过程设备设计题库

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1、标准文档过程设备设计复习题及答案一、单选题1 .压力容器导言1.1 所谓高温容器是指下列哪一种：（A）A.工作温度在材料蠕变温度以上B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上C.工作温度在材料蠕变温度以下D.工作温度高于室温1.2 GB150适用下列哪种类型容器：（B）A.直接火加热的容器B.固定式容器C.液化石油器槽车D.受辐射作用的核能容器1.3 一个载荷稳定均匀的内压厚壁圆筒最好采用哪种设计准则：（B）A弹性失效B塑性失效C爆破失效D弹塑性失效1.4 有关容规适用的压力说法正确的是：（B）A.最高工作压力大于0.01MPa（不含液体静压力）B.最高工作压力大于等于0.1MPa（不含液体静

2、压力）C.最高工作压力大于1MPa（不含液体静压力）D.最高工作压力大于等于1MPa（不含液体静压力）1.5毒性为高度或极度危害介质PV>=0.2MPa.m3的低压容器应定为几类容器：（C）A.I类b.n类cm类D.不在分类范围1.6 影响过程设备安全可靠性的因素主要有：材料的强度、韧性和与介质的相容性；设备的刚度、抗失稳能力和密封性能。以下说法错误的是：（B）A.材料强度是指在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力B.冲击吸收功是指材料断裂过程中吸收变形能量的能力C.刚度是过程设备在载荷作用下保持原有形状的能力D.密封性是指过程设备防止介质或空气泄漏的能力1.7 毒性为中度危害的化学介

3、质最高容许质量浓度为：（）CA.<0.1mg/m3B.0.1<1.0mg/m3C.1.0<10mg/m3D.10mg/m31.8 内压容器中，设计压力大小为50MPa的应划分为：（C）A.低压容器B.中压容器C.高压容器D.超高压容器1.9 下列属于分离压力容器的是：（C）A.蒸压釜B.蒸发器C.干燥塔D.合成塔2 .压力容器应力分析2.1 在厚壁圆筒中，如果由内压引起的应力与温差所引起的热应力同时存在，下列说法正确的是：（D）A.内加热情况下内壁应力和外壁应力都有所恶化B.内加热情况下内壁应力和外壁应力都得到改善C.内加热情况下内壁应力有所恶化，而外壁应力得到改善D.内加热

4、情况下内壁应力得到改善，而外壁应力有所恶化2.2 通过对最大挠度和最大应力的比较，下列关于周边固支和周边简支的圆平板说法正确的是：（A）A.周边固支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边简支的圆平板B.周边固支的圆平板仅在刚度方面均优于周边简支的圆平板C.周边固支的圆平板仅在强度方面均优于周边简支的圆平板D.周边简支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边固支的圆平板2.3 下列有关受均布外压作用圆筒的失稳情况的叙述，错误的是：（A）A.失稳临界压力与材料屈服点无关B.受均布周向外压的长圆筒的临界压力与L无关C.很短的圆筒在受均布轴向压缩载荷时将出现对称失稳D.圆筒的形状缺陷对圆筒的稳定性产生很大影

5、响2.4 下列不属于提高厚壁圆筒屈服承载能力的措施为：（D）A.增加壁厚B.采用多层圆筒结构，对内筒施加外压C.自增强处理D.采用分析设计的方法2.5 下列有关不连续应力的叙述，错误的为：（C）A.不连续应力是由于结构不连续引起变形不协调造成的B.具有局部性与自限性的特征C.其危害程度比总体薄膜应力大D.脆性材料制造的壳体对不连续应力十分敏感2.6 下列关于局部载荷说法正确的是：（）CA.对管道设备附件设置支架，会增加附件对壳体的影响B.对接管附件加设热补偿元件，无明显意义C.压力容器制造中出现的缺陷，会造成较高的局部应力D.两连接件的刚度差大小与边缘应力无明显关系2.7 外压的短圆筒，失稳时

6、，出现的波形个数为：（C）A.两个B.四个C.大于两个D.大于四个2.8 下列关于薄壳应力分析中应用的假设，错误的是：（D）A.假设壳体材料连续，均匀，各向同性B.受载后的形变是弹性小变形C.壳壁各层纤维在变形后互不挤压D.壳壁各层纤维在变形后互相挤压2.9 关于薄圆平板的应力特点，下列表述错误的是：（B）A.板内为二向应力，切应力可予以忽略B.正应力沿板厚分布均匀C.应力沿半径分布与周边支承方式有关D.最大弯曲应力与（R/t）的平方成正比3 .压力容器材料及环境和时间对其性能的影响3.1 在压力容器制造过程中应用最广的焊接方法是：（A）A.熔焊B.压焊C.钎焊D.点焊3.2 一般高压容器的平

7、盖制造用的钢材是：（C）A.钢板B.钢管C.锻件D.铸件(B)3.3 在焊接中力学性能得到明显改善，是焊接接头中组织和性能最好的区域是:A.过热区B.正火区C.融合区D.焊缝3.4 下列不属于压力容器焊接结构的设计应遵循的原则的是：（D）A.尽量采用对接接头结构，不允许产生未熔透缺陷B.尽量采用全熔透的结构，不允许产生未熔透缺陷C.尽量减少焊缝处的应力集中D.尽量选用好的焊接材料3.5 下列焊接接头中可能出现的缺陷，最危险的是：（A）A.裂纹B.夹渣C.气孔D.未熔透3.6 下列金属会产生低温变脆的是：（B）A.铜B.碳素钢C.铝D.奥氏体不锈钢3.7 磁粉检测属于：（D）A.破坏性检验B.外

8、观检查C.密封性检查D.无损检测3.8 下列关于硫化学成分在钢材中的作用说法正确的是：（C）A.硫元素不是钢材中的有害元素。B.硫元素能提高钢的强度，但会增加钢的脆性。C.硫元素能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。D.压力容器用钢对硫的限制和一般结构钢相当。3.9 钢材的可焊性主要取决于它的化学成分，其中影响最大的是：（A）A.含碳量B.含硫量C.含磷量D.含氢量3.10 金属塑性变形可分为热变形和冷变形，其中分界线是：（A）A.金属再结晶温度B.金属熔点C.常温D.100摄氏度3.11 下列关于氢腐蚀与氢脆的说法错误的是：（D）A.氢腐蚀指高温高压下氢与钢中的碳化合生成甲烷B.奥氏体

9、不锈钢可以很好地抵抗氢腐蚀C.氢脆是指钢吸收氢而导致韧性下降的现象D.碳素钢在500摄氏度以上的高压环境下才发生氢腐蚀4 .压力容器设计4.1 平垫密封属于：（A）A.强制密封B.自紧式密封C.半自紧式密封D.以上三种都不是4.2 同一承载能力下，仅受内压作用的圆筒按哪种计算方法计算的壁厚最薄：（A）A.中径公式B.最大拉应力准则C.形状改变比能准则D.最大切应力准则4.3 下列有关压力容器失效形式的叙述，正确的是：（C）A.韧性断裂是在容器整体应力水平较高状态下发生的，因而比脆性断裂更具危害性。B.脆性断裂属于疲劳断裂。C.只有在交变载荷的作用下，才可能发生疲劳断裂。D.蠕变断裂按断裂前的应

10、力来划分，具有韧性断裂的特征。4.4 下列有关压力容器失效判据与设计准则的叙述，错误的是：（D）A.失效判据是判别压力容器失效状态的依据B.失效判据是基于力学分析结果与简单实验测量结果相比较得出的。C.失效判据不能直接用于压力容器设计计算。D.为考虑压力容器制造过程中很多不确定因素，引入焊接接头系数得到与失效判据相对应的设计准则。4.5 在按弹性失效设计准则进行内压厚壁圆筒设计时，采用不同的强度理论会得到不同的结果，下列叙述错误的是：（B）A.按形状改变比能屈服失效判据计算出的内壁初始屈服压力和实测值最为接近。B.在厚度较大'/'即压力较高时各种设计准则差别不大。C.在同一承载

11、能力下，中径公式算出的厚度最薄。D.在同一承载能力下，最大切应力准则算出的厚度最厚。4.6 下列有关圆筒设计的叙述，正确的是：（B）A.中径公式的适用范围仅限于薄壁圆筒即K<=1.2时。B.对单层厚壁圆筒常采用塑性失效设计准则或爆破失效设计准则设计。C.在厚壁圆筒的设计过程中，一般都考虑预应力的影响。D.常规设计中需对圆筒的热应力进行校核计算。4.7 下列有关压力容器设计技术参数的叙述，正确的是：（A）A.设计压力不得低于最高工作压力。最高工作压力不包括液柱静压力。B.设计压力引入安全系数后得到计算压力。C.设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度。D.只要容器成形后厚度满足大于计算厚

12、度就能满足设计要求。4.8 下列有关焊接接头系数和材料设计系数的表述错误的是：（D）A.为弥补焊缝对容器整体强度的消弱，在强度计算中需引入焊接接头系数。B.焊接接头系数的大小主要与焊接接头形式和焊缝无损检测的要求及长度比例有关。C.料设计系数是为了保证受压元件强度有足够的安全储备量。D.抗拉强度安全系数一般小于屈服强度安全系数，我国目前前者取1.6,后者取3.04.9 下列有关压力容器密封装置的叙述错误的是：（C）A.螺栓法兰连接结构是一种可拆密封结构，由法兰、螺栓和垫片组成。B.根据获得密封比压力的不同，密封可分为强制式密封和自紧式密封，高压容器尽可能采用自紧式密封。C.垫片密封基本宽度与压

13、紧面的形状无关，取垫片的实际宽度。D.形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力，称为垫片比压力5 .储存设备5.1 设计卧式储存罐双鞍座支承时，两支座的状态应采用：（C）A.两个都固定B.两者均可移动C.一个固定，一个移动D.以上均可5.2 低温球罐的支柱与球壳连接处最好采用：（C）A.接连接结构形式B.加托板结构C.U型柱结构形式D.支柱翻边结构5.3 卧式储罐发生扁塌现象的根本原因是：（A）A.支座处截面受剪力作用而产生周向弯矩B.圆筒上不设置加强圈C.支座的设置位置不适合D.设计压力过高5.4 随着石油业的发展，在大型球罐上最常采用的罐体组合方式是：（C）A.纯桔瓣罐体B.足球瓣

14、式罐体C.混合式罐体D.两个半球组成的罐体6 .换热设备6.1 根据结构来分，下面各项中那个不属于管壳式换热器：（B）A.固定管板式换热器B.蓄热式换热器C.浮头式换热器D.U形管式换热器6.2 常见的管壳式换热器和板式换热器属于以下哪种类型的换热器：（C）A.直接接触式换热器B.蓄热式换热器C.间壁式换热器D.中间载热体式换热器6.3 下面那种类型的换热器不是利用管程和壳程来进行传热的：（B）A.蛇管式换热器B.套管式换热器C.管壳式换热器D.缠绕管式换热器6.4 下列关于管式换热器的描述中，错误的是：（C）A.在高温、高压和大型换热器中，管式换热器仍占绝对优势，是目前使用最广泛的一类换热器

15、。B.蛇管式换热器是管式换热器的一种，它由金属或者非金属的管子组成，按需要弯曲成所需的形状。C.套管式换热器单位传热面的金属消耗量小，检测、清洗和拆卸都较为容易。D.套管式换热器一般适用于高温、高压、小流量流体和所需要的传热面积不大的场合。6.5 下列措施中，不能起到换热器的防振效果的有：（A）A.增加壳程数量或降低横流速度。B.改变管子的固有频率。C.在壳程插入平行于管子轴线的纵向隔板或多孔板。D.在管子的外边面沿周向缠绕金属丝或沿轴向安装金属条。二、多选题1 .压力容器导言1.1 介质危害性有多种，其中影响压力容器分类的是：（AD）A.毒性B.腐蚀性C.氧化性D.易燃性1.2 下列属于第三

16、类压力容器的是：（BCDE）A.毒性程度为极度和高度危险介质的低压容器；B.毒性程度为极度和高度危险介质且PV大于等于0.2MPa.m3的低压容器；C.易燃或毒性程度为为中度危险介PV大于等于10MPa.m3的中压储存容器；D.中压管壳式余热锅炉；E.高压容器1.3 容规适用于具备下列哪些条件的压力容器：（ABCD）A.最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；B.内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；C.容积（V）大于等于0.025m3;D.盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。1.4 过程设备在生产技术领域中应用十分广泛，是化工、炼油

17、、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必须的关键设备。下列属于过程设备在实际生产中应用的是：（ABC）A.加氢反应器B.超高压食品杀菌釜C.核反应堆D.压缩机1.5 凡属于下列情况之一者为一类压力容器（A）;凡属于下列情况之一者为二类压力容器（DG）;凡属于下列情况之一者为三类压力容器（EF）;A.压力O.IMPaWK1.6MPa的容器；B.压力0.1MPavpw1.6MPa勺容器；C.压力1.6MPavpwl0.0MPa勺容器;D.压力1.6MPaW1K10.0MPa的容器；E.高压容器；F.极度毒性和高度危险介质的中压容器；G.极度毒性和高度危险介质的低压容器；H

18、.真空容器。1.6 下列关于压力容器的分类错误的是：（AC）A.内装高度危害介质的中压容器是第一类压力容器。B.低压搪玻璃压力容器是第二类压力容器。C.真空容器属低压容器。D.高压容器都是第三类压力容器。1.7 下列哪些是无力矩理论的应用条件：（ABCD）A.壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变；B.构成壳体的材料的物理性能相同；C.壳体的边界处不受横向剪力、弯矩和扭矩的作用；D.壳体的边界处的约束沿经线的切线方向，不得限制边界处的转角与饶度。1.8 压力容器安全技术监察规程适用于同时具备下类条件的压力容器：（BCD）A.最高工作压力（Pw）大于等于0.1MPa（含液体静压力）；B.最高工

19、作压力（Pw）大于等于0.1MPa（不含液体静压力）；C.内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m,且容积（V）大于等于0.025m3;D.盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。1.9 下列对GB150,JB4732和JB/T4735三个标准的有关表述中，正确的有：（CEF）A.当承受内压时，JB4732规定的设计压力范围为0.1MPaWP<35MPaB.GB150采用弹性失效设计准则，而TB/T4735采用塑性失效设计准则。C.GB150采用基于最大主应力的设计准则，而JB4732采用第三强度理论。D.需做疲劳分析的压力容器设计，在这三个标准中，只能选

20、用GB150.E.GB150的技术内容与ASMEVIII1大致相当，为常规设计标准；而JB4732基本思路与ASMEVIII2相同，为分析设计标准。F.GB150中规定钢材许用应力时，低碳钢的屈服点及抗拉强度的材料设计系数分别为1.6与3.0。1.10 下列属于第三类压力容器的是：（ADE）A.中压搪玻璃压力容器.B.中压容器C.球形储罐D.低温液体储存容器（容积大于5m3）E.移动式压力容器.F.低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）1.11 下列哪些是压力容器的安全附件：（ABD）A.爆破片装置B.压力表C.人孔D.测温仪1.12 按承载方式分类，压力容器可分为：（AB）A.内压容器

21、B.外压容器C.反应压力容器D.真空容器1.13 下列压力容器分类正确的是：（CD）A.蒸压釜属于反应压力容器B.蒸发器属于分离压力容器C.干燥塔属于分离压力容器D.冷凝器属于换热压力容器2 .压力容器应力分析2.1 为降低局部应力，下列结构设计合理的是：（ABCD）A.减少两联接件的刚度差B.尽量采用圆弧过度C.局部区域补强D.选择合理的开孔方位2.2 承受内压的薄椭球壳应力的大小与哪些因素有关：（ABC）A.内压的大小B.球壳的壁厚C.长短轴之比D.球壳的材料2.3 下列哪些是较常用的实验应力分析方法：（AC）A.电测法B.差分法C.光弹性法D.破坏实验2.4 深水容器由于长期工作于水底并

22、承受较大的外压，常会出现以下几种失效方式：（ABC）A.腐蚀B.泄露C.失稳D.脆性断裂2.5 不同结构组合壳的连接边缘处存在有边缘应力，边缘应力的特性有：（AC）A.局部性B.均匀性C.自限性D.连续性2.6 内压作用下，下列关于单层厚壁圆筒中应力分部规律的表述正确的有：（ACD）A.周向应力及轴向应力均为拉应力，径向应力为压应力。B.内壁径向应力绝对值最大，而内壁的周向应力最小。C.轴向应力为一常量，沿壁厚均匀分布，且为周向应力与径向应力和的一半。D.除轴向应力外，其他应力沿厚度的不均匀程度与径比K有关，K值愈大不均匀程度愈大。2.7 下列有关热应力的说法正确的有：（ABD）A.热应力随约

23、束程度的增大而增大。B.热应力于零外载平衡，是由热变形受约束引起的自平衡应力C.厚壁圆筒径向温度不均匀引起热应力时，在温度高处产生拉伸应力，温度低处产生压缩应力。D.热应力具有自限性，屈服流动和高温蠕变可使热应力降低。2.8 下列关于形状缺陷对圆筒稳定性影响说法正确的是：（ABC）A.圆筒的形状缺陷主要有不圆和局部区域的折皱，鼓胀或凹陷。B.在内压作用下，圆筒有消除不圆度的趋势。C.形状缺陷对内压容器强度的影响不大。D.形状缺陷对外压容器强度的影响不大。2.9 通过合理地设计结构，可以降低局部应力，例如以下措施正确的有：（ABCD）A.减少两连接件的刚度差。B.尽量采用圆弧过渡。C.局部区域补

24、强。D.选择合理的开孔方位。2.10 下列关于厚壁圆筒应力分析正确的是：（AD）A.厚壁圆筒的应力分析应采用三向应力分析。B.厚壁圆筒周向应力沿壁厚分布均匀。C.厚壁圆筒径向应力沿壁厚分布均匀。D.内外壁间温差加大，热应力相应增大。2.11 下列哪些是无力矩理论的应用条件：（ABCD）A壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变；B构成壳体的材料的物理性能相同；C壳体的边界处不受横向剪力、弯矩和扭矩的作用；D壳体的边界处的约束沿经线的切线方向，不得限制边界处的转角与挠度。3 .压力容器材料及环境和时间对其性能的影响3.1 下列选项中，那些属于高温下材料性能的劣化：（ACD）A.蠕变脆化B.应变硬

25、化C.石墨化D.氢腐蚀3.2 局部腐蚀有哪些形式：（ABC）A.晶间腐蚀；B.小孔腐蚀；C.缝隙腐蚀；D.电化学腐蚀3.3 属于应力腐蚀开裂的特征的有：（ABC）A.一般为延迟脆性断裂B.由拉伸应力引起C.断裂发生前没有明显塑性变形D.由压缩应力引起3.4 蠕变的结果是使压力容器材料产生如下哪些变化：（ABCD）A.蠕变脆化B.应力松弛C.蠕变变形D.蠕变断裂3.5 下列属于非破坏性检验的有：（BCD）A.取样试验B.外观检查C.密封性检查D.无损检测3.6 焊接接头的组成一般有：（ABD）A.焊缝B.融合区C.部分正火区D.热影响区3.7 按化学成份分类，压力容器用钢可分为：（ABC）A.碳

26、素钢B.低合金钢C.高合金钢D.铸钢3.8 下列关于钢材化学成分的说法正确的是：（BCD）A.提高碳含量可能使强度增加，且使可焊性提高。B.压力容器用钢的含碳量一般不大于0.25%。C.在钢中加入引，钛，铝等元素，可提高钢的强度和韧性。D.硫磷是钢中的最主要的有害元素。3.9 下列关于压力容器常用钢材形状说法正确的是：（AB）A.圆筒一般由钢板卷焊而成，钢板通过冲压或旋压可制成封头等。B.压力容器的接管，换热管等常用无缝钢管制造。C.中国压力容器锻件标准中，将锻件分为四个级别，级别高价格低。D.压力容器的平盖常用钢板制造。3.10 压力容器的工作环境对材料性能的影响因素，主要有：（ABCD）A

27、.温度高低B.载荷波动C.介质性质D.加载速率3.11 下列关于焊接应力和变形的说法正确的有：（ABC）A.焊接过程的局部加热导致焊接件的较大温度梯度，引起焊接应力和变形。B.焊接应力和外载荷产生的应力叠加，易造成局部区域应力过高。C.焊接形变使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。D.在进行焊接后，焊接变形较大的，焊接应力也较大。3.12 为减少焊接应力和变形，可采取的措施有：（AB）A.减少焊接接头数量。B.焊缝不要布置在高压区。C.使焊缝交叉。D.使用十字焊。3.13 压力容器局部腐蚀的主要形式有：（ABD）A.晶间腐蚀B.小孔腐蚀C.化学腐蚀D.缝隙腐蚀4 .压力容器设计4.1 下列说

28、法中，正确的有：（ABC）A.相同大小的应力对压力容器失效的危害程度不一定相同。B.设计寿命为10年、操作周期为2小时的压力容器应按分析设计标准设计。C.校核一次加二次应力强度的目的是防止压力容器发生过度弹性变形。D.压缩应力不需要进行应力分类限制。4.2 压力容器失效的最终表现形式均为：（ABC）A.泄漏B.过度变形C.断裂D.腐蚀4.3 高压密封的特点有（AC）A.一般采用金属密封元件B.应增大密封元件和密封面的接触面积C.尽可能采用自紧或半自紧式密封D.尽可能采用强制式密封4.4 椭圆形封头是目前中、低压容器中应用较多的封头之一，下列关于椭圆形封头说法正确的有：（ABD）A.封头的椭圆部

29、分经线曲率变化平滑连续，应力分布比较均匀B.封头深度较半球形封头小的多，易于冲压成型C.椭圆形封头常用在高压容器上D.直边段的作用是避免封头和圆筒的连接处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。4.5 下列说法正确的是：（ABD）A.影响焊接接头系数的因素主要为焊接接头形式和无损检测的要求及长度比例B.压力容器的设计压力不得小于安全阀的开启压力C.设计温度是指容器在正常情况下，设定元件的表面最大温度。D.确定外压计算长度时，对于椭圆形封头，应计入直边段及封头曲面深度的三分之一。4.6 压力容器接管补强结构通常采用局部补强结构，主要有：（ABC）A.补强圈补强B.厚壁接管补强C.整锻件补强D

30、.增加壳体壁厚补强4.7 关于压力容器应力中二次应力说法错误的是：（ABD）A.二次应力是指平衡外加机械载荷所必需的应力。B.二次应力可分为总体薄膜应力、弯曲应力、局部薄膜应力。C.二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力。D.二次应力是局部结构不连续性和局部热应力的影响而叠加道一次应力之上的应力增量4.8 以下载荷属于交变载荷的有：（ABCD）A.压力波动B.开车停车C.加热或冷却时温度变化引起的热应力变化D.振动或容器接管引起的附加载荷4.9 下列有关压力容器设计准则的叙述，正确的有：（BC）A.弹性失效设计准则以容器整个危险面屈服作为实效状态。B.弹塑性失效设计

31、准则认为只要载荷变化范围达到安定载荷，容器就失效。C.弹性失效设计准则较塑性失效设计准则更保守。D.爆破失效设计准则认为压力达到全屈服压力时容器失效。4.10 为提高外压圆筒稳定性，需设置加强圈，下列有关加强圈的设计，正确的有：（ABC）A.加强圈的最小间距应小于失稳临界长度。B.在设计过程中，有可能通过增加加强圈的数量使圆筒厚度减薄。C.加强圈与圆筒的连接可采用连续的或间断地焊接。D.加强圈不可设置在筒体内部4.11 压力容器封头较多，下列叙述正确的有：（BD）A.凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头和锥壳。B.由筒体与封头连接处的不连续效应产生的应力增强影响以应力增强系

32、数的形式引入厚度计算式。C.半球形封头受力均匀，因其形状高度对称，整体冲压简单。D.椭圆形封头主要用于中、低压容器。4.12 下列属于提高高压密封性能的措施有：A.改善密封接触表面B.改进垫片结构C.采用焊接密封元件D.增加预紧螺栓数量4.13 安全阀的优点包括：（BD）A.完全密封B.多次使用C.泄压反应快D.只排出高于规定压力的部分压力4.14 在立式容器支座中，中小型直立容器常采用卧式储存采用（ABC）A.耳式支座B.裙式支座C.鞍式支座D.腿式支座4.15 韧性断裂的原因包括：（AC）A.厚度过薄B.材料缺陷C.内压过高(ABC)）高大的塔设备则广泛采用（），大型D.材料脆性6.换热设

33、备6.1 按照换热设备热传递原理或传递方式进行分类可以分为以下几种主要形式:A.直接接触式换热器B.蓄热式换热器C.间壁式换热器D.管式换热器6.2 下面属于管壳式换热器结构的有：（ABCD）A.换热管B.管板C.管箱D.壳体6.3 引起流体诱导振动的原因有：（ACD）A.卡曼漩涡B.流体密度过大C.流体弹性扰动D.流体流速过快6.4 传热强化的措施有：（BCD）A.提高流量B.增加平均传热温差C.扩大传热面积D.提高传热系数6.5 下列关于管壳式换热器的描述中，错误的是：（CD）A.管壳式换热器结构简单、紧凑、能承受较高的压力。B.管壳式换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢并能进行清洗的场合。

34、C.管壳式换热器适用于管、壳程两侧温差较大或者壳侧压力较高的场合。(ABC)壳体和管束中D.在管壳式换热器中，当管束与壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差不大时,将产生较大的热应力二、判断题1.压力容器导言（错）1.1压力容器主要是由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。（错）1.2易燃介质是指与空气混合的爆炸下限小于10%或爆炸上限和下限之差小于等于20%的气体。（错）1.3高压容器（代号H）和超高压容器（代号U）是典型的第一类压力容器。（错）1.4压力容器中，封头与筒体之间一定要有密封装置。（错）1.5压力容器在设计时只要满足企业要求就行了，不需要满足GB150.（X）1.6盛装毒性程

35、度为高度危害介质的容器制造时，容器上的A、B类焊接接头应进行100%（错）射线或超声检测。（错）1.7压力容器分为三类：第一类压力容器，第二类压力容器，第三类压力容器，其中低压的具有极度毒性的压力容器属于第一类压力容器。（错）1.816MnR的含碳量约为0.016%.（）1.9毒性程度为极度和高度危害介质，且PV乘积大于等于0.2MPa?m3的低压容器属于第三类压力容器。（错）1.10所有毒性为高度危险的容器都属于第三类压力容器。（错）1.11压力容器在生产工艺过程中的作用可分为：反应压力容器，换热压力容器，分离压力容器，储存压力容器。其中反应压力容器最危险，而储存压力容器最安全。（错）1.1

36、2某化工容器严格按照国际最新标准生产制造出来，当然它是满足企业的标准的。（X）1.13所谓的高温容器是指工作温度在材料蠕变温度以上。（X）1.14易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全焊透结构。（）1.15在过程装备设计中，为充分利用材料的强度，节省材料，减轻重量，应采用等强度设计。（错）1.16Q235-B钢板可以用来制造毒性程度为高度危害介质的压力容器。（错）1.17Q235-A钢板可以用来制造压力容器。（）1.18过程设备各零件的强度并不相同，整体强度往往取决于强度最弱的零部件的强度。2.压力容器应力分析（错）2.1壳体失稳时的临界压力随壳体材料的弹性模量E、泊松比的增大而增大，而与其他因

37、素无关。（错）2.2由于边缘应力出现在不连续处，因此它的危险性远远大于薄膜应力。（）2.3内加热情况下内壁应力叠加后得到改善，而外壁应力有所恶化。外加热情况下则刚好相反，内壁应力恶化，而外壁应力得到很大改善。（错）2.4对于受内压壳体，其上面各点一定是受到拉应力的作用，而不会受到压应力的作用。（错）2.5承受均布载荷时，周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。（错）2.6压力容器爆破实验中，椭圆形封头和容器连接处有应力集中现象，所以爆破口一般会出现在接头处。（错）2.7筒体是压力容器最主要的受压元件之一，制造要求高，因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒并焊接而成。（错）2.8塑性

38、失效设计准则一般用于应力分布均匀的构件。（错）2.9外直径与内直径之比2/1.5的圆柱壳体属于薄壁圆筒。（错）2.10工程上常用的标准椭圆形封头，其a/b为2。（错）2.11在仅受内压的厚壁圆筒中，轴向应力沿壁厚分布是不均匀的。（）2.12周边固支的圆平板在刚度和强度两方面均优于周边简支圆平板。（错）2.13短圆筒在受外压失稳时，将呈现两个波纹。3.压力容器材料及环境和时间对其性能的影响（错）3.1加工硬化在冷加工和热加工中都会存在。（错）3.2只要有应力存在，就会发生应力腐蚀。（错）3.3脆性断裂的特征是断裂时容器没有膨胀，断口齐平，并与最大应力方向平行，断裂的速度快，常使容器断裂成碎片。（

39、X）3.4从金属学的观点来区分，冷、热加工的分界线是金属的再结晶温度。（错）3.5热变形中无再结晶出现，因而有加工硬化现象。（）3.6一般说来，具有体心立方晶格的金属，如碳素钢和低合金钢，都会低温变脆。（X）3.7在常温下工作的零件，在发生弹性变形后，如果变形总量保持不变，则零件内的应力将保持不变。（）3.8应变硬化将使材料的比例极限提高而塑性降低。（错）3.9钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响，提高含碳量可使其强度和可焊性增加。（）3.10压力容器材料含碳量要小于0.25%.（错）3.11为了保护在高温高氢分压环境下工作的压力容器，在停车时我们应先把装置降温，使氢在金属中的溶解度下降，以

40、利于析氢，然后在降压。()3.12经过冷加工塑性变形的碳素钢、低合金钢，在室温下停留较长时间或在较高温度下停留一定时间后，会出现屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性降低的现象，称为应变时效。(错)3.13熔合区是焊接接头中最薄弱的环节之一，部分正火区是焊接接头中组织和性能最好的区域(X)3.14压力容器设计时，应尽可能使零件工作时产生的最大正应力与纤维组织方向重合。()3.15在焊接中要注意，焊缝不要布置在高应力区，焊缝要尽可能避免交叉()3.16固溶处理和稳定化处理都属于改善综合性能的热处理。()3.17在高温和恒定载荷作用下，金属材料会产生随时间而发展的塑性变形，称为蠕变现象。4.压力容器设计

41、(错)4.1承受均布周向外压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其临界压力。()4.2二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力。(错)4.3有效厚度为名义厚度减去钢材负偏差。()4.4确定外压计算长度时，对于椭圆形封头，应计入直边段及封头曲面深度的三分之一。(K)4.5咬边不仅会减少母材的承载面积，还会产生应力集中，危害较为严重，较深时应予消除。(错)4.6由于韧性断裂时容器的实际应力值往往很低，爆破片、安全阀等安全附件不会动作，其后果要比脆性断裂严重得多。(错)4.7检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹变形、腐蚀等缺陷产生，所以,所有壳体上必须开设检查孔。()

42、4.8爆破片的工作原理相当于用局部破坏换取整体安全。相比安全阀来说，通常使用的环境更为恶劣。(错)4.9刚度失效是指由于构件过度的塑性变形而引起的失效。(错)4.10失效判据可以直接用于压力容器的设计计算。(错)4.11爆破失效设计准则以整个危险截面屈服作为失效状态。()4.12影响焊接接头系数的因素较多，主要与焊接接头形式和焊缝无损检测的要求和长度比例有关。()4.13加工时压紧界面上凹凸不平的间隙以及压紧力不足是造成界面泄露”的直接原因。(错)4.14非金属垫片的密封比压一般大于金属垫片的密封比压。()4.15为了均匀压紧垫片，应保证压紧面的平面度和法兰中心轴线的垂直度。()4.16凹凸压

43、紧面安装时易于对中，还能有效防止垫片被挤压出压紧面，适用与管法兰和容器法兰。(错)4.17安全泄放装置的额定泄放量可以小于容器的安全泄放量。(错)4.18影响疲劳寿命的因素仅有材料本身的抗疲劳性能以及交变载荷作用下的应力幅。()4.19当开孔直径超过标准允许的开孔范围时，对于内压容器，不能采用等面积补强法进行计算。(错)4.20容器和管道的相同的公称直径表示它们的直径相同。5.储存设备()5.1储罐的形式主要有卧式，立式和球形储罐，储存介质的性质是选择储罐形式和储存系统的一个重要因素。(错)5.2鞍座包角越小，鞍角重量越轻，且储罐支座系统的中心降低。()5.3工程上可以将双鞍座卧式储存罐简化为

44、均布载荷的外伸简支梁。(错)5.4球罐支座中裙式支座用得最为广泛。()5.5柱式支座的主要缺点是球罐的重心高，稳定性差。()5.6需要开检查孔时，由于特殊原因而不能开设时，应相应缩短检查周期，或者对全部纵向环向焊缝作100%无损检测。(X)5.7球罐接管除工艺特殊要求外，应尽量集中在上下极板上。()5.8在用水压测试容器壁厚时，校合压力一般取1.25P.(X)5.9按形状改变比能屈服失效判剧计算出的内壁初始屈服压力和实际测量值最为接近。6.换热设备(X)6.1套管式换热器具有结构简单，工作适应范围大，传热面积增减方便的特点(错)6.2通过增加管程流量或增加横流速度可以改变卡曼漩涡频率，从而消除

45、散热器的振动。()6.3余热锅炉是在工业中用来回收余热的一种锅炉，它的基本结构和一般锅炉相似。(错)6.4余热锅炉的使用会增加对环境的污染(X)6.5使用余热锅炉能够提高热能总利用率，节约一次能源消耗。(错)6.6在换热设备中，采用大直径的换热管可以增大传热面积。(错)6.7在换热设备中，换热管的管径愈小，耐压愈高。(X)6.8管内翅片虽然增加了传热面积，但是也改变了流体在管内的流动形势和阻力分布，泵功率的损失也会相应增加。(错)6.9管子的固有频率可以通过精确的计算获得。（）6.10板式换热器可用于处理从水到高黏度的液体的加热、冷却、冷凝、蒸发等过程，适用于经常需要清洗，工作环境要求十分紧凑

46、的场合。四、思考题001 .压力容器导言1.1 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？我国压力容器安全技术监察规程根据整体危害水平对压力容器进行分类。压力容器破裂爆炸时产生的危害愈大，对压力容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也愈高。设计压力容器时，依据化学介质的最高容许浓度，我国将化学介质分为极度危害（I级）、高度危害（n级）、中度危害（出级）、轻度危害（W级）等四个级别。介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重。压力容器盛装的易燃介质主要指易燃气体或液化气体，盛装易燃介质的压力容器发生泄漏或爆炸时，往往会引起火灾或二次爆炸，造成更为严重的财产

47、损失和人员伤亡。因此，品种相同、压力与乘积大小相等的压力容器，其盛装介质的易燃特性和毒性程度愈高，则其潜在的危害也愈大，相应地，对其设计、制造、使用和管理也提出了更加严格的要求。例如，Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器制造时，碳素钢和低合金板应逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还应进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。又如，易燃介质压力容器的所有焊缝均应采用全熔透结构1.2压力容器主要由哪几部分组成？分别起什么作

48、用？筒体：压力容器用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间，是压力容器的最主要的受压元件之一；封头：有效保证密封，节省材料和减少加工制造的工作量；密封装置：密封装置的可靠性很大程度上决定了压力容器能否正常、安全地运行；开孔与接管：在压力容器的筒体或者封头上开设各种大小的孔或者安装接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪等接管开孔，是为了工艺要求和检修的需要。支座：压力容器靠支座支承并固定在基础上。安全附件：保证压力容器的安全使用和工艺过程的正常进行。1.3 容规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？压力容器安全技术监察规程依据整体危害

49、水平对压力容器进行分类，若压力容器发生事故时的危害性越高，则需要进行安全技术监督和管理的力度越大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求也越高。压力容器所蓄能量与其内部介质压力和介质体积密切相关：体积越大，压力越高，则储藏的能量越大，发生破裂爆炸时产生危害也越大。因此，压力容器安全技术监察规程在确定压力容器类别时，不仅要根据压力的高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类。1.4 容规与GB150的适用范围是否相同？为什么？压力容器安全技术监察规程与GB150适用范围的相异之处见下表：项目压力容器安全技术监察规程GB150压力最高工彳压力Pw>0.1MPa,且Pw<100MP

50、a设计压力Pd>0.1MPa,或真空度0.02MPa；且Pd<35MPa温度未作规定Td：196C材料蠕变温度几何尺寸内径D>0.15m,容积V>0.025m3内径D>0.15m介质气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体未作规定是否适用于需作疲劳分析的容器适用不适用材料钢，铸铁和有色金属钢容器安装方式固定式，移动式固定式1.5 GB150、JB4732和JB/T4735三个标准有何不同？它们的适用范围是什么？GB150:钢制压力容器中国第一部压力容器国家标准，适用于压力不大于35Mpa的钢制压力容器的设计，制造，检验和验收。设计温度根据钢材允许的温度确

51、定。以弹性失效和失稳失效为设计准则。只是用于固定的承受载荷的压力容器JB4732:钢制压力容器一一分析设计准则是分析设计准则，适用压力低于100Mpa。设计温度以钢材儒变控制设计应力的相应温度。采用塑性失效，失稳失效，疲劳失效为设计准则。JB/T4735:钢制焊接常压容器属于常规设计准则。适用压力-0.02Mpa0.1Mpa的低压容器。不适用于盛装高度毒性或极度危害介质的容器。采用弹性失效和失稳失效准则1.6 过程设备的基本要求有哪些？要求的因素有哪些？安全可靠满足过程要求综合经济性好易于操作、维护和控制优良的环境性能（具体内容参照课本绪论）1.7 在我们做压力容器爆破实验时发现，容器首先破坏

52、的地方一般在离封头与筒体连接处一段距离的地方，而并非处于理论上应力集中的连接处的地方，请问原因何在？理论上应力集中的地方，是假设材料在弹性区域内计算出来的，而压力容器破坏时材料已经处于塑性区域，不再满足弹性理论的条件，而应力按照塑性规律重新分布，此时应力最大的地方已经不再是连接处的地方。所以首先破坏不在离连接处而是处于封头与筒体连接处一段距离的地方。2.压力容器应力分析2.1 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作比较，它们有何异同？1 .在内压作用下，这些壳体将产生应力和变形，当此应力超过材料的屈服点，壳体将产生显著变形，直至断裂。2 .壳体在承受均布外压作用时，壳壁

53、中产生压缩薄膜应力，其大小与受相等内压时的拉伸薄膜应力相同。但此时壳体有两种可能的失效形式：一种是因强度不足，发生压缩屈服失效；另一种是因刚度不足，发生失稳破坏。2.2 试述影响承受均布外压圆柱壳的临界压力因素有哪些？为提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，应采用高强材料。对否，为什么？对于给定外直径Do和壳壁厚度t的圆柱壳，波纹数和临界压力主要决定于，圆柱壳端部边缘或周向上约束形式和这些约束处之间的距离，即临界压力与圆柱壳端部约束之间距离和圆柱壳上两个刚性元件之间距离L有关。临界压力还随着壳体材料的弹性模量E、泊松比科的增大而增加。非弹性失稳的临界压力，还与材料的屈服点有关。弹性失稳的临界压力与材料

54、强度无关，故采用高强度材料不能提高圆柱壳弹性失稳的临界压力。2.3 两个直径、壁厚和材质相同的圆筒，承受相同的周向均布外压。其中一个为长圆筒，另一个为短圆筒，试问它们的临界压力是否相同，为什么？在失稳前，圆筒中周向压应力是否相同，为什么？随着所承受的周向均布外压力不断增加，两个圆筒先后失稳时，圆筒中的周向压应力是否相同，为什么？2.4 承受周向压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其临界压力。对否，为什么？且采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？对于承受周向外压的圆筒，短圆筒的临界压力比长圆筒的高，且短圆筒的临界压力与其长度成反比。故可通过设置合适间距的加强圈，使加强

55、圈和筒体一起承受外压载荷，并使长圆筒变为短圆筒（加强圈之间或加强圈与筒体封头的间距L<Lcr）,或使短圆筒的长度进一步降低，从而提高圆筒的临界压力。若设置的加强圈不能使长圆筒变为短圆筒（L>Lcr）,则所设置的加强圈并不能提高圆筒的临界压力。设置加强圈将增加制造成本；而且，当L/Do很小时，短圆筒可能变为刚性圆筒，此时圆筒的失效形式已不是失稳而是压缩强度破坏，此时再设置额外的加强圈已无济于事。因此，加强圈的数量并不是越多越好，应当设计合理的间距。2.5 试确定和划分短圆筒与刚性圆筒的界限，并导出其临界长度短圆筒最小临界压力近似计算式：Per2.59Et2LD。D0t实用文案对于钢质

56、长圆筒，临界压力计算式为:Per=2.2EDo对于给定的D和t的圆筒，有一特征长度作为区分n=2的长圆筒和n>2的短圆筒的当L<Lcr界限，此特性尺寸称为临界长度，以以表示。当圆筒的计算长度L>Lcr时属长圆筒;时属短圆筒。如圆筒的计算长度L=Lcr时，上述两式相等即Do得Lcr=1.17D0t2.6 承受横向均布载荷的圆形薄板，其力学特征是什么？它的承载能力低于薄壁壳体的承载能力的原因是什么？受轴对称均布载荷薄圆板的应力有以下特点引起的板内为二向应力仃、"仇平行于中面各层相互之间的正应力仃z及剪力Q切应力E均可予以忽略。正应力:、二端板厚度呈直线分布，在板的上下表

57、面有最大值，是纯弯曲应力。应力沿半径的分布与周边支承方式有关，工程实际中的圆板周边支承是介于两者之间的形式。二max与薄板结构的最大弯曲应力Omax与Ct）成正比，而薄壳的最大拉（压）应力Rt成正比，故在相同Rt条件下，薄板的承载能力低于薄壳的承载能力。2.7 承受横向均布载荷作用的圆平板，试比较周边简支和固支情况下，圆板中的最大弯曲应力和挠度的大小和位置1.挠度周边固支和周边简支圆平板的最大挠度都在板中心。周边固支时，最大挠度为fWmaxpR464D周边简支时，最大挠度为.4sWmax5JpR彳+：64D二者之比为swmax-f-wmax对于钢材，将0.3代入上式得swmax-f-wmax5

58、0.3/2二4.0810.3这表明，周边简支板的最大挠度远大于周边固支板的挠度。2.应力周边固支圆平板中的最大正应力为支承处的径向应力，其值为f_3pR2、-rmax一-24t周边简支圆平板中的最大正应力为板中心处的径向应力，其值为二rmax33：卜LpR2t2二者的比值为s'、-rmax3，二rmax2对于钢材，将X.0.3代入上式得3.3=1.652二rlaxfrmax这表明周边简支板的最大正应力大于周边固支板的应力。2.8 承受周向压力的圆筒，只要设置加强圈均可提高其临界压力。对否，为什么？且采用的加强圈愈多，壳壁所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？2.9 已知一环板，

59、外周边简支、内周边受均布剪力f,其任意半径处的转角邛、挠度w和弯曲应力仃r、。a表达式均为已知。现求几何尺寸不变时，内周边简支、外周边受均布剪力f的环板的转角、挠度和应力的表达式。2.10 单层厚壁圆筒在内压与温差同时作用时，其综合应力沿壁厚如何分布？筒壁屈服发生在何处？为什么？内加热情况下内壁应力叠加后得到改善，而外壁应力有所恶化。外加热时则相反，内壁应力恶化，而外壁应力得到很大改善。（综合应力沿厚壁圆筒分布见课本2.3厚壁圆筒应力分析）首先屈服点需要通过具体计算得出，可能是任意壁厚上的点。dr2.11 为什么厚壁圆筒微元体的平衡方程仃g-仃=rL，在弹塑性应力分析中同样适用？dr微元体的平

60、衡方程是从力的平衡角度列出的，不涉及材料的性质参数（如弹性模量，泊松比），不涉及应力与应变的关系，故在弹塑性应力分析中仍然适用。2.12 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仃目十仃仃z=L,对于理想弹塑性材料，在弹性、塑性阶段是否都成立，为什么？2成立。2.13 有两个厚壁圆筒，一个是单层，另一个是多层圆筒，二者径比K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？不相同。采用多层圆筒结构，使内层材料受到压缩预应力作用，而外层材料处于拉伸状态。当厚壁圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布由按Lamne（拉美）公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成。内壁处的总应力有所下降，外壁处的总应力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布。从而提高圆筒的初始屈服压力，也提高了爆破压力。2.14 预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？通过压缩预