设备设计复习题

《制药设备设计》复习题填空题1.材料的力学性能指标包括：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。2.材料的物理性能包括：密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电性、磁性、弹性模量与泊松比等。3.材料的化学性能包括耐腐蚀性和抗氧化性。4.材料的加工性能包括可铸性、可锻性、焊接性、可切削加工性。5.碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。6.按所抵抗外作用形式，强度可分为：抵抗外力的静强度、抵抗冲击外力的冲击强度、抵抗交变外力的疲劳强度。7.常温强度指标有：屈服强度、和抗拉(压)强度、屈强比、蠕变强度、持久强度、疲劳强度。8.体心立方晶格的纯铁称α-Fe，面心立方晶格的铁称为γ-Fe。9.碳钢的基本组织主要包括：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱式体、马氏体。10.钢的分类，按用途：建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）。按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢。按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢。按品质：普通钢、优质钢和高级优质钢。11.型钢包括有：圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢和槽钢。12.铜与锌的合金称黄铜，镍的质量分数含量低于50%的铜镍合金称为白铜，铜与锡的合金称为锡青铜，铜与铝、硅、铅、铍、锰等组成的合金称无锡青铜。13.压力容器的特点包括：应用的广泛性、操作的复杂性、安全的高要求。14.容器的结构一般主要包括：壳体(筒体)、封头(端盖)、法兰、支座、接口管及人孔等。15.钢板卷焊容器的公称直径是内径，无缝钢管容器的公称直径指钢管外径。16.无缝钢管分热轧管和冷拔管。17.在管道工程中，管径超过57mm时，常采用热轧管。管径在57mm以内常选用冷拔管。18.冷拔管的最大外径为200mm；热轧管的最大外径为630mm。19.我国压力容器标准主要是GB150《钢制压力容器》。压力容器国外的规范主要有四个：美国ASME规范，英国压力容器规范（BS），日本国家标准（JIS），德国压力容器规范（AD）。20.无力矩理论基本方程式的推导中，主要用到了小位移假设、直线法假设、不挤压假设等三个假设。21.厚度设计时，设计参数按GBl50-1998中规定取值，设计参数主要包括设计压力、设计温度、许用应力、焊接接头系数、厚度附加量等参数。22.使用安全阀时设计压力不小于安全阀开启压力或取最大工作压力1.05～1.10倍；使用爆破膜根据其型式，一般取最大工作压力的1.15～1.4倍作为设计压力。23.腐蚀速度＜0.05mm／a时：碳素钢和低合金钢单面腐蚀C2＝1mm，双面腐蚀取C2＝2mm，当腐蚀速度＞0.05mm／a时，单面腐蚀取C2＝2mm，双面腐蚀取C2＝4mm。不锈钢取C2＝0。24.容器失稳的形式分为整体失稳和局部失稳两种，前者又分为侧向失稳和轴向失稳。25.临界压力的大小与筒体几何尺寸、材质及结构等因素有关。26.长圆筒的临界压力仅与圆筒的相对厚度δe/D0有关，而与圆筒的相对长度L/D0无关。27.扁钢、角钢、工字钢等都以制作加强圈。28.常见的可拆卸结构有：法兰联接、螺纹联接、承插式联接。29.法兰的分类，按照整体性质程度分：整体法兰、松式法兰、任意式法兰；按照形状分：圆形法兰、方形法兰、椭圆形法兰。30.影响法兰密封的因素主要有：螺栓预紧力、密封面型式、垫片性能、法兰刚度、操作条件。31.法兰联接密封性能与密封面型式有关，密封面型式选择，主要考虑压力、温度、介质。32.常用垫片分为：非金属、金属、非金属与金属混合制的垫片。33.管法兰的型式除平焊、对焊法兰外，还有铸钢法兰、铸铁法兰、活套法兰、螺纹法兰等。34.容器支座的结构型式由容器自身的型式决定，分：卧式容器支座、立式容器支座、球形容器支座。35.卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座、支腿。36.立式容器的支座主要有：耳式支座、支承式支座、裙式支座。中、小型直立容器常采用前二种，高大的塔设备则广泛采用第三种。37.容器开孔是工艺、安装、检修的要求。开孔后，削弱器壁的强度，出现不连续，形成高应力集中区，所以要补强。38.为了检查设备内部空间以及安装和拆卸内部构件方便，设备上一般要开设人孔或手孔。39.人孔由筒节、法兰、盖板和手柄组成。使用中常打开，可用快开式结构人孔。40.视镜可以观察设备内部，也可用作物料液面指示镜。分为不带颈视镜和带颈视镜。41.焊接分为熔化焊、压力焊、钎焊。熔化焊又分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊等。化工设备中焊接的构件量约占75％左右。42.氩弧焊按所用的电极不同分为两种：非熔化极氩弧焊和熔化极氩弧焊。43.焊接接头分为：对接接头、T形接头、角接接头和搭接接头。概念题1.热处理：钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能，称为热处理。2.强度：是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力。3.金属结构：电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构。4.铁素体：碳溶解在α-Fe中形成固溶体称铁素体。5.时效热处理：材料经固溶处理或冷塑变形后，在室温或高于室温条件下，其组织和性能随时间而变化的过程。6.不锈钢：不锈钢和耐酸钢的统称，也称不锈耐酸钢。一般称耐空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质的钢为不锈钢，称耐酸、碱、盐等强烈腐蚀性介质的钢为耐酸钢。7.容器公称直径DN：指标准化以后的标准直径，以DN表示，单位mm，例如内径1200mm的容器的公称直径标记为DN1200。8.容器公称压力PN：容器及管道的操作压力经标准化以后的标准压力称为公称压力，以PN表示，单位MPa。9.[σ]t：设计温度t℃下材料的许用应力，单位MPa。10.δd：设计厚度，是考虑介质腐蚀，计算厚度δ的基础上，增加腐蚀裕度C2以后的壁厚，其具体公式为：2d2CppDti式中：δ-圆筒计算厚度mm；δd-圆筒设计厚度mm；Di-圆筒内径mm；p-容器设计压力MPa；φ-焊接接头系数。11.δn：名义厚度，筒体设计厚度加上厚度负偏差后向上圆整到钢材标准值，即为筒体名义厚度。其公式为：2dnC12.δe：有效厚度，名义厚度减去厚度附加量后剩余的厚度，是有效抵抗容器压力的壁厚。其计算公式为：21neCC13.设计压力：相应设计温度下确定壳壁厚度的压力，亦即标注在铭牌上的容器设计压力。其值稍高于最大工作压力。14.最大工作压力：是指容器顶部在工作过程中可能产生的最高压力（表压）。15.设计温度：指容器正常工作中，在相应的设计条件下，金属器壁可能达到的最高或最低温度。16.焊接系数：焊接削弱而降低设计许用应力的系数。根据接头型式及无损检测长度比例确定。17.厚度附加量：满足强度要求的计算厚度之外，额外增加的厚度量，包括由钢板负偏差(或钢管负偏差)Cl、腐蚀裕量C2，即C＝Cl+C218.最小壁厚：设计压力较低的容器计算厚度很薄，致使大型容器刚度不足，不满足运输、安装，所以需要限定最小厚度以满足刚度和稳定性要求。壳体加工成形后不包括腐蚀裕量最小厚度δmin：碳素钢和低合金钢制容器不小于3mm；对高合金钢制容器，不小于2mm。19.弹性失稳：容器强度足够却突然失去了原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶绉，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形。这种在外压作用下，筒体突然失去原有形状的现象称弹性失稳。容器发生弹性失稳将使容器不能维持正常操作，造成容器失效。20.临界压力：导致筒体失稳的外压，Pcr。外压低于Pcr，变形在压力卸除后能恢复其原先形状，即发生弹性变形。达到或高于Pcr时，产生的曲波形将是不可能恢复的。21.临界应力：筒体在临界压力作用下，筒壁内的环向压缩应力，以σcr表示。22.[P]：许用外压，圆筒、长圆筒或管子一般压力达到临界压力值的l/2～1/3时就可能会被压瘪。大于计算压力的工况，不允许在外压力等于或接近于临界压力，必须有一定的安全裕度，使许用压力比临界压力小，即[P]=Pcr/m，其中m为稳定安全系数。23.整体补强：增加整个壳体的厚度，或用全焊透将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊，降低开孔附近的应力。应力集中的局部性，除非制造或结构需要，一般不把整个容器壁加厚。24.补强圈补强：开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。补强圈与器壁搭接，材料相同，补强圈尺寸参照标准确定，或等面积补强25.焊接：通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。26.药皮：又称为涂料，保证熔敷金属具有一定的成分和性能。采用氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有机物、氟化物、铁合金及化工产品等上百种原料粉末，按照一定的配方比例混合而成。27.无损探伤：内部夹渣、气孔、裂纹等缺陷用X射线检验，还有超声波探伤和磁力探伤。X射线检验是利用X射线对焊缝照相,根据底片影像判断内部缺陷。再根据技术要求评定是否合格。简答题1.退火的概念与目的：退火：缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却。目的：细化晶粒，提高力学性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分内应力，防止工件变形。2.淬火的概念及特点，淬火机的选择，碳钢合金钢淬火机选择的特点：加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。淬火剂有空气、油、水、盐水，冷却能力递增。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。3.回火的概念，目的、分类及应用：回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。在150℃～250℃范围内的回火称“低温回火”。回火马氏体有较高的硬度和耐磨性，内应力和脆性有所降低。刃具、量具，要进行低温回火处理。中温回火温度是300℃～450℃。有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。轴类、刀杆、轴套等进行中温回火。高温回火温度为500℃～680℃。综合性能：强度、韧性、塑性等都较好淬火加高温回火习惯上称为“调质处理”。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。4.型钢有哪些用途：型钢有圆钢、方钢、扁钢、角钢（等边与不等边）、工字钢和槽钢。圆钢与方钢主要用来制造各类轴件；扁钢常用作各种桨叶；角钢、工字钢及槽钢可做各种设备的支架、塔盘支承及各种加强结构。5.合金钢按用途如何分类：①合金结构钢：包括调质结构钢、表面硬化钢、低碳马氏体钢、非调质结构钢；②合金工具钢；③特殊性能钢，包括不锈钢和耐热钢等。6.金属铬在合金钢中有何作用：提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。7.金属镍在合金钢中的作用：提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。8.在合金钢中添加稀土元素的目的：可以提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能。9.工业纯铝的用途：工业高纯铝1A85、1A90，抗硫腐蚀，浓硝酸设备，高压釜、槽车、贮槽、阀门、泵。工业纯铝8A06，耐硫腐蚀、防污染而不要求强度的设备，例如：反应器、热交换器、深冷设备、塔器等。10.化工陶瓷的特点：好的耐腐蚀性、耐热性和一定机械强度。导热性差，热膨胀系数较大，受碰击或温差急变而易破裂。11.化工搪瓷的特点：由含硅量高的瓷釉通过900℃左右的高温煅烧，使瓷釉密着在金属表面。具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和电绝缘性能，但易碎裂。热导率不到钢的1/4，热膨胀系数大。不能直接用火焰加热，以免损坏搪瓷表面，可以用蒸汽或油浴缓慢加热。使用温度为-30℃～270℃。12.化工设备腐蚀的分类：化工设备的腐蚀分类主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种。其中化学腐蚀又包括：金属的高温氧化、钢的脱碳、氢脆、氢腐蚀；电化学腐蚀又包括：腐蚀原电池、微电池与宏电池、浓差电池。13.管子的分类：有缝管：电焊钢管，化工厂用来输送水、煤气、空气、油以及取暖用蒸汽等流体管道。无缝管：分热轧管和冷拔管两种。如输送流体用无缝钢管(GB8163-87)