化工机械基础考试题答案.docx

1、化工机械基础考试题答案化工机械基础考试题答案机械设计基础课程期末考试卷B参考答案和评分标准（适用班级D06储运）1、有一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，两轮中心距a=276mm，小齿轮齿顶圆直径da1=70mm，小齿轮齿数Z1=33，试求大齿轮分度圆直径。（10分）解：由于这是一对一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，所以各项参数都取标准值。 根据 a=1/2（Z1+Z2）m （1） （4分）da1=（Z1+2）m （2） （4分）把da1=70mm，Z1=33代入（2）式，得m=2mm把a=276mm，Z1=33，m=2mm代入（1）式，得Z2=243 大齿轮分度圆直径d2=mZ2=22

2、43=486mm （2分）2、某工厂脱水塔塔体内径为700mm，壁厚为12mm，工作温度为180，压力为2MPa，材料为20R。塔体采用手工电弧焊，局部探伤，壁厚附加量为C=2mm，试校核塔体水压试验强度。（15分）（20R在20下=133MPa，150下=132MPa，200下=123MPa，s=245MPa）解：已知Di=700mm， t=180， Pc=1.12=2.2MPa，n=12mm， 20=133MPa， 180=126.6MPa（内插法），=0.8，C=2mm。 （2分）根据水压试验应力公式（4分）（2分） e=n-C =12-2=10mm 代入得 （2分）0.9s=0.90.

3、8245=176.4MPa （2分）T0.9s （2分） 水压试验时满足强度要求。 （1分）3、试设计一反应釜锥形底的壁厚，该釜内径为800mm，锥底接一公称直径为DN150（外径为159mm）的接管。锥底半顶角为45，釜的设计压力为1.6MPa，工作温度为40，釜顶装有安全阀，介质无大腐蚀性，材料为Q235-A。（10分）（Q235-A在40下=113MPa）解：由于半顶角30，所以锥体大端采用带折边的结构。折边内半径r=0.15Di，r=120mm。整个封头取同一厚度，锥体厚度按下式计算：（2分）查表得f=0.645，Pc=1.6MPa，Di=800mm，=113MPa，=1.0（采用双面

4、对接焊缝，全部无损探伤），C2=1mm，代入公式得 （2分）（2分）过渡区厚度为：（2分）查表得K=0.8181，代入公式得（2分）比较后取d=8.36mm，钢板负偏差取C1=0.8mm，圆整后n=10mm4、设计容器筒体和封头壁厚。已知内径1200mm，设计压力1.8MPa，设计温度40，材质为20R，介质无大腐蚀性，双面对接焊缝，100%探伤。讨论所选封头形式。（15分）（20R在40下=133MPa）解：已知Di=1200mm， t=40， Pc=1.8MPa， 40=133MPa，=1，C2=1mm。 （2分）（1）设计容器筒体壁厚（4分）钢板负偏差取C1=0.8mm，圆整后n=10m

5、m（2）设计容器封头壁厚从工艺操作要求考虑，对封头形状无特殊要求。球冠形封头、平板封头都存在较大的边缘应力，且采用平板封头厚度较大，故不宜采用。理论上应对各种凸形封头进行计算、比较后，再确定封头型式。但由定性分析可知：半球形封头受力最好，壁厚最薄、重量轻，但深度大，制造较难，中、低压小设备不宜采用；碟形封头的深度可通过过渡半径r加以调节，适合于加工，但由于碟形封头母线曲率不连续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比碟形封头好，故可采用标准椭圆形封头。 （3分）根据标准椭圆形封头壁厚公式：（4分） 把数据代入公式，得（2分） 考虑钢板厚度负偏差，取C1=0.

6、8mm，圆整后用n=10mm 5、一乙烯储罐，内径1600mm，壁厚16mm，工作压力为2.5MPa，工作温度为-35，材料为16MnR，采用双面对接焊缝，100%探伤，壁厚附加量C=1.5mm，试校核强度。（16MnR在20下=170MPa）（10分）解：已知Di=1600mm，Pc=1.12.5=2.75MPa，t=-35， =170MPa，=1，e=16-1.5=14.5mm（2分）则 （8分）所以，这个乙烯储罐满足强度条件要求。6、化工设备对材料有哪些基本要求？（10分）答：材料性能包括材料的力学性能、物理性能、化学性能和加工工艺性能。对于高温容器，由于钢材在高温的长期作用下，材料的力

7、学性能和金属组织都会发生明显的变化，加之承受一定的工作压力 ，因此在选材时必须考虑到材料的强度及高温条件下组织的稳定性。容器内部盛装的介质大多具有一定的腐蚀性，因此需要考虑材料的耐腐蚀情况。对于频繁开、停车的设备或可能受到冲击载荷作用的设备，还要考虑材料的疲劳等；而低温条件下操作的设备，则需要考虑材料低温下的脆性断裂问题。7、常见的金属焊缝缺陷指的是什么？检验焊缝的方法有哪些（10分）答：常见的金属焊接缺陷有以下几种：（1）焊接变形 （1分）（2）焊缝的外部缺陷：焊缝增强过高；焊缝过凹；焊缝咬边；焊瘤；烧穿。 （2分）（3）焊缝的内部缺陷：未焊透夹渣气孔裂纹 （2分）检验焊缝的方法有：（1）外

8、观检查 （1分）（2）无损探伤：X射线检验；还有超声波探伤；磁力探伤。 （2分）（3）水压试验和气压试验 （1分）（4）焊接试板的机械性能试验 （1分）8、设计一台缩聚釜，釜体内径为1000mm，釜身高度为700mm，用厚度为5mm、7mm、9mm的0Cr18Ni9钢板制造。釜体夹套内径为1200mm，用Q235-A钢板制造。该釜开始是常压操作，然后抽低真空，继之抽高真空，最后通0.5MPa的氮气。釜内物料温度低于275，夹套内载热体最大压力为0.3MPa。整个釜体与夹套均采用带垫板的单面手工对接焊缝，局部探伤，介质无腐蚀性，试确定釜体和夹套壁厚。（20分）（0Cr18Ni9在250下=122

9、MPa，在300下=114MPa；Q235-A在250下=94MPa，在300下=86MPa）解： 1）设计釜体厚度已知Di=1000mm，L=700mm，t=275，Po=0.3MPa，=0.8，材料为0Cr18Ni9钢板n分别为5mm、7mm、9mm，它们的钢板负偏差C1分别为0.5mm、0.6mm、0.8mm，腐蚀裕量C2=0mm。 则钢板有效厚度e分别为4.5mm、6.4mm和8.2mm （2分）（1）当n=5mm时 （4分）L/Do=700/（1000+25）=0.69 Do/e=1010/4.5=224.44 查图得，A=6.010-4，再查图得，A值所在点落在材料温度线的右方，故

10、 B=53MPa P=Be/Do=53/224.44=0.24MPaPo（2）当n=7mm时 （4分）L/Do=700/（1000+27）=0.69 Do/e=1014/6.4=158.44 查图得，A=1.110-3，再查图得，A值所在点落在材料温度线的右方，故 B=63MPa P=Be/Do=63/158.44=0.40MPaPo（3）当n=9mm时 （4分）L/Do=700/（1000+29）=0.69 Do/e=1018/8.2=124.15 查图得，A=1.510-3，再查图得，A值所在点落在材料温度线的右方，故 B=67MPa P=Be/Do=67/124.15=0.54MPaPo所以可以采用7mm厚的0Cr18Ni9钢板制造这台缩聚釜。 （2分）另外，需要对n=7mm的缩聚釜进行内压强度校核。已知Di=1000mm，Pc=1.10.5=0.55MPa，t=275， =118MPa（内插法），=0.8，e=6.4mm则 （2分）所以，这台缩聚釜可以采用7mm厚的0Cr18Ni9钢板制造2）设计夹套厚度已知Di=1200mm，Pc=1.10.3=0.33MPa，t=275， =90MPa（内插法），=0.8，C2=0mm（2分）取C1=0.22mm，圆整后n=3mm所以，夹套厚度3mm