过程设备设计试题(附答案)

1、 一. 填空题 1. 储罐的结构有 卧式圆柱形.立式平地圆筒形.球形 2. 球形储罐罐体按其组合方式常分为 纯桔瓣式足球瓣式混合式三种 3. 球罐的支座分为 柱式裙式两大类 4. 双鞍座卧式储罐有加强作用的条件是 A0.2L条件下A0.5R 5. 卧式储罐的设计载荷包括 长期载荷短期载荷附加载荷 6. 换热设备可分为 直接接触式蓄热式间壁式中间载热体式四种主要形式 7. 管壳式换热器根据结构特点可分为 固定管板式浮头式U型管式填料函式釜式重沸器 8. 薄管板主要有 平面形椭圆形碟形球形挠性薄管板等形式 9. 换热管与管板的连接方式主要有 强度胀接强度焊胀焊并用 10. 防短路结构主要有 旁路挡

2、板挡管中间挡板 11. 膨胀节的作用是 补偿轴向变形 12. 散装填料根据其形状可分为 环形填料鞍形填料环鞍形填料 13. 板式塔按塔板结构分 泡罩塔浮阀塔筛板塔舌形塔 14. 降液管的形式可分为 圆形弓形 15. 为了防止塔的共振操作时激振力的频率fv不得在范围0.85Fc1Fv1.3Fc1内 16. 搅拌反应器由 搅拌容器搅拌机两大部分组成 17. 常用的换热元件有 夹套内盘管 18. 夹套的主要结构形式有 整体夹套型钢夹套半圆管夹套蜂窝夹套等 19. 搅拌机的三种基本流型分别是 径向流轴向流切向流其中 径向流和轴向流对混合起主要作用切向流应加以抑制 20. 常用的搅拌器有 桨式搅拌器推进

3、式搅拌器涡轮式搅拌器锚式搅拌器_ 21. 用于机械搅拌反应器的轴封主要有 填料密封机械密封两种 22. 常用的减速机有 摆线针轮行星减速机齿轮减速机三角皮带减速机圆柱蜗杆减速机 23. 大尺寸拉西环用整砌方式装填小尺寸拉西环多用乱堆方式装填 二. 问答题 1. 试对对称分布的双鞍座卧式储罐所受外力的载荷分析并画出受力图及剪力弯矩图。 2. 进行塔设备选型时分别叙述选用填料塔和板式塔的情况。 答填料塔1分离程度要求高 2 热敏性物料的蒸馏分离 3具有腐蚀性的物料 4 容易发泡的物料 板式塔1塔内液体滞液量较大要求塔的操作负荷变化范围较宽对物料浓度要求变化要求不敏感要求操作易于稳定 2 液相负荷小

4、 3 含固体颗粒容易结垢有结晶的物料 4 在操作中伴随有放热或需要加热的物料需要在塔内设置内部换热组件 5 较高的操作压力 3. 比较四种常用减速机的基本特性。 摆线针轮行星减速机传动效率高传动比大结构紧凑拆装方便寿命长重量轻体积小承载能力高工作平稳对过载和冲击载荷有较强的承受能力允许正反转可用于防爆要求 齿轮减速机在相同传动比范围内具有体积小传动效率高制造成本低结构简单装配检修方便可以正反转不允许承受外加轴向载荷可用于防爆要求 三角皮带减速机结构简单过载时能打滑可起安全保护作用但传动比不能保持精确不能用于防爆要求 圆柱蜗杆式减速机凹凸圆弧齿廓啮合磨损小发热低效率高承载能力高体积小重量轻结构紧

5、凑广泛用于搪玻璃反应罐可用于防爆要求 三. 简答题 1. 结合草图解释“扁塌”现象。 答如果圆筒上不设置加强圈且支座的设置位置A0.5Ri时由于支座截面受剪力作用而产生周向弯矩在周向弯矩作用下导致支座处圆筒的上半部分发生变形产生扁塌现象 2. 简述换热器基本的选择标准。 1. 所选换热器必须满足工艺过程要求流体经过换热器换热后必须能够以要求的参数进入下个工艺流程 2. 换热器本身必须能够在所要求的工程实际环境下正常工作换热器需要能够抗环境和工程介质的腐蚀并且具有合理的抗结垢性能 3. 换热器应容易维护要求换热器容易清理对于容易震动腐蚀等破坏的原件应容易更换换热器应满足工程实际场地的要求 4.

6、换热器应尽可能经济选用时综合考虑安装维护费用等应使换热器尽可能经济 5. 根据场地的限制考虑换热器的直径、长度、重量和换热管结构等 3. 简述管壳式换热器基本类型的优缺点及适用场合。 答 A固定管板式换热器结构简单紧凑能承受较高压力造价低管程清洗方便管子损坏时易于堵管和更换缺点是管束和壳体的壁温或材料的线膨胀系数相差较大时壳体和管束中将产生较大的热应力。适用于壳侧介质清洁不易结垢并能进行清洗管、壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合 B浮头式换热器管间和管内清洗方便无热应力缺点是其结构复杂造价比固定管板换热器高设备笨重材料消耗量大且浮头端小盖在操作中无法检查制造时对密封要求高。适用于壳

7、体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合 CU型管式换热器结垢比较简单、价格便宜、承压能力强、适用于管、壳壁温差较或壳程介质易结垢需要清洗又不适宜采用浮头式和固定管板式的场合。特别适用管内走清洁而不宜结垢的高温、高压、腐蚀性强的物料。 D填料函式换热器结构较浮头式换热器简单加工制造方便节省材料造价比低廉且管束可以从壳体内抽出管内管间都能进行清洗维修方便。缺点是填料处易产生泄露一般适用于4MPa一下的工作条件且不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质使用温度也受填料的物性限制。 E釜式重沸器清洗维修方便可处理不清洁易于结垢的介质并能承受高温高压 4. 简述管束分程的作用。 答增加管数可以增

8、加换热面积但介质在管束中的流速随着换热管数的增加而下降结果反而是流体的传热系数降低故不能采用增加管数的方法来达到提高传热系数的目的。为解决这个问题使流体在管束中保持较大的流速可将管束分成若干程数使流体依次流过各程管子以增加流体流速提高传热系数 5. 简述折流板的作用常用的折流板形式有哪两种 答提高壳程流体的流速增加湍动程度并使壳程流体垂直冲刷管束以改善传热增大壳程流体的传热系数减少结垢 常用的折流板有弓形和圆盘圆环形两种 6. 流体诱导振动的主要原因是什么有何防振措施? 原因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 防振1 改变流速 2 改变管子固有频率 3增设消

9、声板 4抑制周期性漩涡 5设置防冲板或导流筒 7. 简述塔设备运行应满足的基本要求。 1 气液两相充分接触相际间传热面积大 2 生产能力达即气液处理量大 3 操作稳定操作弹性大 4 阻力小 5 结构简单制造安装维修方便设备投资操作费用低 6 耐腐蚀不易堵塞 8. 简述溢流堰的作用。 入口堰当塔盘采用平型受液盘时为保证降液管的液封使液体均匀流入下层塔盘 并减少液流在水平方向的冲击 出口堰保证塔盘上层液的高度并使流体均匀分布 9. 卡曼漩涡的定义。 外层主流体绕过堆积的边界层是堆积的边界层背后形成一流体的空白区在逆向压强梯度的作用下流体倒流至空白区并推开堆积层的流体这样在塔体的背后就产生了漩涡 1

10、0. 简述塔设备的防振措施。 1 增大塔的固有频率 2 采用扰流装置 3 增大塔的阻尼 11. 简述挡板与导流筒的作用何谓全挡板条件 挡板液体在离心力作用下产生漩涡漩涡与桨叶接触此时外面的空气进入桨叶被吸入到液体中液体混入气体后密度减小从而降低混合效果增加挡板可以消除这种现象 导流筒在搅拌混合中起导流作用 全挡板条件当再增加挡板数和挡板宽度功率消耗不再增加 12. 常用搅拌器的优缺点及适用范围。 桨式搅拌器相同排量下折叶式比平直叶式功耗小操作费用低故轴流桨叶使用较 多。应用于液-液系中用于防止分离、使罐的温度均一固-液系中多用于防止沉降 推进式搅拌器结构简单制造方便适用于粘度低。流量大的场合主

11、要用于液-液系混合使温度均匀在低浓度固液系中防止淤泥沉降 涡轮式搅拌器:能有效完成几乎所有搅拌操作能处理黏度范围很广的流体有较大的剪切力可是流体微团分散的很细适用于低黏度到中黏度流体的混合液-液分散、液固悬浮 锚式搅拌器只适用于对混合要求不太高的场合常用于传热、析晶操作和搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆 13. 鞍形填料的相对改进 矩鞍形将弧鞍形两端由圆弧改为矩形客服了弧鞍填料容易相互叠合的缺点 改进矩鞍填料将原矩鞍填料的平滑弧形边缘改为锯齿状 14. 填料密封机械密封的结构及工作原理。 填料密封在压盖压力作用下装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料对搅拌轴表面产生径向压紧力由于填料中含有润滑剂因此在对搅拌轴产生径向压紧力的同时形成一层极薄的液膜一方面使搅拌轴得到润滑另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入达到密封的目的 机械密封它由固定在轴上的动环及弹簧压紧装置、固定在设备上的静环以及辅助密封圈组成 当转轴旋转时动环和固定不动的静环紧密接触并经轴上弹簧压紧力的作用阻止容器内介质从接触面上泄露。动环和轴之间的