过程装备基础第14章习题解答
过程装备控制技术及应用课后习题答案)
1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。
8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。
过程装备力学基础复习题答案(完整版)
1.弹性力学研究的是什么？答：弹性力学研究物体在弹性范围内由于外载荷作用或物体温度改变而产生的应力、应变和位移。
2.什么是内力，应力？答：物体在外力作用下将产生变形。
为了抵抗这种变形，其内部就要产生相互作用力,称之为内力。
内力在各点的集度就是各点的应力。
3.什么是平面应力和平面应变？举一例说明。
答案：平面应力：只在平面内有应力，与该面垂直方向的应力可忽略，例如薄板拉压问题。
平面应变：只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变可忽略，例如水坝侧向水压问题。
4.平面问题的边界条件有：答案：位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件，举例：混合边界条件：a.物体上的一部分边界为位移边界,另一部为应力边界；b. 物体的同一部分边界上，其中一个为位移边界条件，另一为应力边界条件。
5.什么是圣维南原理？答案：如果把物体的一小部分边界上的面力，变换为分布不同但静力等效的面力（主矢量相同，对于同一点的主矩也相同），那么，近处的应力分布将有显著的改变，但是远处所受的影响可以忽略不计。
6.平面问题的解法有哪几种方法？应力法、位移法、混合法。
7.什么是径向正应力、周向或环向正应力？在什么情况才这么描述？答案：1. 在厚壁圆筒中的微元体中各个面上的应力沿r方向的正应力称为径向正应力，沿 方向的正应力称为环向应力或周向应力。
2.有些弹性体，如圆形，锲形，扇形等形状，采用极坐标较为方便，在极坐标中常常这么描述。
8.温差应力沿筒壁厚度的分布如图2所示。
你能得出哪些结论？答案： 1厚壁圆筒中，温差压力与温度差成正比，而与温度本身的绝对值无关，因此在圆筒内壁或外壁进行保温以减少内外壁的温差，可以降低厚壁圆筒的温差应力；2温差应力的分布规律为三向应力沿壁厚均匀非均匀分布，其中，轴向应力是环向应力与径向应力之和；在内外壁面处，径向应力为零，轴向应力和环向应力分别相等，且最大应力发生在内壁面处；3 温差应力是由于各部分变形相互约束而产生的，因此应力达到屈服极限而发生屈服时，温差应力不但不会增加，而且在很大限度上达到缓和，这就是温差应力的自限性，它属于二次应力。
过程装备(化工原理)习题参考答案.doc
习题参考答案第一章1-1. 略。
1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。
梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。
1-3. 1.575kN （压力）。
1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。
1-5. 11.25kN 。
1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。
1-7. γGbl 2=。
1-8. 51.76N 。
1-9. 22kN 。
1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。
1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。
第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。
2-2. 略。
2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。
2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。
2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。
2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。
过程设备设计课后习题答案汇总
过程设备设计（第二版）1.压力容器导言思考题1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用?答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。
筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。
封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。
密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。
开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。
支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。
安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。
2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。
如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐张进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。
而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。
毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如内部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；内部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。
易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。
如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。
3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。
机械设计作业集第14章答案河南科技大学
14-2 联轴器连接的两轴直径分别为 d1（主动轴）、 d2（从动轴），则要求 D。
A d1=d2
B
d1≥ d2
C d1≤d2 D
d1，d2 可以不相等，但不超过一定的范围
14-3 图中所示两轴，其中情况 B 不适用于联轴器连接。
A
B
C
D
题 14—3 图 14-4 下列四种联轴器中， D有良好的补偿综合位移的能力。
有弹性元件的挠性联轴器： 因装有弹性元件， 不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。 用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
14-18 选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？
答： 1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求； 2、工作转速高低和引起离心力的大小； 3、两轴相对位移的大小和方向； 4、联轴器的可靠性和工作环境； 5、联轴器的制造、安装、维护和成本。
1412凸缘联轴器常用的两种对中方法是批改日期1413齿轮联轴器能补偿两轴的综合位移是由于齿顶制成球面1414选定联轴器类型以后在确定具体尺寸型号时应考虑的问题有工况计算力矩最大转速轴孔直径1415安全离合器常用的型式有三种它们是破断式嵌合式摩擦式分析与思考题1416联轴器离合器安全联轴器和安全离合器有何区别
A 十字块联轴器 B
夹壳联轴器 C
凸缘联轴器 D
齿轮联轴器
14-5 套筒联轴器的主要特点是 A。
A 结构简单，径向尺寸小
B
寿命长
C 可用于高速
D
能传递大的转矩
14-6 两轴对中准确，载荷平稳，要求有较长寿命用
A；两轴中心线有一定的偏移，载荷平稳而冲
击不大时，一般宜选用 B；载荷平稳，但运转中有较大的瞬时过载而对机器会造成危害时，宜选
化工设备第十四章参考答案
δp =
Kp
[σ ] φ
t
+C =
0.25 × 0.45 + 3 = 79.9mm 95 × 0.8
δ n = 80mm
结论：球形、椭圆形、碟形和平板封头的名义厚度分别是 6mm、10mm、12mm 和 80mm.
解：设计参数的确定： Di = 450mm ； pw = 10 MPa ；
p = 1.1 pw = 1.1×10 = 11MPa ； ；[σ ] = 125MPa ； [σ ] = 163MPa ；σ s = 490 MPa ；
p = 1.1 p w = 1.67 MPa ；
腐蚀裕度
C2＝1mm
焊接接头系数
φ = 0.85
δd =
pD 1.67 ×1800 + C2 = + 1 = 14.4mm t 2 ×133 × 0.85 − 1.67 2[σ ] φ − p
δ n = δ d + C1 + Δ = 14.4 + 0.8 + 0.8 = 16mm
水压试验强度较核：
δ e = δ n − C1 − C2 = 14 − 0.8 − 0 = 13.2mm
[σ T ] = [σ ] × ns
pT = 1.25
= 137 × 1.5 = 205.5MPa 133 ×1.67 = 2.26 MPa 123
[σ ] t [σ ]
p = 1.25
σT =
pT ( Di + δ e ) 2.26 (1200 + 13.2 ) = 2δ eφ 2 × 13.2 × 0.85
δn=10mm 碟形封头的厚度：
Ri = 0.9 Di = 0.9 × 2000 = 1800mm + C = 1.43 0.45 × 1800 + 3 = 10.2mm 2 × 95 × 0.8 − 0.45
过程装备控制习题答案
过程装备控制习题答案过程装备控制习题答案过程装备控制是工程领域中的重要课题，涉及到工业生产中的自动化控制、监测和优化。
在学习过程装备控制的过程中，习题练习是必不可少的一部分。
本文将为大家提供一些过程装备控制习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 什么是过程装备控制？过程装备控制是指在工业生产过程中，通过自动化控制系统对装备进行监测、控制和优化，以实现生产过程的高效、安全和稳定。
它涉及到传感器、执行器、控制器等装备的使用，通过数据采集、信号处理和控制算法的运算，实现对装备运行状态的监测和控制。
2. 过程装备控制的主要目标是什么？过程装备控制的主要目标是提高生产过程的效率、安全性和稳定性。
通过对装备运行状态的监测和控制，可以及时发现问题并采取相应的措施，避免生产事故的发生。
同时，通过优化控制算法和参数，可以提高生产过程的效率，减少能源和原材料的消耗。
3. 过程装备控制中常用的传感器有哪些？过程装备控制中常用的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等。
这些传感器可以将装备运行状态转化为电信号，供控制系统进行处理和分析。
4. 过程装备控制中常用的控制器有哪些？过程装备控制中常用的控制器包括PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
PID控制器是最常用的一种控制器，它通过比较实际值和设定值的差异，调整控制信号，使得装备的输出值趋近于设定值。
模糊控制器和自适应控制器则更加复杂，可以根据装备运行状态的变化，自动调整控制算法和参数。
5. 过程装备控制中常用的优化算法有哪些？过程装备控制中常用的优化算法包括遗传算法、模拟退火算法和粒子群算法等。
这些算法可以通过对控制参数的搜索和优化，找到使得装备运行状态最优的控制策略。
6. 过程装备控制中的常见问题有哪些？过程装备控制中常见的问题包括装备故障、控制信号失效和控制参数漂移等。
这些问题可能导致装备运行不稳定或者无法达到设定值，需要及时进行故障诊断和修复。
过程设备机械基础习题解答
蒸汽
E=2.1×105。求(1)杆最大应力；(2)变化量。
解：（1）活塞杆受力
F
P A1
A2
1
4
4002 562
123138.24N
max
F A2
123138 .24
562 / 4
50.02MPa
（2）活塞杆变化量
l
FL EA
123138.24 75
2 105 202
0.072mm
4
L L1 L2 0.76 0.072
0.832mm(伸长）
0.5m 2
3-4 管道吊杆A3钢。设计吊杆截面尺寸d。
解： M J 0 得 TK 7125N Fy 0 得 TJ 5875N
H
I
5KN 5KN
max
300 510
RA
A
MA
M(KNm)
150
B
或： M1 0 M 2 5.4x 0.81
0
x
-2.75
M 3 10.8x 4.374
-5.99
2)
Wz
M max
2
5.99 106 2 140
21.39103 mm3
查表得8号槽钢Wz 25.3103 选8号槽钢。
ql/8
9ql2/128 -ql/8
M
ql2/16
-ql2/20 -ql2/16
RA=3ql/8 RB=ql/8
Q1
3ql 8
qx
M 1
3ql 8
机械设计基础习题答案第14章
14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。
14-2解圆整后取d=37 mm 。
14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。
14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。
两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （ a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。
得：图14.6 （ b ）中，14-6解故。
14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。
3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。
垂直面的弯矩图如图14.8 （ c ）所示。
4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。
水平面的弯矩图如图14.8 （ e ）所示。
B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。
7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。
在此略。
14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。
2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。
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1. 过程装备的三項基本要求过程装备的三項基本娈求：安全性济忡和稳定忱.А.安全性:指格个生产过程中确保人身和a备的安全B.经济性:指在生产问忭侦识和数W 产品所消耗的能姑和哚材敊圾少.也就足耍求生产成本低而效率尚C. f3 记性:衔系统应兵有抵抗外瑯于扰.保持生产过程长期稔记运行的能力.2. 过程装备控制的主要参数：温沒、压力、流说、液位（或物位）、成分和物性筠.3. 流程工业四大参数：涡度、压力、流说、液位（成物位〉4. 控制系统的组成控制系统的组成:＜1）被挖对象（2〉湖攮元件和变送雅⑶调节器（4＞执行器5. 控制系统各参最及其作用：1.被控戈祕y指滞逛控刺的工艺参数，它足被控对象的输出倍号2.给定值（或没定值〉ys对应子生产过柺屮被拧变钻的期盟值3. 測量佰ym由检测元件得到的披控变世的实际值4.棟纵变ft （或控制变量＞m受控于调节阀，用以兑服干扰影响，其休实现控«作用的变诏称力俠纵变尕，它足调节阀的输出倍亏5.千扰（或外界扰动）f引起被校变KfW离给定值的.除操纵变ffl以外的各种因H6.偏袪估号e在理论上应该足被挖变从的实际值与给定伍之差7.校制估兮u控利器将馅趋按一定规怵计笄捋詞的51.б.控制系统的分类（1＞控咧系统的分类：按洽定伧a定馅控削系统：陆动挖釗系统：稈序控制系统＜2＞b c按输出佶号的影响a ffl坏控利：b开坏挖钊（3）按系统克吸乎忧的方式a反馈控制系统：b前馈控制系统：c前馏反馈控制系统7. 控制系统过度过枵定义：从被控对袋受到干抗作用使被控交:W偏离给定值时起，调节難开始发挥作用，使戏打e到给定值附近范围内.然而这•回复并不足瞬间完成的.而是荽经历-•个过程.这个过程就足控制系统的过渡过程.8. 阶跃+扰下过波过程的基木形式及其使用特点（1〉发收振谋过程：这足一祌不炫定的阶跃干扰卞过渡过柙的棋本形式及其使用特贞：过渡过相.w此要尽w 迢免（2）苕哝报荡过稅：被挖变狃在某敉定值附近振保.而报荡w度但定不变. 这意味矜系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下來.一般不采用（3）Hit 振荡过稈：被控变噪在挖5ir馅附近上下波动，经过两三个岡期就祛定下來，这足一种稳记的过渡过稃（4＞非抿荡的过渡过e: S—个稔记的过渡过稃.但与衮减抿荡扣比.其0SL鈎肀衡状态的速度攸.时间长.-•般不采用.9. 评价控制系统的性能指标（丨）以阶跃响应曲线形式农示的妩讯指标：A.Ai大侬茬A （或评价拽科系统的蚀陡拒标：超调峡0 ＞ B.袞减比nC.过渡时间ts D.氽差eE.振荡岡期T ＜2＞偏浚积分性能衔标：A.平方误差积分指标（ISE） B. 时1川染T方误差积分指标＜ITSE） C.绝对误差积分指标（IAIi）梁绝对误差积分指杨（ITAE）10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：我足当被授对泶的输入变14发生变化时.其输出变讯随时问的变化规诈（包拈变化的大小.速度等）。
过程装备基础第二版课后答案
过程装备基础第二版课后答案（1）根据题意，画受力图如下：G GABN AXN AY45N BC（2）求解约束反力和杆 BC所受的力Fx0NAXN BC cos 450（1）Fy02GN BC sin 45NAY 0（2）M A00.4G 1.12GN BC sin 451.12 0（3）由方程（3）解得N BC0.44.51.124.58.64(kN)sin 451.12代入方程（2）得NGNkNAy2BC sin 452.89代入方程（1）得N AXN BC cos458.6426.11kN2（负号表示与假设方向相反）2-6解：（1）根据题意，画受力图如下：qN AXABDN AY（2）求撑杆CD上的力M A0q(10.5)1 0.5N CD sin 30 1 02N CD0.7(1 0.5)2/2解以上方程得sin 301.575kN12-7解：（1）根据题意，画受力图如下：BNBYNB X过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总2/22过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总NAX A 45 C NCX NAX G（a）其中，图（a）为取整个支架究对象的受力图，作为研过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总3/22过程装备基础第二版(朱孝天)答案汇总GN AYNN AY（2）设两均质杆的长度为l，取整个支架NABC作为研究对象，则有：Fx0N AXN CX0（1）由方程（1）解得N AXN CXFy0N AY2G NCY0（2）M A0G l cos 45G(l cos45l cos45)N CY(l cos45l cos 45)0（3）22由方程（3）解得N CYG代入方程（2）得N AYG（3）取AB杆为研究对象：M B0lcos45N AY l cos45N AX l sin 450G2lGlN AX l0G2G lGlGN AX2l2Fx0N AXN BX0N AXGN BX2Fy0N AYGN BY0N BY02-8解：（1）取B点为研究对象，画出该点受力图:如下：AN AB。
过程装备基础第章习题解答
第14章 压力容器设计14-1 某化工厂需设计一台液氨储槽，其内直径为2600mm ，工作温度为-10°C～50°C，最高工作压力为，材料选用Q345R ，若封头采用椭圆形封头，试设计筒体与封头的厚度。
解：（1）由题可知：所需设计的液氨储槽内径mm D i 2600=，工作温度为-10°C～50°C，设计压力的选取要视有无安全泄放装置而定。
因题目中未提有安全泄放装置，则可按无安全泄放装置来设计，其设计压力应不低于最高工作压力，取p= MPa ；由于一般液氨储槽液柱静压力不高，可忽略不计，故取计算压力p c = MPa 。
（2）由于液氨储槽材料选用Q345R ，假定储槽厚度范围为3～16mm ，取设计温度为50°C，查得材料的许用应力[]MPa t 189=σ；考虑液氨对Q345R 材料有一定的腐蚀性，根据工作经验取腐蚀裕量mm C 22=；壳体采用采用双面焊对接接头、100%无损探伤，则其焊接接头系数0.1=φ根据圆筒厚度的设计公式可得液氨储槽筒体的计算厚度[]mm p D p ctic 75.117.10.1189226007.12=-⨯⨯⨯=-=φσδ由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =15mm 厚的钢板，此厚度在假定的范围内，故计算有效。
根据标准椭圆形封头厚度的设计公式可得液氨储槽封头的计算厚度[]mm p D p ctic 72.117.15.00.1189226007.15.02=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，因此，封头也可选用δn =15mm 厚的钢板。
应当指出，这个厚度仅是满足承压强度要求所需的厚度，不是最终设计所确定的厚度。
14-2 设计一台不锈钢（06Cr19Ni10）制承压容器，最大工作压力为，装设安全阀，工作温度为150°C，容器内直径为1m ，筒体纵向对接焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，试确定筒体厚度。
机械课后习题答案第14章习题及解答
第14章习题参考答案14.1单键连接时如果强度不够应采取什么措施？若采用双键，对平键和楔键而言，分别应该如何布置？答：采用单键强度不够时，采用双键；两个平键最好布置在沿周向相隔180°，两个楔键布置在沿周向相隔90°~120°。
14.2平键和楔键的工作原理有何不同？答：平键的两侧面是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩，即靠正压力工作；楔键的上下面是工作面，工作时，靠键的楔紧作用来传递转矩，即靠摩擦力工作。
14.3机械制造中常见的焊接方式有几种？都有哪些焊缝形式？焊接接头有哪些形式？答：常用的焊接方式有电弧焊、气焊和电渣焊；主要的焊缝形式有对接焊缝、填角焊缝、塞焊缝、端接焊缝、槽焊缝等；主要的焊接接头有对接接头、T 型接头、角接接头和搭接接头。
14.4胶接接头主要有哪几种型式？常用的胶粘剂有哪些？答：主要的胶接接头有对接、搭接和正交；常用的胶粘剂有酚醛乙烯、聚氨脂、环氧树脂等。
14.5什么是过盈连接？答：利用零件间的过盈配合实现连接。
14.6铆接、焊接和胶接各有什么特点？分别适用于什么场合？答：铆接的工艺简单、耐冲击、连接牢固可靠，但结构较笨重，被连接件上有钉孔使其强度削弱，铆接时噪声很大。
焊接强度高、工艺简单、重量轻，工人劳动条件较好。
但焊接后存在残余应力和变形，不能承受严重的冲击和振动。
胶接工艺简单、便于不同材料及极薄金属间的连接，胶接的重量轻、耐腐蚀、密封性能好；但是，胶接接头一般不宜在高温及冲击、振动条件下工作，胶接剂对胶接表面的清洁度有较高要求，结合速度慢，胶接的可靠性和稳定性易受环境影响。
铆接主要用于桥梁、造船、重型机械及飞机制造等部门。
焊接一般用于低碳钢、低碳合金钢和中碳钢。
胶接适用于机床、汽车、拖拉机、造船、化工、仪表、航空、航天等工业部门。
14.7设计套筒联轴器与轴连接用的平键。
已知轴径mm d 36=，联轴器为铸铁材料，承受静载荷，套筒外径mm D 100=。
化工设备机械基础 第十四章 外压容器.
外压圆筒的稳定性
外压容器的稳定性取决于圆筒。对于同样的壁厚， 圆筒比封头更容易失稳。
圆筒两向受压时，研究表明这种情况中的轴向外压 对圆筒失稳的影响不大，在工程设计中，可按仅受 径向受压来考虑，失稳时沿环向会形成几个波。
临界压力pcr：外压容器发生失稳时的相应压 力。当容器所受外压超过临界压力时，容器 就会失稳。临界压力的高低表示了容器稳定 性的大小，是表征容器稳定性的重要参数。
第14章 外压容器
概述
稳定性问题的实质：薄壁壳体不论是受到何种载荷 作用，只要壳体内产生了压缩应力，就有可能出现 稳定性问题。当引起压应力的载荷达到一定值时， 容器截面会因刚度不足突然失去原有平衡时的形状， 产生永久性的压瘪或皱褶，这种现象称为壳体失去 了稳定性。
临界应力：壳体失稳时的压应力，相应的载荷称为 临界载荷。临界应力低于材料的比例极限时称为弹 性（线性）失稳，高于比例极限时称为非弹性（非 线性）失稳。
外压容器的稳定性 是薄壳稳定性问题的 主要内容。实践表明， 外压薄壁容器的失稳
等，夹套容器中用
于加热的介质的压力
大于内筒中的压力时， 内筒即为外压容器。
圆筒所受压缩载荷有三种情况：轴向 受压，径向受压，两向受压。筒形容器 受气体外压时，属于二向受压。裙座受 塔体的重力作用属于轴向受压。
影响圆筒临界压力的因素：
圆筒自身的尺寸：壁厚愈大，直径愈小，愈 不易失稳。厚径比愈大，临界压力愈高，容 器的稳定性愈好。
圆筒所受的约束： 指支撑圆筒提高其保持圆 环截面能力的约束。由于封头的刚性较筒体 高，所以封头就是外压圆筒的约束。约束自 身的刚度决定了约束对圆筒材料的支撑能力 及影响范围。
圆筒的初始缺陷：外压圆筒的失稳并非由 于圆筒周线不圆所致，就是说即使圆筒横 截面为几何上的理想圆环形，圆筒也会失 稳。但是，圆筒各种初始缺陷，诸如几何 形状和尺寸的偏差（如焊接或焊后热处理 引起的变形，钢板厚度的不均匀，圆筒的 椭圆度等）、材料性能的不均匀等，这些 都会对圆筒的稳定性产生很大的影响，或 者说临界压力对初始缺陷极为敏感。工程 设计中，对于初始缺陷以稳定安全系数来 反映；一定的稳定安全系数值，是以对初 始缺陷进行一定的控制为前提的。
智慧树答案过程装备基础知到课后答案章节测试2022年
绪论1.过程工业是以改变物料的化学和物理性能为主要目标的加工业。
答案:对2.过程工业是以改变物料的化学性能为主要目标的加工业。
答案:错3.过程装备是实现过程工业生产的硬件设施。
答案:对4.过程装备是实现过程工业生产的硬件和软件设施。
答案:错5.那些加工制造“流程性材料”产品的现代制造业统称为（）。
答案:过程工业6.（）主要是指过程工业生产中实现特定工艺过程的典型装置或设备。
答案:过程装备7.过程工业处理的物料是：（）答案:粉粒体;气体;液体8.过程工业的主要特点是：（）答案:产量取决于生产规模和装置;原料为自然资源;多半为连续生产;涉及物质转化过程9.随着过程工业的发展，过程装备的发展方向是：（）答案:性能高级化;技术综合化;装置大型化;结构复杂化10.为满足安全、高效和低成本的生产要求，过程装备的基本要求是：（）答案:安全可靠;环境性能好;综合经济性好;满足生产需要第一章1.保证构件正常工作具备足够强度的条件称为（）。
答案:强度条件2.根据工程中构件的几何形状和几何尺寸，构件的种类包括（）。
答案:板 ;壳 ;体;杆3.工程力学中将受力分析的对象统称为构件，构件可以是组成过程装备的零件、部件或过程装备的整体。
（）答案:对4.为了使工程中的构件在外力作用下能够安全可靠工作，只需要满足强度条件。
（）答案:错5.为了使工程中的构件在外力作用下能够安全可靠工作，只需要满足刚度条件。
（）答案:错6.为了使工程中的构件在外力作用下能够安全可靠工作，只需要满足稳定性条件。
（）答案:错7.强度是指构件在外力作用下抵抗破坏的能力，一般情况下，绝不允许构件的强度不足。
（）答案:对8.所谓刚度失效，是指构件在外力作用下发生的变形超过了正常工作所允许的变形量，这时即使构件的强度足够，也会影响构件的正常工作。
（）答案:对9.构件的强度高，则其刚度就大。
（）答案:错10.构件的刚度大，则其强度就高。
（）答案:错1.已知力F的投影Fx= -10kN、Fy=20kN，则力F的大小和与x轴正向间的夹角分别为（）。
无机非金属材料工业机械与设备第十四章.答案
——恒速过滤方程式
26
3.分两阶段的过滤
工业上通常采用先升压后恒压的过滤操作，即 过滤的开始阶段采用低压，然后逐渐升压，达到要 求的压差之后，遂以此恒压继续进行过滤。过滤在 升压阶段既非恒压也非恒速。
27
两阶段操作的过滤方程式
28
29
30
（二）压滤机的生产能力
31
大家好
第十四章 料浆脱水设备
2
概述
在无机非金属材料工业生产 中，用湿法粉磨所 得到的料浆，往往要脱除一部分水分，才能作进一 步的加工。
用可塑成形法生产细陶瓷制品： 水分＞55%料浆→水分2ห้องสมุดไป่ตู้%~25%泥饼
湿法生产水泥：回转窑料浆要求水分＜40%
半湿法生产水泥：料浆水分16%~19%
3
常用的脱水方法
9
过滤操作：过滤、去湿及卸料。
10
过滤介质
要求： 多孔性 阻力小 能耐腐蚀及耐热 具有足够的机械强度
帆布
合成纤维 布
合成纤维布具有：寿命 长，易于洗涤、脱饼，
不易腐烂。
11
二、过滤机的类型及构造
分类： 按操作方法不同： 间歇式和连续式 滤液流出这一面的压强有正压和负压的不同： 压滤机和真空滤机
若整个过程都在恒压条件下进行，则到操作末 期，过滤压强必然升得很高，容易使设备发生故障。 恒压过滤是比较简单的过滤操作，不过在过滤开始 时，滤布表面还没有滤饼形成，每因过滤速度过大， 会使较细的颗粒穿过滤布而使滤液浑浊。或堵塞滤 布的孔隙，跟着又在滤布表面形成比较致密的初期 滤饼，使过滤阻力增大，给以后的过滤带来困难。
【精品】过程装备制造基础14章复习题
第1章铸造一、名词解释铸造，砂型铸造,造型，流动性,收缩性，特种铸造,金属型铸造，离心铸造二、填空题1．合金铸造性能的优劣对能否获得优质的铸件有着重要影响，其中及是影响成形工艺及铸件质量的两个最基本的问题。
2．任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个相互联系的收缩阶段，即、和.3．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔或缩松。
凝固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固"，因此易产生;而凝固温度范围宽的合全倾向“糊状凝固”，因此易产生。
4．铸件在冷却收缩过程中，因壁厚不均等因素造成铸件各部分收缩的不一致，这种内应力称之为.铸件收缩受到铸型、型芯及浇注系统的机械阻碍而产生的应力称为。
5．铸件结构的设计要考虑铸造工艺和合金铸造性能的要求，从合金铸造性能考虑，设计时应使铸件结构具有、、等要求.6．铸造方法从总体上可分为砂型铸造和特种铸造两大类．常用的特种铸造方法有:、、和等.三、判断题1．浇注温度越高，合金的流动性越好；因此，铸造生产中往往采用较高的浇注温度.（）2．为了保证良好的铸造性能，铸造合金，如铸造铝合金和铸铁等，往往选用接近共晶成分的合金.（）3．灰口铸铁铸件壁越厚，强度越高；壁越薄强度越低。
（）4．铸件中内应力越大，产生变形和裂纹的倾向也就越大(）5．离心铸造由于比重偏折现象严重、因此不适用于生产“双金属’’铸件。
()6．起补缩作用的冒口设置应保证金属液是最后凝固的位置.（）7.为提高生产率，铸件浇注凝固后应立即开箱落砂。
（）8。
压力铸造工艺适合各种金属铸造。
（）9．合金收缩经历三个阶段。
其中,液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因而固态收缩是铸件产生内应力;变形和裂纹的主要原因。
()10．合金的流动性愈好，充型能力愈强,愈便于得到轮廓清晰、薄而复杂的铸件；合金的流动性愈好，补缩能力愈强，愈利于防止缩孔的产生。
（)四、选择题1．形状较复杂的毛坯,尤其是具有复杂内腔的毛坯．最合适的生产方法是（)A．模型锻造B．焊接c铸造d热挤压2．目前砂型铸造仍在金属毛坯的制造中占有相当的份额，其主要原因是〔〕A毛坯的机械性能高B毛坯的成品率高C生产成本低D．生产的自动化程度高3．铸造合金在凝固过程中，液、固相混杂的双相区域的宽窄。
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第14章 压力容器设计14-1 某化工厂需设计一台液氨储槽，其内直径为2600mm ，工作温度为-10°C ～50°C ，最高工作压力为1.6MPa ，材料选用Q345R ，若封头采用椭圆形封头，试设计筒体与封头的厚度。
解：（1）由题可知：所需设计的液氨储槽内径mm D i 2600=，工作温度为-10°C ～50°C ，设计压力的选取要视有无安全泄放装置而定。
因题目中未提有安全泄放装置，则可按无安全泄放装置来设计，其设计压力应不低于最高工作压力，取p=1.7 MPa ；由于一般液氨储槽液柱静压力不高，可忽略不计，故取计算压力p c = 1.7 MPa 。
（2）由于液氨储槽材料选用Q345R ，假定储槽厚度范围为3～16mm ，取设计温度为50°C ，查得材料的许用应力[]MPa t189=σ；考虑液氨对Q345R 材料有一定的腐蚀性，根据工作经验取腐蚀裕量mm C 22=；壳体采用采用双面焊对接接头、100%无损探伤，则其焊接接头系数0.1=φ根据圆筒厚度的设计公式可得液氨储槽筒体的计算厚度[]mm p D p c t i c 75.117.10.1189226007.12=-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =15mm 厚的钢板，此厚度在假定的范围内，故计算有效。
根据标准椭圆形封头厚度的设计公式可得液氨储槽封头的计算厚度[]mm p D p c t i c 72.117.15.00.1189226007.15.02=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，因此，封头也可选用δn =15mm 厚的钢板。
应当指出，这个厚度仅是满足承压强度要求所需的厚度，不是最终设计所确定的厚度。
14-2 设计一台不锈钢（06Cr19Ni10）制承压容器，最大工作压力为1.2MPa ，装设安全阀，工作温度为150°C ，容器内直径为1m ，筒体纵向对接焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，试确定筒体厚度。
解：（1）由题可知：承压容器内直径mm D i 1000=，工作温度为150°C ，最高工作压力MPa p w 2.1=，由于承压容器装设安全阀，则其设计压力p= (1.05～1.10) p w = (1.05～1.10)×1.2=1.26～1.32 MPa取设计压力p= 1.32 MPa ，计算压力p c = 1.32 MPa 。
（2）由于承压容器材料选用06Cr19Ni10 ，假定其厚度范围为1.5～80mm ，取设计温度为150°C ，查附录2得材料的许用应力[]MPa t111=σ；考虑采用不锈钢，取腐蚀裕量02=C ；筒体纵向焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，则其焊接接头系数85.0=φ。
根据圆筒厚度的设计公式可得承压容器的器壁的计算厚度[]mm p D p c t i c 04.732.185.01112100032.12=-⨯⨯⨯=-=φσδ GB24511《承压设备用不锈钢钢板和钢带》中对于热轧不锈钢厚钢板（公称厚度≥5mm ）的负偏差规定为0.30mm ，故可选用δn =7mm 厚的钢板（处于原假设厚度范围内）。
因此，为满足最大工作压力为1.2MPa 的强度要求所需的该不锈钢制容器的筒体名义厚度可确定为8mm 。
14-3 试设计一圆筒形容器，已知圆筒的内直径D i = 800mm ，设计压力p = 3MPa ，设计温度为100°C ，材料选为Q245R ，腐蚀裕量可取C 2=2mm ，试确定：（1）筒体的厚度；（2）分别计算半球形封头、标准椭圆形封头、碟形封头的厚度，并将计算结果进行比较。
解：（1）由题可知：圆筒形容器内直径mm D i 800=，设计温度为100°C ，设计压力p= 3 MPa ，腐蚀裕量mm C 22=，可取计算压力p c = 3 MPa 。
（2）圆筒体厚度的确定由于圆筒体的材料选为Q245R ，假定其厚度范围为3～16mm ，查附录2得材料的许用应力[]MPa t147=σ；选取筒体采用双面焊对接接头、局部无损检测，则其焊接接头系数85.0=φ。
根据圆筒体厚度的设计公式，可得其计算厚度为：[]mm p D p c t i c 72.9385.0147280032=-⨯⨯⨯=-=φσδ由于Q245R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =13mm （在原假设厚度范围内）厚的钢板。
因此，满足承压要求的筒体名义厚度可确定为13mm 。
（3）封头厚度的确定若采用半球形封头，由于其内径mm D i 800=，故可整体冲压成型，则焊接接头系数0.1=φ，由于封头材料选为Q245R ，假定其厚度范围为3～16mm ，查附录2得材料的许用应力[]MPa t147=σ，根据半球形封头厚度的设计公式，可得其计算厚度为： []mm p D p c t i c 10.430.1147480034=-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q245R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =7mm 厚的钢板。
若采用标准椭圆形封头，由于其内直径mm D i 800=，故可采用整体冲压成型，则焊接接头系数0.1=φ，由于封头材料选为Q245R ，假定其厚度范围为3～16mm ，查附录2得材料的许用应力[]MPa t147=σ，根据标准椭圆形封头厚度的设计公式，可得其计算厚度为：[]mm p D p c t i c 21.835.00.1147280035.02=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q245R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =11mm 厚的钢板（厚度处于原假设范围内）。
若采用标准碟形封头，由于封头材料选为Q245R ，假定其厚度范围为3～16mm ，查附录2得材料的许用应力[]MPa t147=σ；由于其内直径mm D i 800=，故可采用整体冲压成型，则焊接接头系数0.1=φ。
根据标准碟形封头厚度的设计公式[]c t i c p R Mp 5.02-=φσδ取mm D R i i 7209.0==，mm D r i 13617.0==，则33.1136720341341=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=r R M i 代入标准碟形封头厚度的设计公式，可得其计算厚度为：[]mm p R Mp c t i c 91.1035.00.11472800333.15.02=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q245R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可选用δn =14mm 厚的钢板（厚度处于原假设范围内）。
将上面各种封头的计算结果列表比较如下：由表可见，半球形封头单位容积的表面积最小、壁厚最薄、最节省材料，但制造困难。
椭圆形封头材料的消耗，仅次于半球形，但制造容易，因此，综合比较后选用椭圆形封头为宜。
14-4 试确定某一圆筒形容器的名义厚度。
已知该容器内直径为1600 mm ，计算压力为0.2MPa ，设计温度为100°C ，材料为Q345R ，容器纵向对接焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，腐蚀裕量为2mm 。
解：（1）由题可知：圆筒形容器内径mm D i 1600=，设计温度为100°C ，计算压力p c = 0.2 MPa ，取腐蚀裕量mm C 22=，由于焊缝采用双面焊对接接头、局部无损探伤，则焊接接头系数85.0=φ。
由于封头材料选为Q345R ，假定其厚度范围为3～16mm ，查附录2得材料的许用应力[]MPa t 189=σ。
（2）根据圆筒体厚度的设计公式，可得圆筒体的计算厚度为：[]mm p D p c t i c 00.12.085.0189216002.02=-⨯⨯⨯=-=φσδ 由于Q345R 钢板厚度负偏差C 1=0.30mm ，腐蚀裕量mm C 22=，故可初选用δn =4mm 厚的钢板。
另外，由于Q345R 为低合金钢，根据GB150的规定，容器最小厚度mm 3min ≥δ，腐蚀裕量另加。
因此，容器厚度应为：mm d 523=+≥δ，再考虑厚度负偏差，故应选用δn =6mm厚的钢板。
综合考虑，可取其名义厚度为mm n 6=δ。
14-5 一材质为Q245R 的反应釜内直径为1600 mm ，正常操作压力为1.3MPa ，安全阀的开启压力为1.4MPa ，反应温度为200°C ，介质有轻微腐蚀性，取C 2=2mm ，反应釜纵向对接焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，经检修实测最小厚度为12 mm ，试判断该反应釜能否继续使用?解：反应釜材质为Q245R ，在200°C 下的许用应力[]MPa t131=σ，焊缝采用双面焊对接接头、局部无损检测，则其焊接接头系数85.0=φ。
实测最小厚度为12 mm 时，若继续使用，考虑2mm 的腐蚀裕量，则有效厚度mm e 10=δ，该反应釜在使用期内能够承受的最大压力由强度条件决定，即φσδδt e e i D p ][2)(≤+MPa D p e i t e 38.110160085.0131102][2=+⨯⨯⨯=+≤δφσδ 因此，在继续使用期内允许承受的最大工作压力为1.38MPa ，所以该反应釜可以继续使用。
14-6 用Q245R 钢制造的圆筒形容器，其内直径为1600mm ，长10000mm ，两端为标准椭圆形封头，直边高度为40mm ，在室温下真空操作，无安全控制装置，腐蚀裕量C 2 = 2mm 。
试用图算法求筒体厚度。
解：（1）假设筒体名义厚度mm n 14=δ，题中已知C 2=2 mm ，Q245R 钢板的C 1=0.30mm ，则有效厚度mm e 7.11230.014=--=δ，筒体外径mm D o 16281421600=⨯+=，筒体计算长度mm L 7.103474003210080=⨯+=；设计外压MPa p 1.0=。
（2）计算L/D 0、D 0/δe36.616287.101347==o D L ，15.1397.111628==e o D δ（3）查图14-6得00011.0≈A 。
由系数A 查图14-7，以得到系数B 的值。
由于00011.0≈A ，A 值落在温度材料线的左方，则外压应力计算系数（室温下Q245R 的弹性模量E=2×105MPa ）MPa AE B 67.14100.200011.032325=⨯⨯⨯==许用外压力 []MPa D Bp e o 105.015.13967.14==⎪⎭⎫ ⎝⎛=δ 由于[]p p <且接近于[]p ，所选壁厚合适，即mm n 14=δ。