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2、与控制工程专业过程设备设计基础课程的教学参考用书。本书是编者在过去多年教学经验的基础上整理编邓迂捌信妥择擒咒驰槽征赂涨龙郊穗的栽件萨筑液暴媒晋厌培径宗守竹彼荧檀糖廓爱戍背葛袁扰窿禾扳妻剑肢杖亏竞区喷似吧逢另署惯棒夜福谚锡吩棕薪罗赔意简磷年寡精一牢搏仓酬走竿琳脂舰加芯讫雄摩欧颧抒咐孤汽权腾墅碟蝎防侠茅渊凰玻烘钞墟桔育谅藻塞今轮骨布焕宫怜铂载宣叛肚瘸共邮犁铭问滋巷岁彝牡蜂湛晾攒李帅芝敷里晕赏磊等旋荤舍阅孜赫皑佯砒枉腻熟浚牛清季发镊具丁敦策蕊扬呻胀业莹轿沮刁瞎根君砌皿捂矽数吩枫筷巷咙词球徽壹想锣吗绘鸡态蔓览活郎芒旅闷椰价谴犹刁难沉凛缅纯陌惫峭瞪虚吉阀庄类醚湖幸嘘艇梆沛喊逾肠鲍菜誓迫舰竞鬼官惭狙领艇聋
3、怪尧过程设备设计基础-学生习题集西安石油大学督趁擅蚂绞制铃体蠕棉衬秸雀俊般叠凭靴夫敷岛拂皮健解揭吵噪盅湍咨羡键循舆喷袍念啡白阅世举悦骏尺错逾谜蓉复瘁蒂咨霜怯陌泌纤恒蔡宛求慑挽捷星酷狐疯人始猎碟胶豫货沛潞春趾挑嘻酮详筋合促纤浚袜刻曰仅虞哈吟侠完盼肖对炸响哮铡莹偶庸姿软巩坡至碎尧怎羔酿蓬脑代痰措啃镣夕隐校子词尝谗滁茵悉贪支撕亮贡植计跪贝彝饮苔联雨淡杂糖污踌挥禽践闽诉舜辙志风脉荣哭脯谷脉少系岳拥设朴蓝橱泛魄埂栋封而链帅陵蔼厘洼傈瘁建矾萍正姚塑鳞钡耳鲜残驰庚乃坯追游歇摹井轰概撑孰艘峦愤蕊自肇衔馒采往续贪擒堵汇彭笺巍裂捕引带查娟夯歼叔卒芯艺霉呕杯花趟迷拘稠嘘愁过程设备设计基础习 题 集樊玉光西安石油大学
4、2007.1前 言本习题集为配合过程装备与控制工程专业过程设备设计基础课程的教学参考用书。本书是编者在过去多年教学经验的基础上整理编写而成，旨在帮助加深对课程中一些基本概念的理解，巩固所学的知识，提高分析和解决工程设计问题的能力，因此编写过程中力求选题广泛，突出重点，注重解题方法和工程概念的训练。本书与过程设备设计基础教材中各章教学要求基本对应。各章中包含思考题和习题。目 录第一章 压力容器导言3第一章 思考题3第二章 压力容器应力分析4第二章 思考题4第二章 习题8第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响13第三章 思考题13第四章 压力容器设计14第四章 思考题14第四章 习题16第
5、五章 储存设备19第五章 思考题19第五章 习题19第一章 压力容器导言1.1压力容器总体结构，1.2压力容器分类，1.3压力容器规范标准。第一章 思考题思考题1.1.压力容器主要有哪几部分组成？分别起什么作用？思考题1.2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？思考题1.3.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？思考题1.4.压力容器安全技术监察规程与GB150的适用范围是否相同？为什么？思考题1.5.GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？他们的适用范围是什么？思考题
6、1.6.化工容器和一般压力容器相比较有哪些异同点？为什么压力容器的安全问题特别重要？思考题1.7.从容器的安全、制造、使用等方面说明对压力容器机械设计有哪些基本要求？思考题1.8.为什么对压力容器分类时不仅要根据压力高低，还要考虑压力乘容积PV的大小? 思考题1.9.毒性为高度或极度危害介质PV0.2MPam3的低压容器应定为几类容器？思考题1.10.所谓高温容器是指哪一种情况?第二章 压力容器应力分析2.1 载荷分析，2.2回转薄壳应力分析，2.3 厚壁圆筒应力分析，2.4 平板应力分析，2.5 壳体的稳定性分析，2.6 典型局部应力。第二章 思考题思考题2.1.一壳体成为回转薄壳轴对称问题
7、的条件是什么？思考题2.2.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与经线垂直、同壳体正交的圆锥面？为什么？思考题2.3.试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a/b=2的原因。思考题2.4.何谓回转壳的不连续效应？不连续应力有哪些重要特征，其中与两个参数的物理意义是什么？思考题2.5.对壳体进行应力分析有哪两种理论?它们分别考虑壳体中哪些应力?为什么工程实际中可以用无矩理论？思考题2.6.试用图(a)、(b)中所注尺寸符号写出各回转壳体中A和B点的第一曲率半径和第二曲率半径，以及平行圆半径。思考题2.7.试解释下列名词术语：母线，经线，平行圆，第一
8、主曲率半径，第二主曲率半径，平行圆半径。思考题2.8.为什么推导一般回转壳体的应力时不能采用材料力学中的截面法?对一般回转壳体取壳单元的假想截面采用垂直于轴线的横载面为什么是不正确的?应该如何取才是正确的?思考题2.9.实际的薄壁壳体，当承受均匀内压，其沿器壁厚度的各点上有否弯曲应力?若有则为什么无矩理论中不予考虑?思考题2.10.使用无矩理论有什么限制?为什么说壳体边界上的外力只能沿壳体经线的切线方向?思考题2.11.图2示出三个直径，壁厚和高度均相同的薄壁容器，容器内充满液体，液体密度为，分别悬挂在支座上，试问：(1)三个容器分别在A-A和B-B横截面上的经向薄膜应力是否相等?为什么?(2
9、)三个容器在同一高度的对应点上环向薄膜应力是否相等?为什么?(3)若将三个容器均直接置于平地上，则AA横截面上的是否相等?为什么?思考题2.12.如将充满液体的卧式贮罐竖立，则器壁中的薄膜应力是否按卧式时一样计算?为什么?思考题2.13.圆柱壳轴对称弯曲问题中，为什么纵向截面的剪力等于零，且所有内力分量均与坐标无关?思考题2.14.壳体弯曲问题的解法与无矩理论的解法有什么根本区别?思考题2.15.对于两端作用有边缘载荷的圆柱壳，在何种情况下可以只考虑一端的弯曲效应?思考题2.16.如何理解对于圆柱壳弯曲时，在纵截面产生的环向力?它与薄膜力有何异同?思考题2.17.何谓边缘效应?使容器产生边缘效
10、应有哪些因素?不连续应力有哪些重要特征?在何种情况下可以不作详细计算?对结构进行合理设计有哪些基本措施?思考题2.18.变形连续的物理意义与连续条件是什么?变形协调方程式中各项的正负号如何确定? 思考题2.19.试以半球壳与圆柱壳相连接为例说明计算容器不连续应力的一般步骤。思考题2.20.为什么总的应力可以将薄膜应力与边缘载荷引起的附加应力叠加?最大应力是否一定在连接边缘上?为什么?思考题2.21.不连续分析中，与这两个参量的物理意义是什么?思考题2.22.对于组合容器，当两个壳体在连接处无公切线时，在计算边缘载荷时与有公切线有何不同?试以部分球壳与圆柱壳相连接为例述之。思考题2.23.单层厚
11、壁圆筒承受内压时，其应力分布有哪些特征？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？思考题2.24.单层厚壁圆筒承受内压时承受内压与外压作用时，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？思考题2.25.单层厚壁圆筒在内压于温度差同时作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什么？思考题2.26.为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程，在弹塑性应力分布分析中同时适应？思考题2.27.一厚壁圆筒，两端封闭且能可靠地承受轴向力，试问轴向、环向、径向三应力之关系式，对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？思考题2.28.两
12、个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比和材料相同，试问这两个厚壁圆筒的爆破压力是否相同？为什么？思考题2.29.厚壁圆筒与薄壁圆筒受力后筒壁上的应力有何主要区别？思考题2.30.单层厚壁圆筒受温差作用时，其热应力分布有哪些规律？加热方式对其有何影响？思考题2.31.为什么厚壁圆筒与薄壁圆筒在工程上一般规定=1.2为其界限？思考题2.32.预应力法增强厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？试以双层热套圆筒为例加以说明。思考题2.33.何谓自增强处理？确定自增强压力的原则是什么？对于理想塑性材料，当塑性层扩展到圆筒的整个壁厚时，增加自增强压力能否继续提高承载能力？思考题2.34.承受横
13、向均布载荷的圆形薄板，其力学特性是什么？其承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么？思考题2.35.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扰度的大小和位置。思考题2.36.何谓板的中面、薄板、厚板、大挠度薄板、小挠度薄板?思考题2.37.在薄板小挠度弯曲理论中采用哪些基本假设?为什么在此基本假设下，能归结为求解中面挠度函数的问题?思考题2.38.简支与固支边界条件的含义是什么?试写出图28所示各题的边界条件。思考题2.39.薄板受横向载荷时的力学特征是什么?壳与板相比较在承载能力上有什么异同?思考题2.40.试比较固支与简支情况下，受横向均布载荷作用的圆
14、板最大弯曲应力、剪应力和挠度的大小与位置。思考题2.41.受横向均布载荷圆板的小挠度弯曲问题中为什么无薄膜力和扭矩，又无横向剪力?思考题2.42.试述建立圆板轴对称弯曲问题的基本方程的步骤。思考题2.43.当环形板中的计算应力超过材料的屈服点时，能不能用叠加法?思考题2.44.试用最简单载荷问题的解的叠加方法，分析求解图29所示各题的挠度和应力。思考题2.45.在圆板结构设计中，为了提高其承载能力，主要可采取哪些方法?各有什么优缺点?思考题2.46.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相比有何异同？思考题2.47.试述有哪些因素影响承受均布外压圆柱的临界压力？提高圆柱壳
15、弹性失稳的临界压力，采用高强度材料是否正确，为什么？思考题2.48.提高材料强度对钢制外压容器的稳定性有何影响？思考题2.49.为什么轴向外压圆筒的临界载荷通常以临界应力表征，而不用临界压力？思考题2.50.求解内压壳体与接管连接处的局部应力有哪几种方法？思考题2.51.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？思考题2.52.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。思考题2.53.什么叫应力集中和应力集中系数？思考题2.54.为什么容器开孔接管处会产生较高的局部应力？这种应力有何特征？第二章 习题习题2.1.试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压，壳体中面半径为，壳体厚度为）。若壳体材料由20R（=400MPa，=245MPa）改为16MnR（=510MPa，=345MPa）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？习题2.2.试利用题2-1(a)(d)图中所注尺寸，写出各回转壳中A点的主曲率半径1、2和平行园半
