復(fù)習(xí)提綱

塔設(shè)備：

1塔設(shè)備中能進(jìn)行哪些單元操作？塔設(shè)備應(yīng)滿足哪些基本要求？

P87

精儲(chǔ)、吸收、解吸和萃取等。工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法精制和干燥，以及兼

有氣■液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。

(1)生產(chǎn)能力大，即氣液處理量大；

⑵高的傳質(zhì)、傳熱效率，即氣液有充分的接觸空間、接觸時(shí)間和接觸面積；

(3)操作穩(wěn)定、操作彈性(最大負(fù)荷對(duì)最小負(fù)荷之比)大，即氣液負(fù)荷有較大的波動(dòng)時(shí)

能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，且塔設(shè)備應(yīng)能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；

(4)流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓力降小，以達(dá)到節(jié)能降低費(fèi)用的要求；

(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，材料耗用量小，制造安裝容易，以達(dá)到降低設(shè)備投資的要求。

2板式塔的基本結(jié)構(gòu)形式，典型的板式塔盤的結(jié)構(gòu)？

P90

3填料塔的基本結(jié)構(gòu)形式，常見的填料類型(包括散裝填料和規(guī)

整填料)？

P105

4填料塔中液體分布器有何作用？P110

液體分布器安裝丁?填料上部，它將液相加料及回流液均勻地分布到填料的表面上，形成

液體的初始分布。

5什么叫卡曼渦街？為什么會(huì)產(chǎn)生卡曼渦街？引起的塔的振動(dòng)方

向是怎樣的？P143

當(dāng)空氣以某一流速流經(jīng)圓柱體時(shí)，在圓柱體兩側(cè)的背風(fēng)面交替產(chǎn)生旋渦，然后脫離并形

成一個(gè)旋渦尾流，這就是卡曼渦街現(xiàn)象。

橫向振動(dòng)(風(fēng)向的垂直方向)

6塔設(shè)備振動(dòng)的原因，決定塔自振頻率的因素有哪些？有哪些相

關(guān)防治措施？P142

安裝于室外的塔設(shè)備，在風(fēng)力的作用下，將產(chǎn)生兩個(gè)方向的振動(dòng)。一種是順風(fēng)向的振動(dòng),

即振動(dòng)方向沿著風(fēng)的方向；另一種是橫向振動(dòng)，即振動(dòng)方向沿著風(fēng)的垂直方向，又稱橫

向振動(dòng)或風(fēng)的誘導(dǎo)振動(dòng)。

塔單位高度上的質(zhì)量、高度、塔體材料在設(shè)II溫度下的彈性模量、塔截面的形心軸慣性

矩：

塔在操作時(shí)的激振力的頻率（即升力作用的頻率或旋渦脫落的頻率）不得在塔體第一振

型固有頻率的0.857.3倍內(nèi)，否則要：增大塔的固有頻率、采用擾流裝置、增大塔的阻

尼。

7試分析塔設(shè)備在正常操作、停工檢修和壓力試驗(yàn)等三種工況下

的載荷？

1.質(zhì)量載荷

塔體、裙座、塔內(nèi)件、塔附件、操作平臺(tái)及扶梯質(zhì)量、偏心載荷（再沸器、冷凝器

等附屬設(shè)備）；

操作時(shí)物料質(zhì)量；

水壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)量；

2.偏心載荷（彎矩）

3.風(fēng)載荷

4.地震載荷（垂直與水平）

5.內(nèi)壓或外壓

6淇他

塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗(yàn)等三種工況下的載荷是上述各種載荷的組合，

請(qǐng)讀者自己思考。【、（」?I）「網(wǎng)上找的】

8塔設(shè)備危險(xiǎn)截面強(qiáng)度的校核？

1.裙座底部截面及孔中心橫截面是危險(xiǎn)截面。

2.筒體與群座連接處的橫截面。

換熱器：

1典型的換熱器類型？P2

按換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳熱方式進(jìn)行分類，可分為以下幾種主要形式：

1.混合式換熱器利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱。

2.蓄熱式換熱器借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱

流體傳遞給冷流體。

3.間壁式換熱器利用間壁（固體壁面）冷熱兩種流體隔開，熱星由熱流體通過間壁傳

遞給冷流體。分為：管式換熱器、板面式換熱器、其他型式換熱器。

2管殼式換熱器的基本類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用場(chǎng)合？有哪些主要

零部件？P12

固定管板式、浮頭式、u形管式、填料函式和釜式重沸器。

30設(shè)置折流板和折流桿的目的？折流板常用型式，如何固定？

設(shè)置折流板的目的是為了提高殼程流體的流速，增加湍動(dòng)程度，并使殼程流體垂直沖刷

管束，以改善傳熱、增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時(shí)減少結(jié)垢。在臥式換熱器中，折流

板還起支承管束的作用。

折流桿：為解決傳統(tǒng)折流板換熱器中換熱管與折流板的切割破壞和流體誘導(dǎo)振動(dòng)，并且

強(qiáng)化傳熱提高傳熱效率。

常用的折流板型式有弓形和圓盤-圓環(huán)形兩種。

.......P19,20

4固定管板式換熱器的工作原理及其簡(jiǎn)圖？

P12圖1-16,P15圖1-21

5管板力學(xué)模型的幾種假設(shè)

三種力學(xué)模型：

(1)將管板看成周邊支承條件下受均布載荷的圓平板

(2)將管束當(dāng)作管板的固定支承，而管板式受管束支承著的圓平板

(3)認(rèn)為管板式彈性基礎(chǔ)上受軸對(duì)稱載荷的多孔圓平板，既考慮到管束彈性反力約束的

加強(qiáng)作用，又考慮到管孔的削弱作用。

我國(guó)GB151-1999與英國(guó)B.S.采用的是第三種，但我國(guó)的考慮更多因素。B.S.管板計(jì)算

方法又稱米勒法，其基本假設(shè)有：

(1)管束和管板連接處無滑動(dòng)，否則就影響了管束對(duì)管板的支承作用；

⑵管束在受壓縮時(shí)不產(chǎn)生彎曲而只有軸向壓縮，因此管束對(duì)管板的支承作用可以直接

用管子的軸向壓縮量予以反應(yīng)；

(3)管板受載后的彎曲為最小撓度彎曲，且忽略管束對(duì)管板彎曲的約束作用；

(4)管束均勻分布在整個(gè)管板上，即把管束視為管板的均勻彈性基礎(chǔ)；

⑸管板開孔后的削弱。

6管板計(jì)算中有哪幾種危險(xiǎn)工況組合？

7種，P39

我國(guó)GB151-1999只考慮后四種P46

7膨脹節(jié)設(shè)置與否的依據(jù)？了解軸向應(yīng)力產(chǎn)生的原因，如何分配

在管程和殼程上的？

當(dāng)因管、殼壁溫差較大而導(dǎo)致管子或殼體超應(yīng)力時(shí)，降低此應(yīng)力最有效的措施是在殼體

上設(shè)置膨脹節(jié)。因此，對(duì)于工程固定管板式換熱器判定是否設(shè)置膨脹節(jié)的依據(jù)，是通過

各應(yīng)力計(jì)算后決定的。

1.計(jì)算溫差引起的應(yīng)力

2.計(jì)算由流體壓力引起的軸向力

3.進(jìn)行壓力評(píng)定

a)校核殼體應(yīng)力

b)校核管子應(yīng)力

c）校核拉脫力

d）校核管子的穩(wěn)定性

4.如果上述條件不滿足，則需設(shè)計(jì)膨脹節(jié)

不造。、1-乂）/

8管子與管板常見的連接方式，適用場(chǎng)合

1.強(qiáng)度脹（密封與抗拉脫弱.無縫隙）

設(shè)計(jì)壓力W4.0MPa,設(shè)計(jì)溫度W300C,操作中無劇烈振動(dòng)、無過大溫度波動(dòng)，及無

明顯應(yīng)力腐蝕等場(chǎng)合。

2.強(qiáng)度焊（密封與抗拉脫強(qiáng)，有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力）

除較大振動(dòng)和縫隙腐蝕場(chǎng)合外，該方法應(yīng)用廣泛；薄管板不能脹，只能焊。

3.脹焊并用（先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫）

密封性能要求較高，承受振動(dòng)和疲勞載荷，有縫隙腐蝕，需使用復(fù)合管板等的場(chǎng)合。

9強(qiáng)化傳熱的技術(shù)與方法

三種途徑：提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大傳熱面積、增大傳熱溫差。

強(qiáng)化換熱管、管內(nèi)插入物強(qiáng)化傳熱、改進(jìn)殼程管束支承結(jié)構(gòu)、對(duì)流換熱耗功強(qiáng)化、沸騰

換熱的強(qiáng)化、凝結(jié)換熱的強(qiáng)化。

10換熱器橫向流誘導(dǎo)振動(dòng)的原因，及其防治措施

橫向流誘導(dǎo)振動(dòng)的主要原因有：卡曼漩渦、流體彈性擾動(dòng)、湍流顫振、聲振動(dòng)、射流轉(zhuǎn)

換。

在橫流速度較低時(shí)，容易產(chǎn)生周期性的卡曼漩渦，這時(shí)在換熱器中既可能產(chǎn)生管

子的振動(dòng)，也可能產(chǎn)生聲振動(dòng)。當(dāng)橫流速度較高時(shí)，管子的振動(dòng)一般情況下是由流體彈

性不穩(wěn)定性激發(fā)振動(dòng)，但不會(huì)產(chǎn)生聲振動(dòng)。只有當(dāng)橫流速度很高，才會(huì)出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)換而

引起管子的振動(dòng)。

為了避免出現(xiàn)共振，要使激振頻率遠(yuǎn)離固有頻率。可通過改變流速、改變管子固

有頻率、增設(shè)消聲板、抑制周期性漩渦、設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳韧緩絹韺?shí)現(xiàn)。

11殼體及管子軸向應(yīng)力的產(chǎn)生原因、計(jì)算方法

溫差引起的軸向力、流體壓力引起的軸向力。（可能是、（）-2r）

反應(yīng)器：

1有幾種典型的反應(yīng)器？

機(jī)械攪拌式反應(yīng)器、固定床式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、反應(yīng)爐反應(yīng)器。

2典型攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式，幾種典型的攪拌漿？

P150

槳式攪拌器、框式和錨式攪拌器、椎進(jìn)式攪拌器、泯輪式攪拌器、螺帶式攪拌器。

3在攪拌反應(yīng)器中，擋板的作用？P156

1.將切向流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向和徑向流動(dòng)

2.增大攪動(dòng)液體的湍流程度，改善攪拌效果從而消除“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”，及打漩現(xiàn)象。

4什么叫充分擋板化？P156

當(dāng)增加擋板數(shù)和擋板寬度，功率消耗不再增加時(shí)，稱為全擋板條件。（應(yīng)該是這個(gè)吧）

5攪拌反應(yīng)器中，為什么要避免圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)？

危害：

軸向不混合

多相系統(tǒng)會(huì)發(fā)生分層或分離

發(fā)生表面吸入氣體現(xiàn)象，降低了攪拌效果，且加劇攪拌器的振動(dòng)。

4攪拌反應(yīng)器常用傳熱方式有哪幾種？

夾套傳熱、蛇管（內(nèi)盤管）傳熱

5機(jī)械密封及填料密封的原理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖？

P175,P177

6攪拌軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪幾個(gè)因素？

書上P171：扭轉(zhuǎn)變形、臨界轉(zhuǎn)速、扭矩和彎矩聯(lián)合作用下的強(qiáng)度、軸封處允許的徑向

位移。

PPT上：強(qiáng)度、剛度、臨界轉(zhuǎn)速、軸封出允許徑向位移

7功率準(zhǔn)數(shù)的圖算法，如何校核攪拌槳強(qiáng)度？

圖算法:P163

校核攪拌槳強(qiáng)度：見下圖

則對(duì)于無加強(qiáng)筋的平直葉槳式攪拌器

?應(yīng)力最大出現(xiàn)在彎矩最大的I-?截面上：

滿足強(qiáng)度要求:

b：槳寬m

6：槳葉厚度m

W:抗彎斷面模數(shù)m3

計(jì)算題復(fù)習(xí)

有一內(nèi)徑D=1.6rn的攪拌反應(yīng)器，中心安裝直徑d=0.5m的二葉平槳攪拌器（滿足

圖1功率曲線4的要求），攪拌器如圖2所示，槳葉寬度b=O.lm,厚度b=20mm,選

用的材料許用應(yīng)力［可為lOOMPa,轉(zhuǎn)速為180r/min,液體粘度為O.lPas,密度為

1400kg/m3o又知為軸封為機(jī)械密封，機(jī)械密封的磨損功率為攪拌功率的10%,采用的

傳動(dòng)裝置系統(tǒng)效率為0.9.

試求1）攪拌功率；2）校核攪拌器強(qiáng)度是否符合要求。

d

N

轅

典

神

IS

Re=d2nplix

圖1攪拌功率曲線

圖2攪拌器示意圖

解：（1）攪拌器轉(zhuǎn)速n'=180r/s轉(zhuǎn)化為以秒為單位：n=180/6（）=3i7s

雷諾數(shù)Re二/〃。/〃：。5?x3x1400/0.1=10500

根據(jù)圖1可以查得，功率準(zhǔn)數(shù)即=1.75

則攪拌功率N=Nppn'cP=1.75x1400X33XO.55=2067W=2.07kW

(2)則總的功率Ns=N(l+0.1)/0.9=2.53kW

計(jì)算功率恒=N息公-0.1N=2.53*0.9-0.1*2.07=2.07kW

N.

軸的扭矩：Mt=9551=109.84N-m

每個(gè)葉片所承受的最大彎矩M=M,/2=54.92N?m

則

MM

一W一曲16,

=54.92/(0.1*0.02*0.02/6)=8238000Pa=8.24MPa<\a]

故強(qiáng)度校核合格。

復(fù)習(xí)提綱

塔設(shè)備：

1塔設(shè)備中能進(jìn)行哪些單元操作？塔設(shè)備應(yīng)滿足哪些基本要求？

2板式塔的基本結(jié)構(gòu)形式，典型的板式塔盤的結(jié)構(gòu)？

3填料塔的基本結(jié)構(gòu)形式，常見的填料類型（包括散裝填料和規(guī)整填料）？

4填料塔中液體分布器有何作用？

5什么叫卡曼渦街？為什么會(huì)產(chǎn)生卡曼渦街？引起的塔的振動(dòng)方向是怎樣的？

6塔設(shè)備振動(dòng)的原因，決定塔自振頻率的因素有哪些？有哪些相關(guān)防治措施?

7試分析塔設(shè)備在正常操作、停工檢修和壓力試驗(yàn)等三種工況下的載荷？

8塔設(shè)備危險(xiǎn)截面強(qiáng)度的校核？

換熱器：

1典型的換熱器類型？

2管殼式換熱器的基本類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用場(chǎng)合？有哪些主要零部件？

3設(shè)置折流板和折流桿的目的？折流板常用型式，如何固定？

4固定管板式換熱器的工作原理及其簡(jiǎn)圖？

5管板力學(xué)模型的幾種假設(shè)

6管板計(jì)算中有哪幾種危險(xiǎn)，況組合？

7膨脹節(jié)設(shè)置與否的依據(jù)？了解軸向應(yīng)力產(chǎn)牛的原氏，如何分配在管程和殼程上的？

8管子與管板常見的連接方式，適用場(chǎng)合

9強(qiáng)化傳熱的技術(shù)與方法

10換熱器橫向流誘導(dǎo)振動(dòng)的原因，及其防治措施

11殼體及管子軸向應(yīng)力的產(chǎn)生原因、計(jì)算方法

反應(yīng)器：

1有幾種典型的反應(yīng)器？

2典型攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式，幾種典型的攪拌漿？

3在攪拌反應(yīng)器中，擋板的作用？

4什么叫充分擋板化？

5攪拌反應(yīng)器中，為什么要避免圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)？

4攪拌反應(yīng)器常用傳熱方式有哪幾種？

5機(jī)械密封及填料密封的原理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖？

6攪拌軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪幾個(gè)因素？

7功率準(zhǔn)數(shù)的圖算法，如何校核攪拌槳強(qiáng)度？

化工設(shè)備設(shè)計(jì)試題

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共24分）

1.內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在（B）。

A.正常操作B.停車情況C.檢修情況D.以上答案都不對(duì)

2.目前，裙座與塔體連接焊縫的結(jié)構(gòu)型式有（B

A.1種B.2種C.3種D.4種

3.塔盤在結(jié)構(gòu)方面要有一定的（B）以維持水平。

A.強(qiáng)度B.剛度C.穩(wěn)定性D.其它

4.攪拌器維體長(zhǎng)徑比對(duì)夾套傳熱有顯著影響，容積一定時(shí)長(zhǎng)徑比越大，則夾套的傳熱面積（A）

A.越大B.越小C.不變D.以上答案均不對(duì)

5.與填料密封相比，機(jī)械密封的（A）大約為填料密封的百分之一。

A.泄漏率B.密封性C.磨損率D.使用率

6.列管換熱器的傳熱效率（A）板式換熱器，且金屬消耗量大.

A.不如B.高于C.等同D.以上答案均不對(duì)

7.在高溫高壓條件下，換熱器的管板與管子一般采用（A）連接保持緊密性。

A.脹焊結(jié)合B.脹接C.搭接D,對(duì)接

8.膨脹節(jié)是裝在固定管板換熱器上的撓性元件，其作用是［B）。

A.消除殼體薄膜應(yīng)力B.消除或減小不利的溫差應(yīng)力

C.消除管子中的拉脫力D.增大換熱器的換熱能力

9.塔設(shè)備設(shè)計(jì)中最需要設(shè)置地腳螺栓的工況是（A）。

A.空塔檢修B.水壓試驗(yàn)C.滿負(fù)荷操作D.其它

10.列管式換熱強(qiáng)度焊的連接方式適用的條件范圍為（D）。

A.較高壓力和較大振動(dòng)場(chǎng)合B.較高溫度和較大振動(dòng)場(chǎng)合

C.較大振動(dòng)和間隙腐蝕場(chǎng)合D.較高壓力和較高溫度場(chǎng)合

II.塔節(jié)的長(zhǎng)度取決于（B）。

A.工藝條件B.塔徑C.操作情況D.塔板數(shù)

12.在塔和塔段最底一層塔盤的降液管末端設(shè)置液封盤，其bl的是（B）。

A.防止液沫夾帶B.保證降液管出口處的密封

C.防止淹塔D.防止液泛

二、填空題（每題2分，共12分）

1、塔設(shè)備按操作壓力分為—正壓—塔、常壓塔和—負(fù)壓塔—。

2.填料塔所用填料有鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、階梯環(huán)等一亂堆—填料?：而隨著金屬絲網(wǎng)及金屬板波紋等

—規(guī)整—填料的使用，使填料塔效率大為提高。

3.管子與管板脹接時(shí)，除—機(jī)械滾脹—外，近年來已出現(xiàn)液壓脹管與—爆炸—脹管的方法。

4.攪拌反應(yīng)器的傳動(dòng)裝置包括：—電機(jī)_、一減速裝置填料密封_、及機(jī)座等。

5.攪拌器轉(zhuǎn)軸密封型式很多，有一填料密封_、機(jī)械液封和全封閉密封等。

6.正常操作的帶夾套的反應(yīng)器，其筒體和下封頭的壁厚應(yīng)按—承受內(nèi)壓—和—外壓一分別計(jì)算。

三、判斷說明題（每題4分，共24分）

1.塔體壓力試驗(yàn)時(shí)，不論水壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)，限制條件都是相同的。

正確。負(fù)壓塔介質(zhì)產(chǎn)生的是壓應(yīng)力，背風(fēng)側(cè)風(fēng)彎矩產(chǎn)生的也是壓應(yīng)力。

2.對(duì)易起泡的物料和具有腐蝕性的介質(zhì)，已采用填料塔為好。

正確。因填料能使泡沫破裂，且可通過選擇填料材料達(dá)到防腐目的。

3.列管換熱器溫差應(yīng)力只與換熱器的類型及管殼程論熱介質(zhì)的溫差有關(guān)，而與其它因素?zé)o關(guān)。

不正確。還與管殼所用材料有關(guān)。

4.折流板與換熱器殼體一般采用點(diǎn)焊固定連接。

不正確。折流板一般通過拉桿、定距管進(jìn)行定位連接。便于檢修時(shí)拆卸。

5.填料密封中的液膜又使攪拌軸潤(rùn)滑和實(shí)現(xiàn)密封的雙重作用。

正確?？恳耗ぷ饔檬姑芊饷娴陌纪共黄教帉?shí)現(xiàn)密封，阻止設(shè)備內(nèi)流體漏出和外部介質(zhì)滲入。

6.安裝在混凝土框架內(nèi)的塔設(shè)備，不宜作軸向變形的限制。

正確。因高塔在高溫條件操作時(shí)，軸向膨脹量可達(dá)很大數(shù)值，要有自由伸縮的余地。

四、簡(jiǎn)答題（每題4分，共20分）

1.裙座圈與塔體間的焊接接頭形式有哪些，各有什么特點(diǎn)？

包括對(duì)接和搭接焊縫兩種形式。對(duì)接焊裙座圈直徑與塔體直徑相同，這種焊縫受壓，可以承受較大

的軸向載荷，常用于大塔，但因該焊縫位于塔底封頭曲面部分，從而惡化了封頭的受力狀況。采用

搭接時(shí)裙座圈內(nèi)徑稍大于塔體外徑，該焊健受剪，承載能力較差，多用于小塔.

2.列管換熱器機(jī)械設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容？

包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括管殼程結(jié)構(gòu)形式、管子排列方式，管板結(jié)構(gòu)及管子與管板

連接、管板與殼體連接方式等內(nèi)容。強(qiáng)度設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)筒體、封頭、法蘭、