化工机械设备试题与解答Word下载.docx
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根据容器外径0D与内径iD的比值K来判断,2.1≤K为薄壁容器。
iDK0
=
4、同素异构转变:
在固态下晶格构造随温度发生变化的现象,称“同素异构转变”
5、垫片密封比压力:
在法兰密封中形成初始密封条件的压紧应力叫垫片密封比压力。
二、问答题（共33分
1、画出低碳钢和铸铁的拉伸和压缩应力—应变示意图,简要说明两种材料的的
性能差别。
（8分
低碳钢拉伸和压缩时的应力—应变图铸铁拉伸应力—应变图铸铁压缩应力—应变图
低碳钢拉伸和压缩时的比例阶段和屈服阶段重合,表明此时拉伸和压缩的材料性能一致。
低碳钢压缩时不发生断裂破坏,无强度极限。
铸铁拉伸和压缩时,最终都发生断裂破坏,且塑性变形小,没有屈服阶段,铸铁的拉伸和压缩的应力—应变曲线的变化趋势一致,但拉伸时的强度极限远小于压缩时的强度极限,表明铸铁材料适用于受压缩的状况,而较少用于受拉伸状态。
2、下列钢号各代表何种钢,符号中的字母和数字各有什么意义?
（8分
Q215-B.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,215为屈服强度值,B表示质量等级,F表示沸腾钢。
20A代表高级优质碳素钢,20为含碳量0.2%。
15MnVDR代表普通低合金钢,含碳量0.15%左右,含Mn小于1.5%,含V小于1.5%,D表示低温用钢,R代表容器用钢
H80代表黄铜（钢种,H为黄铜牌号,80表示平均含铜80%,含锌20%。
3、不锈钢一般采用何种方式进行焊接,这种焊接方法的特点是什么?
（4分
不锈钢一般采用氩弧焊进行焊接。
氩弧焊特点:
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。
由于氩气比较稀缺,使其焊接成本较高,目前主要用来焊接易氧化的有色金属、稀有金属、
高强度合金钢
及一些特殊用途的高合金钢。
4、一设备法兰的操作温度为2700C,工作压力为0.8MPa,当材料为Q235-B和15MnVR时应分别按何种公称压力级别确定法兰几何尺寸。
（4分
Q235-B应按公称压力1.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。
15MnVR应按公称压力1.0MPa级别确定法兰的几何尺寸。
5、下列容器属一、二、三类容器的哪一类?
（1直径为2000mm,设计压力为1MPa的圆筒形容器
（2设计压力为3.6MPa的搪玻璃压力容器
（3设计压力为0.5MPa的管壳式余热锅炉
（4p为3MPa的氰化氢容器
（1为一类容器;
（2为三类容器;
（3为二类容器;
（4为三类容器。
6、分析安装在户外的塔体受哪些载荷的作用?
说明这些载荷将引起何种变形?
（5分
答:
主要受工作压力、重量载荷、风载荷、地震载荷以及偏心载荷的作用。
对各种载荷影响的考虑:
（1工作压力引起拉伸变形;
（2重量载荷引起的轴向拉伸和压缩变形;
（3风载荷造成的风弯矩,引起弯曲变形;
（4垂直地震力引起的轴向拉伸和压缩变形,水平地震力形成地震弯矩,引起弯曲变形;
（5偏心载荷造成偏心弯矩,引起弯曲变形,同时也产生压缩变形。
四、计算题（共57分
1、一个低合金钢内压反应塔,筒体内径mmDi1000=,标准椭圆形封头,工作
压力MPa0.2（装有安全阀,工作温度C0270,塔体采用单面手工电弧焊,100%无损探伤,内部介质有轻微腐蚀性。
设计塔体壁厚,并校核水压试验强度
。
（
[]MPat
144=σ,
[]MPa
170=σ,
MPa
s345=σ,
（
se
eiTTDpϕσδδσ9.02≤+=
（10分
表钢板负偏差Cl（mm
解:
根据题意,mmC12=,9.0=ϕ,MPap1.2205.1=⨯=
mmCp
pDt
id17.90.105
.129.014421000
05.1222=+⨯-⨯⨯⨯⨯=
+-=
ϕσδ
再加上钢板负偏差mmC8.01=,然后圆整,取mmn10=δ厚。
水压试验校核:
（MPaDpe
eiTT5.1902
.822.81000170
05.1225.12=⨯+⨯⨯
⨯⨯=
+=
δδσMPas5.2793459.09.09.0=⨯⨯=ϕσ,
sTϕσσ9.0<
所以水压试验时强度足够。
2、DN2000的低碳钢外压圆筒,筒体长4500mm,壁厚10mm,两侧封头凸面高度
600mm,介质无腐蚀。
试计算筒体能承受的许可外压,并判断发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波形数是等于2还是大于2?
（8分。
（3
2.2⎪⎪⎭
⎫⎝⎛=D
Epecrδ,（05.2059.2DLDEpecrδ=,MPaE5102⨯=解:
mmC8.01=,mmC12=,mmL490026003
1
4500=⨯⨯+=
mmDDLe
cr370942
.82020
17.117.10
0=⨯=⨯=δ
crLL<
为短圆筒,发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波形数2>
n。
（MPa
DDE
pe
cr224.02020490020202.810259.259.25
.250
5
.20=⎪⎭
⎫⎝⎛⎪⎭
⎫⎝⎛⨯⨯⨯==δ[]MPam
ppcr
075.0==
3、如图所示,两端固定的变截面直杆在连接处受到70kN的力,已知:
215cmA=,224cmA=,
21/200mGNE=,22/250mGNE=,求出两端约束反力的大小并画出轴力图。
（9分解:
（4
93
1493
12
22
0701********
2.00--⨯⨯⨯⨯⨯--
⨯⨯⨯⨯⨯=
=+=∆PPAELPAELPL
所以kNP501=,kNP202=
方向都是向左。
4、如图所示，直径为50mm的实心梁上受到一均布载荷和一力偶的作用。
（1）列出剪力方程和弯距方程，
（2）画出剪力图和弯矩图，（3）求危险横截面上最大正应力。
（15分）解：
约束反力R=1kN.m，M=2.75kN.m，1kN.m0≤x≤0.5m剪力方程：
Q（x=2−2x0.5m≤x≤1mx−2.750≤x≤0.5m弯距方程：
M（x=22x−x−10.5m≤x≤1mσmax=Mmax⋅ymax2.75×
103×
0.05/2==224MPaπJZ40.05645、已知搅拌反应釜的传动轴直径D为20mm，材料为45钢，G=80GPa，其传递的轴功率为1.5kW，搅拌转速n=100r/min，1）求扭转时传动杆横截面上所受到的最大剪应力是多少？
（传动轴单位长度上的扭转角是多少？
（2）若传动轴还受到轴向的压力P=8kN和弯曲力矩M=0.1kN.m的作用，如图所示，请分别用第三和第四强度理论计算该传动轴危险点处的相当应力。
15分）（解：
1）Mn=9550（N9550×
1.5==143.25N/mn100τmax=MnMn==91.2MPaπ3WρD16=Mn=GJρ143.2580×
109×
=0.114radθ=ϕLπ32×
0.024
（2）下表面为危险点，在该处取应力单元体
σx=−PM8×
1030.1×
103−=−−=−152.8MPaππAWz23×
0.02×
0.02432σy=0，τxy=91.2MPaσmaxσx+σyσx−σy=±
σmin22σr3=σ1−σ3=238MPa42.6MPa+τxy2=−195.4MPa2σ4=1（σ1−σ22+（σ2−σ32+（σ3−σ12=219.8MPa2[]
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