大学科目《过程设备设计》第三版(1-4章) 课后思考题和答案(1).doc

第一章思考题(P20)1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?

(1)筒体：筒体是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，是压力容器最主要的受压元件之一。

(2)封头：封头一般装在或焊接在筒体两端，用于方便检修或更换内件时的多次开启，并封住筒体的两端。

(3)密封装置：压力容器上需要许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接、接管、人孔、手孔盖的连接等，可以说，压力容器能否安全可靠的运行在很大程度上取决于密封装

置的可靠性。

(4)开孔与接管：为了满足工艺要求和检修需要。

(5)支座：将压力容器支承并固定在基础上。

(6)安全附件：由于压力容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用

安全和工艺过程的正常进行。

2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器设计、制造、使用和管理有何影响?

介质毒性程度对压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料的选用、制造、检验和管理的要求愈高。①Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害的介质的压力容器。②盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢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得进行气密性试验。③盛装中度毒性介质的容器，法兰公称压力不得小于1.0MPa;盛装高度或极度毒性介质的容器，法兰公称压力不得

小于1.6MPa,应应尽量选用带颈对焊法兰。

介质易燃性对压力容器的选材、设计、制造和管理提出了较高的要求。易燃介质压力容

器所有焊缝均采用全焊透结构。

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

要视容积、介质组别进行分类?

《压力容器安全技术监察规程》依据整体危害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。

第二章思考题(P74)

1.一壳体成为回转薄壳轴对称问题的条件是什么?

(1)壳体的厚度、中面曲率和载荷连续，没有突变，构成壳体的材料的物理性能相同；

(2)壳体的边界处不受横向剪力、弯矩作用；

(3)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；

(4)(t/R)max≤0.1。

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?

不能。经向应力的方向沿经线的切线方向。若采用两个相邻的垂直于轴线的横截面截取微元，则这两个面上的正应力垂直于该截面，不一定与经线切线方向相同，因此不一定是

经向应力(主应力)。

3.试分析标准椭圆形封头采用长短轴之比a/b=2的原因

(1)应力分布。椭球壳应力的大小与封头长轴与短轴之比a/b有关。随着a/b值的增大，

与同体连接处周向应力σ。的值不断降低，当a/b≥1.42时变为压应力。当a/b的值太大时会

产生过大的σ。,而且此时σ。为压应力，可能引起失稳。

(2)加工制造。a/b的值越小，封头越深，冲压难度越大。

综合上面两方面原因，选取a/b=2。此时与同体连接处周向应力σ。不致过大，而且封头

较浅，易于冲压加工。

4.何谓回转壳的不连续效应?不连续应力有那些重要特征，其中β与√Rt两个参量的物理

意义是什么?

(1)由于总体结构的不连续，组合壳在连接处附近的局部区域出现衰减很快的应力增

大现象，称为“不连续效应”或“边缘效应”

(2)不连续应力的重要特征：局部性、自限性。

(3)β:因次为[长度]1的系数。在离边缘的距离大于π/β则可忽略边缘力和边缘弯矩

的作用。

√RI:π/β=2.5√RI。√RI表明了边缘效应的量级。一般情况下，2.5√Rt与壳体半径

R相比是一个很小的数字，说明了边缘应力具有很大的局限性。

5.单层厚壁圆筒承受内压时，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?

(1)仅在内压作用下，厚壁圆筒壁中的应力分布有如下特征：

①周向应力σ。及轴向应力σ,均为拉应力(正值),径向应力σ,为压应力(负值)。

②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，即

③除σ:外，