2006 级《化工设备设计基础》课程试题(B卷).

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2006 级《化工设备设计基础》课程试题（B卷）答案
一、力学部分计算题：（共 50 分）
1、（10 分）
SBC
=
G sin 30
= 2G
= 2× 30 = 60KN
S AB
=
G tg30
= 30 = 51.99KN 0.577
σ1
=
S AB A1
=
51.99 ×103 π × 252
π × 0.043 32
= 159MPa
（3 分）
（3 分）
σ max = 159MPa 120MPa 不满足要求
3、（15 分）
（2 分）
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解： 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩
Mx
=T
=
9549 ×
P n
=
9549× 7.5 100
=
716.2N ⋅ m
实心轴
τ max1
2006 级《化工设备设计基础》课程试题（B卷）
题号 一
二
三
四
五
六
七
分数
总分
合分人：
复查人：
一、力学部分计算题：（共 50 分）
分数 评卷人
1、图示三角形支架 ABC，A、B、C 三处为铰链链接。在两杆的连接处 B 悬挂有重物 G=30kN。 杆 AB 和 BC 材料相同，许用应力[σ]=120MPa。AB、BC 两杆直径 d 分别为 25mm、30 mm。 试校核此支架是否安全。(已知 A、B、C 三处均为铰接)。(AB 和 BC 两杆的重量不计)（本 题 15 分）
14. 内压容器的有效厚度δe一般都大于计算厚度δ，因此容器最高允许工作压力[pw]总是 大于设计压力p。 （√）
15. 从稳定性考虑，外压容器设计选材时应选用弹性模量较大的材料。 （√）
16. 决定外压加强圈抗失稳能力的截面几何参数是截面面积。 （×）
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1 分）
11. 《压力容器安全技术监察规程》把压力容器按其破坏时造成的危害程度分为三类，其
中三类容器破坏时造成的危害程度最大，因而在设计、制造和使用方面对其要求最高。
（√）
12. 容器法兰与管法兰的 PN、DN 相同时可以相互代用。 （×）
13. 压力容器强度校核时公式中用到的厚度是有效厚度。 （√）
14. 对于低温容器，设计选材时应特别注意材料的 。
（D）
A．低温强度 B. 低温刚度 C. 低温硬度 D. 低温韧性
15. 直径为 D，过渡圆弧半径为 r 的碟形封头过渡圆弧与直边交点处过渡圆弧上的第一、
第二曲率半径分别是： （A）
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A. 弹性阶段、强化阶段、屈服阶段和颈缩阶段
B. 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段
C. 弹性阶段、颈缩阶段、强化阶段和屈服阶段
D. 屈服阶段、弹性阶段、强化阶段和颈缩阶段
8. 球壳上的开孔，开孔系数ρ ，δnt/δn ，应力集中系数K越大。 （ ） A．越大，越大 B．越大，越小 C．越小，越小 D．越小，越大
（1）支座下方筒体截面 1-1 处的环向应力和经向应力； （2）筒体上的最大薄膜应力。
p
z H
1
1
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2. 一台由圆筒和标准椭圆形封头组成的内压容器，内径Di=2000mm，设计压力为 2.0MPa， 设计温度为 150℃，筒体及封头材料均为 16MnR。筒体纵焊缝采用双面对接焊，100 ％无损探伤。试分别设计筒体和封头的壁厚。（16MnR当t≤150℃时，[σ]t=170MPa， 16MnR钢板的负偏差C1=0.25mm，腐蚀余量取C2=1mm，不考虑液柱静压力。
0≺ x≺l
（5 分）
∑M =0
1 qx2 − 1 qlx + M (x) = 0 22
M (x) = 1 qx(l − x)
(0 ≤ x ≤ l)
2 最大弯矩发生在梁的中点，其值为 M max
=
ql 2 8
（5 分）
σ max
=
M max WZ
=
1 ql2
8
π 32
D13
=
1 × 2 ×103 × 22 8
A. 弹性阶段、强化阶段、屈服阶段和颈缩阶段
B. 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段
C. 弹性阶段、颈缩阶段、强化阶段和屈服阶段
D. 屈服阶段、弹性阶段、强化阶段和颈缩阶段
18. 球壳上的开孔，开孔系数ρ ，δnt/δn ，应力集中系数K越大。 （B）
A．越大，越大 B．越大，越小 C．越小，越小 D．越小，越大
4. 对于低温容器，设计选材时应特别注意材料的 。
（）
A．低温强度 B. 低温刚度 C. 低温硬度 D. 低温韧性
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5. 直径为 D，过渡圆弧半径为 r 的碟形封头过渡圆弧与直边交点处过渡圆弧上的第一、
第二曲率半径分别是： （ ）
A. ρ1=r，ρ2=D/2
（B）
A．低压容器 B. 中压容器 C.高压容器 D. 超高压容器
12. 钢材的强度随温度的升高而 ，韧性和塑性随温度的降低而 。 （A）
A．下降，升高 B．下降，下降 C．升高，下降 D．升高，升高
13. 不锈钢材料 0Cr18Ni9 牌号中的“0”表示其含碳量低于 。
（B）
A．百分之一 B. 千分之一 C. 万分之一 D. 万分之三
B. ρ1=D/2，ρ2=r
C. ρ1=∞，ρ2= D/2
D. ρ1=∞，ρ2=r
6. 从受力角度考虑，椭圆形封头、碟形封头、半球形封头和折边球面封头四种凸形封头
中， 的受力情况最好。
（）
A．椭圆形封头 B. 碟形封头 C. 半球形封头 D. 折边球面封头
7. 低碳钢拉伸试验的整个过程，按顺序大致可分为如下四个阶段。 （ ）
d2＝0.5D2=23 mm
确定实心轴与空心轴的重量之比
( ) A1 =
d12
A2 D22 1− α 2
=
⎛ ⎜ ⎝
45 ×10−3 46 ×10−3
⎞2 ⎟ ⎠
×
1−
1 0.52
＝1.28
（3 分） （5 分） （5 分） （2 分）
4、（10 分） 横梁承受拉弯组合荷载，危险面为梁中间。
σ maxN
=
N A
=
Pcosα bh
σ max
=
M max W
=
6Pl1sinα bh2
（4 分） （4 分）
σ max
=
M max W
+
N A
=
6Pl1sinα bh2
+
Pcosα bh
= 148.7
MPa < [σ ]
（2 分）
（2 分）
二、 是非题：在题后括号内，正确划“√”，错误划“×”（共 10 分，每小题
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2、图示简支梁受均布载荷 q=2kN/m 作用，若梁长 l=2m，截面为圆截面 D=40mm，[σ] = 120MPa。试写出剪力方程和弯矩方程，画出剪力图和弯矩图，并校核强度是否满足要求。
3、 已知：P＝7.5kW, n=100r/min,最大切应力不得超过 40MPa,空心圆轴的内外直径之比 α = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之 比。
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4、校核如图的矩形截面横梁AB的安全性。（已知α = 30°b = 60mm，h = 80mm，l1 = 1250mm，P = 15kN，[σ] = 160MPa）
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二、是非题：在题后括号内，正确划“√”，错误划“×”（共 分数 10 分，每小题 1 分）
9. 无缝钢管的公称直径指的是管子的 。
（）
A．内径
B. 外径
C. 中径
D. 其他
10. 设计中选用标准法兰的压力等级时，除考虑法兰的类型、材料、最高工作压力外，还
应考虑法兰的：
（）
A．公称直径
B. 密封面型式
C. 垫片种类
D. 工作温度
四、简答题：（共 10 分，每小题 5 分）
1、 简述压力容器焊焊接接头系数的选取。
直于圆筒的轴线。
（ ）
10. 卧式容器选用鞍座时，一般可选用两个鞍座，容器较长时也可选用多于两个，其中应
当有一个而且只能有一个 F 型，其余应为 S 型。 （ ）
三、选择题：将正确答案的顺序号填入题后的括号内（共 10 分数 分，每小题 1 分）
评卷人
1. 设计压力为 2.5MPa 的容器属于 。
17. 圆筒形容器上开孔处的应力集中系数是 K = σ max σ φ 。
（×）
18. 为减小鞍座处壳体截面的应力，卧式容器的鞍座距椭圆形封头直边切线的距离A应该≤
0.2L 和 0.25D0（式中L为筒体长度，D0为筒体外径）。
（√）
19. 圆筒形容器上开椭圆孔时，为降低开孔边缘的应力集中程度，应使椭圆的长轴方向垂
分数 评卷人
2、为了保证构件在外力作用下安全工作，其必须满足哪三方面的要求？
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五、计算题：（共 20 分，每小题 10 分）
分数 评卷人
1. 有一盛装液体介质的圆筒形容器通过耳式支座悬挂在支架上，如下图所示。筒体直径 D=2000mm，壁厚δ=5mm（不包括厚度附加量），容器内液面高度H=2000mm，液体 的密度ρ＝700kg/m3，液面上方压力为p= 0.1MPa。试求：
4. 内压容器的有效厚度δe一般都大于计算厚度δ，因此容器最高允许工作压力[pw]总是 大于设计压力p。 （ ）