《化工设备机械基础》习题解答
[理学]化工设备机械基础习题解答
![[理学]化工设备机械基础习题解答](https://img.taocdn.com/s3/m/58cfdb32ff00bed5b9f31d39.png)
目录化工设备机械基础课后习题解答 .............................. 错误！未定义书签。
EXERCISE EXPLANATION AND DESIGNING OF THE BASIC OF CHEMICAL EQUIPMENT AND MECHANISM .. 错误！未定义书签。
第一章刚体的受力分析及其平衡规律 .. (2)第一部分例题及其解析 (2)第二部分习题及其解答 (10)第二章金属的力学性能 (18)第一部分例题及其解析 (18)第二部分习题及其解答 (19)第三章受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算 (22)第一部分例题及其解析 (22)第二部分习题及其解答 (24)第四章直梁的弯曲 (27)第一部分例题及其解析 (27)第二部分习题及其解答 (35)第五章圆轴的扭转 (39)第一部分例题及其解析 (39)第二部分习题及其解答 (43)第六章压力容器与化工设备常用材料 (46)第一部分习题及其解析 (46)第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力、与二次应力 (48)第一部分习题及其解析 (48)第八章内压容器 (52)第一部分例题及其解析 (52)O(c)CAB(a )第二部分 习题及其解答 (55)第九章 外压容器与压杆的稳定计算 (60)第一部分 例题及其解析 .................................................................................................................. 60 第二部分 习题及其解答 .. (67)第一章 刚体的受力分析及其平衡规律第一部分 例题及其解析1.下图(a)是一个三角支架，它由两根杆和三个销钉组成，销钉A 、C 将杆与墙 连接，销钉B 则将两杆连接在一起。
当AB 杆中央 置一重物时，试确定AB 杆两端的约束反力力线方 位（杆的自身质量不计）。
《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。
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=⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασ SPRR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 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bb b y x A a R a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ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=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 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。
化工设备机械基础课后习题答案(较完整版)__第二版__赵军张红忱段正红主编__来自西大
MZ 0
[(T1 t1) 500 (T2 t2 ) sin 301500)] NBY 2000 0 NBY 4.125KN
MY 0
(T2 t2 ) sin 301500 NBZ 2000 0
NBZ 3.897KN
Z 0
N AZ NBZ (T2 t2 ) cos 30 0
14.8
螺栓应至少为16个
解 选取C为研究对象 1、如图所示，由平衡方程得
∑Fx=0 FAC Cos30o－FBCCos30o=0 ∑Fy=0 FAC Sin30o－F＋FBCSin30o =0 解得 FAC =FBC=F
2、许用应力为 杆AC的承载极限：
F1
σ AC
AAC
160 106
（3）作剪力图和弯矩图
Me M1
ql 2 2
0
FAy ql
ql 2 M1 2
（2）列剪力方程和弯矩方程
（3）作剪力图和弯矩图
FS (x)=ql qx (0< x< l)
M
(x)
M1
qx2 2
+FAy x
(0 x< l)
（2）列剪力方程和弯矩方程
FA
FB
3ql 2
0
FBl
3ql 2
3l 4
解b 使用截面法，沿截面1-1将杆分 成两段，取出右段并画出受力图（b）
用FN1表示左段对右段的作用， 由平衡方程∑Fx=0，得FN1 =F（拉）
同理，可以计算横截面2-2上的轴 力FN2，由截面2-2右段图（c）的平 衡方程Fx=0 ∑，得FN2= F（压）
同理，可以计算横截面3-3上的轴力 FN3，由截面3-3左段图（d）的平衡 方程∑Fx=0，得FN3=F（拉）
化工设备机械基础习题解答
《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择名词讲明A 组：1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时刻而增加的现象。
或者金属在高温顺应力的作用下逐步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）:材料在弹性范畴内，应力和应变成正比，即（7 =E£ , 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抗击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突击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊桑比（卩）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
关于钢材，a =0.3。
7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质腐蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抗击能力。
8.抗氧化性：金属和合金抗击被氧化的能力。
9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始显现塑性变形的应力。
它代表材料抗击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.冷静钢：冷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Si02和AI2O3。
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专门多 形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。
3. 半冷静钢：介于冷静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部 结构下半部像沸腾钢，上半部像冷静钢。
4. 低碳钢：含碳量低于 0.25%的碳素钢。
化工设备机械基础习题和答案
《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04. 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(口):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，二o. 3 07. 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Si02 和A1203 0钢镀膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。
钢键上部形成集中缩孔，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。
其链模上小下大，浇注后钢液在键模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。
沸腾钢徒中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全键之中，因而内部结构疏松。
3. 半镇静钢:介于镇静钢和沸腾钢之间，链模也是上小下大，钢链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。
化工设备机械基础习题及答案
化工设备机械基础习题及答案1. 机械基础习题1.1 简答题1.请简要描述机械的定义和作用。
2.什么是机械运动及其分类？3.机械工作过程中，为什么需要进行润滑？4.机械设备中常见的噪音是如何产生的？如何进行噪音控制？5.请简要介绍机械底盘的作用和构造。
6.什么是机械传动？请列举常见的机械传动方式。
7.请解释机械冷却的原理及常见的冷却方式。
1.2 计算题1.一个轴承的额定载荷为10 kN，轴承使用寿命为5000小时。
若该轴承在运行时的实际载荷为6 kN，求该轴承的计算寿命。
2.一台风机的输出功率为25 kW，风机的效率为80%，求该风机的输入功率。
3.一台离心压缩机的进气压力为0.1 MPa，进气温度为20℃，压缩比为4，求压缩机的排气温度。
4.一台柴油发动机的缸数为6，每缸的工作容积为400 mL，该发动机的压缩比为15，求该发动机的总工作容积。
5.一台减速器的输入转速为1500 rpm，输出转速为300 rpm，求减速器的传动比。
2. 机械基础答案2.1 简答题答案1.机械是一种能够将输入的能量转化为某种有用的效果或工作的装置。
它在工业生产中起到了非常重要的作用，用于完成各种生产工序，提高生产效率。
2.机械运动是指物体在空间中相对位置的变化。
根据轨迹的形状和运动规律的不同，机械运动可以分为直线运动、旋转运动、往复运动等几种类型。
3.在机械工作过程中，由于各零部件之间的摩擦、磨损，以及高速运动时的振动等因素，需要进行润滑来减少摩擦、降低磨损、降低噪音和冷却零部件。
4.机械设备中的噪音主要来自于机械零部件的振动和运动产生的声音。
噪音可以通过加装吸音材料、减少噪音源和隔音等措施来进行控制。
5.机械底盘是机械设备的一个重要组成部分，它起到了支撑、固定和保护机械设备的作用。
机械底盘一般由底座、支撑脚、固定螺栓等部件组成。
6.机械传动是指将动力源的动力通过传动装置传递到被驱动装置的过程。
常见的机械传动方式包括齿轮传动、链条传动、带传动等。
化工设备机械基础作业问题详解
《化工设备机械基础》习题解答二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（ ）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（ 外）径。
第三章 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：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，受均匀气体压力作用，哪些能用薄膜理论求解壁应力？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，其介质压力，只充满液体，因为圆筒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。
化工设备机械基础习题(含答案).
1. 图示结构,AB 杆为5号槽钢,许用应力[]MPa 1601=σ,BC 杆为2=bh 的矩形截面长杆, 截面尺寸mm h 100=,许用应力[]MPa 82=σ已知:承受的载荷KN P 128=。
(1校核结构的强度。
(2若要求两杆的应力都达到各自的许用应力, 两杆的截面尺寸应取多大?2. 圆孔拉刀的柄用销板和拉床拉头联接,最大拉销力P=136KN,尺寸:d=50㎜,t=12㎜,a=20㎜,b=60㎜。
销板的许用剪应力[τ]=120Mpa,许用挤压应力[σjy]=260Mpa,试校核销板的强度。
3. 图示一起重机及行车梁,梁由两根工字钢组成,起重机自重KN G 50=,起重量KN P 10=,若[]MP a 160=σ,[]MPa 100=τ,试选定工字钢的型号。
4.已知等截面轴输入与输出的功率如图所示,转速rmp n 15=。
[],40MPa =τ[]GPaG m 80,3.0== υ,试设计轴的直径。
1.解:(1求两杆的轴力03060=+ Cos S Cos S BC AB 代入数值得KN S AB 85.110=03060=--P Sin S Sin S BC BCKN S BC 64-=(与假设方向相反(2校核强度AB 杆:[]1231601093.61085.110σσ==⨯⨯==MPa A S AB AB AB AB 杆即可选用5号槽钢BC 杆:[]238.12501001064σσ>=⨯⨯==MPa A S BC BC BC 强度不够重新选截面:[]2322800081064mm S A BC =⨯=≥σ80002=⨯b b mm b 25.63= mm h 5.126=尺寸为27.124.6cm h b ⨯=⨯2.解:(1剪切强度M P a bt P A Q 4.94126021013623=⨯⨯⨯===τ<[]τ(2挤压强度[]jy jyjy MPa dt P σσ 7.2261250101363=⨯⨯==所以销板的强度足够。
化工设备机械基础习题答案
P
3Pa
2Pa
Pa
习题解答 第1章
.37.
2019/6/22
1-15(f)
(1)求支座反力：
RA
RB
MB 0 RA 4a P3a 2P a 0
RA
5 4
P
RB
7 4
P
习题解答 第1章
.38.
2019/6/22
（2）分段列Fs（x）、M（x）。
AC段：
Px2
Pa
5Pa 4
7Pa 4
RB
7P 4
习题解答 第1章
.40.
2019/6/22
1-15(g)
Fs x ql x
x
M x ql2 q l x l x
2
ql
1 q x l 2 ql2
2
ql 2
ql2 2
习题解答 第1章
.41.
Fs Fs
Fs
Fs
习题解答 第1章
.26.
1-15(a)
2019/6/22
Fs x ql qx
M x qlx qx x
x
2
Fs
max
2ql
ql
M max
3 2
ql 2
2ql
3ql2 2
习题解答 第1章
.27.
2019/6/22
1-15(b)
2019/6/22
整体受力图：
NAx A
B
C
F D
NAy
NAx A NAy
RB
NCx C
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》习题解答二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。
3、查手册找出下列无封钢管的公称直径DN是多少毫米？规格Φ14×3Φ25×3Φ45×3.5Φ57×3.5Φ108×4DN（mm）102040501004、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级？PN（Mpa）0.250.60 1.0 1.6 2.5 4.0 6.45、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级？PN（Mpa）0.10.250.400.60 1.0 1.6 2.5 4.0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。
化工设备机械基础作业答案
《化工设备机械基础》习题解答二、填空题1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（ 内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（ 外）径。
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。
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）L2 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）。
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
二、指出下列容器属于一、二、三类容器的哪一类
A组：
三、填空题
1、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的（内）径。
2、无缝钢管做筒体时，其公称直径是指它们的（外）径。
压力p
≥0.1MPa；②内直径Di≥150mm，且容积V≥0.025m3；③介质为气体、液化气或最高w
工作温度高于标准沸点的液体。
）
7．我国现有与压力容器相关的标准与规定有近（300）个。
8．我国现行的关于压力容器具有强制性的、法规性的规定主要有（《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》、《钢制压力容器》）三个。
9．GB150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的（核心）标准。
10．容器机械设计的基本要求主要有（强度、刚度、稳定性、耐久性、密封性、节省材料和便于制造、方便操作和便于运输、技术经济指标合理）等八条。
化工设备机械基础习题(含答案)
1. 图示结构，AB 杆为5号槽钢，许用应力[]MPa 1601=σ，BC 杆为2=bh的矩形截面长杆， 截面尺寸mm h 100=，许用应力[]MPa 82=σ已知：承受的载荷KNP 128=。
（1）校核结构的强度。
（2）若要求两杆的应力都达到各自的许用应力， 两杆的截面尺寸应取多大？1.解：（1）求两杆的轴力03060=+Cos S Cos S BC AB 代入数值得KNS AB 85.110=03060=--P Sin S Sin S BC BCKN S BC 64-=（与假设方向相反）（2）校核强度 AB 杆：[]1231601093.61085.110σσ==⨯⨯==MPa A S AB AB ABAB 杆即可选用5号槽钢BC 杆：[]238.12501001064σσ>=⨯⨯==MPa A S BC BC BC强度不够 重新选截面：[]2322800081064mm S A BC=⨯=≥σ80002=⨯b b mm b 25.63= mm h 5.126=尺寸为2. 圆孔拉刀的柄用销板和拉床拉头联接，最大拉销力P=136KN ，尺寸：d=50㎜，t=12㎜，a=20㎜，b=60㎜。
销板的许用剪应力[τ]=120Mpa ，许用挤压应力[σjy ]=260Mpa ， 试校核销板的强度。
2.解：（1）剪切强度M P a bt PA Q 4.94126021013623=⨯⨯⨯===τ＜[]τ（2）挤压强度[]jy jyjyMPa dt P σσ 7.2261250101363=⨯⨯==所以销板的强度足够。
3. 图示一起重机及行车梁，梁由两根工字钢组成，起重机自重KNG 50=，起重量KN P 10=，若[]MPa 160=σ，[]MPa 100=τ，试选定工字钢的型号。
3.解：（1）确定起重机的两个轮子作用给梁的载荷F C 和F D 由起重机的受力平衡关系可求得：0=∑CM052=--G P F DKN F D 50250105=+⨯=KNF C 105060=-=（2）确定梁内的最大弯矩M max由于起重机在梁上行走，作用在梁上的是两个移动的集中载荷。
(完整版)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。
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钢制M24的螺栓，螺栓的许用应力[σ]=54MPa，由螺纹标准查出M24螺栓的根径d=20.7mm，试计算需要多少个螺栓(螺栓是沿圆周均匀分布，螺栓数应取4的倍数)。
化工设备机械基础课后习题答案(较完整版)__第二版__赵军张红忱段正红主编__来自西大
T3 T4
2P 2
以C节点为研究对象 呀，受力如 图
T5 T1 cos 45 T4' cos 45 0
T5 P
′豫
30
NAZ趟
NAy沁
NBZ狮 NBy腋
解： MX 0
波 (T1 t1)r1 (T2 t2 )r2 0
得：嫂T2 t2 2KN ∵额T2 2t2
T2 4KN t2 2KN
MZ 0
[(T1 t1) 500 (T2 t2 ) sin 301500)] NBY 2000 0 NBY 4.125KN
MY 0
(T2 t2 ) sin 301500 NBZ 2000 0
NBZ 3.897KN
Z 0
N AZ NBZ (T2 t2 ) cos 30 0
MC 0
Y 0 X 0 MA 0
FAY+FBY=P邻 FAX+FBX =0 羔
P·6000－FAY幕·8000 － FF磁E·3000·sin乾45 FFE=脐2 32 KN
Y 0
-P·2000+FB慷Y·4000=0 FAY+FCY+FF炉Esin45°－P=0
联立得 FAY=F饱BY=1/2P=1/铡2KN
2、许用应力为 杆尿AC的承载极限：
YA
疡
A厂
XA菭
B毛
XB礁
俯 2XB 襟 －G×1=0，XB籂
=10XkN0
差Y 0 咀 XA+XB=0，泣
XA
喜=-10kN
蝇
琵 YA－G=0， 仓
解 取支架BC为研究傍对象
画受力图如图
B
SC C可鄙
SB撂
斧
∑MA ＝0泅 -G×400-G× 怕(400+720)+泞SB× (400+7孰 20)sin45°=0
《化工设备机械基础》习题解答
1 《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σEε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μ0.3 。
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。
《化工设备机械基础》习题解答.
1010
==b
a
标准椭圆形封头
b b
b y x A R R
2
22
1
, :
, 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 22244
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
638
44=⨯=
=
σ
S
P R
R
m =
+
2
1
θ
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。
cr
e cr 2. 1625]
[ (
(295. 12215517. 10
【解】（1）确定参数：D i =10m; S n =22mm; υ=1.0; C=2mm; [σ]t =147MPa.
S e = Sn -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
1000020
0. 11474][4][=+⨯⨯⨯=
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
MP S PD m 6384100824=⨯⨯==σSPRR m =+21σσθ MP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21D A R R =∞=点MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασSP RR m =+21σσθ MP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R R B 点0==σσθm3. 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 bb b y x A aR a R 2221,:),0====点（MP S Pa m 5.502010101=⨯===θσσMPa sbPB b a x am 3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP ba x a 7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pa m 25.25202101012=⨯⨯==σ MPa S Pa 5.502010101-=⨯-=-=σθ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=16mm1.00196.081616<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 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=20mm1.0001996.01002020<==D S 属薄壁容器 MPa S PD m 15.75204100206.04=⨯⨯===σσθ3. 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=30mm1.00148.0203030<==D S 属薄壁容器 MP S PD m 75.50304203024=⨯⨯==σ最大工作应力：MP S PD 5.101302203022=⨯⨯==σθ（2）椭球： ①时 2=ba在x=0，y=b,（顶点处）有最大值 MP b a S Pa m 78.71302210153)(2)(max =⨯⨯⨯===σσθ②时 2=ba，在x=0,y=b 处（顶点处）MP b a S Pa m 5.101302210153)(2)(max =⨯⨯⨯===σσθ在x=a,y=0点（边缘处）MP b a S Pa 5.101302210153)(2)(max -=⨯⨯⨯-=-=σθ③ 时 5.2=ba，在x=0,y=b 处（顶点处）MP b a S Pa m 88.1263025.210153)(2)(max =⨯⨯⨯==σ在x=a,y=0点（边缘处）MP ba S Pa 69.215)2(2)(22max -=-=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=,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 = =（装有安全阀）;D i = DN=2000mm( 钢板卷制); S n =22mm; S e = S n-C=20mmφ=（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 1.111202)202000(2.22)(=⨯+⨯=+=σ2、 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=,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=; C=2mm; [σ]t=147MPa.S e = S n -C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.ae i e t wMP S D S P 17.12010000200.11474][4][=+⨯⨯⨯=+=φσ3、 某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5℃~105℃,工作压力为,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 =; p c = p w =（装有安全阀） φ=（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 =（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 ct i c 8.1476.185.09.1122160076.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσC 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=+=15.6mm. 圆整后，S n =16mm.（1）水压试验校核see i T T S S D p φσσ9.02)(≤+=有效壁厚 S e = S n -C==15.2mm 试验压力 MPa PP tT67.29.11213776.125.1][][25.1=⨯⨯==σσ 计算应力 141.86MPa 15.2215.2)(16002.67 2)(=⨯+⨯=+=e e i T T S S D P σ应力校核MPa 8.15685.02059.0 9.0=⨯⨯=φσsφσσS 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 =,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 =.φ=（双面焊对接接头, 局部探伤）16MnR ： 常温下的许用应力 [?] = 170 MPa设计温度下的许用应力 [?]t = 170 MPa 常温度下的屈服点 ?s = 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 et w S D S p +=φσMPa 33.21316001385.01702=+⨯⨯⨯=∵ 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 =,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 =; t=40℃;φ=（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 ，?s = 390 MPa（2）筒体壁厚设计：mm p D p S ct i c 16.78.10.1177214008.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσC 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=+=8.41mm. 圆整后，S n =9mm.（3）筒体水压试验校核see i T T S S D p φσσ9.02)(≤+=有效壁厚 S e = S n -C==7.75mm试验压力 MPa PP tT25.21771778.125.1][][25.1=⨯⨯==σσ 计算应力 204.35MPa 7.7527.75)(14002.25 2)(=⨯+⨯=+=e e i T T S S D P σ应力校核MPa 35113909.0 9.0=⨯⨯=φσsφσσS 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 ct i c 57.38.10.1177414008.1][4=-⨯⨯⨯=-=φσC 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=+=4.82mm. 圆整后，S n =5mm. 标准椭圆封头：mm p D Kp S ct i c 1.78.15.00.1177214008.10.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=φσ名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=8.35mm. 圆整后，S n =9mm. 标准碟形封头：mm p D Mp S ct i c 4.98.15.00.1177214008.1325.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=φσ名义壁厚：S n =S+C+圆整， S+C=+=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，E=206GPa。