化工设备书后习题

化工设备

第一章 化工设备概述

习题：

1-1 什么是化工设备和压力容器？它们有何特点？

1-2 为什么要对压力容器进行分类？其中，按《容规》分类有何意义？共分为几类？ 1-3 10m3的液氨储罐属于那一类容器？

1-4 什么是薄壁容器、高压容器、反应压力容器和换热压力容器？ 1-5 对化工设备有何基本要求？怎样才能使其安全可靠的运行？ 1-6 压力容器用材有哪些基本要求?选材时应遵循什么原则？

1-7 有普通碳素钢做压力容器用材，应有那些限制条件？为什么？

1-8 中国GB 150-1998《钢制压力容器》和JB 4732-1995《钢制压力容器——分析设计

标准》两个标准有何不同？其中，GB 150-1998包括那些主要内容？

第二章 化工设备强度计算基础

习题：

2-1 如习题2-1图所示带折边的锥形封头，是确定其上A、B、C各点处的第一和第二曲

率半径，以及相应的曲率中心。

2-2 设一圆筒形壳体承受气体内压p，圆筒壳体中间面直径为D，厚度为δ，失球圆筒

形壳体中的应力。若壳体材料有20R（σb=400MPa，σs=245MPa）改为16MnR（σb=510MPa，σs=345MPa）时，圆筒形壳体中的应力姜如何变化？为什么？

2-3 试分析椭圆行封头长短轴之比分别为2、2、3的受力特点，并求出该封头在这三种情况下出现最大和最小环向应力、经向应力的位置。

2-4 如习题2-4图所示，对一标准椭圆形风头进行应力测定。该封头中间面的长轴

D=1000mm，厚度δ=10mm，现测得E点（x=0）处的环向应力为50MPa.cishi压力表A表示为1MPa，压力表B指示为2MPa，试问哪一只压力表不准确，为什么？

2-5 有一密闭平底平盖圆筒形容器，垂直放置在基础上。内径Di 、厚度为δ、高度为H，

内装有密度为ρ的液体，页面高度为0.6H，现测得的液面上的压力为p0。试求圆筒体1/2深度处器壁上的环向应力和经向应力。 2-6举例说明连接边缘及边缘应力的概念。

2-7边缘应力有何特点？在那些情况下应注意边缘盈利的影响？

2-8 单层厚壁圆筒应力状况与薄壁通体有何不同？其延壁厚方向的应力分布有什么特

征？

2-9 单层厚壁圆筒同时承受内压pi和外压po作用时，能否用Δp=pi-po带入仅受内压或外

压的应力计算式来计算厚壁圆筒的应力，为什么？

2-10 一单层厚壁圆筒，内径为3100mm，壁厚为165mm，承受的内压力为150MPa，试求

该圆筒体内壁和外壁上的三向应力值，并根据计算结果绘制三向应力沿壁厚的分布图。

2-11 单层厚壁圆筒在外压和温差应力同时作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？

第三章 内压薄壁容器

习题：

3-1 为什么在压力容器厚度计算公式中引入焊接接头系数φ？ 3-2 什么是厚度附加值？它包含那些内容？各有什么含义？ 3-3 为什么要规定容器的最小厚度δmin？是如何规定的？

3-4 按形状不同可将封头分为哪几种？它们在承载能力和制造难易上有何差别？ 3-5 椭圆形封头、碟形封头和折边锥形封头的直边段有何功用？

3-6 为何要对容器进行压力测试？压力测试有几种？各在什么情况下采用？

3-7 某内压圆筒的已知条件为：实际压力p=1.8MPa，设计温度t=100℃，圆通内径

Di=1000mm，选用Q235-A，焊缝洗漱φ=0.85，工作介质有轻微腐蚀性，试求筒体壁厚。

3-8 某化工厂欲设计一台是有气分离工程中的乙烯精馏塔。已知：塔体内径Di=600mm，

设计压力p=2.2MPa，工作温度为-20～-3℃，选用材料为16MnR的钢板制造，单面焊，局部无损检验，试确定其厚度

3-9 设计一台不锈钢（0Cr18Ni10Ti）承压容器，功过压力为1.6MPa，装防爆片防爆，

工作温度150℃，容器内径1.2m，纵向焊缝为双面对接焊，进行局部探伤。（1）试确定筒体厚度：（2）确定合理的封头形式机器厚度。

3-10 某化工厂一容器的下封头为无折边锥形封头，设计压力p=1.6MPa，设计温度为

40℃，直径Di=800mm，锥体半顶角α=30°，腐蚀裕量C2=1mm，用20R制造，试求无折边锥形封头厚度。

3-11 某厂脱水塔内径为700mm，实测壁厚为12mm，用20R制造，工作压力p=2MPa，工

作温度180℃，采用单面带垫板对接焊，局部无损探伤，腐蚀裕量C2=1mm，试校核塔体工作与试压强度。

3-12 有一台16MnR球形储罐，内径为4.6m，壁厚为30mm，若焊接系数φ=1.0，腐蚀裕

量C2=2mm，常温工作，求此罐允许的最大工作压力。

第四章 外压容器

习题：

4-1 外压容器的设计准则是什么？

4-2 外压圆筒失稳前后，壳壁内的应力各是什么性质？为什么失稳过程进行的很快？ 4-3 什么是临界压力？临界长度Lcr的意义是什么？

4-4 真空容器的设计外压力如何确定？如何进行压力试验？ 4-5 在外压圆筒上是指加强圈的目的是什么？

4-6 有一台分馏塔，塔的内径为2000mm，塔身（包括两端椭圆形封头的直边）长度为

6000mm，封头（不包括直边）深度500mm。操作温度为260℃，真空条件下进行分馏。现在有10mm，12mm，14mm，厚的20R钢板，试问能否用这台设备。其中，腐蚀裕度C2=1.2mm。

4-7 有一公称直径为700mm、有效壁厚为4mm、筒长为5m的容器，材料为Q235，工作温

度200℃试问该容器能否承受0.1MPa的外压？若果不能承受应家几个加强圈？ 4-8 乙二醇生产中有一台真空精馏塔，内径Di=1m，塔高10m，两端椭圆形封头，操作

温度t≤200℃，材料为16MnR，若塔体上装设两个加强圈，试求塔体和封头的壁厚。其中，腐蚀裕度C2=1mm。

4-9 已知：某减压塔的内径为2000mm，塔体长度6000mm，封头直边高度为40mm，深度

为500mm，在塔体处有四个角钢制成的加强圈，如习题4-9图所示。塔的操作温度为400℃，设计外压力为0.1MPa，塔体材料为16MnR，试确定塔体壁厚及加强圈尺寸。取c2mm，φ=0.8.

第五章 厚壁容器

第六章 化工设备主要零部件

习题： 一、 问答题

6-1 标准压力容器法兰及其密封面有哪些形式？如何选用？ 6-2 标准管法兰及其密封面有那些形式？如何选用？ 6-3 常用的法兰材料有哪些？法兰的选材原则是什么？ 6-4 压力容器的公称直径、压力容器法兰的公称直径和管法兰的公称直径有什么区别？ 6-5 什么是应力集中？应力集中有何特点？

6-6 开孔补强的结构有哪些？如何选择标准补强圈？

6-7 压力容器开孔是否有限制？什么条件下可以不另行补强？ 6-8 耳式支座有带垫板和不带垫板两种，各使用在什么条件下？

6-9 A型、B型耳式支座有什么区别？A型、B型支承式支座有什么区别？ 6-10 支承式支座与裙式支座各使用在什么条件下？ 6-11 为什么鞍式支座必须是F型、S型搭配使用？

6-12 如何确定鞍式支座的安装位置？根据是什么? 6-13 裙式支座有哪两种？各用于什么条件？

6-14 人孔和手孔的设置依据是什么？如何选取人孔、手孔的类型？ 6-15 视镜有哪些种类？如何选择？

6-16 叶面积的选用原则是什么？叶面积的公称长度是指那个尺寸？ 6-17 安全阀有那些类型？各使用于什么条件？ 6-18 如何选择爆破片？选用的主要依据是什么？ 6-19 安全阀在安装前应如何调试？ 二、计算题：

6-20 已知某反应器的内径为900mm，塔的下部有一出料管，公称直径100mm，他的最高操作温度为250℃，最高操作压力0.25MPa，筒体及管子的材料为Q235-A。试选择筒节与封头的连接法兰及出料口管法兰，写出法兰标记并画出结构图。

6-21 某塔工作压力2.5MPa，塔内径400mm，塔高18m，塔体18m，塔体用不锈钢制成，中间用法兰连接，连接处温度为-20℃，试确定链接发蓝的类型及材质.

6-22 某丙烯塔回流罐，设计压力2.5MPa，设计温度50℃，罐的内径1000mm，法兰材料16Mn，法兰材料的许用应力我饿150MPa，罐身与端盖的许用应力为170MPa。若罐身和端盖是法兰连接，试选择一合适的标准法兰及法兰密封面，并画出结构图。

6-23 一接管公称直径200mm，材料16Mn，最高工作压力3.0MPa，工作温度250℃，管内介质腐蚀性一般。确定管法兰及其密封面的形式和连接尺寸。 6-24有一压力容器，内径Di=3500mm，工作压力p=3MPa，工作温度150℃，筒体材质16MnR，壁厚38mm。在此容器上开一个480mm×12mm的人孔，人孔的外伸长250mm，内部与器壁平齐，腐蚀裕量取2mm，开孔未与焊接相交，若用补强圈 ，确定补强圈的尺寸。

6-25 一列管式换热器，内径600mm、壳体壁厚6mm、材质20R，壳程操作压力1MPa、操作温度150℃，介质为甲苯，课题上有一ψ76mm×4mm的平齐式接管，外伸长150mm，判断是否需要补强？如需补强，补强圈规格为多少? 6-26 有一吸收塔，内径为2800mm，课题材料16MnR，工作压力1.2MPa，工作温度100℃，选择一合适的人孔及其密封面形式。

6-27 某工厂一卧式润滑油储罐年内经1800mm，壳体壁厚12mm，设计压力为1.6MPa，设计温度25℃，容积9.9m3，壳体（包括附件）总重约30kN，壳体材料20g，试选用一对标准鞍座，确定鞍座的安装位置并写出鞍座标记。

6-28 某反应釜，操作容积0.8m3，筒体内径1000mm，夹套内径1100mm，总高约3.2m，设备质量1310kg，反应釜物料密度1.2kg/m3，反应时，物料占操作容积的80%，夹套介质为冷却水，夹套体积为0.2m3，若选用耳式支座或支承式支座，分别确定每种支座的尺寸并写出标记。

第七章 换热设备

习题：

7-1 换热设备的应用场合和基本要求是什么？ 7-2 换热设备有哪些类型？各适应什么场合？

7-3 间壁式换热设备有哪几种主要形式？各有什么特点？

7-4 管壳式换热设备有哪几种主要形式？各有什么特点？适用于那些场合？ 7-5 板面式换热设备有哪集中主要形式？各有什么特点？ 7-6 固定管板式换热器由那些主要部件组成？各有何作用？

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