1什么是外压容器的临界压力？临界压力与哪些因素有关？
答：导致容器失稳的最小外压力或保持容器不失稳的最大外压力，称为外压容器的临界
压力、用P er表示。临界压力与容器的几何尺寸、材料、制造质量等因素有关。
2、在外压薄壁圆筒上设置加强圈的作用是什么？
答：当圆筒的壁厚确定时，设置加强圈可减小圆筒的计算长度、增大临界压力，从而提高容器承受外压力的能力；当承载要求确定时设置加强圈可减小圆筒的壁厚，从而节省材料。
3、什么是第一、二曲率半径？
第一曲率半径一一经线上任一点的曲率半径就是旋转壳体在该点的第一曲率半径，
用r1表示。R仁K 01, 01为第一曲率中心。
第二曲率半径一一用过K点并与经线在K点的切线垂直的平面切割中间面，所得交线为一曲线，此曲线在K点的曲率半径称为旋转壳体在该点的第二曲率半径，用r2表示。R2=KO2 02为第二曲率中心。
4法兰联接是由一对法兰、一个垫片、数个螺栓和螺母组成一
5、压力容器法兰的密封面有平面型、凹凸型和榫槽型三种形式
7、补强有整体补强和局部补强，常用的局部补强结构有补强圈补强、厚壁接管补强和 _______ 整锻件补强一
8失稳分为整体和局部失稳，整体又分为侧向和轴向失稳
9薄壁圆筒受内压环向应力是轴向应力两倍。问题a：筒体上开椭圆孔，如何开？应使其短轴与筒体的轴线平行，以尽量减少开孔对纵截面的削弱程度，使环向应力不致增加很多。
10,筒体纵向焊缝受力大于环向焊缝，故纵焊缝易裂，
4、简述压力容器法兰和管法兰公称直径的定义。
压力容器法兰的公称直径是指与法兰相配套的容器或封头的公称直径，对于用钢板卷制
的圆筒公称直径就是其内径，对用无缝钢管制作的圆筒其公称直径指钢管的外径。管法兰的公称直径（为了与各类管件的叫法一致，也称为公称通径）是指与其相连接的管子的名义直径，也就是管件的公称通径。
3、管壳式换热器按其结构特点有管壳式换热器、—浮头式换热器、_U形管式换热器和填料
函式换热器等形式
2、管壳式换热器的管板和管子胀接连接的原理是什么？
胀接连接是利用管子与管板材料的硬度差，使管孔中的管子在胀管器的作用下直
径变大并产生塑性变形，而管板只产生弹性变形，胀管后管板在弹性恢复力的作用下与管子外表紧紧贴合在一起，达到密封和紧固连接的目的。
5法兰公称压力的确定与法兰的最大操作压力、操作温度以及法兰材料有关。因为在制定法
兰尺寸系列、计算法兰厚度时，是以16MnR在200C时的机械性能为基准制定的。所以规定以此基准所确定的法兰尺寸，在200C时，它的最大允许操作压力就认为是具有该尺寸法兰的公称压力。高于 200时它的最大允许操作压力将减小
6垫片的两个参数：垫片系数，密封比压
8管式与管板的连接方式：强度焊，强度胀，胀焊并用
9填料塔种类：规整填料，乱堆填料
10法兰连接是由一对法连，数个螺栓和一个垫片
11压力容器主要由承受压力的筒体、封头以及连接件、密封件、安全附件、支座等组成。
0.1-1.6 中压1.6-10mpa 高压10-100 超高压大于一百
12板式塔的类型有哪些？
泡罩塔，浮阀塔，筛板塔等
13手孔直径150mrr r 250mr?形人孔直径400mn r 600)
14厚壁接管补强补强处于最大应力区域，能更有效地降低应力集中
系数。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易
检验，补强效果较好。
15整锻件补强优点补强金属集中于开孔应力最大部位，能最有效地降低
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）
化工设备考试题A 一、填空题（每空1分、共20分） 1、压力容器按工艺用途可分为_____________、____________、____________和_____________ 容器。 2、《压力容器安全技术监察规程》按容器的_____________、____________、____________及容器在生产过程中的作用综合考虑，把压力容器分为三个类别。 3、压力容器用钢在出厂时的必检项目是_____________、____________ 、_____________、____________ 、_____________、____________ 。 4、边缘应力的两个显著特点是 _____________、____________。 5、在容器上开孔后，常用补强结构有___________、__________ 和_________。 6、大型立式容器常采用_______支座，大型卧式容器采用_______支座。 二、单项选择题（每题2分、共10分） 1、受气体压力作用的薄壁圆筒，其环向应力和轴向应力的关系是 （） A：环向应力是轴向应力的2倍； B：轴向应力是环向应力的2倍； C：环向应力和轴向应力一样大； D：以上都不是。 2、外压薄壁容器失稳的根本原因是（） A：容器所受外压力太大；B：容器实际受的外压力超过了容器的临界压力； C：容器所用材料的质量太差； D：容器的壁厚太薄。 3、16MnR是（） A：含锰量16%的高合金钢； B：含碳量1.6%的高碳钢； C：平均含碳量0.16%的低合金压力容器用钢；D：以上都不是。 4、压力容器在进行液压试验时，其试验应力应该满足的条件是 （）
《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：
化工设备基础知识 一、化工设备的概念 化工设备是指化工生产中静止的或配有少量传动机构组成的装置，主要用于完成传热、传质和化学反应等过程，或用于储存物料。 二、化工设备的分类 1、按结构特征和用途分为容器、塔器、换热器、反应器（包括各种反应釜、固定床或液态化床）和管式炉等。 2、按结构材料分为金属设备（碳钢、合金钢、铸铁、铝、铜等）、非金属设备（陶瓷、玻璃、塑料、木材等）和非金属材料衬里设备（衬橡胶、塑料、耐火材料及搪瓷等）其中碳钢设备最为常用。 3、按受力情况分为外压设备（包括真空设备）和内压设备，内压设备又分为常压设备（操作压力小于1kgf/cm2）、低压设备（操作压力在 1～16 kgf/cm2 之间）、中压设备（操作压力在 16～100 kgf/cm2 之间）高压设备、（操作压力在 100～1000 kgf/cm2 之间）和超高压设备（操作压力大于 1000 kgf/cm2） 三、化工容器结构与分类 1、基本结构在化工类工厂使用的设备中，有的用来贮存物料，如各种储罐、计量罐、高位槽；有的用来对物料进行物理处理，如换热器、精馏塔等；有的用于进行化学反应，如聚合釜，反应器，合成塔等。尽管这些设备作用各不相同，形状结构差异很大，尺寸大小千差万别，内部构件更是多种多样，但它们都有一个外壳，这个外壳就叫化工容器。所以化工容器是化工生产中所用设备外部壳体的总称。由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，故化工容器痛常为压力容器。 化工容器一般由筒体、封头、支座、法兰及各种开孔所组成. 1）筒体筒体是化工设备用以储存物料或完成传质、传热或化学反应所需要的工作空间，是化工容器最主要的受压元件之一，其内直径和容积往往需由工艺计算确定。圆柱形筒体（即圆筒）和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。 2）封头根据几何形状的不同，封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中以椭圆形封头应用最多。封头与筒体的连接方式有可拆连接与不可拆连接（焊接）两种，可拆连接一般采用法兰连接方式。 3）密封装置化工容器上需要有许多密封装置，如封头和筒体间的可拆式连接，容器接管与外管道间可拆连接以及人孔、手孔盖的连接等，可以说化工容器能否正常安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。 4）开孔与接管化工容器中，由于工艺要求和检修及监测的需要，常在筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管，如人孔、手孔、视镜孔、物料进出口接管，以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。 5）支座化工容器靠支座支承并固定在基础上。随安装位置不同，化工容器支座分立式容器支座和卧式容器支座两类，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四种。大型容器一般采用裙式支座。卧式容器支座有支承式、鞍式和圈式支座三种；以鞍式支座应用最多。而球形容器多采用柱式或裙式支座。 6）安全附件由于化工容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特性，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。化工容器的安全装置主要有安全阀、爆破片、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。 上述筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件等即构成了一台化工设备的外壳。对于储存用的容器，这一外壳即为容器本身。对用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器而言，则须在外壳内装入工艺所要求的内件，才能构成一个完整的产品。 2、分类从不同的角度对化工容器及设备有各种不同的分类方法，常用的分类方法有以下几种。
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。
化工设备机械基础 期末复习题 一、选择题（共75题）： 1、在一定条件下使化工原料（物料、介质）发生化学和物理变化，进而得到所需要的新物质（产品）的生产过程，称为：（） A：化学工业B：化工生产C：过程工业 2、机械工作时不运动，依靠特定的机械结构等条件，让物料通过机械内部自动完成工作任务的，称为：（） A：化工设备B：化工机械C：化工机器 3、化工容器中主要用于完成介质的热量交换的是：（） A：反应压力容器B：分离类容器C：换热压力容器 4、某一化工容器的设计压力为5MPa，那么该容器属于：（） A：低压压力容器B：中压压力容器C：高压压力容器 5、以下属于列管式换热器组成部件的是：（） A：管板B：塔盘C：燃烧器 6、固定管板式换热器最大的缺点是会产生很大的：（） A：温差应力B：流体阻力C：温差轴向力 7、列管式换热器中，管子与管板为活动连接的是：（） A：固定管板式换热器B：浮头式换热器C：U形管式换热器 8、为了避免壳程流体对换热管产生的剧烈冲刷，延长换热管的使用寿命，我们应在壳程流体入口处设置：（） A：设备法兰B：安全附件C：缓冲挡板与接管 9、列管式换热器中，折流板与支持板的固定主要是通过（）来实现： A：拉杆和定距管B：导流筒C：填料函 10、板式塔总体结构分为塔顶、塔体和群座部分，其中塔顶部分主要功能是：（） A：固液分离B：气液分离C：液体再分布 11、板式塔总体结构分为塔顶、塔体和群座部分，其中塔体部分主要结构元件是：（）A：泡罩B：浮阀C：塔盘 12、浮阀塔中最常用的F-1型浮阀，其避免浮阀与塔板粘黏的装置是：（） A：阀腿B：降液管C：定距片 13、填料塔所用的填料分为实体填料和网体填料两大类，以下属于网体填料的是：（）A：拉西环B：鲍尔环C：鞍形网 14、填料塔所用的填料分为实体填料和网体填料两大类，以下属于实体填料的是：（）A：波纹板B：阶梯环C：鞍形网 15、搅拌反应釜为了使参加反应的各种物料混合均匀、接触良好，以加速反应进行和便于反应控制，我们需要设置：（） A：传热装置B：搅拌装置C：轴封装置 16、搅拌反应釜为了使釜体内温度控制在反应所需的范围内，我们需要设置：（） A：传热装置B：搅拌装置C：轴封装置 17、搅拌反应釜为了保持设备内的压力（或真空度），防止反应物料逸出和杂质的渗入，我们需要设置：（） A：传热装置B：搅拌装置C：轴封装置
化工设备基础知识 第一章轴轴的主要作用是用来支撑和固定旋转传动零件，常见的轴有直轴和曲轴两种。一、直轴的分类：根据承受荷载的情况不同，直轴可分为心轴、转轴和传动轴三类。 1、心轴：心轴工作时主要用来支撑转动零件，承受弯矩而不传递运动，也不传递动力。心轴随零件转动的（如火车轮轴）称为活动心轴，不随零件一起转动的（如自行车轴、滑轮轴）称为固定心轴，它们承载时均产生弯曲变形。 2、转轴：转轴既要支承旋转零件还要传递运动和动力，如机床主轴、减速机齿轮轴、搅拌轴等。这类轴在外力作用下将产生弯曲变形和扭转变形。 3、传动轴主要用来传递扭矩，它不承受或承受较小的弯矩，如汽车、拖拉机变速箱与后轮轴间的传动轴。 轴的材料：选取轴用材料主要取决于轴的工作条件载荷和加工工艺等综合因素，除满足强度、刚度、耐磨性外，还要求对应力集中敏感性小，常用碳素钢、合金钢的锻件和轧制圆钢做为轴的毛坯。 碳素钢对应力集中的敏感性较小，其机械性能可通过热处理进行调整，比合金钢价廉，所以应用最广，常用30、40、45、50 号钢，其中45 号钢最常用。对于非重要或受载荷较小的轴可用Q235、Q237 等普通碳素结构钢。 合金钢可淬性好，且具有较高的机械性能，常用于传递较大功率并要求减小尺寸和重量以及提高轴颈耐磨性的场合。 合金铸铁和球墨铸铁也常用来做轴的原因是铸造成型容易得到较复杂且更合理的形状，铸造材料吸振性高，并可用热处理的方法提高耐磨性，对应力敏感性较低，且价廉。但铸造质量不易控制，可靠性较差，需慎用。 二、轴的结构 轴的外形通常作成阶梯形的圆柱体。轴上供安装旋转零件的部位叫轴头，轴与轴承配合部分叫轴颈，轴的其他部分叫轴身轴的设计与选择要考虑很多因素的影响，在满足不同截面的强度和刚度要求的同时，还要便于轴上零件的固定、定位、拆装、调整，尽可能减小应力集中以提高轴整体的疲劳强度，以及轴本身的加工工 艺性。 旋转零件一般要随轴旋转传递运动和动力，零件在圆周方向和轴线方向都需要确定他们之间的相对位置以保证各零件正常的工作关系。
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 ：
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
化工设备机械基础大纲文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
《化工设备机械基础》课程大纲课程编号： 课程类型：技术基础课 学时：48 适用对象：精细化工专业 使用教材：《化工设备机械基础》高安全编着，化学工业出版社出版社 参考书：1、《化工设备机械基础》赵军等编，化学工业出版社，2000 2、《化工设备机械设计基础》潘永亮主编，科学出版社，1999年 3、《化工轻工机械设计基础》陈经梅等编，浙江大学出版社，1994 第一部分前言 一、课程的性质 本课程是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课。通过本课程的学习，掌握一定的化工机械方面的基础知识，并具备对一般化工设备进行结构分析和设计的初步能力，为今后从事化工工艺过程研究、设计和生产管理奠定必要的基础。使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 二、课程基本理念 1.坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，以应知、应会”的原则，以培养锻炼职业技能为重点。 2.注重培养学生的专业思维能力和专业实践能力。 3.把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注意发展学生专业思维和专业应用能力。 4.培养学生分析问题、解决问题的能力 三、课程的设计思路
《化工设备机械基础》课程在设计思想上充分体现一体化，即：理论与实践内容一体化、知识传授与动手训练场地一体化、理论与实路教师为一人的“一体化”。 《化工设备机械基础》的课程内容要经历由社会调研的行业岗位分析到典型工作任务确定，从典型工作任务对职业核心能力的要求到学习领域的设定，强调学习领域的教学内容是由多个学习专情境的整合，在每个学习情景构建中分成应知知识点、职业能力要点、职业素质训练三个部分，为学生素质能力、职业能力、创新能力培养开拓了新的途径，每一个学习情境对应一个典型工作过程。 第二部分课程目标 一、课程目标 教学目标和总体要求是本课程的学习，掌握一定的化工机械方面的基础知识，并具备对一般化工设备进行结构分析和设计的初步能力，为今后从事化工工艺过程研究、设计和生产管理奠定必要的基础。使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人效、沟通及合作等方面的态度和能力。 二、职业能力目标 （一）知识目标 1.（1）了解化工设备对金属材料的强度、塑性及韧性等的要求。 （2）了解低温条件对材料韧性的影响，高温对低碳钢屈服极限和强度极限的影响。理解材料的蠕变、蠕变极限、持久极限等概念。 （3）掌握碳素钢、普通低合金钢、不锈钢及铸铁牌号的意义。
化工设备基础课程设计 第一章设计方案的确定.............................................................. 错误!未定义书签。 1.1 液氨储罐选型................................................................. 错误!未定义书签。 1.2 液氨储罐选材.................................................................. 错误!未定义书签。第二章储罐的工艺设计.............................................................. 错误!未定义书签。 2.1 筒体壁厚设计.................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 筒体封头设计.................................................................. 错误!未定义书签。 2.3 校核罐体及封头的水压试验强度.................................. 错误!未定义书签。 2.4 人孔设计.......................................................................... 错误!未定义书签。 2.5 人孔补强.......................................................................... 错误!未定义书签。 2.6 接口管.............................................................................. 错误!未定义书签。 2.6.1 液氨进料管......................................................... 错误!未定义书签。 2.6.2 液氨出料管.......................................................... 错误!未定义书签。 2.6.3 排污管.................................................................. 错误!未定义书签。 2.6.4 液面计接管.......................................................... 错误!未定义书签。 2.6.5 放空接口管.......................................................... 错误!未定义书签。 2.7 鞍座................................................................................ 错误!未定义书签。 2.7.1 罐体质量................................................................ 错误!未定义书签。 2.7.2 封头质量................................................................ 错误!未定义书签。 2.7.3 液氨质量................................................................ 错误!未定义书签。 2.7.4 附件质量................................................................ 错误!未定义书签。第三章设备总装配图.................................................................. 错误!未定义书签。 3.1 设备总装配图................................................................ 错误!未定义书签。 3.2 储罐技术要求：............................................................ 错误!未定义书签。 3.3 设计技术特性表............................................................ 错误!未定义书签。第四章设计总结.......................................................................... 错误!未定义书签。参考文献........................................................................................ 错误!未定义书签。
化工设备机械基础习题 解答 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
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 σσ θ 和m 。 MP S PD m 6384100824=??==σ S P R R m = +2 1 σσ θ
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 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 / 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
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》习题解答 第三篇: 典型化工设备的机械设计 第七章管壳式换热器的机械设计 一、思考题 1．衡量换热器好坏的标准大致有哪些？ 答：传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。 2．列管式换热器主要有哪几种？各有何优缺点？ 3．列管式换热器机械设计包括哪些内容？ 答：①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算； ②换热器封头选择，压力容器法兰选择； ③管板尺寸确定； ④管子拉脱力的计算； ⑤折流板的选择与计算； ⑥温差应力计算。 此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。 4．我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些？通常规定换热管的长度有哪些？ 答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格（外径×壁厚），如下表2所示。换热管长度规定为：1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm, 7500mm, 9000mm, 12000mm。 换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4~25之间，常用的为6~10。立式换热器，其比值多为4~6。 表 2 换热管规格（mm）
5．换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？ 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。 6．换热管胀接于管板上时应注意什么？胀接长度如何确定？ 答：采用胀接时，管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量。这样可避免在胀接时管板产生塑性变形，影响胀接的紧密性。如达不到这个要求时，可将管端进行退火处理， 降低硬度后再进行胀接。另外，对于管板及换热器材料的线膨胀系数和操作温度与室 温的温差△t，必须符合表3的规定。 1212 △α=∣α1-α2∣，1/℃。 △t等于操作温度减去室温（20℃）。 7．换热管与管板的焊接连接法有何优缺点？焊接接头的形式有哪些？ 答：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性；管板孔加工要求低，可节省孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；在压力 不太高时可使用较薄的管板。 焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂；同时 管子与管板间存在间隙，这些间隙内的流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”。 焊接接头的形式有：①管板孔上不开坡口； ②管板孔端开60o坡口； ③管子头部不突出管板； ④孔四周开沟槽。 8．换热管采用胀焊结合方法固定于管板上有何优点？主要方法有哪些？ 答：胀焊结合方法的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀，尤其在高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下，工作环境极其苛刻， 容易发生破坏，无论采用胀接或焊接均难以满足要求。而胀焊结合法能提高连接处的 抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。 主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种。 9．管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？ 答：排列的标准形式有：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。 10．《钢制管壳式换热器设计规定》中换热器管板设计方法的基本思想是什么？ 答：其基本思想是：将管束当作弹性支承，而管板则作为放置于这一弹性基础上的圆平板，然后根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。由于它比较