過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題及答案

一、單選題

1.儲存設(shè)備

5.1設(shè)-臥式儲存罐雙鞍座支承時，兩支座的狀態(tài)應(yīng)采納：（C）

A.兩個都固定

B.兩者溝可移動

C.一個固定，一個移動

D.以上均可

5.2低溫球罐的支柱與球殼連接處最好采納：（C）

A.接連接結(jié)構(gòu)形式

B.加托或結(jié)構(gòu)

C.U型柱結(jié)構(gòu)形式

D.支柱翻邊結(jié)構(gòu)

5.3臥式儲罐發(fā)生扁塌現(xiàn)象的根本緣由是：（A）

A.支座處截面受剪力作用而產(chǎn)生周向彎矩

B.圓筒上不設(shè)置加強圈

C.支座的設(shè)置位置.不適合

D.設(shè)計壓力過高

5.4隨著石油業(yè)的發(fā)展，在大型球罐上最常采納的罐體組合方式是：（C）

A.純桔瓣罐體

B.足球瓣式罐體

C.混合式罐體

D.兩個半球組成的罐休

2.換熱設(shè)備

6.1依據(jù)結(jié)構(gòu)來分，下面各項中那個不屬于管殼式換熱器：（B）

A.固定管板式換熱器

B.蓄熱式換熱器

C.浮頭式換熱器

D.U形管式換熱器

6.2常見的管殼式換熱器和板式換熱器屬于以下哪種類型的換熱器：（C）

A.干脆接觸式換熱器

B.蓄熱式換熱器

C.間壁式換熱器

D.中間載熱體式換熱器

6.3下面那種類型的換熱器不是利用管程和殼程來進行傳熱的：（B）

A.蛇管式換熱器

B.套管式換熱器

C.管殼式換熱器

D.纏繞管式換熱器

6.4下列關(guān)于管式換熱器的描述中，錯誤的是：（C）

A.在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占肯定優(yōu)勢，是目前運用最廣泛的一類換熱器。

B.蛇管式換熱器是管式換熱器的一種，它由金屬或者非金屬的管子組成，按須要彎曲成所需的形態(tài)。

C.套管式換熱器單位傳熱面的金屬消耗量小，檢測、清洗和拆卸都較為簡潔。

D.套管式換熱器一般適用于高溫、高壓、小流量流體和所須要的傳熱面枳不大的場合。

6.5下列措施中，不能起到換熱器的防振效果的有：（A）

A.增加殼程數(shù)量或降低橫流速度。

B.變更管子的固有頻率。

C.在殼程插入平行于管子軸線的縱向隔板或多孔板。

D.在管子的外邊面沿周向纏繞金屬絲或沿軸向安裝金屬條。

二、多選題

6.換熱設(shè)備

6.1依掂換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳遞方式進行分類可以分為以下幾和主要形式：（ABC）

A.干脆接觸式換熱器

B.蓄熱式換熱器

C.間壁式換熱器

D.管式換熱器

6.2下面屬于管殼式換熱器結(jié)構(gòu)的有：（ABCD）

A.換熱管

B.管板

C.管箱

D.殼體

6.3引起流體誘導(dǎo)振動的緣由有：（ACD）

A.卡曼漩渦

B.流體密度過大

C.流體彈性擾動

D.流體流速過快

6.4傳熱強化的措施有：（BCD）

A.提高流量

B.增加平均傳熱溫差

C.擴大傳熱面積

D.提高傳熱系數(shù)

6.5下列關(guān)于管殼式換熱器的描述中，錯誤的是：（CD）

A.管殼式換熱器結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊、能承受較高的壓力。

B.管殼式換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進行清洗的場合。

C.管殼式換熱器適用于管、殼程兩側(cè)溫差較大或者殼側(cè)壓力較高的場合。

D.在管殼式換熱器中，當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差不大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力

三、推斷題

5.儲存設(shè)備

（對）5.1儲罐的形式主要有臥式，立式和球形儲罐，儲存介質(zhì)的性質(zhì)是選擇儲罐形式和儲存系統(tǒng)的一個重要因素。

（錯）5.2鞍座包角越小，鞍角重量越輕，且儲罐——支座系統(tǒng)的中心降低。

（對）5.3工程上可以將雙鞍座臥式儲存罐簡化為均布載荷的外伸簡支梁。

（錯）5.4球罐支座中裙式支座用得最為廣泛。

（對）5.5柱式支座的主要缺點是球罐的重心高，穩(wěn)定性差。

（對）5.6須要開檢查孔時，由于特別緣由而不能開設(shè)時，應(yīng)相應(yīng)縮短檢查周期，或者對全部縱向環(huán)向焊縫作100%

無損檢;則。

（對）5.7球罐接管除工藝特別要求外，應(yīng)盡量集中在上下極板上。

（對）5.8在用水壓測試容器壁厚時，校合壓力一般取1.25P.

（對）5.9按形態(tài)變更比能屈服失效判劇計算出的內(nèi)壁初始屈服壓力和實際測量值最為接近。

6.換熱設(shè)備

（對）6.1套管式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡潔，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減便利的特點

①圓筒上的軸向應(yīng)力。由軸向彎矩引起。

②支座截面處圓筒和封頭上的切向切應(yīng)力和封頭的附加拉伸應(yīng)力。由橫向剪刀引起。

③支座截面處圓筒的周向彎曲應(yīng)力。由截面上切向切應(yīng)力引起。

④支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力。通過鞍座作用于圓筒上的載荷所導(dǎo)致的。

5.5鞍座包角對臥式容器簡體應(yīng)力和鞍座自身強度有何影響？

鞍座包角的大小不僅影響鞍座處圓筒截面上的應(yīng)力分布，而且也影響臥式儲罐的穩(wěn)定性和儲罐一支座系統(tǒng)的重心

凹凸。包角小，鞍座重量輕，但重心高，且鞍座處圓筒上的應(yīng)力較大。

5.6在什么狀況下應(yīng)對臥式容器進行加強圈加強？

如臥式儲罐支座因結(jié)構(gòu)緣由不能設(shè)置在靠近封頭處（A>0.5Ri）,且圓筒不足以承受周向彎距時，就需在支座截面

處的圓筒上設(shè)置加強圈，以便與圓筒一起承載。

5.7球形儲罐有哪些特點？設(shè)計球罐時應(yīng)考慮那些載荷？各種罐體型式有何特點？

球形儲罐應(yīng)力分布勻稱。

設(shè)計時要考慮壓力載荷、重量載荷、風(fēng)載荷、雪載荷、地震載荷和環(huán)境溫度變更引起的載荷。

純桔瓣式的特點是球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施焊組裝比較簡潔，加快組裝進度并可對其實施自動焊。但是球瓣在各

帶位置尺寸大小不一，只能在本帶內(nèi)或上，下對稱的帶間互換；下料成型困難，板材利用率低，板材較小，不易設(shè)

計人孔和接管。且不易錯開焊縫。

足球瓣式，由于每塊的尺寸相同，下料規(guī)格化，材料利用率好，互換性好，組裝焊縫短。但是焊縫排布比較困難,

組裝困難，且此類罐的適用容積較小。

混合式罐體基本結(jié)合了前面兩種的有點，現(xiàn)在的應(yīng)用比較廣泛。

5.8球形儲灌采納赤道正切柱式支座時，應(yīng)遵循那些準(zhǔn)則？

支柱在球殼赤道帶等距離布置，支柱中心線和球殼相切或相割而焊接起來。若相割，支柱中心線和球殼交點同球

心連線與赤道平面的夾角為10。?20。為了能承受風(fēng)載荷和地震載荷，保證穩(wěn)定性，還必需在支柱間設(shè)置連接拉桿。

5.9液化氣體存儲設(shè)備設(shè)計時如何考慮環(huán)境對它的影響？

不僅要考慮環(huán)境溫度、風(fēng)載荷、雪載荷和地震載荷，還要留意液化氣體的膨脹性和壓縮性。

6.換熱設(shè)備

6.1換熱設(shè)備有哪幾種主要形式？

按換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳熱方式進行分類，可分為以下幾種主要形式：

1.干脆接觸式換熱器利用冷、熱流體干脆接觸，彼此混合進行換熱。

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，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。

4.中間載熱體式換熱器載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中汲取熱量，在

低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體。

6.2間壁式換熱器有哪幾種主要形式？各有什么特點？

1.管式換熱器按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、纏繞管式換熱器和管殼式換熱

器。

在換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性和單位傳熱面積的金屬消耗量等方面不如其它新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)堅實、牢靠、

適應(yīng)性強、易于制造、能承受較高的操作壓力和溫度等優(yōu)點。在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占肯定

優(yōu)勢，是目前運用最廣泛的一類換熱器。

2.板面式換熱器按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和

傘板式換熱器。

傳熱性能要比管式換熱器優(yōu)越，由于其結(jié)構(gòu)上的特點，使流體能在較低的速度下就達到湍流狀態(tài)，從而強化了傳

熱。板面式換熱器采納板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。

3.其他一些為滿意工藝特別要求而設(shè)計的具有特別結(jié)構(gòu)的換熱器，如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管換熱器、聚四氟乙烯換熱

器和石墨換熱器等。

6.3管殼式換熱器主要有哪幾種形式？

1.固定管板式：結(jié)構(gòu)簡潔，承壓高，管程易清潔，可能產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；適用殼側(cè)介質(zhì)清潔；管、殼溫差不大或大

但殼側(cè)壓力不高。

2.浮頭式：結(jié)構(gòu)困難，無熱應(yīng)力、管間和管內(nèi)清洗便利，密封要求高。適用殼側(cè)結(jié)垢及大溫差。

3.U形管式：結(jié)構(gòu)比較簡潔，內(nèi)層管不能更換；適用管內(nèi)清潔、高溫高壓。

4.填料函式：結(jié)構(gòu)簡潔，管間和管內(nèi)清洗便利，填料處易泄漏；適用4MPa以下，溫度受限制。

6.4換熱器流體誘導(dǎo)振動的主要緣由有哪些？相應(yīng)實行哪些防震措旅？

1.強度脹（密封與抗拉脫弱，無縫隙）；

2.強度焊（密封與抗拉脫強，有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力）；

3.脹焊并用（先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫，

6.5換熱管與管板有哪幾種連接方式？各有什么特點？

橫向流誘導(dǎo)振動的主要緣由有.：W曼漩渦、流體彈性擾動、湍流顫振、聲振動、射流轉(zhuǎn)換。在橫流速度較低時,

簡潔產(chǎn)生周期性的卡曼漩渦，這時在換熱器中既可能產(chǎn)生管子的振動，也可能產(chǎn)生聲振動。當(dāng)橫流速度較高時，管

子的振動一般狀況下是由流體彈性不穩(wěn)定性激發(fā)振動，但不會產(chǎn)生聲振動。只有當(dāng)橫流速度很高，才會出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)

換而引起管子的振動。為了避開出現(xiàn)共振，要使激振頻率遠離固有頻率?？赏ㄟ^變更流速、變更管子固有頻率、增

設(shè)消聲板、抑制周期性漩渦、設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳韧緩絹韺崿F(xiàn)。

6.6換熱設(shè)備傳熱強化可采納哪些途徑來實現(xiàn)？

要使換熱設(shè)備中傳熱過程強化，可通過提高傳熱系數(shù)、增大換熱面積和增大平均傳熱溫差來實現(xiàn)。

提高對流傳熱系數(shù)的方法乂可分為有功傳熱強化和無功傳熱強化：

I.有功傳熱強化應(yīng)用外部能量來達到傳熱強化目的，如攪攔換熱介質(zhì)、使換熱表面或流體振動、將電磁場

作用于流體以促使換熱表面旁邊流體的混合等技術(shù)。

2.無功傳熱強化無需應(yīng)用外部能量來達到傳熱強化的目的。在換熱器設(shè)計中，用的最多的無功傳熱強化法

是擴展表面，它既能增加傳熱面積，又能提高傳熱系數(shù)。

a.如槽管、翅片可增加近壁區(qū)溫流度，設(shè)計結(jié)構(gòu)時要留意優(yōu)先增加傳熱系數(shù)小的一側(cè)的湍流度。

b.變更殼程擋板結(jié)構(gòu)（多弓形折流板、異形孔板、網(wǎng)狀整圓形板），削減死區(qū)。變更管束支撐結(jié)構(gòu)（桿式支撐）,

削減死區(qū)。

7.塔設(shè)備

7.1塔設(shè)備由那幾部分組成？各部分的作用是什么？

無論是填料塔還是板式塔，除了各利內(nèi)件之外，均由塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操

作平臺等組成。

（詳細作用參考課本）

7.2填料塔中液體分布器的作用是什么？

液體分布器安裝十填料上部，它將液相加料及回流液勻稱地分布到填料的表面上，形成液體的初始分布。

73試分析塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗等三種工況下的載荷？

I.質(zhì)量載荷

塔體、裙座、塔內(nèi)件、塔附件、操作平臺及扶梯質(zhì)量、偏心載荷（再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備）；

操作時物料質(zhì)量；

水壓試驗時充水質(zhì)量；

2.偏心載荷（竹矩）

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等三種工況下的載荷是上述各種載荷的組合，請讀者自己思索。

7.4簡述塔設(shè)備設(shè)計的基本步驟。

依據(jù)內(nèi)壓計算塔體厚度后，對正常操作、停工檢修及壓力試驗工況分別進行軸向最大拉伸應(yīng)力與最大壓縮應(yīng)力的

校核。如不滿意要求，則需調(diào)整塔體厚度，重新進行應(yīng)力校核。

如何確定筒體軸向應(yīng)力？（思路）

內(nèi)壓或外壓引起

重力引起

垂直地震力

最大方矩（風(fēng)載、水平地震力、偏心彎矩）

7.5塔設(shè)備振動的緣由有哪些？如何預(yù)防振動？

安裝丁?室外的塔設(shè)備，在風(fēng)力的作用下，將產(chǎn)生兩個方向的振動。一種是順風(fēng)向的振動，即振動方向沿著風(fēng)的方

向；另一種是橫向振動，即振動方向沿著風(fēng)的垂直方向，乂稱橫向振動或風(fēng)的誘導(dǎo)振動。

為了防止塔的共振，塔在操作時激振力的頻率（即升力作用的頻率或旋渦脫落的頻率）fv不得在塔體第一振型固有

頻率的0.85T.3倍范圍內(nèi)?？蓪嵭幸韵麓胧┻_到這一目的：1.增大塔的固有頻率。2.采納擾流裝置。3.增大塔的阻

尼。

7.6塔設(shè)備設(shè)計中，哪些危急界面須要校核軸向強度和穩(wěn)定性？

1.裙座底部截面及孔中心橫截面是危急截面。

2.筒體與群座連接處的橫截面。

8.反應(yīng)設(shè)備

8.1反應(yīng)設(shè)備有哪幾種分類方法？簡述幾種常見的反應(yīng)設(shè)備的特點。

反應(yīng)設(shè)備可分為化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器。前者是指在其中實現(xiàn)一個或幾個化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)

轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)產(chǎn)物的設(shè)備；后者是指為細胞或酶供應(yīng)相宜的反應(yīng)環(huán)境以達到細胞生長代謝和進行反應(yīng)的設(shè)備。（詳細

分類見課本8.1反應(yīng)器分類）

8.2機械攪拌反應(yīng)器主要由哪些零部件組成？

攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸及其密

封裝置、傳動裝置等統(tǒng)稱為攪拌機。

8.3攪攔容器的傳熱元件有哪幾種？各有什么特點？

常用的換熱元件有夾套和內(nèi)盤管。當(dāng)夾套的換熱面積能滿意傳熱要求時，應(yīng)優(yōu)先采納夾套，這樣可削減容器內(nèi)構(gòu)

件，便于清洗，不占用有效容積。

夾套的主要結(jié)構(gòu)型式有：整體夾套、型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套等。

(詳細結(jié)構(gòu)特征請參照課本)

8.4攪攔器在容器內(nèi)的安裝方法有哪幾種？對于攪拌機頂插式中心安裝的狀況，其流型有什么特點？

對于攪拌機頂插式中心安裝的立式圓筒，有三種基本流型：徑向流，軸向流，切向流。

除中心安裝的攪拌機外，還有偏心式、底插式、側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式.

8.5常見的攪拌器有哪幾種？簡述各自特點。

1.漿式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速較高，小容積：

2.推動式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)實力強，可用于大容積攪拌；

3.渦輪式用于中粘度達50Pa.s,范圍較廣，轉(zhuǎn)速較高，中容積；

4.錨式用于高粘最高達IOOPa$轉(zhuǎn)速較低。

8.6渦輪式攪拌器在容器中的流型及其應(yīng)用范圍？

渦輪式攪拌器是應(yīng)用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎全部的攪拌操作，并能處理粘度范圍很廣的流體。渦

輪式攪拌器可分為開式和盤式二類。渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團分散得很細，適用于低粘度到中

等粘度流體的混合、液一液分散、液一固懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉剪切作用較大，屬

剪切型攪拌器。彎葉是