化工设备机械基础第七章习题解答
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。
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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
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。
化工机械设备课后题答案
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b =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（卩）：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，卩=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Al 203。
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。
化工设备机械基础作业答案
《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。
化工设计习题及解答 第七 八章
《化工设计》第七、八章习题及解答第七章习题1. 公用工程一般包括哪些专业答：公用工程包括给排水、供电、供热与冷冻、采暖通风、土建及自动化控制等专业。
2. 简要说明给排水系统的划分和相应的设计条件答：工厂给水系统一般可划分为下列五个系统：生产给水(新鲜水)系统，生活饮用水系统，消防给水系统，循环冷却水系统，回用水系统。
工厂排水系统一般可划分为下列四个系统：生产污水系统，清净废水系统，生活排水系统，雨水系统。
给排水系统的设计要求：各种系统用水符合相应的国家标准和有关生产工艺的要求。
3. 供电方案设计的主要内容和基本要求答：供电方案应根据各种因素综合考虑确定厂址选择、调查地区电力网情况及其向本企业供电的条件、全厂负荷分级及负荷计算、是否设置自备电站及其具体方案、与当地电业部门磋商电源供电方案、确定全厂的供电主接线方案、总变电所及自备电站位置和企业供电配电的进出线走廊、绘制几个可供选择的供电方案单线图、对供电方案进行技术经济比较、编制设计文件。
供电方案的基本要求供电主结线力求简单可靠、运行安全、操作灵活和维修方便；经济合理、节约电能、力求减少投资（包括基建投资及贴费），降低运行费用（包括基本电费及电度电费），节约用地；满足近期（5~10年）发展规划的要求；合理选用技术先进，运行可靠的电工产品；满足企业建设进度要求。
一般宜提出二个供电方案，进行技术经济比较，择优推荐选择。
4. 供热及冷冻工程中热冷源的来源及可行的节能设计答：热源可分为直接热源和间接热源。
前者包括烟道气及电加热。
后者包括高温载热体及水蒸气。
冷源由冷冻系统提供低温冷却介质（称载冷体），也可直接将制冷剂（如液氨、液态乙烯）送入工艺设备，利用其蒸发吸热获取冷量。
节能设计应尽量采用高压蒸汽系统，因为高压蒸汽的能量利用率高。
其次是回收余热，包括回收蒸汽冷凝水余热，回收工艺物料流中余热，回收化工生产废料（通过焚烧）的热量。
在设计中要减少热量消耗和提高传热效率，采用节能高效设备等都是节能的重要手段。
《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。
化工设备机械基础第七版答案
化工设备机械基础第七版答案第一章：化工设备机械概述1.1 化工设备机械的定义和分类化工设备机械是指在化工生产过程中用于物料输送、混合、分离、反应、加热、冷却、传热和杂项处理等的机械设备。
根据其功能和特点，可以将化工设备机械分为输送设备、混合设备、分离设备、反应设备和传热设备等几大类。
1.2 化工设备机械的工作原理和基本组成化工设备机械的工作原理是根据化工过程中的要求，通过施加外力、传递能量和控制流体的运动来完成特定的物料处理工作。
基本组成包括机械主体、动力装置、传动部件、控制系统和附属设备等。
1.3 化工设备机械的性能指标和技术要求化工设备机械的性能指标包括生产能力、输送能力、混合效果、分离效率、反应速度、传热效果等。
技术要求包括安全可靠、耐腐蚀、操作方便、维护简单等。
第二章：输送设备2.1 输送设备的概述和分类输送设备是化工设备机械中用于物料输送的设备。
根据输送原理和输送介质的不同，可以将输送设备分为机械输送设备、液体输送设备和气体输送设备等几大类。
2.2 机械输送设备机械输送设备主要包括皮带输送机、链条输送机、螺旋输送机和刮板输送机等。
它们的工作原理和结构特点各有不同，适用于不同的物料输送需求。
其中，皮带输送机具有输送能力大、速度可控的特点；链条输送机适用于输送重载物料；螺旋输送机适用于输送散状物料；刮板输送机适用于输送粘稠物料。
2.3 液体输送设备液体输送设备主要包括泵类设备和管道设备。
泵类设备包括离心泵、容积泵和潜水泵等，用于将液体从一个地方输送到另一个地方；管道设备包括管道、阀门和管件等，用于控制液体的流动和输送方向。
2.4 气体输送设备气体输送设备主要包括风机、压缩机和气体管道等。
风机用于输送气体和增加气体的压力；压缩机用于将气体压缩为高压气体；气体管道则用于输送和控制气体的流动。
第三章：混合设备3.1 混合设备的概述和分类混合设备是化工设备机械中用于混合不同物料的设备。
根据混合方式和混合物料的性质不同，可以将混合设备分为机械搅拌设备、液体混合设备和固体混合设备等几大类。
《化工设备机械基础》课后题解答00
4 5 4 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 Φ14×3 Φ25×3 Φ45×3.5 Φ57×3.5 Φ108×4 10 20 40 50 100 DN（mm） 4、压力容器法兰标准中公称压力PN有哪些等级？ 0.60 1.0 1.6 2.5 4.0 6.4 PN （Mpa） 0.25 5、管法兰标准中公称压力PN有哪些等级？ 0.1 0.25 0.40 0.60 1.0 1.6 2.5 4.0 PN （Mpa）
第二篇: 化工容器设计 2 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 常温容器 中温容器 高温容器 低温容器 浅冷容器 深冷容器 3 温度范围（C） －20C ~200C 壁温在常温和高温之间 壁温达到材料蠕变温度 壁温低于－20C 壁温在－20C至－40C之间 壁温低于－40C 压力分级 低压容器 中压容器 高压容器 超高压容器 真空容器 — 压力范围(Mpa) 0.1≤P＜1.6 1.6≤P＜10 10≤P＜100 P≥100 器外一个大气压，内 部为真空或低于常压 —
类别 三 三 三 三 三
序号 1 2 3
容器（设备）及条件 压力为4Mpa的毒性程度为极度危害介质的容器 Φ800，设计压力为0.6Mpa，介质为非易燃和无毒的管壳式余热锅炉
类别 三 二 三 三 三
b
用抗拉强度规定值下限为 =620Mpa材料制造的容器 工作压力为23.5Mpa的尿素合成塔 汽车罐车和铁路罐车
18MnMoNbR 或 13MnNiMoNbR
氯化氢吸收 塔
氯化氢气体，盐酸，水
80~120
《化工设备机械基础》课后习题解答.
和m
。
【解】P=2.5Mpa D=816mm S=16mm
1. 00196. 0816
16
<==D S属薄壁容器MPa S PD m 875. 311648165. 24=⨯⨯==σ MPa S PD m 75. 631628165. 22=⨯⨯==σ
2.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
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。（√）
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。
t
F p p K 1
0=
（g/m2
·h）
K：腐蚀速度，g/cm2
·h；p 0：腐蚀前试件的重量，g；p 1：腐蚀后试件的重量，g；F：试件与腐蚀介质接触的面积，m 2
；
t：腐蚀作用的时间，h；
（2）根据金属的腐蚀深度评定金属的腐蚀速度。根据重量变化表示腐蚀速度时，没有考虑金属的相对密
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。
(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SiO 2和Al 2O 3。
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。
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=b h 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[]M P 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[]GPa G m 80,3.0== φ，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=⨯=≥σ 80002=⨯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MPa bt P A Q 4.94126021013623=⨯⨯⨯===τ＜[]τ（2）挤压强度 []jy jy jy MPa dt P σσ 7.2261250101363=⨯⨯== 所以销板的强度足够。
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《化工设备机械基础》习题解答
第三篇: 典型化工设备的机械设计
第七章管壳式换热器的机械设计
一、思考题
1．衡量换热器好坏的标准大致有哪些？
答：传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。
2．列管式换热器主要有哪几种？各有何优缺点？
3．列管式换热器机械设计包括哪些内容？
答：①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算；
②换热器封头选择，压力容器法兰选择；
③管板尺寸确定；
④管子拉脱力的计算；
⑤折流板的选择与计算；
⑥温差应力计算。
此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。
4．我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些？通常规定换热管的长度有哪些？
答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格（外径×壁厚），如下表2所示。
换热管长度规定为：1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm, 7500mm, 9000mm, 12000mm。
换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4~25之间，常用的为6~10。
立式换热器，其比值多为4~6。
表 2 换热管规格（mm）
5．换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？
答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。
胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过
4.0MPa，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。
焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。
胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀”
和“应力腐蚀”的情况下。
6．换热管胀接于管板上时应注意什么？胀接长度如何确定？
答：采用胀接时，管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量。
这样可避免在胀接时管板产生塑性变形，影响胀接的紧密性。
如达不到这个要求时，可将管端进行退火处理，
降低硬度后再进行胀接。
另外，对于管板及换热器材料的线膨胀系数和操作温度与室
温的温差△t，必须符合表3的规定。
1212
△α=∣α1-α2∣，1/℃。
△t等于操作温度减去室温（20℃）。
7．换热管与管板的焊接连接法有何优缺点？焊接接头的形式有哪些？
答：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性；管板孔加工要求低，可节省孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；在压力
不太高时可使用较薄的管板。
焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂；同时
管子与管板间存在间隙，这些间隙内的流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”。
焊接接头的形式有：①管板孔上不开坡口；
②管板孔端开60º坡口；
③管子头部不突出管板；
④孔四周开沟槽。
8．换热管采用胀焊结合方法固定于管板上有何优点？主要方法有哪些？
答：胀焊结合方法的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀，尤其在高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下，工作环境极其苛刻，
容易发生破坏，无论采用胀接或焊接均难以满足要求。
而胀焊结合法能提高连接处的
抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。
主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种。
9．管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？
答：排列的标准形式有：①正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，且不
需要进行机械清洗的场合。
②正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的
场合。
10．《钢制管壳式换热器设计规定》中换热器管板设计方法的基本思想是什么？
答：其基本思想是：将管束当作弹性支承，而管板则作为放置于这一弹性基础上的圆平板，然后根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。
由于它比较
全面地考虑了管束的支承和温差的影响，因而计算比较精确。
但计算公式较多，计算
过程也较繁杂。
但应用计算机进行设计计算，是一种有效的设计方法。
11．换热管分程原因是什么？一般有几种分程方法？应满足什么条件？其相应两侧的管箱隔板形式如何？
答：分程原因：当换热器所需的换热面积较大，而管子做得太长时，就得增大壳体直径，排列较多的管子。
此时为了增加管程流速，提高传热效果，须将管束分程，使流体依
次流过各程管子。
分程方法：为了把换热器做成多管程，可在流道室（管箱）中安装与管子中心线相平
行的分程隔板。
管程数一般有1，2，4，6，8，10，12等七种。
满足条件：①各程换热管数应大致相等；②相邻程间平均壁温差一般不应超过28℃；
③各程间的密封长度应最短；④分程隔板的形式应简单。
管箱隔板形式有：单层和双层两种。
12．折流板的作用如何？常用有哪些形式？如何定位？
答：在对流传热的换热器中，为了提高壳程内流体的流速和加强湍流强度，以提高传热效率，在壳程内装置折流板。
折流板还起支撑换热管的作用。
常用形式有：弓形、圆盘-圆环形和带扇形切口三种。
折流板的固定是通过拉杆和定距管来实现的。
拉杆是一根两端皆有螺纹的长杆，一端
拧入管板，折流板就穿在拉杆上，各板之间则以套在拉杆上的定距管来保持板间距离。
最后一块折流板可用螺母拧在拉杆上予以紧固。
13．固定管板式换热器中温差应力是如何产生的？有哪些补偿温差应力的措施？
答：当操作时，壳体和管子温度都升高，若管壁温度高于壳壁温度，则管子自由伸长量比壳体自由伸长量大，但由于管子与壳体是刚性连接，所以管子和壳体的实际伸长量必
须相等，因此就出现壳体被拉伸，产生拉应力；管子被压缩，产生压应力。
此拉、压
应力就是温差应力，也称热应力。
补偿温差应力的措施有：解决壳体与管束膨胀的不一致性；或是消除壳体与管子间刚
性约束，使壳体和管子都自由膨胀和收缩。
①减少壳体与管束间的温度差；
②装设侥性构件；
③使壳体和管束自由热膨胀；
④双套管温度补偿。
14．何谓管子拉脱力？如何定义？产生原因是什么？
答：换热器在操作中，承受流体压力和管壳壁的温度应力的联合作用，这两个力在管子与管板的连接接头处产生了一个拉脱力，使管子与管板有脱离的倾向。
拉脱力的定义：管子每平方米胀接周边上所受到的力，单位为帕。
15．壳程接管挡板的作用是什么？主要有哪些结构形式？
答：在换热器进口处设置挡板（常称为导流筒），它可使加热蒸汽或流体导致靠近管板处才进入管束间，更充分的利用换热面积，目前常用这种结构来提高换热器的换热能力。
三、试验算固定管板式换热器的拉脱力
解：在操作压力下，每平方米胀接周边产生的力p q :
l d pf
q p
π=
其中：2
24866.0 d a f π-= 2225432866.0⨯-⨯=π)(3962
mm =
)(168.014.330253960.1a p MP q =⨯⨯⨯=∴
在温差应力作用下，管子每平方米胀接周边所产生的力t q :
l d d d l d a q i t t
t t 4)
(42
2
-⋅=⋅=σ
σ
其中：
)(36.50810084562)2025(1)100200(1021.0108.11)(41)(1)(22662
2a n
i s t s t s t t MP S D n d d t t E A A t t E =
⨯⨯⨯-+
-⨯⨯⨯⨯=-+-=+-=-中ππαασ
)(777.330254)
2025(36.5022a t MP q =⨯⨯-⨯=∴
又p q 与t q 作用方向相同，则：
)(945.3777.3168.0a t p MP q q q =+=+= ][q q < ，故管子拉脱力在许用范围内。