过程设备设计第五到八章习题答案

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1、第五章储运设备1设计双鞍座卧式容器时,支座位置应按哪些原则确定?说明理由。双鞍座卧式储罐的受力状态可简化为受均布载荷的外伸简支梁,由材料力学可知当外伸长度A=0.207时,跨度中央的弯矩与支座截面处弯矩绝对值相等,所以一般近似取A&0.02L,其中L为两封头切线间的距离,A为鞍座中心线至封头切线间距离2)当鞍座邻近封头时,封头对支座处的筒体有局部加强作用,为充分利用加强效应,在满足A00.2L下应尽量满足除0.5R0(R0为筒体外径)3 卧式容器支座截面上部有时出现“扁塌”现象是什么原因?措施?原因:当支座截面处的圆筒不设加强圈,且A0.5Ri时,由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩,在周向

2、弯矩作用下,导致支座处圆筒上半部发生变形,产生所“扁塌”现象。措施:1)设置加强圈2)A0.5Ri,使支座靠近封头布置,利用加强圈或封头的加强作用3)补设加强圈,且A0.5Ri4 双鞍座卧式容器中应计算哪些应力?分析这些应力如何产生的?(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5 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9时鞍式支座设计时需要的一个重要参数,其大小不仅影响鞍座处圆筒截面上的应力分

3、布,而且也影响卧式储罐的稳定性及储罐支座系统的重心高低。鞍座包角小,则鞍座重量轻,但是储罐一支座系统的重心较高,且鞍座处筒体上的应力较大。常用包角有120,135,1506 在什么情况下应对双鞍座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,且圆筒不足以承受周向弯矩时,需设置加强圈以便与圆筒一起承载。7 球形储罐特点?设计球罐时应考虑哪些载荷?各种储罐体形式的特点球形储罐应力分布均匀,承载能力大,设计时应考虑压力载荷,重量载荷,风载荷,雪载荷,地震载荷,和环境温度变化引起的载荷。(1) 纯桔瓣特点:球壳拼装焊缝较规则,施焊容易,加快组装进度并可对其实施自动焊。但球瓣在各

4、带位置尺寸大小不一,只能在本带内或上,下对称的带之间转换,下料及成型较复杂,板材利用率低,球极板往往尺寸较小,当需要不知人孔和众多接管时可能出现接管拥挤,有时焊缝不易错开,(2) 足球瓣式罐体优点是每块壳板尺寸相同,下料成型规格化,材料利用率高,互换性好,组装焊缝短,但是焊缝排布较困难,组装困难,且此类罐的适用容积小(3) 混合式罐体基本结合了前面两种的优点组成采用桔瓣式,极板采用足球瓣式,应用比较广泛、8 球形储罐采用赤道正切柱式支座时,遵循哪些准则多根圆柱状支柱在球壳赤道带等距离布置,支座处与内径相切,支座中心线与球壳相切或相割而焊接起来。当支座中心线与球壳相割时,中心线与球壳交点同球心连

5、线与赤道平面的夹角约为1020,为了使支柱支撑球罐之重量的同时还能承受风载荷和地震载荷,保证球罐的稳定性,必须在支柱之间设置连接拉杆。9 液化气体储存设备设计时如何考虑环境对它的影响?不仅要考虑环境温度,风载荷,雪载荷,和地震载荷,还要注意液化气体的膨胀性和压缩性。6换热设备1、换热设备有哪几种主要形式?按换热器设备热传递原理或传热方式分类:1 直接接触式换热器:利用冷热流体直接接触,彼此混合进行换热。具有传热效率高,单位容积提供的传热面积大,设备结构简单,价格便宜等优点,但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。2 蓄热式换热器:借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交替接触,把热量从热流体

6、传递给冷流体。结构紧凑,价格便宜,单位传热面积大,故较适合用于气气热交换的场合。3 间壁式换热器(工业应用最广泛):利用间壁冷热两种流体隔开,热量由热流体通过间壁传递给冷流体。4 中间载热体形式换热器:载热体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环,在高温流体换热器中吸收热量,在低温流体换热器中放热给低温流体。2间壁式换热器由哪几种主要形式?各自有什么特点?1)管式换热器:按传热管的结构形式不同大致壳分为:蛇管式缠绕管式管壳式。在换热效率,结构紧凑性和单位面漆的金属消耗量等方面不如其他新型换热器,但它具有结构坚固可靠,适应性强,易于制造,能承受较高的操作压力和温度等优点。在高温和大型换热器中,

7、管式换热器仍占绝对优势,式目前使用最广泛的一类换热器2)板面式换热器:按传热板面的结构可分为:螺旋板式板式板翅式板壳式和伞板式。传热性能要比管式换热器优越,由于其结构特点,使流体能在较低的速度下就到达湍流状态,从而强化了传热,板面式采用板材制作,在大规模组织生产时,可降低设备成本,但其耐压性比管式差。3)其他一些为满足工艺特殊要求而设计的具有特殊结构的换热器,如回转式,热管式,聚四氟乙烯和石墨换热器等。3、管壳式换热器主要形式,换热管与管板由哪几种连接方式,各有什么特点根据管壳式换热器的结构特点,可分为:固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式、和釜式重沸器五类。换热管与管板的连接方法主要有:强

8、度胀接,强度焊,胀焊并用1 强度胀接:是指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接,主要适用于设计压力小于等于4MP,设计温度小于等于30,操作中无剧烈振动,无过大温度波动及无明显应力腐蚀等场合。2 强度焊:式至保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接,此法目前应用广泛,制造加工简单,焊接结构强度高,抗拉脱力强,高温高压下也能保证密封性和抗拉脱能力,除有较大振动及由间隙腐蚀的场合,只要材料可焊性好,强度焊可用于其他任何场合。3 胀焊并用:能改善连接处的抗疲劳性能,而且还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀,提高适用寿命,因此目前胀焊并用方法得到广泛应用,主要用于密封性能要求高,承受振动或疲

9、劳载荷。有间隙腐蚀需采用复合管板的场合:1密封于抗拉脱弱,无缝隙2蜜蜂与抗拉脱强,有缝隙3其中之一抗拉脱4、换热器流体诱导振动的主要原因有哪些?采取措施?横向流诱导振动的主要原因有:1 漩涡脱落2 流体弹性扰动3 湍流颤振4 声振动5 射流转换。措施:1 改变流速2 改变管子固有频率3 增设消声板4 抑制周期性漩涡5 设置防冲板或导流筒6、换热设备传热强化课采取哪些途径来实现1 增加平均传热温差2 扩大换热面积3 提高传热系数7塔设备1塔设备由哪几部分组成?各部分作用是什么?无论填料塔还是板式塔除各种内件之外,均由塔体,支座,人孔或手孔,除沫器,接管及扶梯,操作平台组成。1 塔体:即塔设备的外

10、壳,由于塔设备通常安装在室外,因而塔体除了承受一定的操作压力,温度外,还要考虑风载荷,地震载荷,偏心载荷,此外要要满足在试压,运输及吊装时的强度,刚度及稳定性要求,2 支座:塔体支座式塔体与基础的连接结构,因为塔设备较高,重量较大,为保证其足够的强度及刚度,通常采用裙支座。3 人孔及手孔:为安装,检修,检查等需要,往往在塔体上设置人孔或手孔,不同塔设备,人孔手孔结构及位置等要求不同。4 接管:用于连接工艺管线,使塔设备与其他相关设备相连接,按其用途分为,进液管,出液管,回流管,进气出气管,侧线抽出管,取样管,仪表接管,液位计接管等。5 除沫器:用于捕及夹带在气流中的液滴,除沫器工作性能的好坏对

11、出没效率,分离效果都具有较大的影响。6 吊柱:安装于塔顶,主要用于安装,检修时吊运塔内件2、填料塔中液体分布器及液体自分布器的作用是什么?液体分布器安装于填料上部,它将液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上,形成液体的初始分布。3试分析塔在正常操作,停工检修,和压力试验等三种工况下的载荷?质量在载荷包括:塔体,裙座质量mol,塔内彳质量mo2保温材料质量mo3操作平台及扶梯质量mo4物料质量mog塔附彳质量moa水压试验充水质量mw偏心载荷me正常操作时质量:mo=mo1+mo2+mo3+mo4+mo5+mo6+moa+moe水压试验时最大质量:Mmax=mo1+mo2+mo3+mo4+mw

12、+moa+moe停工检修最小质量:Mmin=mo1+0.2mo2+mo3+mo4+moa+moe4、简述塔设备设计的基本步骤为了保证塔设备安全运行,必须对其在正常造作,停止检修,压力试验三种工况下进行轴强度及稳定性校核。基本步骤:1 按设计条件,初步确定塔的厚度和其他尺寸2 计算塔设备危险截面的载荷,包括重量,风载荷,地震载荷和偏心载荷等3 危险截面的轴向强度何稳定性校核4 设计计算裙座,基础环板,地脚螺栓等。如不满足要求,则需调整塔体厚度,重新进行应力校核。5 塔设备振动的原因有哪些?如何预防?在风力的作用下,将产生两个方向的振动。一种顺风向的振动,即振动方向沿着风的方向,另一种是横行振动,即振动方向沿着风的垂直方向,又称横向振动或风的诱导振动。为了防止塔的共振,塔在操作时激振力的频率fv不得在塔体第一振型固有频率但倍范围内,如果在范围内,采取下列措施:1)增大塔2)采用扰流装置3)增大塔的阻尼6 、塔设备中,哪些危险截面需要校核轴向强度何稳定性?如何校核?1 裙座底部截面及孔中心横截面是危险截面2 筒体与裙座连接处的横截面校核危险截面的最大轴向压缩应力8反应设备还没做,敬请期待精选

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