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过程设备设计试题(附答案)

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.下列哪种材料不属于过程设备常用的金属材料（）

A.碳钢

B.不锈钢

C.陶瓷

D.低合金钢

2.在压力容器设计中，设计压力是指（）

A.正常操作时的压力

B.可能出现的最高工作压力

C.容器顶部可能达到的最高压力

D.安全阀的开启压力

3.对于内压薄壁圆筒，其壁厚计算公式中的焊接接头系数φ取值范围是（）

A.0＜φ＜1

B.0≤φ≤1

C.0.6≤φ≤1

D.0.8≤φ≤1

4.下列哪种封头的受力情况最好（）

A.半球形封头

B.椭圆形封头

C.碟形封头

D.锥形封头

5.卧式容器的鞍式支座个数一般为（）

A.1个

B.2个

C.3个

D.4个

6.塔设备的操作弹性是指（）

A.塔设备的处理能力范围

B.塔设备的操作温度范围

C.塔设备的操作压力范围

D.塔设备的气液负荷变化范围

7.换热器中，为了提高壳程流体的流速和传热效果，通常会设置（）

A.折流板

B.管板

C.封头

D.接管

8.下列哪种补强结构的补强效果最好（）

A.补强圈补强

B.厚壁管补强

C.整体锻件补强

D.以上效果相同

9.过程设备的耐压试验不包括（）

A.液压试验

B.气压试验

C.气密试验

D.水压试验

10.在设计压力管道时，管道的公称直径是指（）

A.管道的外径

B.管道的内径

C.管道的平均直径

D.与管道外径相近的一个标准数值

二、多项选择题（每题3分，共15分）

1.过程设备设计应遵循的基本原则有（）

A.安全性

B.经济性

C.先进性

D.实用性

2.压力容器的主要失效形式有（）

A.强度失效

B.刚度失效

C.稳定性失效

D.泄漏失效

3.塔设备按内件结构可分为（）

A.板式塔

B.填料塔

C.精馏塔

D.吸收塔

4.换热器的热补偿方法有（）

A.浮头式补偿

B.U形管式补偿

C.膨胀节补偿

D.增加管子数量补偿

5.过程设备常用的密封形式有（）

A.强制密封

B.自紧密封

C.半自紧密封

D.橡胶密封

三、填空题（每题2分，共20分）

1.过程设备主要包括________、________、塔设备和换热器等。

2.压力容器的设计参数主要有________、________、温度、介质等。

3.内压薄壁圆筒的强度计算公式为________。

4.椭圆形封头的长短轴之比越接近________，其受力情况越接近半球形封头。

5.塔设备的裙座主要作用是________和________。

6.换热器按传热方式可分为________、蓄热式和混合式三种。

7.补强圈补强时，补强圈的厚度一般不超过________mm。

8.过程设备的防腐措施主要有________、________和采用耐腐蚀材料等。

9.压力管道的组成部件包括管子、管件、________、________等。

10.设备的制造质量检验包括________检验、无损检测和理化性能检验等。

四、简答题（每题10分，共30分）

1.简述过程设备设计的一般步骤。

2.说明内压薄壁圆筒和厚壁圆筒在设计计算上的主要区别。

3.分析塔设备振动的原因及防止措施。

五、计算题（15分）

设计一台内压薄壁圆筒形容器，已知设计压力$p=2.0$MPa，设计温度$t=200^{\circ}C$，圆筒内径$D_i=1000$mm，材料选用Q345R，焊接接头系数$\varphi=0.85$，腐蚀裕量$C_2=2$mm。试计算该圆筒的壁厚。（Q345R在$200^{\circ}C$时的许用应力$[\sigma]^t=170$MPa）

答案

一、单项选择题

1.答案：C

-解析：碳钢、不锈钢和低合金钢都属于金属材料，是过程设备常用的材料；而陶瓷属于非金属材料，不属于过程设备常用的金属材料。

2.答案：C

-解析：设计压力是指在相应设计温度下用以确定容器壳体厚度及其元件尺寸的压力，即容器顶部可能达到的最高压力。正常操作时的压力是工作压力；可能出现的最高工作压力不一定是设计压力；安全阀的开启压力一般略高于设计压力。

3.答案：C

-解析：焊接接头系数φ反映了焊接接头质量的可靠程度，对于内压薄壁圆筒，其取值范围是0.6≤φ≤1。

4.答案：A

-解析：半球形封头的受力情况最好，因为其曲率半径处处相等，在相同的内压作用下，封头壁内的应力分布均匀，且应力