《化工设备设计基础》解决什么问题

《化工设备设计基础》复习

1工程力学基础

1. 2. 3. 4.

强度：构件抵抗破坏的能力 刚度：构件抵抗变形的能力 稳定性：构件保持原有平衡形态能力

强度性能：抵抗破坏的能力，用σs和σb表示 弹性性能：抵抗弹性变形的能力，用E表示 塑性性能：塑性变形的能力，用延伸率δ和 截面收缩率ψ表示

5. 6. 7. 8. 9.

什么叫强度？直杆拉伸或压缩时的强度条件是什么？ 低碳钢的拉伸试验中，从开始加载至断裂经过哪几个阶段？ 钢材的机械性能主要包含哪些指标？ 工程设计中有哪几种常用的强度理论？ 材料破坏有哪几种主要形式？

2化工设备设计

1.

内压薄壁圆筒设计

1) 2) 3) 4) 5)

什么叫强度失效准则？

什么叫腐蚀余量？腐蚀余量与哪些参数有关？ 为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些参数有关？

内压薄壁容器设计中，有几种壁厚名称？这些壁厚的含义是什么？这些壁厚之间的大小关系如何？

水压试验的目的是什么？容器如何进行压力试验？

6) 7)

2.

如何确定水压试验的试验压力？对立式容器的卧置做水压试验时，其试验压力又如何确定？

水压试验的强度校核公式

外压容器设计

1) 2) 3) 4) 5) 6)

什么是外压容器？

什么叫临界压力？临界压力与什么

第一章

1、安全附件安全阀

爆破片装置、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等

2、压力容器基本组成

筒体、封头、密封装置、开孔与接管、支座、安全附件 3、不必开设检查孔的条件 a.筒体Di≤300mm 的压力容器

b.容器上设有可拆卸的封头、盖板或其它能够开关的盖子，其尺寸不小于所规定检查孔的尺寸。

c.无腐蚀或轻微腐蚀，无需做内部检查和清理的压力容器。 d.制冷装置用压力容器。 e.换热器 4、容器代号

反应压力容器 (代号R) 换热压力容器（代号E） 分离压力容器（代号S）

储存压力容器（代号C，其中球罐代号B） 5、GB150《钢制压力容器》

该标准适用于设计压力不大于35MPa的钢制压力容器的设计、制造、检验及验收。适用的设计温度范围根据钢材允许的使用温度确定，从-196℃到钢材的蠕变限用温度。

6、GB150管辖的范围

容器与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰连接的第一个法兰密封面，以及专用连接件或管件连接的第一个密封面。

其它如接管、人孔、手孔等承压封头、平盖及其紧固件， 以及非受压元件与受压元件的焊接接头，直接连在容器上的超压泄放装置均应符合GB1

1工程力学基础

1.强度：构件抵抗破坏的能力

2.刚度：构件抵抗变形的能力

3.稳定性：构件保持原有平衡形态能力

4.强度性能：抵抗破坏的能力，用σs和σb表示

弹性性能：抵抗弹性变形的能力，用E表示

塑性性能：塑性变形的能力，用延伸率δ和截面收缩率ψ表示

5.什么叫强度？直杆拉伸或压缩时的强度条件是什么？

6.低碳钢的拉伸试验中，从开始加载至断裂经过哪几个阶段？

7.钢材的机械性能主要包含哪些指标？

8.工程设计中有哪几种常用的强度理论？

9.材料破坏有哪几种主要形式？

2化工设备设计

1.内压薄壁圆筒设计

1)什么叫强度失效准则？

2)什么叫腐蚀余量？腐蚀余量与哪些参数有关？

3)为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些参数有关？

4)内压薄壁容器设计中，有几种壁厚名称？这些壁厚的含义是什么？这些壁厚之间的大小关系如何？

5)水压试验的目的是什么？容器如何进行压力试验？

6)如何确定水压试验的试验压力？对立式容器的卧置做水压试验时，其试验压力又如何确定？

7)水压试验的强度校核公式

2.外压容器设计

1)什么是外压容器？

2)什么叫临界压力？临界压力与什么因素有关？

3)什么叫计算长度？

4)什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？

5)什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？

6)设置加强圈的目的是什么？加强

化工设备设计数据表

编者按：本文摘自“化工设备图样技术要求”TCED41002-2000，若有疑问，请查阅原文。”

化工设备设计数据表

化工设备设计数据表是化工设备设计图样中重要的组成部分. 该数

据表是把设计、制造与检验各环节的主要技术数据、标准规范、检验要求汇于表中，各项数据间相互关联或相互制约，构成完整体系。数据表直观明了，便于执行和检查，为化工容器的设计、制造、检验、使用、维修、安全管理提供了一套技术数据和资料。完整准确地填写和使用数据表对提高化工容器设计制造质量，提高安全管理水平具有重要的推动作用. 为适应各种类型化工容器及设备的需要，数据表归纳设计了以下八种形式：

1. 压力容器设计数据表（表1-1）

2. 塔器设计数据表（表1-2）

3. 换热器设计数据表（表1-3）

4. 常压容器设计数据表（表1-4）

5. 夹套容器设计数据表（表1-5）

6. 搅拌容器设计数据表（表1-6）

7. 环形储罐设计数据表（表1-7）

8. 大型储罐设计数据表（表1-8）

除此以外，其他类型的化工容器及设备的数据表，可参考上述表

格形式适当增减其中的项目内容另行设计。

以上列举的八种数据表中，各项数据及内容的含义和填写方法详见各数据表的备注说明。 1.1压力容器设计数据表

表1

简要介绍

绪

论

化学工业与过程工业、化工机械与过程机 械 化工机械是指用于化工生产的各种机械 处理介质：气、液、固 一定条件下使化工原料发生化学变化和物 理变化，进而得到所需物质的生产过程 过程：无论生产过程简单还是复杂均需要 在一定的设备装置中进行 作用：输送、贮运、反应等

简要介绍

化工生产对化工设备的基本要求

化工生产是以流程性物料(气体、液体、 粉体)为原料，以化学处理和物理处理为 手段，以获得设计规定的产品为目的的工 业生产。化工生产过程不仅取决于化学工 艺过程，而且与化工机械装备密切相关。 化工机械是化工生产得以进行的外部条件。 如介质的化学反应，由反应器提供符合反 应条件要求的空间；质量传递通常在塔设 备中完成；

简要介绍

热量传递一般在换热器中进行；能量转换 由泵、压缩机等装置承担。同时化工机械 技术的发展和进步，又能促进新工艺的诞 生和实施，如大型压缩机和超高压容器的 研制成功，使人造金刚石的构想变为现实， 使高压聚合反应得以实现。所以，先进的 化工机械，一方面为化学工艺过程服务， 另一方面又促进化学工艺过程的发展。

简要介绍

甲醛生产二甲醚空 气

压缩机

压缩机

反 应 器(

冷 却 塔(

吸 收 塔

离 子 交 换 塔离 子 交 换

化工设备机械基础（设备部分）教案

第一章 概述

第一节 绪言

一、本课程的任务

了解压力容器的基础知识；掌握压力容器的一般设计方法，重点掌握设计的基本原理与思路。 （说明： 由于工业生产中约10%~40%的设备为换热设备，而换热设备中最为常见、普遍的是管壳式换热器，故在本课程中我们将以管壳式换热器为例，学习压力容器的具体设计方法，包括选择材料、结构设计，受压元件的强度计算，以及设计、制造、检验中的相关要求等。） 二、本课程的要求

通过这门课程的学习，要求同学们掌握如下的内容： 1、掌握压力容器的类型与总体结构； 2、了解管壳式换热器的形式与总体结构； 3、掌握管壳式换热器的结构设计的相关知识；

4、了解管壳式换热器各元件的强度设计（掌握筒体及封头的设计）； 5、了解管壳式换热器中的振动与防振；

6、了解管壳式换热器的设计以、制造、检验中的相关要求。

第二节 化工容器概述

一、压力容器的概念

1．化工设备——工艺过程中静止设备的总称。 2．容器——化工设备外壳的总称。

3．压力容器——承受压力载荷作用的容器。

（由于化工容器几乎都承受压力载荷，通常直接称其为压力容器。化工容器的特点：为高温、高压，介质易燃易爆、有毒。） 二、化工容器的结构

《化工设备机械基础》习题解答

二、填空题

1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（ 内）径。 2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（ 外）径。 3、查手册找出下列无封钢管的公称直径DN是多少毫米？ 规格 DN（mm） PN（Mpa） PN（Mpa） 0.25 0.1 Φ14×3 10 0.60 0.25 Φ25×3 20 1.0 0.40 1.6 0.60 Φ45×3.5 40 2.5 1.0 Φ57×3.5 50 4.0 1.6 6.4 2.5 Φ108×4 100 4.0 4、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级？ 5、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级？ 第三章 内压薄壁容器的应力分析

一、名词解释 A组：

⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。

⒉回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。 ⒊经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。

⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。

⒌第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。 ⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位

一、填空题）

? 管路的热补偿分____、____两种。 ? 过压保护用____阀，排水阻汽用____阀。

? 按工作原理可将泵分为____、____和其他类型泵等三类。 ? 根据离心泵泄漏位置的不同，可将泄漏分为____和____。

? 风机按排气压力分为____（Pd≤1.5×104Pa）和____（1.5×104Pa＜Pd＜2.0×104Pa）。 ? 活塞式压缩机工作过程按工作原理可分为____、____、____、____等。 ? 离心式压缩机主要由____、____、轴承及密封装置等部件组成。

? GB150—98《钢制压力容器标准》中按内压容器的设计压力（P），将内压容器分为____、

____、____、____四个压力等级。

? 按冷热流体热量交换方式将热交换器分为____、____、____三种。

? 板式塔气液接触属于____式传质、传热过程；填料塔气液接触属于____式传质、传热过

程。

? 搅拌反应釜由____、____、____、轴封装置和其他结构等几部分组成。 ? 搅拌反应釜最常用的传热装置有____和____。

? 多级离心泵轴向力平衡的措施有（ ）、（ ）、（ ）。 ? 活

化工设备机械基础复习题

一、填空题

1、强度是指构件＿＿＿＿的能力。 2、刚度是指构件＿＿＿＿的能力。

3、稳定性是指构件＿＿＿＿平衡状态的能力。

4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于＿＿＿＿。

5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为＿＿ 6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要＿＿＿＿。

7、在轴向拉伸式压缩时，杆件不但有＿＿＿＿变形，同时＿＿＿＿也发生变形。

8、扭转是＿＿＿＿的又种变形方式。

9、η=Gr称为＿＿＿＿虎克定律。

10、弯曲是工程实际中最常见的一种＿＿＿＿变形形式。 11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为＿＿＿＿。 12、外伸梁是简支梁的一端或＿＿＿＿伸出支座之外。 13、悬臂梁是梁的一端固定，另一端＿＿＿＿。 14、最大拉应力理论又称＿＿＿＿强度理论。

15、最大伸长线应变理论又称＿＿＿＿强度理论。 16、最大剪应力理论又称＿＿＿＿强度理论。

17、形状改变比能理论，又称＿＿＿＿强度理论。

18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为＿＿＿＿应力。 19、硬度是用来＿＿＿＿固体材料软硬程度的力学性能指标。 20、裂纹

得分 评阅教师 试 题

一、判断题 (每题1分，共计10分，正确的填“T”，错误的填“F”)

题号 所选答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1、 材料的冲击韧度?k值越高，则其塑性指标?5也高，反之，当材料的?5高，则?k值 也一定高。

2、 在钢号表示方法中，含碳量以平均含量的万分之几表示。

3、 确定容器压力试验的试验压力时，式中P应为容器的设计压力或最大允许工作压力。 4、 随科学技术发展的趋势，安全系数逐渐变小。 5、 外压计算图表中，系数B与材料和温度都有关。

6、 一台卧式容器有三个鞍式支座，应选一个A型，两个B型的。 7、 当焊接接头结构形式一定时，焊接接头系数随着检测比率的增加而减小。

8、 按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力是沿壳体法线方向均匀分布的。 9、 真空容器属于低压容器。

10、假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任何大的外压下也不会发生弹性失稳。

得分 评阅教师

二、选择题 (每题1.5分，共计15分)

题号 所选答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1、 外压圆