第一章化工设备材料及其选择
第一章化工设备材料及其选择
第六章化工设备材料及其选择一、名词解释：1、延伸率2、冲击功和冲击韧度3、耐腐蚀性4、屈服点5、抗拉强度6、普通碳素钢7、优质碳素钢8、不锈钢和不锈耐酸钢9、锅炉钢10、容器钢11、晶间腐蚀二、指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量第七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一、名词解释1、第一曲率半径2、第二曲率半径3、区域平衡方程式4、微体平衡方程式5、无力矩理论6、边缘应力的局部性二、指出和计算下列回转壳体上诸点的第一和第二曲率半径A组：1、球壳上任一点2、圆锥壳上之M点3、碟形壳上之连接点A与 B三、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mσ和θσ1、球壳上任一点。
已知：p ＝2MPa ，D ＝1008mm ，S ＝8mm 。
(图3-34)2、圆锥壳上之A 点和B 点。
已知：p ＝0.5MPa ，D ＝1010mm ，S ＝10mm ，α＝30°。
(图3-35)3、椭球壳上之A 、B 、C 点。
已知：p ＝1MPa ，a ＝1010mm ，b ＝50.5mm ，S ＝20mm ，B 点处座标x ＝600mm 。
(图3-36)图3-34 图3-35 图3-36四、工程应用题1、有一平均直径为10020mm 的球形容器，其工作压力为0.6MPa ，厚度为20mm ,试求该球形容器壁内的工作应力。
2、有一承受气体内压的圆筒形容器，两端均为椭圆形封头。
已知圆筒平均工资直径为2030mm ,筒体与封头厚度均为30mm ，工作压力为3MPa ,试求： （1） 圆筒壁内的最大工作应力；（2） 若封头椭圆长、短半轴之比分别为2,2,2.5时，计算封头上薄膜应力m σ和θσ的最大值并确定其所在位置。
第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计一．名词解释1、弹性失效设计准则2、强度条件3、计算厚度4、名义厚度5、有效厚度6、最小厚度二．填空1、有一容器，其最高气体工作压力为1.6Mpa，无液体静压作用，工作温度≤150℃，且装有安全阀，试确定该容器的设计压力p=（）Mpa；计算压力p c=（）Mpa；水压试验压力p T=（）Mpa。
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。
化工设备机械基础习题解答86184
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。
海川化工论坛- 四川理工大学化工设备基础[1]
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第一章化工设备材料及其选择本章重点：材料的力学性能及化工设备材料的选择本章难点：材料的性能建议学时：4学时第一节概述一、化工设备选材的重要性和复杂性1、操作条件的限制2、制造条件的限制设备在制造过程中，要经过各种冷、热加工使它成型，例如下料、卷板、焊接、热处理等，要求材料的加工性能要好。
3、材料自身性能的限制二、选材要抓住主要矛盾，遵循适用、安全和经济的原则。
(1)材料品种应符合我国资源和供应情况；(2)材质可靠，能保证使用寿命；(3)要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质能耐腐蚀；(4)便于制造加工，焊接性能良好；(5)成本低。
第二节材料的性能一、力学性能材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破坏的能力，叫做材料的力学性能。
主要包括强度、塑性、韧性和硬度，这是设计时选用材料的重要依据1、强度强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。
常用的强度指标有屈服点和抗拉强度等。
（我们先看两个实例，再作总结）[实例1]常温拉应力下20号钢的拉抻试验[实例2]高碳钢T10A的拉伸试验(1)屈服点（s σ）金屑材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现象，习惯上称为“屈服”。
发生屈服现象时的应力．即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”，用s σ(MPa)表示。
它即代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
条件屈服点（2.0σ）工程中规定发生0.2％残余伸长时的应力，作为“条件屈服点”(2)抗拉强度（b σ）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，叫做抗拉强度。
由于外力形式的不同，有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。
抗拉强度是压力容器设计常用的性能指标，(3) 蠕变极限（n σ）蠕变现象[实例1] （某工厂的蒸汽管，由于存在蠕变，管径随时间的延长不断增大，壁厚减薄，最后导致破裂。
）[实例2] （汽轮机的叶片，可能因蠕变发生过大的塑性变形，以致与轮壳相碰而打碎。
第一章化工设备材料及其选择
第⼀章化⼯设备材料及其选择第六章化⼯设备材料及其选择⼀、名词解释：1、延伸率2、冲击功和冲击韧度3、耐腐蚀性4、屈服点5、抗拉强度6、普通碳素钢7、优质碳素钢8、不锈钢和不锈耐酸钢9、锅炉钢10、容器钢11、晶间腐蚀⼆、指出下列钢材的种类、含碳量及合⾦元素含量第七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⼀、名词解释1、第⼀曲率半径2、第⼆曲率半径3、区域平衡⽅程式4、微体平衡⽅程式5、⽆⼒矩理论6、边缘应⼒的局部性⼆、指出和计算下列回转壳体上诸点的第⼀和第⼆曲率半径A组：1、球壳上任⼀点2、圆锥壳上之M点3、碟形壳上之连接点A与 B三、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mσ和θσ1、球壳上任⼀点。
已知：p ＝2MPa ，D ＝1008mm ，S ＝8mm 。
(图3-34)2、圆锥壳上之A 点和B 点。
已知：p ＝0.5MPa ，D ＝1010mm ，S ＝10mm ，α＝30°。
(图3-35)3、椭球壳上之A 、B 、C 点。
已知：p ＝1MPa ，a ＝1010mm ，b ＝50.5mm ，S ＝20mm ，B 点处座标x ＝600mm 。
(图3-36)图3-34 图3-35 图3-36四、⼯程应⽤题1、有⼀平均直径为10020mm 的球形容器，其⼯作压⼒为0.6MPa ，厚度为20mm ,试求该球形容器壁内的⼯作应⼒。
2、有⼀承受⽓体内压的圆筒形容器，两端均为椭圆形封头。
已知圆筒平均⼯资直径为2030mm ,筒体与封头厚度均为30mm ，⼯作压⼒为3MPa ,试求：（1）圆筒壁内的最⼤⼯作应⼒；（2）若封头椭圆长、短半轴之⽐分别为2,2,2.5时，计算封头上薄膜应⼒m σ和θσ的最⼤值并确定其所在位置。
第四章内压薄壁圆筒与封头的强度设计⼀．名词解释1、弹性失效设计准则2、强度条件3、计算厚度4、名义厚度5、有效厚度6、最⼩厚度⼆．填空1、有⼀容器，其最⾼⽓体⼯作压⼒为1.6Mpa，⽆液体静压作⽤，⼯作温度≤150℃，且装有安全阀，试确定该容器的设计压⼒p=（）Mpa；计算压⼒p c=（）Mpa；⽔压试验压⼒p T=（）Mpa。
《化工设备机械基础》习题解答10146
盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。
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组钢号种类含碳量% 合金元素含量（%）符号意义Q235-A·F 普通碳素甲类钢——F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-A 普通碳素甲类钢——A:甲类钢20g 优质碳素结构钢0.2% —g:锅炉钢16Mn R 普通低合金钢0.16% <1.5% R:容器钢20MnMo 普通低合金钢0.2% MnMo<1.5% —16MnDR 普通低合金钢0.16% Mn:<1.5% D:低温钢14Cr1Mo 普通低合金钢0.14% Cr:0.9-1.3%;Mo:<1.5% —0Cr13 铬不锈钢<0.08% Cr:13% —1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢0.1% Cr:18%;Ni:9%;Ti:<1.5% —00Cr19Ni10 奥氏体不锈钢<0.03% Cr:19%;Ni:10% —B组：钢号种类含碳量% 合金元素含量（%）符号意义Q235-B 普通碳素乙类钢——F：沸腾钢Q:钢材屈服点Q235-AR 普通碳素甲类容器钢——R:容器钢16Mng 普通低合金钢0.16% Mn:<1.5% g:锅炉钢18Nbb 普通低合金钢0.18% Nb:<1.5% b:半镇静钢18MnMoNbR 普通低合金钢0.18% Mn.Mo.Nb:<1.5% —09MnNiDR 普通低合金钢0.09% Mn.Ni:<1.5% R:容器钢06MnNb 普通低合金钢0.06% Mn.Nb:<!.5% —2Cr13 铬不锈钢0.2% Cr13% —12Cr2Mo1 普通低合金钢0.12% Cr:1.5～2.49%;Mo:0.9～1.3%—0Cr18Ni12Mo2Ti 奥氏体不锈钢<0.08% Cr:18%;Ni:12%;Mo:1.5～2.49%;Ti:<1.5%—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温度分级温度范围（ºC）压力分级压力范围(Mpa) 常温容器－20ºC ~200ºC 低压容器0.1≤P＜1.6中温容器壁温在常温和高温之间中压容器 1.6≤P＜10 高温容器壁温达到材料蠕变温度高压容器10≤P＜100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=0.5Mpa ，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
《化工设备机械基础》习题解答 2
《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。
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。
《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 Sm63844=⨯==σSP RRm =+21σσθMP SPD634==σθ2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=0.5Mpa ，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。
αcos 2,:21DA R R =∞=点MP S PD m58.14866.010410105.0cos 4=⨯⨯⨯==ασSP RRm =+21σσθMP S PD 16.29866.010210105.0cos 2=⨯⨯⨯==ασθ0,:21=∞=R RB 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==ba标准椭圆形封头b bb y x A aR aR2221,:),0====点（MP SPa m5.502010101=⨯===θσσMPa sbP B b a x am3.43)(2 2224=--=σ点：MPa b a x a a sbP bax a7.27)(2)(2 222442224=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----=θσ:)0,(==y a x C 点MPa S Pam25.25202101012=⨯⨯==σMPa 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2.5Mpa ，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=2.5Mpa D=816mm S=16mm1.00196.081616<==DS 属薄壁容器 MPa S PDm875.311648165.24=⨯⨯==σ MPa SPD m75.631628165.22=⨯⨯==σ2. 有一平均直径为10020 mm 的球形容器，其工作压力为0.6Mpa ，厚度为20 mm ，试求该球形容器壁内的工作压力是多少。
化工设备机械基础董俊华第五版课后答案
化工设备机械基础董俊华第五版课后答案《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o=Ee，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，A1等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。
把Fe0中的氧还原出来，生成Si02和A1203。
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。
化工设备机械基础课后答案
《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。
第一章_化工设备常用材料及其选择
2020/7/19
化工生产和化工机械
化工生产是以流体（气体、液体、粉体） 为原料，以化学处理和物理处理为手段，以获 得设计规定的产品为目的的工业生产。
化工生产过程的决定因素：化学工艺过程
化工机械装备
化工机械通常分为：化工设备（静设备）
2020/7/19
化工机器（动设备）
化工设备：
e P
b
a
相同，如何理解弹性模量？
o
(1)式称为虎克定律，该定律也可用于受压杆件，但符号为负
2020/7/19
1.2 材料的性能
横向线应变：
' d1 d d
dd
d
ε' 为横向线应变
研究表明在弹性阶段杆件的横向
应变ε'和轴向应变ε之比的绝对
值是一个常数
d1
拉伸
'
2020/7/19
，称为横向变形系数或者泊桑比
2020/7/19
第1章 化工设备材料及其选择
本章重点：材料的力学性能及化工设备材料 的选择
本章难点：材料的性能 计划学时： 8学时
2020/7/19
1.1 概 述
1.1.1 化工设备选材的重要性和复杂性
1、操作条件的限制 压力：从高真空到几千大气压,故有强度要求 温度：-250℃～2000℃，材料受冷、热 介质：酸碱（腐蚀）、易燃、易爆、毒性以及核反 应堆中子照射（变脆)
1.2 材料的性能
（2）屈服阶段（bc段）
பைடு நூலகம்
在此阶段，曲线上升
坡度变缓，在C点附近， 应力几乎不变的情况
下，试件的应变量在 增加，此时我们认为
b c s
材料对外力“屈服”
化工设备机械基础课后标准答案
化工设备机械基础课后答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：《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。
化工设备机械基础整理考点
1、容器分类：
低压容器（L）：0.1MPap< 1.6MPa；中压容器（M）：1.6MPap< 10MPa；
高压容器（H）：10MPap< 100MPa；超高压容器（U）：p> 100MPa；
按技术监督和管理分为三类，根据容器的压力、压力与容积的乘积、介质特性、用途和设计、制造特点以及在生产过程中的重要性等：一类容器，二类容器，三类容器（最危险）。
鞍座的安装：螺栓孔应根据其不同膨胀形式，按下图要求进行安装。热胀型、冷缩型。
有效壁厚δe（有效厚度）：名义厚度与厚度附加量C之差。钢板壁厚中真正可用于承受介质压力的那部分厚度：
最小厚度：对碳素钢和低合金钢钢制容器，取δmin≥3mm；对高合金钢制容器，取δmin≥2mm （重要）
2、设计温度：（高温往上取，低温往下取）若容器内的介质是被热载体（或冷载体）通过容器器壁从外边间接加热（或冷冻），取热载体的最高工作温度或冷载体最低工作温度为设计温度。
密封口泄露的两个途径：垫片渗漏与压紧面泄露。
2、松式法兰用法:不直接固定在壳体上或者虽固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构，均划为松式法兰，如活套法兰、螺纹法兰、搭接法兰。活套法兰只适用于压力较低场合;螺纹法兰广泛用于高压管道上,一般只适用于压力较低的容器上;
3.提高法兰刚度的途径:a.增加法兰的厚度；b.减小螺栓力作用的力臂(即缩小螺栓中心圆直径)；c.增大法兰盘外径等都能提高法兰的抗弯刚度； 对于带长颈的整体和活套法兰，增大长颈部分的尺寸，将能显著提高法兰抗弯变形能力。
法兰的公称直径－指的是与法兰相配的筒体或封头的公称直径。
法兰的公称压力－指在规定的设计条件下，在确定法兰结构尺寸时所采用的压力。 法兰的公称压力并不一定等于法兰的操作压力。
化工机械基础习题答案
《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。
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。
《化工设备机械基础》习题解答.
15.2 (16002.672
(=⨯+⨯=
+=e
e i T T S S D P σ
应力校核
MPa 8. 15685. 02059. 0 9. 0=⨯⨯=φσs
φσσS 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 =2.5MPa,工作温度为-3.5℃，材质为
MP b a S Pa m 5. 10130
22
10153 (2 (max =⨯⨯⨯===σσ
θ
在x=a,y=0点（边缘处）
MP b a S Pa 5. 10130
22
10153 (2 (max -=⨯⨯⨯-=-
=σθ
③
时5. 2=b a，在x=0,y=b处（顶点处）
MP b a S Pa m 88. 12630
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 =2.5MPa.
υ=0.85（双面焊对接接头,局部探伤）
16MnR：常温下的许用应力[σ] = 170 MPa
设计温度下的许用应力[σ]t = 170 MPa常温度下的屈服点σs = 345 MPa
2
2
2
4
=⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡-----
=
θσ
: 0, (==y a x C点
MPa S Pa
m
25. 252021010
12=⨯⨯=
=
σ
MPa S Pa 5. 5020
10101-=⨯-=-=σ
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第一章化工设备材料及其选择本章重点：材料的力学性能及化工设备材料的选择本章难点：材料的性能建议学时：4学时第一节概述一、化工设备选材的重要性和复杂性1、操作条件的限制2、制造条件的限制设备在制造过程中，要经过各种冷、热加工使它成型，例如下料、卷板、焊接、热处理等，要求材料的加工性能要好。
3、材料自身性能的限制二、选材要抓住主要矛盾，遵循适用、安全和经济的原则。
(1)材料品种应符合我国资源和供应情况；(2)材质可靠，能保证使用寿命；(3)要有足够的强度，良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质能耐腐蚀；(4)便于制造加工，焊接性能良好；(5)成本低。
第二节材料的性能一、力学性能材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破坏的能力，叫做材料的力学性能。
主要包括强度、塑性、韧性和硬度，这是设计时选用材料的重要依据1、强度强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。
常用的强度指标有屈服点和抗拉强度等。
（我们先看两个实例，再作总结）[实例1]常温拉应力下20号钢的拉抻试验[实例2]高碳钢T10A的拉伸试验(1)屈服点（s σ）金屑材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现象，习惯上称为“屈服”。
发生屈服现象时的应力．即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”，用s σ(MPa)表示。
它即代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
条件屈服点（2.0σ）工程中规定发生0.2％残余伸长时的应力，作为“条件屈服点”(2)抗拉强度（b σ）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，叫做抗拉强度。
由于外力形式的不同，有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。
抗拉强度是压力容器设计常用的性能指标，(3) 蠕变极限（n σ）蠕变现象[实例1] （某工厂的蒸汽管，由于存在蠕变，管径随时间的延长不断增大，壁厚减薄，最后导致破裂。
）[实例2] （汽轮机的叶片，可能因蠕变发生过大的塑性变形，以致与轮壳相碰而打碎。
《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。
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第六章化工设备材料及其选择一、名词解释：1、延伸率2、冲击功和冲击韧度3、耐腐蚀性4、屈服点5、抗拉强度6、普通碳素钢7、优质碳素钢8、不锈钢和不锈耐酸钢9、锅炉钢10、容器钢11、晶间腐蚀二、指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量第七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一、名词解释1、第一曲率半径2、第二曲率半径3、区域平衡方程式4、微体平衡方程式5、无力矩理论6、边缘应力的局部性二、指出和计算下列回转壳体上诸点的第一和第二曲率半径A组：1、球壳上任一点2、圆锥壳上之M点3、碟形壳上之连接点A与 B三、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mσ和θσ1、球壳上任一点。
已知：p ＝2MPa ，D ＝1008mm ，S ＝8mm 。
(图3-34)2、圆锥壳上之A 点和B 点。
已知：p ＝0.5MPa ，D ＝1010mm ，S ＝10mm ，α＝30°。
(图3-35)3、椭球壳上之A 、B 、C 点。
已知：p ＝1MPa ，a ＝1010mm ，b ＝50.5mm ，S ＝20mm ，B 点处座标x ＝600mm 。
(图3-36)图3-34 图3-35 图3-36四、工程应用题1、有一平均直径为10020mm 的球形容器，其工作压力为0.6MPa ，厚度为20mm ,试求该球形容器壁内的工作应力。
2、有一承受气体内压的圆筒形容器，两端均为椭圆形封头。
已知圆筒平均工资直径为2030mm ,筒体与封头厚度均为30mm ，工作压力为3MPa ,试求： （1） 圆筒壁内的最大工作应力；（2） 若封头椭圆长、短半轴之比分别为2,2,2.5时，计算封头上薄膜应力m σ和θσ的最大值并确定其所在位置。
第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计一．名词解释1、弹性失效设计准则2、强度条件3、计算厚度4、名义厚度5、有效厚度6、最小厚度二．填空1、有一容器，其最高气体工作压力为1.6Mpa，无液体静压作用，工作温度≤150℃，且装有安全阀，试确定该容器的设计压力p=（）Mpa；计算压力p c=（）Mpa；水压试验压力p T=（）Mpa。
2、有一带夹套的反应釜，釜内为真空，夹套内的工作压力为0.5 Mpa，工作温度<200℃，试确定：⑴釜体的计算压力（外压）p c=（）Mpa；釜体水压试验压力p T=（）Mpa。
⑵夹套的计算压力（内压）p c=（）Mpa；夹套的水压试验压力p T=（）Mpa。
3、有一立式容器，下部装有10m深，密度为ρ=1200㎏/m3的液体介质，上部气体压力最高达0.5 Mpa，工作温度≤100℃，试确定该容器的设计压力p=（）Mpa；计算压力p c=（）Mpa；水压试验压力p T=（）Mpa。
4、标准碟形封头之球面部分内径R i=（）D i；过渡圆弧部分之内半径r=（）D i。
5、承受均匀压力的圆平板，若周边固定，则最大应力是（）弯曲应力，且最大应力在圆平板的（）处；若周边间支，最大应力是（）和（）弯曲应力，且最大应力在圆平板的（）处。
6、凹面受压的椭圆形封头，其有效厚度S e不论理论计算值怎样小，当K≤1时，其值应不小于封头内直径的（）﹪；当K>1时，S e应不小于封头内直径的（）﹪。
7、对于碳钢和低合金钢制的容器，考虑其刚性需要，其最小壁厚S min=（）mm；对于高合金钢制的容器，其最小壁厚S min=（）mm。
8、对碳钢、16MnR、15MnNbR和正火的15MVR钢板制容器，液压试验时，液体温度不低于（）℃，其他低合金钢制容器（不包括低温容器），液压试验时，液体温度不得低于（）℃。
三．工程应用题1、有一DN2000mm的内压薄壁圆筒，壁厚S n=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=0.85，厚度附加量为C=2mm，试求筒体的最大工作应力。
2、 某化工厂反应釜，内径为1600mm ，工作温度为5～105℃，工作压力为1.6Mpa ，釜体材料选用0Gr18Ni10Ti ，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。
3、 有一圆筒形乙烯罐，内径D i =1600mm ，壁厚S n =16mm ，计算压力p c =2.5Mpa ，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，厚度附加量为C =3mm ，试校核储罐强度。
第九章 外压圆筒与封头的设计一、填空题1、受外压的颉颃圆筒，侧向失稳时波形数n=（）；短圆筒侧向失稳的波形数n>()的整数。
2、外压容器的焊接接头系数均取为φ=（）；设计外压圆筒现行的稳定安全系数m=（）。
3、外压圆筒的加强圈，其作用是将（）圆筒转化成为（）圆筒，以提高临界失稳压力，减薄筒体壁 厚。
加强圈的惯性矩应计及（）和（）。
4、外压圆筒上设置加强圈后，对靠近加强圈的两侧部分长度的筒体也起到加强作用，该部分的范围为（） 二、工程应用题1、图5—21中A ，B ，C 点表示受三个外压的钢制圆筒，材料是碳素钢，s σ=216MP a ,E=206GP a .试回答：（1）A ，B ，C 三个圆筒各属于那一类圆筒？它们失稳时的波形数n 等于几或大于几？ （2）如果将圆筒改为铝合金制造（s σ=108 MP a ，E=68.7GP a ），它的许用压力有何变化？变化的幅度大概是多少？（用比值[p]铝/[p]铜表示） 2、有一台聚乙烯聚合釜，起外径为D 0=1580mm ，高L=7060mm （切线间长度），厚度S e =11mm,材质为0C r 18N i 9T i ,试确定釜体的最大允许外压力。
（设计温度为200℃）3、设计一台缩聚釜，釜低内径D i=1000mm，釜身切线间高度为700mm，用0C r18N i9T i,钢板制造。
釜体夹套内径为1200mm，用Q235—AR钢板制造。
然后抽低真空，继之抽高真空，最后通0.3MP a的氮气。
釜内物料温度≤275℃，夹套内载热体最大压力为0.2MP a。
整个釜体与夹套均采用带垫板的单面手工对焊接头，局部检测，介质无腐蚀性，试确定釜体和夹套壁厚。
第十章－第十三章容器零部件一、填空题1、法兰连接结构，一般是由( )件、( )件和( )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( )和增加螺栓的( )的办法，对密封是有利的。
3、提高法兰刚度的主要途径是( )；（）；（）。
4、制定法兰标准尺寸系列时，是以（）材料，在（）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( )、( )和( )三个因素有关。
6、卧式容器双鞍座设计中，容器的计算长度等于( )长度加上两端凸形封头曲面深度的（）。
7、配有双鞍式支座设计中，其筒体的危险截面可能出现在( )处和( )。
8、卧式容器双鞍式支座设计中，筒体的最大轴向总应力的验算条件是：轴向拉应力为：（）轴向压应力为：（）。
二、工程应用题1、试为一精馏塔配塔节与封头的联接法兰及出料口接管法兰。
已知条件为：塔径内径800mm，接管公称直径100mm，操作温度300℃，操作压力0.25Mpa，材质Q235－AR。
绘出法兰结构图并注明尺寸。
2、为一压力容器选配器身与封头的联接法兰。
已知容器内径为1600mm，壁厚为12mm，材质为16MnR，最大操作压力为1.5Mpa，操作温度≤200℃。
绘出法兰结构图并注明尺寸。
第十六章管壳式换热器的机械设计一、识图及画图练习1、标出图7-54所示固定管板式列管换热器各零部件名称。
2、试分析图7-55所示列管式固定管板换热器结构中的错误。
管程走溶剂60~80℃，壳程走蒸气106℃二、试验算固定管板式换热器的拉脱力已知条件如下：项目管子壳体第十七章 塔设备一、下列情况下危险截面组合应力分布图1、内压操作塔设备最大组合轴向压应力223222max --+=σσσ。
（如图8-57） 2、内压操作塔设备最大组合轴向拉应力2232221max --+-=σσσσ。
（如图8-58）图8-57 图8-583、外压操作塔设备最大组合轴向压应力2232221max --++=σσσσ。
（如图8-59）4、外压操作塔设备最大组合轴向拉应力222223max ---=σσσ。
（如图8-60）图8-59 图8-605、裙式支座基底截面，操作时最大组合轴向压应力003002max --+=σσσ。
（如图8-61）6、裙式支座基底截面，水压试验时最大组合轴向压应力003002max --+=σσσ。
（如图8-62）图8-61 图8-627、 裙式支座人孔或较大管线引出孔处，操作时最大组合轴向压应力113112max --+=σσσ。
（如图8-63）8、 裙式支座人孔或较大管线引出孔处，水压试验时，最大组合轴向压应力113112max --+=σσσ。
（如图8-64）图8-63 图8-64 二、填图1、图8-65所示为一塔板的局部结构图试对各个编号注上结构名称及其作用。
2、试将塔设备中所标编号的名称按顺序写出来。
（图8-66）。