《化工设备机械基础》习题解答说课讲解
《化工设备机械基础》习题解答
第一章化工设备材料及其选择
二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量
Ａ组
B组：
第二章容器设计的基本知识
一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围
第三章 内压薄壁容器的应力分析
和MP S m 63844=?==σ
S
P
R
R m =
+2
1
σσθ MP S
PD
634==
σ
θ
2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=0.5Mpa ，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
α
cos 2,:21D
A R R =
∞=点
MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=???==ασ S
P
R
R m =
+2
1
σσθ MP S PD 16.29866
.01021010
5.0cos 2=???==
ασ
θ
0,:21=∞=R R B 点
0==σ
σθ
m
3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。B 点处坐标x=600mm 。
2505
1010==b a 标准椭圆形封头
b
b b y x A a R a R 2
2
21,:),0==
==点（
MP S Pa m 5.5020
1010
1=?==
=θσσ
MPa sb
P
B b a x a
m 3.43)(2 2
2
2
4
=--=
σ点：
MPa b a x a a sb
P b
a x a 7.27)(2)(2 222442
22
4=?????
?-----=
θσ
:)0,(==y a x C 点
MPa S Pa m 25.25202101012=??==
σ MPa S Pa 5.5020
10101-=?-=-=σ
θ
五、
工程应用题 1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为2.5Mpa ，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁
被的薄膜应力σσθ
和m
。
【解】 P=2.5Mpa D=816mm S=16mm
1.00196.0816
16
<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=??==σ MPa S PD m 75.631628165.22=??==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
力是多少。
【解】 P=0.6Mpa D=10020mm S=20mm
1.0001996.010020
20<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 15.7520410020
6.04=??===σσθ
3. 有一承受气体内压的圆筒形容器，两端封头均为椭圆形封头，已知：圆筒平均直径为2030 mm ，筒体与封头厚
度均为30 mm ，工作压力为3Mpa ，试求； ⑴圆筒壁内的最大工作压力；
⑵若封头椭圆长，短半轴之比分别为2，2，2.5时，计算封头上薄膜应力的σσθ和
m 的最大值并确定其所在的
位置。
【解】(1) 圆筒 P=3Mpa D=2030mm S=30mm
1.00148.02030
30<==D S 属薄壁容器 MP S PD m 75.50304203024=??==σ
最大工作应力：MP S PD 5.10130
22030
22=??==σθ
（2）椭球： ①
时 2=b
a
在x=0，y=b,（顶点处）有最大值 MP b a S Pa m 78.7130
2210153)(2)(max =???===σσ
θ ②
时 2=b
a
，在x=0,y=b 处（顶点处） MP b a S Pa m 5.10130
2210153)(2)(max =???===σσθ
在x=a,y=0点（边缘处）
MP b a S Pa 5.10130
22
10153)(2)(max -=???-=-
=σθ
③
时 5.2=b
a
，在x=0,y=b 处（顶点处） MP b a S Pa m 88.12630
25.210153)(2)(max =???==σ
在x=a,y=0点（边缘处）
MP b
a S Pa 69.215)2(2)(22
max -=-=σθ
第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计
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p w =2MPa,容器上装有安全阀,
焊接接头系数φ=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力. 【解】（1）确定参数：p w =2MPa; p c =1.1p w =2.2MPa （装有安全阀）; D i = DN=2000mm( 钢板卷制); S n =22mm; S e = S n -C=20mm
φ=0.85（题中给定）; C=2mm （题中给定）.
（2）最大工作应力：
a e e i c t MP S S D p 1.11120
2)
202000(2.22)(=?+?=+=
σ
2、 某球形内压薄壁容器,内径为D i =10m,厚度为S n =22mm,若令焊接接头系数φ=1.0,厚度附加量为C=2mm,试计
算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力[σ]t =147MPa. 【解】（1）确定参数：D i =10m; S n =22mm; φ=1.0; C=2mm; [σ]t =147MPa.
S e = S n -C=20mm.
（2）最大工作压力：球形容器.
a
e i e t w
MP S D S P 17.120
10000200.11474][4][=+???=+=φσ
3、 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 。
采用双面焊对接接头,局部无损探伤,凸形封头上装有安全阀,试设计釜体厚度。 【解】
（1）确定参数：D i =1600mm; t w =5~105℃;
p w =1.6MPa; p c =1.1 p w =1.76MPa （装有安全阀） φ=0.85（双面焊对接接头, 局部探伤） C 2=0（对不锈钢，当介质腐蚀性轻微时）
材质：0Cr18Ni9Ti [σ]t =112.9MPa （按教材附录9表16-2，内插法取值） [σ] =137MPa
（2）计算厚度：
mm p D p S c
t i c 8.1476
.185.09.11221600
76.1][2=-???=
-=
φσ
C 1=0.8mm （按教材表4-9取值，GB4237-92《不锈钢热轧钢板》）, C=C 1+C 2=0.8mm. 名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=14.8+0.8=15.6mm.
圆整后，S n =16mm. （1） 水压试验校核 s
e
e i T T
S S D p φσ
σ9.02)
(≤+=
有效壁厚 S e = S n -C=16-0.8=15.2mm 试验压力 MPa P
P t
T 67.29
.112137
76.125.1][][25.1=?
?==σσ 计算应力 141.86MPa 15.2
2
15.2)(16002.67 2)(=?+?=+=e e i T T S S D P σ
应力校核
MPa 8.15685.02059.0 9.0=??=φσs
φσσS T 9.0 < ∴ 水压试验强度足够
4、 有一圆筒形乙烯罐,内径D i =1600mm,壁厚S n =16mm,计算压力为p c =2.5MPa,工作温度为-3.5℃，材质为
16MnR,采用双面焊对接接头,局部无损探伤,厚度附加量C=3mm,试校核贮罐强度。 【解】（1）确定参数：D i =1600mm; S n =16mm; t w =-3.5℃; p c =2.5MPa.
φ=0.85（双面焊对接接头, 局部探伤）
16MnR ： 常温下的许用应力 [σ] = 170 MPa
设计温度下的许用应力 [σ]t = 170 MPa 常温度下的屈服点 σs = 345 MPa
有效壁厚：Se = Sn － C = 16 － 3 = 13 mm （2）强度校核
最大允许工作压力[Pw ]
][ 2][e i e
t w S D S p +=φσMPa 33.213
16001385.01702=+???=
∵ Pc ＞[Pw ] ∴ 该贮罐强度不足
9、 设计容器筒体和封头厚度。已知内径D i =1400mm,计算压力p c =1.8MPa,设计温度为40℃,材质为
15MnVR,介质无大腐蚀性.双面焊对接接头,100%探伤。封头按半球形、标准椭圆形和标准碟形三种形式算出其所需厚度,最后根据各有关因素进行分析,确定一最佳方案。
【解】（1）确定参数：D i =1400mm; p c =1.8MPa; t=40℃;
φ=1.0（双面焊对接接头,100%探伤）；C 2=1mm.（介质无大腐蚀性）
15MnVR ：假设钢板厚度: 6~16mm ，则：
[σ]t =177MPa ， [σ] =177MPa ，σs = 390 MPa
（2）筒体壁厚设计：
mm p D p S c
t i c 16.78
.10.117721400
8.1][2=-???=
-=
φσ
C 1=0.25mm （按教材表4-9取值，GB6654-94《压力容器用钢板》） C=C 1+C 2=1.25mm.
名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=7.16+1.25=8.41mm.
圆整后，S n =9mm.
（3） 筒体水压试验校核
s
e
e i T T
S S D p φσ
σ9.02)
(≤+=
有效壁厚 S e = S n -C=9-1.25=7.75mm 试验压力 MPa P
P t
T 25.2177
177
8.125.1][][25.1=?
?==σσ 计算应力 204.35MPa 7.75
2
7.75)(14002.25 2)(=?+?=+=e e i T T S S D P σ
应力校核
MPa 35113909.0 9.0=??=φσs
φσσS T 9.0 < ∴ 筒体水压试验强度足够
（4）封头厚度设计
半球形封头：
mm p D p S c
t i c 57.38
.10.117741400
8.1][4=-???=
-=
φσ
C 1=0.25mm （按教材表4-9取值，GB6654-94《压力容器用钢板》） C=C 1+C 2=1.25mm.
名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=3.57+1.25=4.82mm.
圆整后，S n =5mm. 标准椭圆封头：
mm p D Kp S c
t i c 1.78
.15.00.117721400
8.10.15.0][2=?-????=
-=
φσ
名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=7.1+1.25=8.35mm.
圆整后，S n =9mm. 标准碟形封头：
mm p D Mp S c
t i c 4.98
.15.00.117721400
8.1325.15.0][2=?-????=
-=
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：
（1）A ，B ，C 三个圆筒各属于哪一类圆筒？它们失稳时的波形数n 等于（或大于）几？ （2）如果将圆筒改为铝合金制造（σs =108MPa ，E=68.7GPa ），它的许用外
压力有何变化？变化的幅度大概是多少？（用比值[P]铝/[P]铜=？表示）
【解】
（1）A —长圆筒，L/D 0值较大，临界压力P cr 仅与S e /D 0有关，而与L/D 0无关，失稳时的波形数n=2。
B —短圆筒，临界压力P cr 不仅与S e /D 0有关，而且与L/D 0有关，失稳时的波形数为n ＞2的整数。
C —临界圆筒（长、 短圆筒拐点处），长度等于临界长度，发生失稳时的波形数为n ≥2。 （2）在圆筒几何尺寸一定情况下，[P]只与E 有关。所以，改用铝合金后： [P]铝/[P]铜=P cr 铝/P cr 铜=E 铝/E 钢=68.7/206=0.333 许用外压力下降了66.7%。
2、有一台聚乙烯聚合釜，其外径为D 0=1580mm ，高L=7060mm （切线间长度），有效厚度S e =11mm ，材质为
0Cr18Ni9Ti ，试确定釜体的最大允许外压力。（设计温度为200℃） 【解】查表得E t
=1.84×105
MPa
L /D o
B
A 图5-21
mm S D S D D S E L mm S D D L t
e e i e t cr
e
cr 2.1625]
[)()(295.12215517.105
.20
=+='==σφ ∵cr cr
L L L <<' ∴该聚合釜属于短圆筒
其临界压力MPa D L D S E P e t
cr
42.0)(
59.20
5
.20
== 取m =3，[P]=P cr /m=0.42/3=0.14MPa ∴聚合釜的最大允许外压力为0.14MPa
4、试设计一台氨合成塔内筒的厚度，已知内筒外径为D 0=410mm ，筒长L=4000mm ，材质为0Cr18Ni9Ti ，内筒壁温最高可达450℃，合成塔内系统的总压力降为0.5MPa 。
【解】已知D 0=410mm, L=4000mm, E t
=1.64×105
MPa, 计算外压P c =0.5MPa （1）假设塔内筒名义厚度Sn=8mm ，取壁厚附加量C=2mm
Se=Sn-C=8-2=6mm L/D 0=9.76 D 0/Se=68.3
（2）求A 值 查图5-5 得A= 0.0026 （3）求B 值 查图5-12 得B=88MPa
MPa S D B P e 29.13
.6888
/][0===
Pc=0.5MPa, Pc ＜＜[P]，说明假设的Sn=8mm 偏大。
（1）重新假设 Sn=6mm Se=Sn-C=6-2=4mm L/D 0=9.76 D 0/Se=102.5 （2）求A 值 查图5-5 得A= 0.0014 （3）求B 值 查图5-12 得B=78MPa
MPa S D B P e 76.05
.10278
/][0===
Pc=0.5MPa, Pc ＜[P]，且较接近，故取Sn=6mm 合适
该内筒采用Sn=6mm 的0Cr18Ni9Ti 制作，能够满足稳定性要求。
6、 有一台液氮罐，直径为D i =800mm ，切线间长度L=1500mm ，有效厚度S e =2mm ，材质为0Cr18Ni9Ti ，由于其密闭
性能要求较高，故须进行真空试漏，试验条件为绝对压力10-3
mmHg ，问不设置加强圈能否被抽瘪？如果需要加强圈，则需要几个？ 【解】确定计算外压力：
∵ 真空度=大气压-绝压=760-10-3
=759.99 mmHg ∴ MPa P
c 1.009999.0760
99
.7591.0≈=?=
查表得：E t =1.95×105MPa
（1） 取壁厚附加量C=2mm ，有效厚度S e =2mm ，则名义厚度Sn= Se+C=2+2=4mm
D 0= D i +2S n =800+8=808mm L/D 0=1.86 D 0/Se=404
（2）求A 值 查图5-5 得A= 0.000085
（3）求B 值 查图5-12 A 点落在曲线左侧，计算B 值：
MPa A E B t 05.11000085.0101953
2
323=???==
MPa S D B P e 027.0404
05.11/][0===
∵ P c >[P] ∴不设置加强圈会被抽瘪
（4）设置加强圈 所需加强圈最大间距
mm D S P D E L o e c o t
s 5.404)8082(1.08081019586.0)(86.05
.235.2=????== 加强圈个数：个）(7.215
.4041500
1=-=-=
s L L n 取整，n=3 需设三个加强圈 （5）验算
设三个加强圈，则：L e =L/4=1500/4=375mm L e /D 0=0.464 D 0/Se=404 查图5-5 得A=0.00035， 查图5-12，得B=45MPa
MPa S D B P e 11.0404
45
/][0===
因为Pc ＜[P]，且十分接近，故至少需设三个加强圈。
第六章 容器零部件
二、填空题： A 组：
1 法兰联接结构，一般是由（联接）件，（被联接）件和（密封元）件三部分组成。
2 在法兰密封所需要的预紧力一定时，采取适当减小螺栓（直径）和增加螺栓（个数）的办法，对密封是有利的。
3 提高法兰刚度的有效途径是1（增加法兰厚度） 2（减小螺栓作用力臂） 3（增加法兰盘外径）。
4 制定法兰标准尺寸系列时，是以（16MnR ）材料，在（200）℃时的力学性能为基础的
5 法兰公称压力的确定与法兰的最大（操作压力），（操作温度）和（法兰材料）三个因素有关。
6 卧式容器双鞍座的设计中，容器的计算长度等于（筒体）长度加上两端凸形封头曲面深度的（2/3）。
7 配有双按时制作的卧室容器，其筒体的危险截面可能出现在（支座）处和（跨距中间）处。
8 卧式容器双鞍座的设计中，筒体的最大轴向总应力的验算条件是： 轴向应力应为（σ拉
≤[]σt
）
轴向压力应为（σ压
≤[]σt
）和（轴向许用压缩应力
[]
σac
的较小值）
B 组：
1 采用双鞍座时，为了充分利用封头对筒体临近部分的加强作用，应尽可能将支座设计的靠近封头，即A≤(0.25)D 0,且A 不大于（0.2）L
2 在鞍坐标准规定的鞍座包角有θ=（120°） 和θ=（150°）两种。
3 采用补强板对开孔进行等面积补强时，其补强范围是： 有效补强宽度是（}22,2m ax {nt n d d B
δδ++=）
外侧有效补强高度是（min {接管实际外伸高度,1nt d h δ=
}）
内侧有效补强高度是（min {接管实际内伸高度,2nt d h δ=
}）
4 根据等面积补强原则，必须使开孔削弱的截面积A≤A e =(壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 1+(接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 2+(焊缝金属截面积)A 3。
5 采用等面积补强时，当筒体径Di ≤1500mm 时，须使开孔最大直径d≤(1/2)D i ,且不得超过（520）mm.当筒体直径D i ,>1500mm 时，，须使开孔最大直径d≤( 1/3)D i ,,且不得超过（1000）。
6 现行标准中规定的圆形人孔公称直径有DN(400)mm, DN(450)mm, DN(500)mm, DN(600)mm 等四种。
7 现行标准中规定，椭圆形人孔的尺寸为（400）×（250）mm 与（380）×（280）mm 。
8 现行标准中规定的标准手孔的公称直径有DN(150mm)和DN(250mm)两种。 四、工程应用题 A 组：
1． 选择设备法兰密封面型式及垫片
介质 公称压力PN 介质温度 适宜密封面型式 垫片名称及材料
（MPa ） ℃
丙 烷 1.0 150 平形 耐油橡胶石棉垫/耐油橡胶石棉板 蒸 汽 1.6 200 平形 石棉橡胶垫/中压石棉橡胶板 液 氨 2.5 ≤50 凹凸或榫槽 石棉橡胶垫圈/中压石棉橡胶板 氢 气 4.0 200 凹凸 缠绕式垫圈/08(15)钢带-石棉带
2． 试为一精馏塔配塔节与封头的联接法兰及出料口接管法兰。已知条件为：塔体内径800mm,接管公称直径
100mm ，操作温度300℃，操作压力0.25MPa,材质Q 235-AR 。绘出法兰结构图并注明尺寸。 【解】
（1） 塔节与封头的联接法兰——容器法兰
根据该塔的工艺条件：温度、压力及塔径，塔节与封头联接的法兰应该选用甲型平焊法兰。根据操作温度、设计压力和使用材料，由表6-4可知应按法兰的公称压力为0.6MPa 来选择尺寸。由附录十四表32查得法兰各部尺寸，并绘注于图1中。由表6-1可采用平面密封面，垫片材料为石棉橡胶板，宽度从表6-3中查得值为20mm 。联接螺栓为Ｍ20，共24个，材料由表6-6查得为35。螺母材料为Ｑ235-Ａ。 （2）出料口接管法兰——管法兰
根据计算压力、法兰材质和工作温度查附录十五表34，确定接管法兰的公称压力为0.25 MPa ；根据公称压力、公称直径按表6-10确定法兰类型和密封面型式为突面板式平焊管法兰，法兰标记：HG20592 法兰 PL100-0.25 RF Q235-A 。根据公称压力、工作温度由附录十五表35查得垫片选用石棉橡胶垫圈，螺栓、螺柱材质为35。由表36得法兰各部尺寸及螺栓、螺柱规格，并绘于图2中。
化工设备机械基础A卷答案1
徐州工程学院试卷 2013 —2014 学年第_2 ___ 学期 试卷类型_A _______ 考试形式闭卷 命题人2014 ______ 年4_月_9_日 教研室主任____________________ 年_月_日 姓名_____________ 班级___________________ 课程名称化工设备机械基础______________ 考试时间100 __________ 分钟 使用班级11 化艺__________________________ 教学院长年月〒' 学号—— 2.材料力学对变形固体做了如下假设：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设、小变形假 设。 3. d =Es称为—虎克定律。 4.第一强度理论又称最大拉应力理论。 、选择题（每题2分，共计10分） 1.静力学研究的对象是（ d ） a.物体 b.流体 c.物质 d.刚体 2.图示结构，用积分法计算AB梁的位移时，梁的边界条件为（a ） a.y A=0 y B=0 b.y A工0 y B工0 c.y A=0 y B 工0 d.y A丰 0 y B=0 3.工作压力为1.8MPa，容积为1500m3，介丿 a.l类容器 b.n类容器 P !!g △Ef X L / J 质为液化石油气的球罐，属于 （ C.川类容器 4.下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（ b ）。 a.补强圈补强 b ?多层包扎补强 c.厚壁管补强 d .整体锻件补强 5.为提高外压圆筒承载能力，通常较为合理的方法是（ c ）。 a.增加壁厚 b.改用强度较高的材料 c.设置加强圈
三、是非题（每题1分，共计10分）
化工设备机械基础试卷及答案
化工设备机械基础期末考试A卷（） 工艺1215 成绩 一、选择题（2＊10） 1.填料塔里由于容易产生壁流现象，所以需要（）将液体重新分 布。 A、喷淋装置 B、液体再分布器 C、栅板 D、支撑装置 2.根据塔设备内件的不同可将其分为板式塔和填料塔，下列零部件板 式塔和填料塔都有的是（） A、泡罩 B、裙座 C、栅板 D、液体分布器 3.工业生产上最早出现的典型板式塔，其结构复杂，造价较高，安装 维修麻烦，气相压力降较大而逐渐被其他新的塔形取代的是（）。 A 泡罩塔 B 浮阀塔 C 筛板塔 D 填料塔 4.填料塔中传质与传热的主要场所是（） A 、填料 B 、喷淋装置 C、栅板 D、人孔 5.轴与轴上零件的主要连接方式是（） A、法兰连接 B、承插连接 C、焊接 D、键连接 6.利用阀前后介质的压力差而自动启闭，控制介质单向流动的阀门是 （） A、蝶阀 B、节流阀 C、止回阀 D、旋塞阀 7.将管子连接成管路的零件我们称为管件，下列管件可用于封闭管道 的是（）。 A、等径四通 B、等径三通 C、堵头 D、弯头 8.在常用阀门中，用于防止超压保护设备的阀门是（） A.节流阀 B.截止阀 C.安全阀 D.旋塞阀 9.管式加热炉中（）是进行热交换的主要场所，其热负荷约占全 炉的70%-80%的，也是全炉最重要的部位。 A.、辐射室 B.、对流室 C.、余热回收系统 D.、通风系统 10.（）是一种将液体或固体悬浮物，从一处输送到另一处或从低 压腔体输送到高压腔体的机器。 A、泵 B、压缩机 C、离心机 D、风机 二、填空题（1＊40 ） 1、列管式换热器不存在温差应力的有、、 和。 2、常见填料的种类有、、、
《化工设备机械基础》习题解答
《化工设备机械基础》习题解答 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。 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。（×） 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。（√） 3. 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公式求解的应力都是真实的。（×） 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半球形封头。（×） 三、指出和计算下列回转壳体上诸点的第一和第二曲率半径 A 组：
化工设备试题
填空 1、对检修完的设备及管线，开工前必须进行严密性试验，包括（）（）。 答案：水压试验、气压试验 2、各类压力容器应按规定安装（），并定时检验，保持灵活好用。在压力容器上装设( )后，可直接测出容器内介质的压力值。 答案：安全阀、压力表 3、离心泵主要依靠叶轮的高速旋转产生的( )使液体提高压力而径向流出叶轮。一般离心泵启动前出口阀关闭就是（），避免电机超载。 答案：离心力、减少起动电流 4、离心泵叶轮按结构不同一般可分为（）、半开式、（）三种类型。答案:闭式、开式 5、阀门的基本参数为（）（）适用介质。 答案: 公称直径、公称压力 6、轴承通常分为两大类，即（）（）。 答案: 滚动轴承、滑动轴承 7、压力容器必须定期检查，分为（）（）全面检验。 答案:外部检验、内部检验 8、为了保证轴承工作温度在60--85度范围内，在巡回检查中应检查轴承的（）振动和（）情况。 答案：润滑、发热
9、离心泵的优点是结构简单紧凑，安装使用和维修方便，而且（）易调，又能输送有腐蚀性和有（）的液体。 答案：流量、悬浮物 10、压力容器的安全部件主要有（）爆破片，液面指示的仪器、仪表和（）装置。 答案：安全阀、紧急切断 11、泵的扬程与叶轮的( )( )( )有关。 答:结构、大小、转速 12、对装置的所有工艺管线或外系统管线，检修部分与不检修部分要用盲板隔断，盲板厚度要求，( ) 。）。 答案：5mm以上 13、浮头式换热器中，浮头起（）的作用。我分厂浮头式换热器为( )答案：热补偿、中冷器 14、阀门的主要作用有：接通和（）介质；防止介质倒流；调节介质的（）、（）；分离、混合或分配介质；防止介质压力超压等。 答案：截断、压力、流量 15、润滑油的使用必须严格遵守（）（）的要求 答案：5定、3过滤。 16、电动机过热的原因：（）通风不良，电压不正常，（） 答案：电机过载、轴承磨损 17、润滑油不仅有润滑作用，而且对润滑面有（）（）作用 答案：冲洗、冷却
化工设备机械基础第六版课后答案
第一篇: 化工设备材料 第一章化工设备材料及其选择 2.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.泊松比（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SiO2和Al2O3。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。 5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。 6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。 7.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。 8.铁素体：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。 9.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。 10.马氏体：钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来，得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。C组： 1.热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理, 化学与机械性能，这样的加工工艺称为热处理。 2.正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却 下来，冷却速度比退火快，因而晶粒细化。 3.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到 接近平衡状态组织的热处理方法。 4.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以 得到马氏体组织的一种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。
化工机械基础试题及答案
一、名词解释(10分) 1、无力矩理论:在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用,该情况下的应力状态与承受内压 的薄膜相似,又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力:以16MnR 在200℃时的力学性能为基础,其最大操作压力即为具有该尺 寸法兰的公称压力。 3、泊松比:弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值,称为横向变形系数或泊松比。 就是一无量纲的量,其数值随材料而异,也就是通过试验测定的。 ε εν' = 4、同素异构转变:在固态下晶体构造随温度发生变化的现象,称同素异构转变。 5、热脆:硫以FeS 的形态存在于钢中,FeS 与Fe 形成低熔点(9850 C)化合物,而钢材的热加工 温度一般在11500C-12000 C 以上,当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂,称为“热脆”。作图题(共10分) 根据受力图画出剪力图与弯矩图(10分) 三、问答题(共26分) 1、 Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 (钢种),其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ,235为 屈服强度值 ,A 表示 质量等级 ,F 表示 沸腾钢 ;0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 (钢种),18 表示 含铬18% , 9 表示 含镍9% ;ZL7代表 铸铝 (钢种); H80 代表 黄铜 (钢种),80 表示平均含铜80% 。(5分) 2.埋弧自动焊的优缺点就是什么？不锈钢焊接采用何种方法及其特点就是什么？(5分) 埋弧自动焊的优点:1)生产效率高;2)焊缝质量高;3)劳动条件好 缺点:不及手工电弧焊灵活,工件边缘准备与装配质量要求高、费工时,必须严格控制焊接规范。
不锈钢焊接可采用氩弧焊,用氩气为保护介质,就是惰性气体,既不与金属起化学反应也不溶于液态金属,可避免焊接缺陷,获得高质量的焊缝。 3.什么就是外压容器的失稳？简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断 外压容器的类型？(8分) 容器强度足够,却突然失去原有的形状,筒壁被压瘪或发生褶皱,筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形,这种现象称为弹性失稳。其实质就是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形,产生的波形数n=2时,为长圆筒;n>2时,为短圆筒;如只发生强度破坏,无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？(8分) （1） 直径为2000mm,设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为0、6Mpa 的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为1、0Mpa 的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） 为三类容器;(2)为二类容器;(3)为二类容器;(4)为三类容器。 四、计算题(共54分) 1、 一个低合金钢内压反应釜,内径mm D i 1000=,工作压力MPa 0.2(装有安全阀),工作 温度C 0 300,釜体采用单面手工电弧焊(有垫板),全部无损探伤,内部介质有轻微腐蚀性,试设计反应釜筒体壁厚,并校核水压试验强度。([]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ,() s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+= )(10分) 表 钢板负偏差C l (mm) 解:设壁厚mm 11,mm C 8.01=,mm C 12= []mm C p pD t i d 97.98.105 .129.014421000 05.122=+?-????= +-= ?σδ 圆整为规格钢板,取mm n 10=δ厚。 水压试验校核:() ()MPa D p e e i T T 5.1902 .822.81000144170 05.1225.12=?+? ??= += δδσ
化工设备机械基础A卷答案1
徐州工程学院试卷 2013 — 2014 学年第 2 学期 课程名称 化工设备机械基础 试卷类型 A 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 2014 年 4 月 9 日 使用班级 11化艺 教研室主任 年 月 日 教学院长 年 月 日 姓 名 班 级 学 号 ？ 一、填空题（每空2分，共计10分） 1. 如图所示为一封闭的圆筒，其半径为R ，筒体壁厚为t 。筒体内盛放密度为ρ的液 体，筒体顶部气体的压力为P 0，离液面距离x 的点A 所受的环向应力大小为 0() ρ+p gx R t ，经向应力大小为 02p R t 。 2. 材料力学对变形固体做了如下假设： 连续性假设 、均匀性假设、各向同性假设、小变形假 设。 3. σ=Εε称为＿虎克定律 。 4. 第一强度理论又称 最大拉应力理论 。 二、选择题（每题2分，共计10分） 1. 静力学研究的对象是（ d ） a ．物体 b ．流体 c ．物质 d ．刚体 2. ！ 3. 图示结构，用积分法计算AB 梁的位移时，梁的边界条件为( a ) a ．y A =0 y B =0 b ．y A ≠0 y B ≠0 c ．y A =0 y B ≠0 d ．y A ≠0 y B =0 4. 工作压力为，容积为1500m 3 ，介质为液化石油气的球罐，属于（ c ）。 a ．Ⅰ类容器 b ．Ⅱ类容器 c ．Ⅲ类容器 5. 下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（ b ）。 · a ．补强圈补强 b ．多层包扎补强 c ．厚壁管补强 d ．整体锻件补强 题号 一 （ 二 三 四 五 总分 总分 … 得分 ：
《化工设备机械基础》习题解答
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量 Ａ组 B组：
第二章容器设计的基本知识 一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围 第三章内压薄壁容器的应力分析 四、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力 σσθ 和 m。 A组：
MP S PD m 6384100824=??==σ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 634== σ θ 2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。 α cos 2,:21D A R R = ∞=点 MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=???==ασ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 16.29866 .01021010 5.0cos 2=???== ασ θ 0,:21=∞=R R B 点 0==σ σθ m 3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。B 点处坐标x=600mm 。 25051010==b a 标准椭圆形封头 b b b y x A a R a R 2 2 21,:),0== ==点（ MP S Pa m 5.5020 10101=?== =θσσ
MPa sb P B b a x a m 3.43)(2 2 224 =--= σ点： MPa b a x a a sb P b a x a 7.27)(2)(2 222442 22 4=????? ?-----= θσ :)0,(==y a x C 点 MPa S Pa m 25.25202101012=??== σ MPa S Pa 5.5020 10101-=?-=-=σ θ 五、 工程应用题 1. 某厂生产的锅炉汽包，其工作压力为，汽包圆筒的平均直径为816 mm ，壁厚为16 mm ，试求汽包圆筒壁被的薄 膜应力σσθ 和m 。 【解】 P= D=816mm S=16mm 1.00196.0816 16 <==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=??==σ MPa S PD m 75.631628165.22=??==σ 2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。 【解】 P= D=10020mm S=20mm 1.0001996.010020 20<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 15.7520410020 6.04=??===σσθ 3. 有一承受气体内压的圆筒形容器，两端封头均为椭圆形封头，已知：圆筒平均直径为2030 mm ，筒体与封头厚度 均为30 mm ，工作压力为3Mpa ，试求； ⑴圆筒壁内的最大工作压力； ⑵若封头椭圆长，短半轴之比分别为2，2，时，计算封头上薄膜应力的σσθ和 m 的最大值并确定其所在的位置。 【解】(1) 圆筒 P=3Mpa D=2030mm S=30mm 1.00148.02030 30 <==D S 属薄壁容器
化工设备机械基础复习及答案汇总
化工设备机械基础复习题 一、填空题 1、强度是指构件—抵抗破坏—的能力。 2、刚度是指构件—抵抗变形—的能力。 3、稳定性是指构件—保持原有—平衡状态的能力。 4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于—平衡状态—。 5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为—内力 6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要—大一些_。 7、在轴向拉伸或压缩时，杆件不但有—纵向—变形，同时—横向—也发生变形。 8、扭转是—杆件—的又种变形方式。 9、许Gr称为—剪切—虎克定律。 10、弯曲是工程实际中最常见的一种—基本—变形形式。 11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为—可动_。 12、外伸梁是简支梁的一端或—两端—伸出支座之 外。 13、悬臂梁是梁的一端固定，：另 — 「端—自由―。 14、最大拉应力理论又称—第 - - 强度理论。 15、最大伸长线应变理论又称一— 第二 — —强度理论。 16、最大剪应力理论又称—第三强度理论。 17、形状改变比能理论，又称_ 第四 ——强度理论。 18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为—交变「应力。 19、硬度是用来—衡量固体材料软硬程度的力学性能指标。
20、裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的能力称为断裂—韧性_。 21、化工设备的密封性是一个十分—重要—的问题。 22、化工设备的耐久性是根据所要求的—使用—年限来决定。 23、发生边缘弯曲的原因是由于—薄膜—变形不连续。 24、当q/b= —时为标准型椭圆形封头。 25、圆柱壳体的环向应力为b e=PD/2 S 26、球形壳体的环向应力为b e=PD/4 3 27、3d是圆筒的—设计—厚度。 28、3是圆筒的—计算—厚度。 29、有效厚度3 e= —3+ △_ 30、凸形圭寸头包括半球形圭寸头—椭圆形—圭寸头、碟形圭寸头、球冠形圭寸头四种。 31、碟形封头由以 R i为半径的球面，以r为半径的—过度弧—高度为h o的直边三部分组成。 32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较，其—受力「情况较差。 33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的—中间—封头。 34、刚性圆筒，由于它的厚径比3 e/D o较大，而长径比L/D o —较小所以一般不存在因失稳破坏的问题。 35、加强圈应有—足够—的刚性，通常采用扁钢、角钢、工字钢或其它型钢组成。 36、卧式容器的支座有—鞍座圈座和支腿三种。 37、立式容器有耳式支座、—支承式支座—腿式支座和裙式支座四种。 38、法兰按其整体性程度可分为松式法兰、—整体—法兰和任意式法兰三种。 39、国家标准中的手孔的公称直径有—DN150 —和DN250两种。 40、平带一般由数层帆布—粘合—而成并用接头连接成环形带。
化工设备基础复习题
一、填空题） ●管路的热补偿分____、____两种。 ●过压保护用____阀，排水阻汽用____阀。 ●按工作原理可将泵分为____、____和其他类型泵等三类。 ●根据离心泵泄漏位置的不同，可将泄漏分为____和____。 ●风机按排气压力分为____（Pd≤1.5×104Pa）和____（1.5×104Pa＜Pd＜2.0×104Pa）。 ●活塞式压缩机工作过程按工作原理可分为____、____、____、____等。 ●离心式压缩机主要由____、____、轴承及密封装置等部件组成。 ●GB150—98《钢制压力容器标准》中按内压容器的设计压力（P），将内压容器分为____、 ____、____、____四个压力等级。 ●按冷热流体热量交换方式将热交换器分为____、____、____三种。 ●板式塔气液接触属于____式传质、传热过程；填料塔气液接触属于____式传质、传热过 程。 ●搅拌反应釜由____、____、____、轴封装置和其他结构等几部分组成。 ●搅拌反应釜最常用的传热装置有____和____。 ●多级离心泵轴向力平衡的措施有（）、（）、（）。 ●活塞的基本结构有：（）（）（）。 ●列管式换热器中，需要设置膨胀节以消除温差应力的是( )；换热管一端 固定，另一端可以在管内自由移动的是( )。 ●离心式风机叶片有三种主要弯曲形式，（）叶片，（）叶片和 （）叶片。 ●在换热器中参加换热的两种流体在间壁两边分别以相反的方向流动，称为 ( )，若以相同的方向流动，则称为( )，在工业生产中，一般都采用 ( )，只有在特殊情况时，才采用( )。 ●活塞式压缩机工作原理包括（）、（）、（）、 膨胀四个过程。 ●填料塔中的填料分为实体填料和网体填料，拉西环和鲍尔环属于实体填料。实体 填料的填充方式有（）和（）。 ●止回阀的作用是控制流体的方向，按照结构的不同可以将其分为两种，主要是 （）和（）。 ●1MPa≈（）kgf/cm2
化工设备机械基础习题及答案
1. 化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体如图所示。设起吊重量G=10KN，求钢绳AB、 BC及BD的受力大小。设BC、BD与水平夹角为60℃。 2. 桅杆式起重机由桅杆D、起重杆AB 和钢丝BC用铰链A连接而组成。P＝20KN，试求BC绳的拉力与铰链A的反力(AB杆重不计)。 3. 起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备重G=30KN，求水平力P及绳子 拉力T。
4. 悬臂式壁架支承设备重P(KN )，壁架自重不计，求固定端的反力。 5. 化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设沿塔高受风压q(N／m)，塔高H(m)，侧 塔与主塔中心相距为e(m)，主塔重P1(KN)，侧塔重P2(KN) 。试求地面基础处的 支座反力。 6. 梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光
滑面上。在AC上作用有一垂直力P。如不计梯子自重，当P＝600N，α=75℃，h=3m， a＝2m时，求绳的拉力的大小。 .7 试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积A为250mm2，P=10KN。 8. 一根直径d=3mm，长L=3m的圆截面杆，承受轴向拉力P=30KN，其伸长为ΔL=2.2mm。 试求此杆横截面上的应力与此材料的弹性模量E。 参考答案 9. 一根钢杆，其弹性模量E=2.1×105MPa，比例极限σp=210MPa；在轴向拉力P作用下，纵向 线应变ε=0.001。求此时杆横截面上的正应力。如果加大拉力P，使杆件的纵向线应变增加到ε=0.01，问此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确定，为什么？ 10. 两块Q235-A钢板用E4301焊条对焊起来作为拉杆，b=60mm，δ=10mm。已知钢板的许用应 力[σ]=160MPa，对接焊缝许用应力[σ]＝128MPa，拉力P=60KN。试校核其强度。
化工设备机械基础A卷答案1
化工设备机械基础A 卷答案1 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
徐州工程学院试卷 2013 — 2014 学年第 2 学期 课程名称 化工设备机械基础 试卷类型 A 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 2014 年 4 月 9 日 使用班级 11化艺 教研室主任 年 月 日 教学院长 年 月 日 姓 名 班 级 学 号 一、填空题（每空2分，共计10分） 1. 如图所示为一封闭的圆筒，其半径为R ，筒体壁厚为t 。筒体 内盛放密度为ρ的液体，筒体顶部气体的压力为P 0，离液面距离x 的点A 所受的环向应力大小为 0() ρ+p gx R t ，经向 应力大小为 02p R t 。 2. 材料力学对变形固体做了如下假设： 连续性假设 、均匀性假设、各向同性假设、 小变形假设。 3. σ=Εε称为＿虎克定律 。 4. 第一强度理论又称 最大拉应力理论 。 二、选择题（每题2分，共计10分） 1. 静力学研究的对象是（ d ） a ．物体 b ．流体 c ．物质 d ．刚体 2. 图示结构，用积分法计算AB 梁的位移时，梁的边界条件为( a ) a ．y A =0 y B =0 b ．y A ≠0 y B ≠0 c ．y A =0 y B ≠0 d ．y A ≠0 y B =0 3. 工作压力为，容积为1500m 3，介质为液化石油气的球罐，属于（ c ）。 a ．Ⅰ类容器 b ．Ⅱ类容器 c ．Ⅲ类容器 4. 下列不属于工程上常采用的开孔补强结构的是（ b ）。 a ．补强圈补强 b ．多层包扎补强 c ．厚壁管补强 d ．整体锻件补强 5. 为提高外压圆筒承载能力，通常较为合理的方法是（ c ）。 题号 一 二 三 四 五 总分 总分 得分
化工设备机械基础作业答案
化工设备机械基础作业答案
《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SiO2和Al2O3。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。 5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。 6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。 7.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。 8.铁素体：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。 9.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。 10.马氏体：钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来，得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。 C. 1.热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理,化学与机械性能，这样的加工工艺称为热 处理。 2.正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退火快，因而晶粒细化。 3.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接近平衡状态组织的热处理方法。 4.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一种热处理工艺。淬火可 以增加工件的硬度、强度和耐磨性。 5.回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使组织趋于稳定，并获得 技术上所要求的性能。 6.调质：淬火加高温回火的操作。要求零件的强度、韧性、塑性等机械性能都较好时，一般采用调质处理。
化工设备机械基础试卷附答案
题号 -一一-二二-三四总分 总分10 20 10 60 100 得分 一、填空题（共4小题，每空1分，共计10分） 1.一阶梯杆如图所示， AB段横截面面积为：Ai=100mrH BC段横截面面积为 A=180mm贝U AB段杆横截面上的 正应力为 _80_Mpa , BC段杆横截面上的正应力为 _83.3_Mpa 。 2 ?当圆截面梁的直径增加一倍时，梁的强度是原梁的_8 _______ 倍。 3 ?低碳钢拉伸过程中可分为 _弹性阶段_、_屈服阶段_、—强化阶段_和局部变形阶段。 4 ?边缘应力的特性主要为 _局部性_、_自限性_。 5.如图所示回转薄壳，中心线为回转轴，A点的第一曲率半径是 _R _____________ ，第二曲率半径是 二、选择题（共10小题，每题2分，共计20分）题5图 1?直杆受扭转力偶作用，如图1所示，在截面1-1和2-2处的扭矩为（B ）。 A. T =25 kN m ; T2 =5kN m ; B. T1 =25 kN m ; T2 =- 5 kN m ; C. T1 =35kN m ; T2 =- 5kN m ； D. T1 =- 25 kN m ; T2 =5 kN m。 2 .简支梁受集中力偶Mo作用，如图2所示。以下结论错误的是（ C ）。 A. b =0时，弯矩图为三角形； B. a =0时，弯矩图为三角形； C.无论C在何处，最大弯矩必为Mo D .无论C在何处，最大弯矩总在 C处。 3 .截面上内力的大小：（C ）。 A.与截面的尺寸和形状有关； B.与截面的尺寸有关，但与截面的形状无关； C.与截面的尺寸和形状无关； D.与截面的尺寸无关，但与截面的形状有关。 4 .下列常用压力容器封头，根据受力情况，从好到差依次排列次序为（ B ）。 A.椭圆形、半球形、碟形、锥形、平盖； B .半球形、椭圆形、碟形、锥形、平盖； C.半球形、碟形、椭圆形、、锥形、平盖 D .碟形、半球形、椭圆形、、锥形、平盖 5.对于铁基合金，其屈服点随着温度的升高而（ C ）。 A.升高 B .不变 C .降低 D .未知数 6 .当焊接接头结构形式一定时，焊接接头系数随着检测比率的增加而（ A ）。 A.增大 B .减小 C .不变 D .不能确定 7 .工程上把3 /D i>( A ）的圆筒称为厚壁圆筒。 A. 0.1 B .0.2 C . 1.0 D .2 题2图
化工设备机械基础A
1 / 5 四川理工学院 课程名称：化工设备设计基础（A ） 命题教师： 适用班级： 考试 注意事项： 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在规定的地方，否则视为废卷。 3、 考试形式为闭卷，考试时间为120分钟 试 题 一、选择题：(每题2分，共计20分) 1、在圆筒上开椭圆孔，椭圆孔的长轴的方向应该是 ( ) A 、平行于圆筒的轴线 B 、垂直于圆筒的轴线 C 、与开孔处的剪应力方向平行 D 、与开孔处的最大应力方向垂直 2、螺栓法兰连接结构中，螺栓的个数一般应选择为 ( ) 的倍数。 A 、 2 B 、4 C 、 6 D 、 8 3、所谓高温容器是指下列哪一种： （ ） A. 工作温度在材料蠕变温度以上 B.工作温度在容器材料的无塑性转变温度以上 C.工作温度在材料蠕变温度以下 D.工作温度高于室温 4、有效厚度一定不小于 ( ) A 、名义壁厚 B 、毛坯厚度 C 、计算厚度 D 、设计壁厚 5、常用于卧式容器的支座形式有： ( B ) A 、耳式支座 B 、鞍式支座 C 、悬挂式支座 D 、裙式支座 6、工程上把()≤max R t ( )的壳体称为薄壳，反之为厚壳。 A 、0.1 B 、0.2 C 、0.3 D 、1.0 7、换热器的设计中，为了在相同管板面积上排列最多的管数，换热管在管板上的排列方 第1页
2 / 5 式可以采用 ( ) A 、正三角形 B 、正方形 C 、同心圆式 D 、转角正方形 8、压力容器金属材料选材以为 ( ) 准。 A 、最高温度 B 、制造温度 C 、设计温度 D 、最低温度 9、制造外压圆筒的加强圈常选择 ( ) A 、铜带 B 、圆钢 C 、工字钢 D 、铸铁 10、压力容器用钢的基本要求是具有良好的 ( ) A 、脆性 B 、外观 C 、韧性 D 、硬度 二、填空题：(每空1分，共计30分) 1、法兰密封结构设计中，符号y 称为( )，其定义为 ( )。 2、换热器的设计中，为了便于管外清洗，换热管在管板上的排列方式可以采用( )和( )。 3、 请列出五种典型的搅拌器( )、( )、( )、( )、 ( )。 4、压力容器的局部补强结构一般有( )、（ ）、 ( ) 三种形式。 5、内压容器中，根据设计压力划分，设计压力大小为50MPa 的应划分为（ ），设计压力大小为5MPa 的应划分为（ ）。 6、用于机械搅拌器的轴封形式主要有( )和( )。 7、外压圆筒的加强圈，其作用是将( )圆筒转化成为( )圆筒，以提高临界失稳压力，减薄筒体壁厚。计算加强圈的惯性矩应包括( )和 ( )两部分的惯性矩。 8、牌号为16MnR 的低合金钢，其中16代表( )，Mn 代表 ( )，R 代表( )。 9、影响焊接接头系数的因素较多，主要与（ ）和（ ）和（ ）有关。 10、目前常用的容器封头有( )、( )、( )、( )。 第2页
化工设备机械基础习题及答案
1.化工厂安装塔设备时，分段起吊塔体如图所示。设起吊重量G=10KN，求钢绳AB、BC 及BD的受力大小。设BC、BD与水平夹角为60℃。 2.桅杆式起重机由桅杆D、起重杆AB和钢丝BC用铰链A连接而组成。P＝20KN，试求 BC绳的拉力与铰链A的反力(AB杆重不计)。 3.起吊设备时为避免碰到栏杆，施一水平力P，设备重G=30KN，求水平力P及绳子拉 力T。
4.悬臂式壁架支承设备重P(KN)，壁架自重不计，求固定端的反力。 5.化工厂的塔设备，塔旁悬挂一侧塔。设沿塔高受风压q(N／m)，塔高H(m)，侧塔 与主塔中心相距为e(m)，主塔重P1(KN)，侧塔重P2(KN)。试求地面基础处的支座反力。 6.梯子由AB与AC两部分在A处用铰链联结而成，下部用水平软绳连接如图放在光滑
面上。在AC上作用有一垂直力P。如不计梯子自重，当P＝600N ，=75℃，h=3m， a＝2m时，求绳的拉力的大小。 .7试用截面法求各杆件所标出的横截面上的内力和应力。杆的横截面面积A为250mm2，P=10KN。 8.一根直径d=3mm，长L=3m的圆截面杆，承受轴向拉力P=30KN，其伸长为ΔL=。试求此杆横 截面上的应力与此材料的弹性模量E。 参考答案 9.一根钢杆，其弹性模量E=×105MPa，比例极限p=210MPa；在轴向拉力P作用下，纵向线应 变=。求此时杆横截面上的正应力。如果加大拉力P，使杆件的纵向线应变增加到=，问此时杆横截面上的正应力能否由虎克定律确定，为什么 10.两块Q235-A钢板用E4301焊条对焊起来作为拉杆，b=60mm，=10mm。已知钢板的许用应力 []=160MPa，对接焊缝许用应力[]＝128MPa，拉力P=60KN。试校核其强度。 11.已知反应釜端盖上受气体内压力及垫圈上压紧力的合力为400KN，其法兰联接选用Q235-A钢
化工机械基础试题及答案
一、 名词解释（10分） 1、无力矩理论：在旋转薄壳的受力分析中忽略了弯矩的作用，该情况下的应力状态和承受 内压的薄膜相似，又称薄膜理论。 2、法兰的公称压力：以16MnR 在200℃时的力学性能为基础，其最大操作压力即为具有该 尺寸法兰的公称压力。 3、泊松比：弹性阶段杆件的横向应变与轴向应变之比的绝对值，称为横向变形系数或泊松比。是一无量纲的量，其数值随材料而异，也是通过试验测定的。 εεν'= 4、同素异构转变：在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称同素异构转变。 5、热脆：硫以FeS 的形态存在于钢中，FeS 和Fe 形成低熔点（9850C ）化合物，而钢材的热 加工温度一般在11500C-12000C 以上，当钢材热加工时由于FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，称为“热脆”。 二．作图题（共10分） 根据受力图画出剪力图和弯矩图（10分） ' 三、问答题（共26分） 1. Q235-A ●F 代表 普通碳素钢 （钢种），其中Q 为 屈服强度的头一个拼音字母 ，235为 屈服强度值 ，A 表示 质量等级 ，F 表示 沸腾钢 ；0Cr18Ni9 代表 铬镍不锈钢 （钢种），18 表示 含铬18% ， 9 表示 含镍9% ；ZL7代表 铸铝 （钢种）； H80 代表 黄铜 （钢种），80 表示平均含铜80% 。（5分） 2．埋弧自动焊的优缺点是什么不锈钢焊接采用何种方法及其特点是什么（5分）
埋弧自动焊的优点：1）生产效率高；2）焊缝质量高；3）劳动条件好 缺点：不及手工电弧焊灵活，工件边缘准备和装配质量要求高、费工时，必须严格控制焊接规范。 不锈钢焊接可采用氩弧焊，用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。 、 3．什么是外压容器的失稳简述外压容器侧向失稳的形式并说明如何通过失稳形势判断外压 容器的类型（8分） 容器强度足够，却突然失去原有的形状，筒壁被压瘪或发生褶皱，筒壁的圆环截面一瞬间变成了曲波形，这种现象称为弹性失稳。其实质是容器筒壁内的应力状态有单纯的压应力平衡跃变为主要受弯曲应力的新平衡。 侧向失稳时壳体断面由原来的圆形被压瘪而呈现波形，产生的波形数n=2时，为长圆筒；n>2时，为短圆筒；如只发生强度破坏，无失稳则为刚性筒。 4、下列容器属一、二、三类容器的哪一类（8分） （1） 直径为2000mm ，设计压力为10Mpa 的废热锅炉 （2） 设计压力为的氟化氢气体储罐 （3） 设计压力为的搪玻璃压力容器 （4） p 为4Mpa 的剧毒介质容器 （1） < （2） 为三类容器；（2）为二类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 四、计算题（共54分） 1、 一个低合金钢内压反应釜，内径mm D i 1000=，工作压力MPa 0.2（装有安全阀），工作温度C 0300，釜体采用单面手工电弧焊（有垫板），全部无损探伤，内部介质有轻微 腐蚀性，试设计反应釜筒体壁厚，并校核水压试验强度。（[]MPa t 144=σ []MPa 170=σ MPa s 345=σ，()s e e i T T D p ?σδδσ9.02≤+=）（10分） 解：设壁厚mm 11，mm C 8.01=，mm C 12=
化工设备机械基础A答案
答案 课程名称：化工设备设计基础（A ） 命题教师： 适用班级： 一、单项选择题：(每题2分，共计20分) 二、填空题：(每空1分，共计30分) 1、 ( 垫片比压力 )， ( 初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力 )。 2、 ( 正方形 )和( 转角正方形 )。 3、 ( 浆式 )、( 推进式 )、( 框式 )、( 锚式 )、( 螺带式 )。 4、 ( 补强圈结构 )、（ 厚壁接管补强 ）、( 整锻件补强 ) 三种形式。 5、（ 高压容器 ），（ 中压容器 ） 6、 ( 机械密封 )和( 填料密封 )。 7、 ( 长 ),( 短 )圆筒， ( 加强圈 )和( 圆筒有效段组合截面 )。 8、 ( 含碳量为0.16% )， ( Mn 元素 )， ( 压力容器用钢 )。 9、（ 焊接接头形式 ）和（ 焊缝无损检测的要求 ）和（ 长度比例 ）有关 10、 ( 球形封头 )、( 椭圆形封头 )、( 锥形封头 )、( 碟形封头 )。 三、名词解释(每题2分，共计10分) 1、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。 2、弹性压缩失稳：在外压作用下，突然发生的筒体失去原形，即突然失去原来的稳定性的现象称为弹性压缩失稳。 3、热处理：钢铁在固体状态下，通过加热、保温和不同的冷却方式，以改变其组织，满足所要求的物理、化学和力学性能。 4、基本风压：距地面10m 高处的风压值。 5、临界长度：对于外压容器，我们用临界长度e cr S D D L 17.1 作为长短圆筒的区分界限。 四、简答题：(共计24分) 1、（8分） 答题要点： ① 补强形式有4种……………………………………………………………（4分） 内加强平齐接管, 外加强平齐接管 ,对称加强凸出接管,密集补强 ②比较：……………………………………………………（4分） 从强度角度来看, 密集补强最好, 对称加强凸出接管次之, 内加强平齐接管第三, 外加强平齐接管效果最差。从制造角度来看，密集补强须将接管根部和壳体连接处做成一整体结构，这就给制造加工带来困难，而且容器和开孔直径越大，加工越难；凸出接管对称加强形式，连接处的内侧焊接困难，且容器和开孔直径越小越困难；对于内加强平齐接管来说，除加工