过程设备设计试题(附答案)

,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 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A>0.5Ri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 2.换热器本身必须能够在所要求的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.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 10.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。动环和轴之间的密封是静密封,密封件常用O型环,动环和静环做相对运动时的端面密封,是动密封,是机械密封的关键。两个密封端面的平面度和粗糙度要求较高,依靠介质的压力和弹簧力使两端面保持紧密接触,形成一层极薄的液膜起密封作用。 四.选择看计算题集中在5,7,8章(总结不全面,以老师画的重点为主,大家相互补充)