化工设备机械基础(第七版)作业答案
化工设备机械基础课后答案.
《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一. 名词解释A 组：1. 蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2. 延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3. 弹性模数(E：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε, 比例系数E 为弹性模数。
4. 硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5. 冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6. 泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
对于钢材，μ=0.3 。
7. 耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。
8. 抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。
9. 屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。
它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10. 抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。
B 组：1. 镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把FeO 中的氧还原出来，生成SiO 2和Al 2O 3。
钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。
2. 沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn 脱氧，是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3. 半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。
4. 低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。
化工设备机械基础课后答案
可得： n 14mm 三、水压试验
[ ] 137 1 .25 2 .75 3.57M t 132 .1 [ ] e n C 13.2mm p T 1 .25p
st 206MPa
T
PT ( Di e ) 3.57 (1000 13.2) 161.2 MPa 0.9 206MPa 2 e 2 13.2 0.85
C 1 0.8mm C 2 2mm
e n -C1 -C2 8-2-0.8 5.2mm Do Di 2 n 500 16 516mm
L 1.2 103 mm L 1.2 103 2.33 Do 516 Do 516 99 20 e 5.2
7-4
钢轴如图 7-18 所示，直径 d=60mm，轴上装有 2 个轮子，直径均为 D=500mm，若轴材料许 用应力[σ]=220MPa。试分别按第 3、第 4 强度理论校核该轴的强度。
Mnmax 375 Nm M max 4500 Nm W
D 3 0.063 32 32
M 2 Mn 2 213MPa [ ] W M 2 0.75Mn2 212.9 MPa [ ] W
查表得：A=0.0006，B=80
[ p] B
e 80 / 99 0.8MPa Do
pd 0.6 0.1 0.7 MPa [ p] ，并且比较接近，合适。
2）水压试验
pT 1.25p 1.25 0.7 0.875MPa
e 5.2mm st 235MPa
Q( x1 ) qx1 1 M ( x1 ) qx12 2
同理： 2）BC 段， a x2 5a
《化工设备机械基础》习题解答.
⑵若封头椭圆长，短半轴之比分别为2，2
的最大值并确定其所在的
位置。
【解】(1圆筒P=3Mpa D=2030mm S=30mm
1. 00148. 0203030<==
D
S属薄壁容器MP S
PD m
圆整后，S n =16mm.（1）
水压试验校核
s e
e i T T S S D p φσσ9. 02
(≤+=
有效壁厚S e = Sn -C=16-0.8=15.2mm试验压力M P a P
P t
T 67. 29
. 11213776. 125. 1]
[][25. 1=⨯
⨯==σσ
计算应力141.86MPa 15.2
被的薄膜应力σ
σ
θ
和m
。
【解】P=2.5Mpa D=816mm S=16mm
1. 00196. 081616<==
D
S属薄壁容器MPa S PD
m
875. 3116
48165. 24=⨯⨯==σ MPa S
PD m
75. 6316
28165. 22=⨯⨯=
=σ
2.有一平均直径为10020 mm的球形容器，其工作压力为0.6Mpa，厚度为20 mm，试求该球形容器壁内的工作压力
-=
φσ
名义壁厚：S n =S+C+圆整，S+C=9.4+1.25=10.65mm.
圆整后，S n =11mm.
从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头。
第五章外压圆筒与封头的设计
四、工程应用题A组：
1、图5-21中A，B，C点表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢，σs =216MPa，E=206GPa。试回答：
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EXERCISE EXPLANATION AND DESIGNING OF THE BASIC OF CHEMICAL EQUIPMENT AND MECHANISM .. 错误！未定义书签。
第一章刚体的受力分析及其平衡规律 .. (2)第一部分例题及其解析 (2)第二部分习题及其解答 (10)第二章金属的力学性能 (18)第一部分例题及其解析 (18)第二部分习题及其解答 (19)第三章受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算 (22)第一部分例题及其解析 (22)第二部分习题及其解答 (24)第四章直梁的弯曲 (27)第一部分例题及其解析 (27)第二部分习题及其解答 (35)第五章圆轴的扭转 (39)第一部分例题及其解析 (39)第二部分习题及其解答 (43)第六章压力容器与化工设备常用材料 (46)第一部分习题及其解析 (46)第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力、与二次应力 (48)第一部分习题及其解析 (48)第八章内压容器 (52)第一部分例题及其解析 (52)O(c)CAB(a )第二部分 习题及其解答 (55)第九章 外压容器与压杆的稳定计算 (60)第一部分 例题及其解析 .................................................................................................................. 60 第二部分 习题及其解答 .. (67)第一章 刚体的受力分析及其平衡规律第一部分 例题及其解析1.下图(a)是一个三角支架，它由两根杆和三个销钉组成，销钉A 、C 将杆与墙 连接，销钉B 则将两杆连接在一起。
当AB 杆中央 置一重物时，试确定AB 杆两端的约束反力力线方 位（杆的自身质量不计）。
化工设备机械基础习题答案
化工设备机械基础习题答案【篇一：化工设备机械基础作业答案】txt>二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。
第三章内压薄壁容器的应力分析一、名词解释a组：⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。
⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。
⒌第一曲率半径：中间面上任一点m处经线的曲率半径。
⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。
⒎区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。
⒏边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。
⒐边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。
二、判断题（对者画√，错着画╳）a组：1. 下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（2）横截面为圆的轴对称柱壳。
（√）（4）横截面为圆的椭球壳。
（√）（6）横截面为圆的锥形壳。
（√）3. 薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径r?r，则该点的两向应力?m???。
（√）5. 按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力，薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。
（√）b组：1. 卧式圆筒形容器，其内介质压力，只充满液体，因为圆筒内液体静载荷不是沿轴线对称分布的，所以不能用薄膜理论应力公式求解。
（√）2. 由于圆锥形容器锥顶部分应力最小，所以开空宜在锥顶部分。
（√）123. 凡薄壁壳体，只要其几何形状和所受载荷对称于旋转轴，则壳体上任何一点用薄膜理论应力4. 椭球壳的长，短轴之比a/b越小，其形状越接近球壳，其应力分布也就越趋于均匀。
（√）5. 因为从受力分析角度来说，半球形封头最好，所以不论在任何情况下，都必须首先考虑采用第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、填空题a组：1. 有一容器,其最高气体工作压力为1.6mpa,无液体静压作用,工作温度≤150℃且装有安全阀,试确定该容器的设计压力p=(1.76)mpa;计算压力pc=( 1.76 )mpa;水压试验压力pt=(2.2)mpa.2. 有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为0.5mpa,工作温度200℃,试确定:(1)釜体的计算压力(外压)pc=( -0.6 )mpa;釜体水压试验压力pt=( 0.75 )mpa.(2)夹套的计算压力(内压)pc=( 0.5 )mpa;夹套的水压试验压力pt=( 0.625 )mpa.0.5mpa,工作温度≤100℃,试确定该容器的设计压力p=( 0.5 )mpa;计算压力pc=( 0.617 )mpa;水压试验压力pt=(0.625)mpa.4. 标准碟形封头之球面部分内径ri=( 0.9 )di;过渡圆弧部分之半径r=( 0.17 )di.5. 承受均匀压力的圆平板,若周边固定,则最大应力是(径向)弯曲应力,且最大应力在圆平板的(边缘 )处;若周边简支,最大应力是( 径向 )和( 切向)弯曲应力,且最大应力在圆平板的( 中心)处.6. 凹面受压的椭圆形封头,其有效厚度se不论理论计算值怎样小,当k≤1时,其值应小于封头内直径的( 0.15)%;k1时,se应不小于封头内直径的( 0.3)%.7. 对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,其最小壁厚smin=( 3)mm;对于高合金钢制容器,其最小壁厚smin=(2 )mm.8. 对碳钢,16mnr,15mnnbr和正火的15mnvr钢板制容器,液压试验时,液体温度不得低于( 5) ℃,其他低合金钢制容器(不包括低温容器),液压试验时,液体温度不得低于( 15) ℃.容器已经”失效”. ( √ )3. 安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小.( √ )力状态,在建立强度条件时,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力. ( √ ）四、工程应用题a组：1、有一dn2000mm的内压薄壁圆筒,壁厚sn=22mm,承受的最大气体工作压力pw=2mpa,容器上【解】（1）确定参数：pw =2mpa; pc=1.1pw =2.2mpa（装有安全阀）;di= dn=2000mm( 钢板卷制); sn =22mm; se = sn -c=20mm （2）最大工作应力：?t?p(d?s)2.2?(2000?20)??111.1mpa 2se2?20se = sn -c=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.[p]w4[?]t?se4?147?1.0?20???1.17mpa di?se10000?203、某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6mpa,釜体材料选用0cr18ni9ti。
化工设备机械基础习题及答案
化工设备机械基础习题及答案1. 机械基础习题1.1 简答题1.请简要描述机械的定义和作用。
2.什么是机械运动及其分类？3.机械工作过程中，为什么需要进行润滑？4.机械设备中常见的噪音是如何产生的？如何进行噪音控制？5.请简要介绍机械底盘的作用和构造。
6.什么是机械传动？请列举常见的机械传动方式。
7.请解释机械冷却的原理及常见的冷却方式。
1.2 计算题1.一个轴承的额定载荷为10 kN，轴承使用寿命为5000小时。
若该轴承在运行时的实际载荷为6 kN，求该轴承的计算寿命。
2.一台风机的输出功率为25 kW，风机的效率为80%，求该风机的输入功率。
3.一台离心压缩机的进气压力为0.1 MPa，进气温度为20℃，压缩比为4，求压缩机的排气温度。
4.一台柴油发动机的缸数为6，每缸的工作容积为400 mL，该发动机的压缩比为15，求该发动机的总工作容积。
5.一台减速器的输入转速为1500 rpm，输出转速为300 rpm，求减速器的传动比。
2. 机械基础答案2.1 简答题答案1.机械是一种能够将输入的能量转化为某种有用的效果或工作的装置。
它在工业生产中起到了非常重要的作用，用于完成各种生产工序，提高生产效率。
2.机械运动是指物体在空间中相对位置的变化。
根据轨迹的形状和运动规律的不同，机械运动可以分为直线运动、旋转运动、往复运动等几种类型。
3.在机械工作过程中，由于各零部件之间的摩擦、磨损，以及高速运动时的振动等因素，需要进行润滑来减少摩擦、降低磨损、降低噪音和冷却零部件。
4.机械设备中的噪音主要来自于机械零部件的振动和运动产生的声音。
噪音可以通过加装吸音材料、减少噪音源和隔音等措施来进行控制。
5.机械底盘是机械设备的一个重要组成部分，它起到了支撑、固定和保护机械设备的作用。
机械底盘一般由底座、支撑脚、固定螺栓等部件组成。
6.机械传动是指将动力源的动力通过传动装置传递到被驱动装置的过程。
常见的机械传动方式包括齿轮传动、链条传动、带传动等。
化工设备机械基础作业答案
《化工设备机械基础》习题解答二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。
3、查手册找出下列无封钢管的公称直径DN是多少毫米4、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级5、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级第三章内压薄壁容器的应力分析一、名词解释A组：⒈薄壁容器：容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于的容器。
⒉回转壳体：壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。
⒊经线：若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。
⒋薄膜理论：薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态，也称为无力矩理论。
⒌第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径。
⒍小位移假设：壳体受力以后，各点位移都远小于壁厚。
⒎区域平衡方程式：计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。
⒏边缘应力：内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。
⒐边缘应力的自限性：当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时，弹性约束开始缓解，原来不同的薄膜变形便趋于协调，边缘应力就自动限制。
二、判断题（对者画√，错着画╳）A组：1. 下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁内应力哪些不能（1） 横截面为正六角形的柱壳。
（×）（2） 横截面为圆的轴对称柱壳。
（√）（3） 横截面为椭圆的柱壳。
（×）（4） 横截面为圆的椭球壳。
（√）（5） 横截面为半圆的柱壳。
（×）（6） 横截面为圆的锥形壳。
（√）2. 在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。
（×）3. 薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R R 21=，则该点的两向应力σσθ=m 。
（√）4. 因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容器，壁内的应力总是小于壁厚小的容器。
化工设备机械基础(第七版)作业答案
12.答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。
胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过4.0MPa，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。
焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。
胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀”和“应力腐蚀”的情况下。
3.管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？①正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。
②正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的场合。
12．折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？答：在对流传热的换热器中，为了提高壳程内流体的流速和加强湍流强度，以提高传热效率，在壳程内装置折流板。
折流板还起支撑换热管的作用。
常用形式有：弓形、圆盘-圆环形和带扇形切口三种。
折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。
拉杆是一根两端皆有螺纹的长杆，一端拧入管板，折流板就穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离。
最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上予以紧固。
13．固定管板式换热器中温差应力是如何产生的？有哪些补偿温差应力的措施？答：当操作时，壳体和管子温度都升高，若管壁温度高于壳壁温度，则管子自由伸长量比壳体自由伸长量大，但由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。
此拉、压应力就是温差应力，也称热应力。
补偿温差应力的措施有：解决壳体与管束膨胀的不一致性；或是消除壳体与管子间刚性约束，使壳体和管子都自由膨胀和收缩。
①减少壳体与管束间的温度差；②装设侥性构件；③使壳体和管束自由热膨胀；④双套管温度补偿。
14．何谓管子拉脱力？如何定义？产生原因是什么？答：换热器在操作中，承受流体压力和管壳壁的温度应力的联合作用，这两个力在管子与管板的连接接头处产生了一个拉脱力，使管子与管板有脱离的倾向。
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答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。
胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。
焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。
胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀”和“应力腐蚀”的情况下。
3.管子在管板上排列的标准形式有哪些各适用于什么场合
①正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，且不需要进行机械清洗的场合。
②正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的场合。
12．折流板的作用如何常用有哪些形式如何定位
答：在对流传热的换热器中，为了提高壳程内流体的流速和加强湍流强度，以
提高传热效率，在壳程内装置折流板。
折流板还起支撑换热管的作用。
常用形式有：弓
形、圆盘-圆环形和带扇形切口三种。
折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。
拉杆是一根两端皆有螺纹的长杆，一
端拧入管板，折流板就穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离。
最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上予以紧固。
13．固定管板式换热器中温差应力是如何产生的有哪些补偿温差应力的措施
答：当操作时，壳体和管子温度都升高，若管壁温度高于壳壁温度，则管子自由伸长量比壳体自由伸长量大，但由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必须相等，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。
此拉、压应力就是温差应力，也称热应力。
补偿温差应力的措施有：解决壳体与管束膨胀的不一致性；或是消除壳体与管子间刚性约束，使壳体和管子都自由膨胀和收缩。
①减少壳体与管束间的温度差；②装设侥性构件；③使壳体和管束自由热膨胀；④双套管温度补偿。
14．何谓管子拉脱力如何定义产生原因是什么
答：换热器在操作中，承受流体压力和管壳壁的温度应力的联合作用，这两个力在管子与
管板的连接接头处产生了一个拉脱力，使管子与管板有脱离的倾向。
拉脱力的定义：管子每平
方米胀接周边上所受到的力，单位为帕。
15．壳程接管挡板的作用是什么主要有哪些结构形式
答：在换热器进口处设置挡板（常称为导流筒），它可使加热蒸汽或流体导致靠近管板处才进入管束间，更充分的利用换热面积，目前常用这种结构来提高换热器的换热能力。