化工设备机械基础第9章习题答案
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
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答案
P
.8.
2016年7月18日星期一
1-9（a）
A C
P
N3 P P 0
D
N2 P N1 0
3
2
1
第1章
习题解答
A B C
.9.
2016年7月18日星期一
D
P
P
P
第1章
习题解答
A B
.10.
2016年7月18日星期一
1-9(b)
C D
P
2P
2P
P
3
2
1
N3 P 2 P 2 P P N2 P 2P P N1 P
1 5 9 q x a qa 2 2 4 32
2
qa 4
qa 4
2
9 qa 2 32
3qa 4
5 a 4
第1章
习题解答
.35.
2016年7月18日星期一
1-15(e)
AC段：
x1
x2
0 x1 a
Fs x1 P M x1 P 2a x1 m 3Pa Px1
第1章
习题解答
A B
.11.
2016年7月18日星期一
C
D
P
P
2P
2P
P
P
P
第1章
习题解答
.12.
2016年7月18日星期一
补充：知A＝100mm2、E＝ 2×105MPa，F＝10KN、Q＝4KN， 画轴力图，求应力、变形
A F B Q Q C D F
第1章
习题解答
.16.
2016年7月18日星期一
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。
化工机械基础-第09章 内压薄壁圆筒与球壳设计
化工设备机械 基础
Page20
化工设备机械 基础
5) 焊缝接头系数 焊接接头系数为小于等于1的 数，数值见表9-6。 6) 厚度附加量 厚度附加量由两部分组成
①钢板厚度的负偏差C1 ②腐蚀裕量C2
C=C1+C2
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化工设备机械 基础
5) 焊缝接头系数 受压元件间的焊缝接头分为A,B,C,D四类，非受 压元件与受压元件间的焊缝接头为E类焊缝接 头。
计算厚度
pc Di 4[ ]t pc
设计厚度
d
pc Di
4[ ]t
pc
C2
设计温度下球壳的计算应力：
t pc Di e
4e
设计温度下球壳的最大允许工作压力：[
pw ]
4e[ ]t Di e
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化工设备机械 基础
三、设计参数的确定
1) 设计压力p
指容器顶部的最高压力，与相应设计温度一起作为容器 的基本设计载荷条件，其值不小于工作压力。 对无安全泄放装置的压力容器，设计压力不低于1.0~1.1 倍工作压力。 装有安全泄放装置的压力容器，设计压力不低于安全阀 开启压力和爆破片装置的设计爆破压力加制造范围上限。 外压容器的设计压力，应不小于正常情况下可能出现的 最大内外压力差。
Page38
化工设备机械 基础
2）气压试验。 a.缓慢升压到规定试验压力的10%，且不超过0.05MPa，保
压5min； b.对所有焊缝和连接部位检查； c.合格后，将压力升压规定试验压力50%; d.按照每级为规定试验压力的10%的级差升压到试验压力，
保压10min； e.降到设计压力，保压足够长时间并进行检查； f.如有泄漏，修补后重新试验。 g.试验温度应该比容器金属脆性转变温度高30℃。
《化工设备机械基础》(第六版)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。
第九章 内压薄壁圆筒和球壳设计(32学时)
（5）最高允许工作压力 [ pw ]
27
2 e 2 9.2 t [ pw ] [ ] 133 1 2.42MPa Di e 1000 9.2
六、容器的压力试验和致密性试验
容器制成、或经长期使用检修以后，必须 进行压力试验和致密性试验，试验合格后方可
投入运行。不合格须补焊后再试验。
（应≤ [ ] ）
t
23
五、内压圆筒的厚度系数、计算应力与 最高允许工作压力
2、设计温度下的最高允许工作压力 [ p w ]
4 e p≤ [ ]t Di e
4 e [ pw ] [ ]t （9－9） 即 Di e
24
举例
例： 已知一制成容器，Di 1000mm, n 12mm, p 2MPa, t 100 C 材料：20R， 1 ，腐蚀 裕量 C 2 2mm 。求圆筒的：计算厚度 ，设 计厚度 d ，圆整值 ，有效厚度 e ，最高 允许工作压力 [ p w ] 。
介质腐蚀严重或产品纯度要求高：不锈钢； 深冷容器：铜及其合金。 3、确定结构形式。 4、确定壳体（筒体、封头）壁厚。——强度 计算。 5、选取标准件。 6、绘制设备图纸。
4
§2内压圆筒的设计
一、内压圆筒壁厚的确定
1、计算厚度（理论计算壁厚）
pc Di 2[ ]t pc
pc ——计算压力。在相应设计温度下，用以
例： 确定一容器筒体的计算厚度 、设计厚度 d 、名义厚度 n和有效厚度 e 。已知： 设计压力p 1.9MPa ，设计温度 t 330 C ，内径Di 800mm ，介质对钢板的腐蚀速率： 015 mm/ 年，设计寿命 n 10 年，材料：16 MnR。全焊透对接焊缝，全部无损探伤。
《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。
化工设备机械基础第9章习题答案
9-5 已 知 : D i 1600mm , n 16mm , 0.85, C 1.5 m m , [ ] 170M Pa ， [ S ]=345M Pa
t
材 料 为16M nR , Pc 2.5M Pa
解 ： 有 效 厚 度 e n C 16 1.5 14.5mm
t
Di e
4 147 1.0 20 10000 20
1.172M Pa
9-4 已 知 : D i 1600mm , C 2 mm ,
t
0.85, P=1.6M Pa ，
[ ] 147 M Pa ，
材 料 0Cr18Ni10Ti 属 于 高 合 金 不 锈 钢 ， 查 表 9-5， 其 在 工 作 温 度 t=5~105 C 时 ， ] 103M Pa, [
在设计压力下产生的薄膜应力为： PC ( D i + e ) 2 e 2.5 (1600 14.5) 2 14.5
T=
139M Pa
容器承压时所允许产生的最大应力为：
=0.85 170=144.5M Pa > T， 故 满 足 要 求 。
t
采用水压试验，试验压力为 PT =1.25 P [ ] [ ]
101M Pa
9-3 已 知 : D i 10 m , n 22 mm , 1.0, C 2 mm , [ ] 147 M Pa
t
球壳的有效厚度为：
e n C 20 ] e
9-1
已 知 ： DN 2000, n =22mm , P 2 M Pa , 0.85, C 2 mm ,
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9-5 已 知 : D i 1600mm , n 16mm , 0.85, C 1.5 m m , [ ] 170M Pa ， [ S ]=345M Pa
t
材 料 为16M nR , Pc 2.5M Pa
解 ： 有 效 厚 度 e n C 16 1.5 14.5mm
在设计压力下产生的薄膜应力为： PC ( D i + Байду номын сангаас e ) 2 e 2.5 (1600 14.5) 2 14.5
T=
139M Pa
容器承压时所允许产生的最大应力为：
=0.85 170=144.5M Pa > T， 故 满 足 要 求 。
t
采用水压试验，试验压力为 PT =1.25 P [ ] [ ]
9-1
已 知 ： DN 2000, n =22mm , P 2 M Pa , 0.85, C 2 mm ,
筒体的有效厚度： e n C 20 2 20mm
在设计温度下，筒体的计算应力为：
t
p c ( Di e ) 2 e
2 (2000 22 2) 2 20
101M Pa
9-3 已 知 : D i 10 m , n 22 mm , 1.0, C 2 mm , [ ] 147 M Pa
t
球壳的有效厚度为：
e n C 20 2 20mm
球壳的最大允许工作压力为：
[ Pw ] 4[ ] e
t
Di e
4 147 1.0 20 10000 20
1.172M Pa
9-4 已 知 : D i 1600mm , C 2 mm ,
t
0.85, P=1.6M Pa ，
[ ] 147 M Pa ，
材 料 0Cr18Ni10Ti 属 于 高 合 金 不 锈 钢 ， 查 表 9-5， 其 在 工 作 温 度 t=5~105 C 时 ， ] 103M Pa, [
t
有 安 全 阀 时 ： Pc (1.05~1.1) P 1.76M Pa
计算厚度
Pc D i 2[ ] Pc
t
1.76 1600 2 103 0.85 1.76
16.25mm
查表9-1，取C1 =0.8mm，C2=0
名 义 厚度 n C1 C 2 + 16.25+0.8+ 18mm
t
=1.25 2.5
170 170
=3.125M Pa
压力试验时的薄膜应力
T=
PT ( D i + e ) 2 e
3.125 (1600 14.5) 2 14.5
173.97 M Pa
16 M nR 的 S =345M Pa ， 水压试验的许用应力为: 0.9 s =0.9 0.85 345 =263.9M Pa > T =173.9M Pa 所以满足水压试验要求