过程设备设计考试简答题.ppt

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1、压力容器由哪几部分组成？分别起什么作用？答：1、封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量。2、筒体：压力容器用于储存物料或化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器最主要的受压元件之一。3、开孔与接管：在压力容器的筒体或封头上开各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表，测液计，安全阀，测温计等接管开孔，是为了工艺要求和检修需要。4、支座：支承并固定压力容器在基础上。（圆筒形容器支座分立式跟卧式两种）5、安全附件：保证压力容安全使用和工艺过程正常运作。6、密封装置：很大程度决压力容器能否正常跟安全运作。,压力容器常用分类有哪几种？按安全技术管理如何分类？答：1、按压力等级分类：内压容器，

2、外压容器 2、按容器生在产中的作用分类：反应压力容器，换热压力容器，分离压力容器，储存压力容器。3、按安装方式分类：固定式压力容器，移动式压力容器 4、按安全支术管理分类：按介质、设计压力、容积来分类。,常用的压力容器支座有哪些？答：圆筒形压力容器：1、立式容器支座：腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座。2、卧式容器支座。球式压力容器多采用柱式或裙式支座。,为什么在确定压力容器是不仅要根据压力高低，还要视容积、介质组别分类？答：因为压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关：体积越大，压力越高，则储藏的能量越大，发生破裂爆炸时产生危害也越大。所以要这么考虑。,压力容器上一般有哪些开

3、孔？开孔对容器有什么影响？答：有人孔、手孔、视镜孔、物料进出接管以及安全附件等按管孔。开孔部位会使容器的强度削弱，并会使该处的应力增大。对开孔处要做补强设计。,压力容器封头有哪些类型？答：1、凸形封头：球形、椭圆形、碟形和球冠形封头 2、锥形封头 3、平板形封头,单层厚壁圆筒承受内压时，其应力有哪些特征？当承受的内压力很高时，能否仅用增加壁厚来提高承载能力，为什么？答如图：,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

4、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。,单层厚壁圆筒在内压与温度差同是作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什么？,内压与温差同时作用引起弹性应力。在厚壁圆筒中，如果由内压引起的应力与温差所引起的热应力同时存在，在弹性变形前题下筒壁的总应力为两种应力叠加。由图可见，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，而外壁应力得到很在改善。筒壁

5、屈服发生在内壁面塑性区。因为承受内压的厚壁圆筒，随着内压增大，内壁材料先开始屈服，内壁而呈塑性状态。若内力继续增加，则屈服层向外扩展，在塑性区之外为弹性区。两区交界处为一个同心圆柱面。,答：如图,预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？答：通常对圆筒施加外压力或自增强处理，使内层材料到压缩预应力作用，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。也就是说，让圆筒在塑性区中开成残余压缩应力，弹性区开成残余拉伸应力。使

6、内压超过初始屈服压力。,承受横向均布外载荷的圆形薄板，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？,答：受轴对称均布载荷薄圆板的应力有以下特点：板内为二向应力、。平行于中面各层相互之间的正应力 及剪力 引起的切应力 均可予以忽略。正应力、沿板厚度呈直线分布，在板的上下表面有最大值，是纯弯曲应力。应力沿半径的分布与周边支承方式有关，工程实际中的圆板周边支承是介于两者之间的形式。薄板结构的最大弯曲应力 与 成正比，而薄壳的最大拉（压）应力 与 成正比，故在相同 条件下，薄板的承载能力低于薄壳的承载能力同时圆平板还与材料的弹性模量和泊松比有关，这样也造成了与薄壳承载有差异的原因。

7、,试比较承受横向均布载荷作用的圆形薄板，在周边简支力和固支情况下的最大弯曲应力和挠度的大小和位置。答：1.挠度：周边固支和周边简支圆平板的最大挠度都在板中心周边固支时，最大挠度为：周边简支时，最大挠度为：二者之比为：对于钢材，将代入上式得：这表明，周边简支板的最大挠度远大于周边固支板的挠度。2.应力：周边固支圆平板中 的最大正应力为支承处的径向应力，其值为 周边简支圆平板中的最大正应力为板中心处的径向应力，其值为 两者之比为：对于钢材，将 代入上式得：这表明周边简支板的最大正应力大于周边固支板的应力。,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相比有何异同？答：壳体在承受均布外

8、压作用时，壳壁中产生压缩应力，其大小与受相等内压时的拉伸应力相同，但些时壳体可能有两种失效形式：一种是因强度不足，发生压缩屈服失效；另一种因刚度不足，发生失稳破坏。不同点：承受内压壳体在产生应力和变形，当应力超过材料的屈服强度时，壳体将产生显著变形，直至断裂，属于强度破坏。而外压回转壳则表现出失稳的状态，比如凹陷，压偏出现波纹，只为形态的变形没有达到破坏程度。相同点：都使容器失效，失去工作能力。,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？,答：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

9、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。,为什么要控制压力容器用钢中的硫、磷含量？答：因为硫和磷是钢中最主要的有害元素。硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。磷能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即可大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性、抗中子辐照脆化能力，改善抗应变时效性能、抗回火

10、脆化性能和耐腐蚀性能。,压力容器用钢有哪些基本要求？,答：压力容器用钢的基本要求是：有较高的强度，良好的塑性、韧性、制造性能和与介质相容性。,影响压力容器钢性能的环境因素主要有哪些？,答：影响压力容器钢材性能的环境因素主要有温度高低、载荷波动、介质性质、加载速率等。,压力容器的选材应考虑哪些因素？答：压力容器零件材料的选择，应综合考虑容器的使用条件、相容性、零件的功能和制造工艺、材料性能、材料使用经验（历史）、综合经济性和规范标准。,为了保证安全，压力容器设计时应综合考虑哪些因素？具体有哪些要求？答：设计时应综合考虑两方面安全性经济性。安全是前提，经济是目标，在确保安全的前提下尽可能做到经济。安全性主要指结构完整性和密封性。要求：结构上满足强度、刚度、稳定性、耐久性等要求；密封性控制泄漏率在允许范围内。经济性包括高效率、原料的节省等。,压力容器设计有哪些设计准则？它们各压力容器失效形式有什么关系？答：设计准则有：强度失效准则、刚度失效准则、失稳失效准则、泄漏失效准则；它们各压力容器失效形式关系有：表现形式均为过度变形、断裂和泄漏。,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？答：设计压力 是压力容器在正常运作的允许压力。当有液化气体时，按该温度下的液化气体的压力 与内部压力一块进行考虑，按力学受力分析计算出来。,