级化工设备设计基础课程试题(B卷)答案

2006 级《化工设备设计基础》课程试题（B 卷）答案
一、力学部分计算题：（共50分）
1、（10分）
2sin 30
2306030
51.99tg300.577BC AB G
S G KN
G S KN
=
==⨯====
（5分）
安全 （5分）
2、（15分）
解：0y F ∑= （5分）
0M ∑= （5分）
最大弯矩发生在梁的中点，其值为2
max 8
ql M =
（3分） （3分）
max 159120MPa MPa σ=不满足要求 （2分）
1
()02
ql qx Q x --=1()2
Q x ql qx =-1()()2
M x qx l x =-211
()022
qx qlx M x -+=0x l
()0x l ≤≤232
max max 331112102881590.043232
Z ql M
MPa
W D σππ⨯⨯⨯====⨯3
12
13
22
251.9910105.9[]120254
601084.88[]120304
AB BC S MPa MPa A S MPa MPa A σσπσσπ⨯===<=⨯⨯===<=⨯
3、（15分）
解： 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩
（3分）
实心轴
（5分）
空心轴
（5分）
d 2＝=23 mm
确定实心轴与空心轴的重量之比
（2分）
4、（10分）
横梁承受拉弯组合荷载，危险面为梁中间。

（2分）
（4分）
（4分）
（2分）
75
954995497162N m 100
x P M T n ==⨯
=⨯=⋅..max13
11
1640MPa πx x P M M W d τ=
==3
16
167162
0045m=45mm
π4010d ⨯=
=⨯⨯..()
max234221640MPa π1x x P M M W D τα===-()3
246
167162
0046m=46mm π1-4010
D α⨯=
=⨯⨯..()
2231
132222245101 1.28461010.51A d A D α--⎛⎫⨯==⨯ ⎪⨯--⎝⎭
＝maxN cos N P A bh
α
σ=
=126sin cos 148.7MPa []Pl P bh bh
αασ=
+=<max max M N
W A
σ=
+max 1max 26sin M Pl W bh α
σ==
二、 是非题：在题后括号内，正确划“√”，错误划“×”（共10分，每小题1分）
1.
《压力容器安全技术监察规程》把压力容器按其破坏时造成的危害程度
分为三类，其中三类容器破坏时造成的危害程度最大，因而在设计、制造和使用方面对其要求最高。

（√）
2. 容器法兰与管法兰的PN 、DN 相同时可以相互代用。

（×）
3. 压力容器强度校核时公式中用到的厚度是有效厚度。

（√）
4.
内压容器的有效厚度δe 一般都大于计算厚度δ，因此容器最高允许工作
压力[p w ]总是大于设计压力p 。

（√）
5. 从稳定性考虑，外压容器设计选材时应选用弹性模量较大的材料。

（√）
6. 决定外压加强圈抗失稳能力的截面几何参数是截面面积。

（×）
7. 圆筒形容器上开孔处的应力集中系数是φmax σσ=K 。

（×）
8.
为减小鞍座处壳体截面的应力，卧式容器的鞍座距椭圆形封头直边切线
的距离A 应该≤0.2L 和（式中L 为筒体长度，D 0为筒体外径）。

（√）
9.
圆筒形容器上开椭圆孔时，为降低开孔边缘的应力集中程度，应使椭圆
的长轴方向垂直于圆筒的轴线，且长短轴之比越大越好。

（×）
10. 卧式容器选用鞍座时，一般可选用两个鞍座，容器较长时也可选用多于两个，其中应当有一个而且只能有一个F 型，其余应为S 型。

（√）
三、 选择题：将正确答案的顺序号填入题后的括号内（共10分，每小题1分）
1. 设计压力为的容器属于 。

（B ）
A ．低压容器 B. 中压容器 C.高压容器 D. 超高压容器
2.钢材的强度随温度的升高而，韧性和塑性随温度的降低而。

（A）
A．下降，升高 B．下降，下降 C．升高，下降 D．升高，升高
3.不锈钢材料0Cr18Ni9牌号中的“0”表示其含碳量低于。

（B） A．百分之一 B. 千分之一 C. 万分之一 D. 万分之三
4.对于低温容器，设计选材时应特别注意材料的。

（D）
A．低温强度 B. 低温刚度 C. 低温硬度 D. 低温韧性
5.直径为D，过渡圆弧半径为r的碟形封头过渡圆弧与直边交点处过渡圆
弧上的第一、第二曲率半径分别是：（A）
A. ρ1=r，ρ2=D/2
B. ρ1=D/2，ρ2=r
C. ρ1=∞，ρ2= D/2
D. ρ1=∞，ρ2=r
6.从受力角度考虑，椭圆形封头、碟形封头、半球形封头和折边球面封头
四种凸形封头中，的受力情况最好。

（C） A．椭圆形封头 B. 碟形封头 C. 半球形封头 D. 折边球面封头
7.低碳钢拉伸试验的整个过程，按顺序大致可分为如下四个阶段。

（ B ）
A. 弹性阶段、强化阶段、屈服阶段和颈缩阶段
B. 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段
C. 弹性阶段、颈缩阶段、强化阶段和屈服阶段
D. 屈服阶段、弹性阶段、强化阶段和颈缩阶段
8.球壳上的开孔，开孔系数ρ，δnt/δn，应力集中系数K越大。

（B）
A．越大，越大 B．越大，越小 C．越小，越小 D．越小，越大
9.无缝钢管的公称直径指的是管子的。

（D）
A．内径 B. 外径 C. 中径 D. 其他
10.设计中选用标准法兰的压力等级时，除考虑法兰的类型、材料、最高工
作压力外，还应考虑法兰的：（D） A．公称直径 B. 密封面型式 C. 垫片种类 D. 工作温度
四、 简答题：（共10分，每小题5分）
1、双面焊100％无损探伤，φ=1。

局部探伤φ=， 单面焊100％无损探伤，φ=。

局部探伤φ=
2、为了保证构件在外力作用下安全工作，其必须满足哪三方面的要求 强度、刚度和稳定性
五、 计算题：（共20分，每小题10分）
1、解：（1）根据微体平衡方程：
在截面1-1处：R 1＝∞，R 2＝D
/2，δ=S ，
p z = -( p +ρgz )
则 ①（4分）
取分离体如右下图所示，建立区域平衡方程：
已知
则 ②（4分） （2）由式①、②可知容器筒体上的最大应力为周向应力，发生在容器的底部
（2分）
2、解：（1）设计筒体的壁厚
[]mm 11.8340
.20.117022000
0.22c
t
i
c =-⨯⨯⨯=
-=
p D p φσδ
d 11.834 0.25113.084 mm δ=++=
()S
D
gz p 2θρσ+=04ππz 2
φ=--
W p D DS σgz
p p g z H D W ρρ+=-=z 2 ,)(4
π
S
D
gH p 4)(φρσ+=
()()6
max θ
0.1107009.812222.75 MPa
220.005
z H
p gH D S ρσσ=⨯+⨯⨯⨯+====⨯
经圆整，取筒体的名义厚度m m 14n =δ。

（5分） （2）设计封头的壁厚
[]mm 11.7990
.25.00.117022000
0.25.02c
t
i
c =⨯-⨯⨯⨯=
-=
p D p φσδ
设计厚度为：
d 11.799 0.25113.049 mm δ=++=经圆整，取封头的名义厚度m m 14n =δ。

（5分）。