过程装备基础第6。7.8章习题解
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。
过程设备机械基础习题解答
8.175
MPa
12
1m 2m
1.5m 4m 题4-7
D 120
M B 11.21.5 0.31.52 16.125 KN m
B
M B yB Iz
16.125106 50 120 2003
10.08 MPa
12
4-8 单梁吊车，L=8m，起吊重Gmax=28KN, 工字钢[]=125MPa,确定工字钢截面 A 型号。（需考虑工字钢自重）。
1
解：各段轴力
2
3
N1-1 = 30 N N2-2 = -20 N N3-3 = 10 N
1
2
50N
3
30N 10N
1
2
3
N
轴力图
30N
10N
-20N
x
3
3
（b）
3F
2
2
5F
1
1
4F
解：各段轴力
N1-1 = 4 F N2-2 = -F N3-3 = 2 F
3-2 求各段应力及总伸长。E=2×105MPa，
Q2= 0 M2= -10
|Q|max= 10 N |M|max= 15 N-m
（f） 1 q
2 F3
A RC C
D
a
L/2
L/2
B RB
Q o
-4
M o -0.8
5.8 x
-4.2 2.1
x
解：RB= 4.2 N RC=9.8 N
Q1=-10x M1= -5x2
Q2= 5.8 M2= 5.8x-3.2
max
300 510
RA
A
MA
《化工设备机械基础》课后题解答
《化工设备机械基础》课后题解答由机械设备网HYPERLINK""整理PAGEPAGE1第一篇:化工设备材料第一章化工设备材料及其选择名词解释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.泊松比（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。
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。
过程装备力学基础复习题(修改)剖析
过程装备力学基础复习题第一章 弹性力学的内容和基本概念1.弹性力学是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.弹性力学除了研究杆件外，还研究平面问题和空间问题，在研究这些问题时，并不采用变形或应力分布之类的假设，由于结构和受力的复杂性，以无限小的单元体作为研究和分析问题的出发点，并由力平衡方程、几何方程和物理方程等构成数学-力学问题求解。
3.弹性力学基本方程（空间问题） ①平衡微分方程 3个0yx x zxX x y z τστ∂∂∂+++=∂∂∂ 0xy y zy Y xyzτστ∂∂∂+++=∂∂∂0yz xz zZ x y z ττσ∂∂∂+++=∂∂∂ ②几何方程 6个,x xy u v ux x y ξγ∂∂∂==+∂∂∂ ,y yz v w v y y z ξγ∂∂∂==+∂∂∂ ,z zx w u w z z xξγ∂∂∂==+∂∂∂ ③物理方程 6个1()x x y z E ξσμσσ⎡⎤=-+⎣⎦ 1()y y x z E ξσμσσ⎡⎤=-+⎣⎦ 1()z z x y Eξσμσσ⎡⎤=-+⎣⎦ 1xy xy G γτ=1yz yz G γτ=1zx zx Gγτ=这15个基本方程式中包含15个未知数：6个应力分量x σ、y σ、z σ、xy τ、yz τ、zx τ；6个应变分量x ξ、y ξ、z ξ、xy γ、yz γ、zx γ；3个位移分量μνω、、。
4.平面问题可分为平面应力问题和平面应变问题。
（1）当弹性体的一个方向尺寸很小，例如薄板，在板的边缘有平行于板面并沿板厚均匀分布的力作用。
六个应力分量只剩下平行于xOy 面的三个应力分量，即x σ、y σ、xy τ，而且它们只是坐标x ，y 的函数，与z 无关。
这类问题称作平面应力问题。
（2）当弹性体的一个方向尺寸很大，例如很长的柱形体。
在柱形体的表面上，有平行于横截面而不沿长度变化的外力。
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
C
0
P· 6000－FAY· 8000 － FFE· 3000· sin45°=0 2 2 KN FFE= 3
M
A
0
Y 0
6
FAY+FCY+FFEsin45°－P=0
FCY= 1 K N
联立得 FAY=FBY=1/2P=1/2KN
X 0
FAX－FFEsin45°=0
2 KN FAX= 3
第一章 习题讲解 1-1 两球自重为G1和G2,以绳悬挂如图1-33试 画；①小球②大球③两球合在一起的受力图。
FA FBA FAB FB
FA
FB
1-4 棘轮装置如图1-36所示。通过绳子悬挂重量为G的物体，AB为 棘轮的止推爪，B处为平面铰链。试画出棘轮的受力图。
SA′ Y0 X0 G0
G
1-5 塔器竖起的过程如图1-37所示。下断搁 在基础上，在C处系以钢绳并用绞盘拉住，上 端在B处系以钢绳通过定滑轮D连接到卷扬机 E。设塔重为G，试画出塔器的受力图。
解 1、内力计算 用截面法分别计算左段和右段的内力并作杆 的轴力图（b） 得 F左 =4kN（拉） F右 =4kN（拉）
左段：
3 2 F L 4 1 08 0 1 0 5 左 左 L 5 . 0 9 5 5 1 0 （ m ） 左 E A 9 4 左2 0 0 1 0 4 1 0 4
3 F 4 1 0 右 3 . 1 8 M P a 右 A 2 4 右 4 1 0 4
2、各段变形的计算左、右两段的轴力为F左 F右 ， 横截面面积A左、A右，长度L左，L右均不相同，变 力计算应力分别进行。
3、总变形计算
L L L 右 左
过程装备制造基础6-8章复习题.doc
第5章切削加工基础知识一、名词解释切削运动，切削用量，高速钢，硬质合金，切削力，切削热，刀具磨损；材料的切削加工性。
二、填空题1 •对切削刀具材料的基本要求包括 _ , ______ , _____ , _______ 和工艺性。
2. ___________________ 常用刀具材料有 ____________________________ 和 _______ o新型超硬刀具材料包括____ , __________ , _3. _______________________ 砂轮的特性主要包括___ , _________ , ________ , ,__________________________ 等。
4.外圆车刀的切削部分由____________ 面______ 切削刃.以及 _______ 组成。
5. ____________________________________ 切削加工通常产生01|种类型的切屑即切屑、____________________________________ 切屑、_________ 切屑和_______ 切屑。
三、判断题1.主运动和进给运动可以由刀具和工件分别完成，也可以由刀具单独完成。
（）2.总切削力等于切削力、进给力和背向力的总和。
（）3.刀具的标注角度是指刀具在静止参考系中的主要角度。
（）4.在切削时，刀具的前角越小，切削越轻快。
（）6车床的主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的移动。
（）7.钻床的主运动是钻头的旋转运动，进给运动是钻头的轴向移动。
（）&铳床的主运动是刀具的旋转运动，进给运动是工件的移动。
（）9..刀具前角的大小，可根据加工条件有所改变，可以是止值，也可以是负值，而后角不能是负值。
（）10.刀具主偏角具有影响背向力（切深抗力）、刀尖强度、刀具散热状况及主切削刃平均负荷人小的作用。
（）11.加工塑性材料与加工脆性材料相比，应选用较小的前角和后角。
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至关重要的一部分，它涉及到工业生产中的各个环节，如物料输送、温度控制、压力调节等。
在学习过程装备控制的过程中，习题是一种非常有效的学习方法。
本文将为大家提供一些过程装备控制习题的答案，帮助大家更好地理解和应用相关概念。
1. 什么是过程装备控制？过程装备控制是指通过控制系统对工业生产中的各个环节进行监测和调节，以实现生产过程的稳定和优化。
它包括了传感器、执行器、控制器等设备的应用，以及相关的控制算法和策略的设计与实施。
2. 过程装备控制的目的是什么？过程装备控制的目的是确保生产过程中的各个环节能够按照既定的要求进行运行，以实现生产效率的提高和产品质量的稳定。
通过对生产过程的监测和调节，可以避免生产中的不良品产生，提高产品的一致性和可靠性。
3. 什么是PID控制器？PID控制器是一种常用的过程装备控制算法，它通过对误差、偏差和积分项的计算和调整，来实现对过程变量的控制。
PID控制器的全称是比例-积分-微分控制器，它可以根据系统的实际情况进行参数的调整，以实现对过程变量的精确控制。
4. 如何调整PID控制器的参数？PID控制器的参数调整是过程装备控制中的重要一环。
一般来说，可以通过试控法、经验法和优化算法等方法来进行参数的调整。
试控法是指通过多次试验和调整来逐步找到最佳的参数组合；经验法是指根据经验和专业知识来进行参数的初步设定；优化算法是指通过数学模型和计算方法来寻找最优的参数组合。
5. 什么是反馈控制？反馈控制是一种常用的过程装备控制策略，它通过对系统输出的反馈信号进行监测和调整，来实现对系统输入的控制。
反馈控制可以根据系统的实际情况来调整控制器的输出，以实现对系统的稳定和优化。
6. 什么是前馈控制？前馈控制是一种常用的过程装备控制策略，它通过对系统输入的预测和调整，来实现对系统输出的控制。
前馈控制可以根据系统的预期要求来调整控制器的输出，以实现对系统的精确控制。
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）。
过程装备控制技术课后习题及参考答案
过程装备控制技术课后习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。
这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。
两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。
5.什么是闭环控制？什么是开环控制？定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。
开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。
过程装备控制技术及应用习题及参考答案
过程装备控制技术及应用习题及参考答案过程装备控制技术及应用习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1、什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？请问：利用自动化装置去管理生产过程的方法称作生产过程自动化。
主要涵盖：①自动检测系统②信号变压系统③自动压低系统④自动控制系统。
2、自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？请问：一个自动控制系统主要存有两大部分共同组成：一部分就是起至掌控促进作用的全套自动控制装置，包含测量仪表，变送器，掌控仪表以及执行器等；另一部分就是自动控制装置掌控下的生产设备，即为被控对象。
自动控制系统常用的术语存有：被控变量y――被控对象内建议维持预设数值的工艺参数，即为须要掌控的工艺参数，例如锅炉汽包的水位，反应温度；取值值（或设定值）ys――对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值ym――由检测原件获得的被控变量的实际值；压低变量（或控制变量）m――THF1于调节阀，用来消除阻碍影响，具体内容同时实现掌控促进作用的变量称作压低变量，就是调节阀的输入信号；阻碍f――引发被控变量偏移取值值的，除压低变量以外的各种因素；偏差信号（e）――被控变量的实际值与取值值之差，即e=ym-ys掌控信号u――控制器将偏差按一定规律排序获得的量。
3、什么就是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图存有什么相同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
过程装备基础第6。7.8章习题解
第6章 内压薄壁壳体的应力分析6-1 圆锥形壳体的中间面由一与对称轴成α角（称为半顶角）的直线段为母线绕对称轴回转而成，若已知经线上任一点的平行圆半径r ，试导出经线上任一点第一曲率半径R 1和第二曲率半径R 2的表达式。
解：由于圆锥壳的经线为直线，所以，第一曲率半径R 1穷大，第二曲率半径R 2可由图示几何关系导出，即αcos 2rR =6-2 椭球形壳体的经线为一椭圆曲线。
试证明椭球形壳体经线上任一点的第一曲率半径、第二曲率半径的计算公式如下：ba b a r a R 42/322241)]([--=， b b a r a R 2/122242)]([--= 证：经线上任一点的第一曲率半径由下式决定：222/3211dr z d dr dz R ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=（1）第二曲率半径根据图示几何关系，有ϕsin 2rR =（2） 由椭圆方程12222=+bz a r 可计算出式（1）和式（2）中的各量，即z a r b dr dz 22-=， 24222422)]([1z a b a r a b dr dz --=⎪⎭⎫ ⎝⎛+32422222222222za b z z a r b z a b z a dr dz r z b dr z d -=+⋅-=⎪⎭⎫ ⎝⎛--= 将以上各式代入式（1），得：[]ba b a r a z a b z a b a r a b dr z d dr dz R 42/32224324362/322243222/321)]([)/()(1--=--=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=[]24222422222)(11/sin z a b a r a b z a r b drdz drdztg tg --=+=+=ϕϕϕ将此式代入（2）式，得bb a r a r R 2/122242)]([sin --==ϕ。
证毕。
6-3 一压力容器由圆筒形壳体、两端为椭圆形封头组成，已知圆筒内直径为D i =2000mm ，厚度?=20mm ，所受内压p=2MPa ，试确定：（1）圆筒形壳体上的经向应力和周向应力各是多少？（2）如果椭圆形封头a/b 的值分别为2、2和3时，封头厚度为20 mm ，分别确定封头上顶点和赤道点的经向应力与周向应力的值，并确定压应力的作用范围（用角度在图上表示出来）。
机械设计基础第6、7、9章 课后习题参考答案
1．什么是弹性滑动和打滑？对带传动分别有什么影响？答：由于带的弹性及其在带轮两边的拉力差引起的相对滑动称为弹性滑动，使带传动的传动比不准确；打滑指由于某种原因机器出现过载，引起带在带轮面上的全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，造成传动失效。
3．带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？答：带传动的主要失效形式是带在带轮面上的打滑和带的疲劳破坏。
带传动的设计准则是保证在不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和工作寿命。
4. 带传动安装时，为什么要张紧？常见的张紧装置有哪几种？答：（1）带传动工作时依靠带和带轮之间的摩擦来传递运动和动力，因此需要一定的张紧力；（2）利用电动机的自重和调整螺钉调整带的拉力实现张紧；使用张紧轮。
5. 链传动的速度不均匀性是什么原因引起的？如何减轻这种不均匀性？答：（1）刚性链节在链轮上呈多边形分布，在链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性变化，链条垂直于运动方向的分速度也相应作周期性变化，从而产生“多边形效应”，使链传动的速度不均匀。
（2）选取小节距的链条，有利于降低链传动的运动不均匀性。
7. 已知V带传动传递的功率P = 7.5kW，带速v = 10m / s，测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1 = 2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力F e和张紧力F0。
答：9-1 机械平衡的目的是什么？在什么情况下刚性转子可以只进行静平衡？在什么情况下应该进行动平衡？刚性转子达到动平衡的条件是什么？答：（1）消除或减小离心惯性力，降低机械的周期性受迫振动，提高机械的工作精度和可靠性。
（2）对于轴向尺寸较小的盘状转子（通常是指宽径比b / D<0.2的构件），只需进行静平衡。
（3）对于轴向宽度很大的转子（b/D>0.2），需进行动平衡。
（4）满足离心惯性力之和以及惯性力偶矩之和都等于零，即⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F同时满足上述两条件所得到的平衡，则动平衡。
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。
过程装备控制技术及应用课后习题答案）.doc
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）。
《化工设备机械基础》第六章习题解答
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）。
- 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6章 内压薄壁壳体的应力分析
6-1 圆锥形壳体的中间面由一与对称轴成α角（称为半顶角）的直线段为母线绕对称轴回转而成，若已知经线上任一点的平行圆半径r ，试导出经线上任一点第一曲率半径R 1和第二曲率半径R 2的表达式。
解：由于圆锥壳的经线为直线，所以，第一曲率半径R 1
穷大，第二曲率半径R 2可由图示几何关系导出，即
α
cos 2r
R =
6-2 椭球形壳体的经线为一椭圆曲线。
试证明椭球形壳体经线上任一点的第一曲率半径、第二曲率半径的计算公式如下：
b
a b a r a R 4
2
/322241)]([--=， b b a r a R 2/122242)]([--= 证：经线上任一点的第一曲率半径由下式决定：
2
22
/3211dr z d dr dz R ⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
（1）
第二曲率半径根据图示几何关系，有
ϕ
sin 2r
R =
（2） 由椭圆方程
122
22=+b
z a r 可计算出式（1）和式（2）中的各量，即
z a r b dr dz 22-=， 24222422
)]([1z a b a r a b dr dz --=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+
3242
22222222
22z
a b z z a r b z a b z a dr dz r z b dr z d -=+⋅-=⎪⎭⎫ ⎝⎛--= 将以上各式代入式（1），得：
[]
b
a b a r a z a b z a b a r a b dr z d dr dz R 42/322243
24362
/3222432
22
/321)]([)
/()(1--=
--=
⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=
[]
2
4222422
22
2
)
(11/sin z a b a r a b z a r b dr
dz dr
dz
tg tg --=+
=
+=ϕϕϕ
将此式代入（2）式，得
b
b a r a r R 2
/122242)]([sin --==ϕ。
证毕。
6-3 一压力容器由圆筒形壳体、两端为椭圆形封头组成，已知圆筒内直径为D i =2000mm ，厚度δ=20mm ，所受内压p=2MPa ，试确定：
（1）圆筒形壳体上的经向应力和周向应力各是多少？
（2）如果椭圆形封头a/b 的值分别为2、2和3时，封头厚度为20 mm ，分别确定封头上顶点和赤道点的经向应力与周向应力的值，并确定压应力的作用范围（用角度在图上表示出来）。
（3）若封头改为半球形，与筒体等厚度，则封头上的经向应力和周向应力又为多少？ 解：（1）经向应力：MPa pD 5020
42000
24=⨯⨯==
δσϕ （1） 周向应力：MPa 1002==ϕθσσ （2） （2）由于圆筒内直径为2000mm ，所以，封头长半轴a=1000mm. 顶点处两向薄膜应力相等，即
b
a b a b pa r r 5020210002220
=⨯⨯=====δσσϕ
θ
（3） 赤道点的两向薄膜应力如下：
MPa pa a
r 5020
2100022=⨯⨯==
=δσϕ
（4） ])(2[2b
a
-=ϕθσσ （5）
将a/b 的值2、2和3分别代入（3）式和（5）式，就可得到顶点处和赤道处两向薄膜应力的相应值，具体过程略。
当a/b=2时，赤道点的环向应力为零，其他点的两向薄膜应力都大于零，即不存在压应力。
当a/b 的值为2和3时，在赤道附近点的环向应力为压应力，其作用范围由下式决定：
20)2(01
212=⇒=-
⇒=R R
R R ϕθσσ （6） 将第一和第二曲率半径的计算公式代入上式，整理后，得：
2
)(4
2
2
2
a b a r =-， ]
1)/[(2)/(2
-=
b a b a a r （7）
1)/(1/2)]([sin 2
2
2/12224-==--=
b a b
a r
b a r a rb ϕ （8）
当a/b=2时，mm r 5.816)12(2210002
=-⨯=
，
5774.0121sin 2
=-=ϕ，︒=26.35ϕ；
当a/b=3时，mm r 0.750)
13(2310002=-⨯=。
3536.01
31sin 2
=-=
ϕ，︒=7.20ϕ
（a ） （b ）
图（a ）和图（b ）表示了这两种情况周向压应力的作用范围，即周向应力为零的点至赤
道点的这一段上所有点的周向薄膜应力都为零。
（3）若封头改为半球形，与筒体等厚度，则封头上的经向应力和周向应力是相等的，即
MPa pD
504==
=δ
σσϕθ。
6-4 半顶角α=30°、厚度为10mm 的圆锥形壳体，所受内压p=2MPa ，在经线上距顶点为100mm 点的两向薄膜应力为多少？
解：在经线上距顶点为100mm 点的平行圆半径为：
r=100sin30°=50mm ，
于是，该点的两向薄膜应力如下：
MPa pr 55.1130cos 102
50cos =︒
⨯⨯==
αδσθ，MPa 77.5=ϕσ
6-5 现有内直径为2000 mm 的圆筒形壳体，经实测其厚度为10.5 mm 。
已知圆筒形壳体材料的许用应力[σ]=133MPa 。
试按最大薄膜应力来判断该圆筒形壳体能否承受1.5MPa 的压力。
解：最大薄膜应力为周向应力，其强度条件为：
][2σδσθ≤=
pD ， M P a D p 3965.11332000
5
.102][2=⨯⨯=≤σδ 即该圆筒形壳体能够承受的最大内压为1.3965MPa ，显然，不能承受1.5MPa 的压力。
6-6 敞口圆筒形容器中盛有某种密度为ρ的液体，试求在如下两种情况下筒壁中的最大薄膜应力：（1）放在地面上[图（a ）]；（2）被提离地面后[图（b ）]。
设圆筒形容器的内直径为D 、厚度为δ。
解：由于容器为敞口，故容器内外均受大气压作用，即液面上部表压为零，筒体中各点的两向薄膜应力仅由液柱静压力产生，最大静压力p max =ρgH ，故不论是放在地面上，还是被提离地面，最大周向薄膜应力均由下式决定：
δ
ρδσθ22max max gHD
D p ==
经向薄膜应力要满足圆筒壳体的轴向平衡条件。
用与壳体轴线相垂直的横截面将圆筒壳截开，画出受力图，如图（c ）和图（d ）所示。
显然，放在地地面上时，经向薄膜应力为零；容器被提离地面后，向上的提离地面的作用力应等于液体的重力，即
4
2g
H D ρπ，故其平衡
条件为：
4
2g
H D D ρπδσπϕ=
∴
δ
ρσϕ4g
DH =
(a) (b) (c) 放在地面上时 (d)被提离地面时
6-7 有一立式圆筒形储油罐，如图所示，罐体内直
径为5000 mm ，厚度为10mm ，油的密度为700kg/m 3。
设当地大气压力p 0=0.1MPa ，试计算油面上方气体压力p=0.1MPa 和p=0.25MPa 两种情况下油罐筒体中的最大经向应力和最大周向应力。
解：根据上题求解所得结果，易知：
δ
σϕ4)(0D
p p -=
δ
ρδσθ2])[(20max max D
gH p p D p +-==
当p=0.1MPa 时，有
4)(0=-=
δ
σϕD
p p ，
MPa 87.3010
25000
]10188.9700)1.01.0[(6max =⨯⨯⨯⨯⨯+-=-θσ
当p=0.25MPa 时，有
MPa D p p 75.1810
45000
)1.025.0(4)(0=⨯⨯-=-=
δσϕ，
MPa 37.6887.3010
25000
)1.025.0(max =+⨯⨯-=
θσ。