力如何确定为压力容器的设计载荷条件之一,其值不低于最高工作压力。

而最高工作压力系指容器顶部在正常工 作过程中可能产生的最高表压对于盛装液化气体的容器,由于容器内介质压力为液化气体的饱和蒸气压,在规定的装量系数范围内, 与体积无关,仅取决于温度的变化,故设计压力与周围的大气环境温度密切相关此外,还要考虑容器外 壁有否保冷设施,可靠的保冷设施能有效地保证容器内温度不受大气环境温度的影响,即设计压力应根据 工作条件下可能达到的最高金属温度确定5. 根据定义,用图标出计算厚度、设计厚度、名义厚度和最小厚度之间的关系;在上述厚度中,满足强 度(刚度、稳定性)及使用寿命要求的最小厚度是哪一个为什么计算厚度(6)是按有关公式采用计算压力得到的 厚度必要时还应计入其它载荷对厚度的影响设 计厚度(6d)系计算厚度与腐蚀裕量之和名义 厚度(6n)指设计厚度加上钢材厚度负偏差后向 上圆整至钢材标准规格的厚度,即标注在图样上的影响材料设计系数的主要因素有:应力计算的准确性、材料性能的均匀必、载荷的确切程度、制造工 艺和使用管理的先进性以及检验水平等因素7. 压力容器的常规设计法和分析设计法有何主要区别压力容器的常规设计法和分析设计法的主要区别:(1)常规设计法只考虑承受“最大载荷”按一次施 加的静载,不考虑热应力和疲劳寿命问题;(2)常规设计法以材料力学及弹性力学中的简化模型为基础, 确定筒体与部件中平均应力的大小,只要此值限制在以弹性失效设计准则所确定的许用应力范围内,则认 为筒体和部件是安全的;(3)常规设计法只解决规定容器结构形式的问题,无法应用于规范中未包含的其 他容器结构和载荷形式,不利于新型设备的开发和使用;(4)分析设计法对承受各种载荷、任何结构形式 的压力容器进行设计时,先进行详细的应力分析,将各种外载荷或变形约束产生的应力分别计算出来,然 后进行应力分类,再按不同的设计准则来限制,保证容器在使用期内不发生各种形式的失效。

8. 薄壁圆筒和厚壁圆筒如何划分其强度设计的理论基础是什么有何区别① 按照壳体的厚度t与其中面曲率半径R的比值大小,可分为薄壳和厚壳,工程上一般把t与R之 比小于或等于的壳体归为薄壳,反之为厚壳对于圆柱壳体,它们的外径与内径的比值小于或等于时, 称为薄壁圆筒② 其强度计算以薄膜理论为基础,采用最大拉应力准则③ 厚壁圆筒的强度计算以拉美公式为基础,采用塑性失效设计准则或爆破失效设计准则设计9. 高压容器圆筒的对接深环焊缝有什么不足如何避免高压容器圆筒的对接深环焊缝的不足:无损检测困难,环焊缝的两侧均有层板,无法使用超声检测, 仅能依靠射线检测;焊缝部位存在很大的焊接残余应力,且焊缝晶粒变粗大而韧性下降,因而焊缝质量较 难保证;环焊缝的坡口切削工作量大,且焊接复杂②采用整体多层包扎式、绕带式方法避免10. 椭圆形封头、碟形封头为何均设置直边段短圆筒的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变,以改善焊缝的受力状况11. 螺栓法兰连接密封中,垫片的性能参数有哪些它们各自的物理意义是什么① 垫片比压力:形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力,称为“垫片比压力”,用y 表示,单位为MPa.② 垫片系数:为保证在操作状态时法兰的密封性能而必须施加在垫片上的压应力,称为操作密封比 压。

操作密封比压往往用介质计算压力的m倍表示,这里m称为“垫片系数”,无因次12. 法兰标准化有何意义选择标准法兰时,应按哪些因素确定法兰的公称压力(1)为简化计算、降低成本、增加互换性,制订了一系列法兰标准法兰标准根据用途分管法兰和容 器法兰两套标准;(2)法兰应根据容器或管道的公称直径、公称压力、工作温度、工作介质特性以及法兰 材料进行选用13. 在法兰强度校核时,为什么要对锥颈和法兰环的应力平均值加以限制当法兰锥颈有少量屈服时,锥颈部分和法兰环所承受的力矩将重新分配,锥颈已屈服部分不能再承受 载荷,其中大部分需要法兰环来承担,这就使法兰环的实际应力有可能超过原有的法兰环强度条件因此 为使法兰环不产生屈服,保证密封可靠,尚需对锥颈部分和法兰环的平均应力加以限制14. 一次应力、二次应力和峰值应力的区别是什么① 一次应力是指平衡外加机械载荷所必须的应力一次应力必须满足外载荷与内力及内力矩的静力 平衡关系,它随外载荷的增加而增加,不会因达到材料的屈服点而自行限制,所以,一次应力的基本特征 是“非自限性”另外,当一次应力超过屈服点时将引起容器总体范围内的显著变形或破坏,对容器的失效 影响最大。

② 二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或剪应力二次应力不是由外 载荷直接产生的,其作用不是为平衡外载荷,而是使结构在受载时变形协调这种应力的基本特征是它具 有自限性,也就是当局部范围内的材料发生屈服或小量的塑性流动时,相邻部分之间的变形约束得到缓解 而不再继续发展,应力就自动地限制在一定范围内③ 峰值应力是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量,介 质温度急剧变化在器壁或管壁中引起的热应力也归入峰值应力峰值应力最主要的特点是高度的局部性, 因而不引起任何明显的变形其有害性仅是可能引起疲劳破坏或脆性断裂15. 强度失效是因材料屈服或断裂引起的压力容器失效,强度失效有哪些形式并选择其一简述其特征和产 生的原因① 强度失效包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂等② 其中韧性断裂的特征为断后有可见的宏观变形,断口处厚度显著减薄,没有碎片,或偶尔有碎片, 按实测厚度计算的爆破压力与实际爆破压力相当接近厚度减薄和内压过高是引起压力容器韧性断裂的主 要原因16. 简述应力腐蚀过程及预防措施应力腐蚀破坏过程分为三个阶段,即孕育阶段;裂纹稳定扩展阶段;裂纹失稳阶段。

第三阶段不一定 总会发生,在第二阶段形成的裂纹与可能使压力容器泄漏,导致应力下降,而不出现第三阶段,即发生未 爆先漏预防措施:1.合理选择材料2.减少或消除残余拉应力3.改善介质条件4.涂层保护5.合理设计17. 为什么要考虑开孔的补强问题由于各种工艺和结构上的要求,不可避免地要在容器上开孔并安装接管开孔以后,除削弱器壁的 强度外,在壳体和接管的连接处,因结构的连续性被破坏,产生很高的局部应力,给容器的安全操作带来 隐患,因此压力容器设计必须充分考虑开孔的补强问题18. 压力容器的失效判据和设计准则是什么a. 失效判据:应力,应变或与他们相关的量可以用来衡量压力容器受力和变形的程度压力容器之所以按某 种方式失效,就因为应力,应变或与他们相关的量中某个量过大或过小按照这种假说,无论是简单或复杂的 应力状态,只要这个量达到某一数值,压力容器就失效这个数值可用简单的实验测量,如拉伸实验中的屈服 点和抗拉强度等将力学分析结果与简单实验测量结果相比较,就可判别压力容器是否会失效,这种判据, 称为失效判据b. 为有效利用现有材料的强度或刚度,工程上在考虑一些不确定因素时,较为常用的方法是引入安全系数, 得到与失效判据相应的设计准则。

压力容器设计准则大致可分为强度失效设计准则,刚度失效设计准则,稳 定失效设计准则和泄露失效设计准则19 压力容器设计时为什么必须要考虑开孔的补强问题压力容器接管补强结构主要有哪几种形式试画图 说明答:(1)开孔以后,除削弱器壁的强度外,在壳体和接管的连接处,因结构的连续性被破坏,会产生很 高的局部应力,给容器的安全操作带来隐患2)补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补强补强圈补强 厚壁接管补强储存设备1. 设计双鞍座卧式容器时,支座位置应该按照那些原则确定试说明理由根据JB4731规定,取A小于等于,最大不得超过,否则容器外伸端将使支座界面的应力过大因为当A =时,双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等,使两个截面保持等强度考虑到 除弯距以外的载荷,所以常取外圆筒的弯距较小所以取A小于等于2. “扁塌”现象的原因是什么如何防止这一现象出现由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯距,在周向弯距的作用下,导致支座处圆筒的上半部发生变 形,产生所谓“扁塌”现象可以设置加强圈,或者使支座靠近封头布置,利用加强圈或封头的加强作用3. 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响鞍座包角的大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分布,而且也影响卧式储罐的稳定性和储罐一支座 系统的重心高低。

包角小,鞍座重量轻,但重心高,且鞍座处圆筒上的应力较大4. 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强如卧式储罐支座因结构原因不能设置在靠近封头处(A>),且圆筒不足以承受周向弯距时,就需在支座截 面处的圆筒上设置加强圈,以便与圆筒一起承载5. 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力如何产生的① 圆筒上的轴向应力由轴向弯矩引起② 支座截面处圆筒和封头上的切向切应力和封头的附加拉伸应力由横向剪力引起③ 支座截面处圆筒的周向弯曲应力由截面上切向切应力引起④ 支座截面处圆筒的周向压缩应力通过鞍座作用于圆筒上的载荷所导致的反应设备1. 常见的搅拌器有哪几种简述各自特点① 浆式搅拌器用于低粘度,转速较高,小容积;② 推进式搅拌器用于低粘度,转速高,循环能力强,可用于大容积搅拌;③ 涡轮式用于中粘度达,范围较广,转速较高,中容积④ 锚式用于高粘最高达,转速较低2. 流型与搅拌器分类径向流'轴向流' 切向流。

下载提示
相关文档
正为您匹配相似的精品文档