化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)試題庫(kù)(附參考答案)一、選擇題（每題2分，共30分）1.以下關(guān)于化工設(shè)備常用材料的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.20R是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，適用于中低壓容器B.16MnR是低合金高強(qiáng)度鋼，比20R具有更高的屈服強(qiáng)度C.0Cr18Ni9是奧氏體不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性但熱強(qiáng)性較差D.Q235B可用于設(shè)計(jì)溫度≤250℃、設(shè)計(jì)壓力≤1.6MPa的非易燃/無(wú)毒介質(zhì)容器2.內(nèi)壓圓筒的壁厚計(jì)算公式δ=PD/(2[σ]φ-P)中，符號(hào)φ代表（）A.焊接接頭系數(shù)B.材料許用應(yīng)力C.設(shè)計(jì)壓力D.腐蝕裕量3.下列哪項(xiàng)不屬于外壓容器的失穩(wěn)形式（）A.周向失穩(wěn)（波形失穩(wěn)）B.軸向失穩(wěn)（褶皺失穩(wěn)）C.局部失穩(wěn)（局部凹陷）D.韌性斷裂4.標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的長(zhǎng)軸與短軸之比為（）A.1:1B.2:1C.3:1D.4:15.關(guān)于法蘭密封面形式，以下說(shuō)法正確的是（）A.平面密封面適用于高壓、劇毒介質(zhì)B.凹凸面密封面比平面密封面更易保證密封C.榫槽面密封面的榫面易損壞，僅用于低壓場(chǎng)合D.環(huán)連接面密封面主要用于PN≤2.5MPa的場(chǎng)合6.第一強(qiáng)度理論（最大拉應(yīng)力理論）適用于（）A.塑性材料的脆性斷裂B.脆性材料的脆性斷裂C.塑性材料的塑性屈服D.脆性材料的塑性屈服7.下列焊接接頭中，受力性能最好的是（）A.角接接頭B.搭接接頭C.對(duì)接接頭D.T型接頭8.塔設(shè)備的主要載荷不包括（）A.操作介質(zhì)重量B.風(fēng)載荷C.地震載荷D.螺栓預(yù)緊力9.某容器設(shè)計(jì)溫度為300℃，設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa，介質(zhì)為非易燃無(wú)毒的氣體，其屬于（）A.低壓容器（L）B.中壓容器（M）C.高壓容器（H）D.超高壓容器（U）10.以下關(guān)于補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.補(bǔ)強(qiáng)圈厚度不得超過(guò)殼體厚度的1.5倍B.適用于設(shè)計(jì)壓力≤6.4MPa的場(chǎng)合C.需進(jìn)行泄漏檢測(cè)（如滲透檢測(cè)）D.補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體的連接焊縫需全熔透11.材料的持久強(qiáng)度是指（）A.材料在高溫下長(zhǎng)期承受載荷而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力B.材料在室溫下抵抗塑性變形的能力C.材料在沖擊載荷下的抗斷裂能力D.材料在循環(huán)載荷下的抗疲勞能力12.內(nèi)壓球形容器的壁厚計(jì)算公式為（）A.δ=PD/(4[σ]φ-P)B.δ=PD/(2[σ]φ-P)C.δ=PD/(3[σ]φ-P)D.δ=PD/(6[σ]φ-P)13.以下哪種支座適用于大型立式容器（）A.耳式支座B.腿式支座C.裙式支座D.支撐式支座14.關(guān)于壓力容器的定期檢驗(yàn)，說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.外部檢查每年至少一次B.內(nèi)外部檢驗(yàn)每3-6年一次C.耐壓試驗(yàn)每10年至少一次D.安全狀況等級(jí)為4級(jí)的容器應(yīng)監(jiān)控使用15.下列哪項(xiàng)不是提高法蘭密封性能的措施（）A.增加螺栓數(shù)量B.減小法蘭剛度C.選擇合適的墊片材料D.控制螺栓預(yù)緊力二、填空題（每空1分，共20分）1.化工設(shè)備常用的強(qiáng)度指標(biāo)包括______和______，塑性指標(biāo)主要用______表示。2.內(nèi)壓容器按設(shè)計(jì)壓力分級(jí)，低壓容器的范圍是______，中壓容器為_(kāi)_____。3.外壓容器的臨界壓力是指容器發(fā)生______時(shí)的最小外壓力，其大小與______、______、______等因素有關(guān)。4.標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的曲面方程為_(kāi)_____，其最大薄膜應(yīng)力發(fā)生在______。5.法蘭連接的密封原理是通過(guò)______使墊片產(chǎn)生______變形，填充法蘭密封面的______，阻止介質(zhì)泄漏。6.塔設(shè)備的主要部件包括______、______、______、______等。7.壓力容器的設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括______、______、______和使用說(shuō)明書(shū)。三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.材料的許用應(yīng)力是通過(guò)安全系數(shù)對(duì)強(qiáng)度極限或屈服極限進(jìn)行折減得到的。（）2.內(nèi)壓容器的計(jì)算厚度是指滿足強(qiáng)度要求的最小壁厚，不包括腐蝕裕量。（）3.外壓容器的設(shè)計(jì)中，需先假設(shè)壁厚，再通過(guò)穩(wěn)定性校核確定是否滿足要求。（）4.半球形封頭的受力性能最好，因此所有高壓容器都應(yīng)優(yōu)先選用。（）5.墊片的壓縮率越大，密封性能越好，因此應(yīng)盡可能選擇高壓縮率的墊片。（）6.焊接接頭的射線檢測(cè)（RT）比超聲波檢測(cè)（UT）更適用于內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。（）7.塔設(shè)備的風(fēng)載荷計(jì)算中，體型系數(shù)與塔的外形（如圓形、方形）有關(guān)。（）8.壓力容器的安全附件包括安全閥、爆破片、壓力表、液位計(jì)等。（）9.材料的高溫蠕變是指在恒定應(yīng)力下，應(yīng)變隨時(shí)間緩慢增加的現(xiàn)象。（）10.補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)屬于等面積補(bǔ)強(qiáng)法的一種具體形式。（）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述內(nèi)壓圓筒壁厚計(jì)算的主要步驟。2.分析影響法蘭密封性能的主要因素。3.外壓容器與內(nèi)壓容器的失效形式有何不同？設(shè)計(jì)時(shí)分別需校核哪些強(qiáng)度？4.列舉三種常用的化工設(shè)備材料，并說(shuō)明其適用場(chǎng)合。5.塔設(shè)備的主要載荷有哪些？設(shè)計(jì)時(shí)如何考慮這些載荷的組合？五、計(jì)算題（共10分）某內(nèi)壓圓筒形容器，設(shè)計(jì)壓力P=2.5MPa，設(shè)計(jì)溫度t=200℃，圓筒內(nèi)徑Di=1600mm，材料為16MnR（[σ]t=170MPa，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，腐蝕裕量C2=2mm）。試計(jì)算該圓筒的名義厚度δn（計(jì)算厚度δ=PDi/(2[σ]tφ-P)，圓整后加腐蝕裕量）。---參考答案一、選擇題1.C2.A3.D4.B5.B6.B7.C8.D9.B10.D11.A12.A13.C14.C15.B二、填空題1.屈服強(qiáng)度（σs）、抗拉強(qiáng)度（σb）、斷后伸長(zhǎng)率（δ）2.0.1MPa≤P<1.6MPa、1.6MPa≤P<10MPa3.失穩(wěn)、殼體幾何尺寸（直徑、壁厚）、材料彈性模量、長(zhǎng)度與直徑比（L/Di）4.x2/a2+y2/b2=1（a=2b）、赤道處（或封頭與筒體連接處）5.螺栓預(yù)緊力、彈性或塑性、微觀凹凸不平6.筒體、塔板（或填料）、封頭、支座（或接管、人孔等）7.設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、設(shè)計(jì)圖樣、強(qiáng)度計(jì)算書(shū)三、判斷題1.√2.√3.√4.×（需考慮制造難度和成本）5.×（壓縮率過(guò)大可能導(dǎo)致墊片回彈不足）6.√7.√8.√9.√10.×（補(bǔ)強(qiáng)圈屬于局部補(bǔ)強(qiáng)，等面積法是計(jì)算方法）四、簡(jiǎn)答題1.內(nèi)壓圓筒壁厚計(jì)算步驟：（1）確定設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)壓力P、設(shè)計(jì)溫度t、內(nèi)徑Di、材料許用應(yīng)力[σ]t、焊接接頭系數(shù)φ、腐蝕裕量C2；（2）計(jì)算計(jì)算厚度δ=PDi/(2[σ]tφ-P)；（3）確定名義厚度δn：將計(jì)算厚度δ向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（如δ=10.2mm則圓整為12mm），再加上腐蝕裕量C2，即δn=δ圓整+C2；（4）驗(yàn)證：若δn≥δ+C2，則滿足要求。2.影響法蘭密封性能的主要因素：（1）墊片性能：材料（如金屬、非金屬）、尺寸（厚度、寬度）、壓縮回彈特性；（2）法蘭密封面質(zhì)量：表面粗糙度、平面度；（3）螺栓預(yù)緊力：需足夠大以壓縮墊片，同時(shí)避免過(guò)緊導(dǎo)致墊片失效；（4）法蘭剛度：剛度不足會(huì)導(dǎo)致密封面變形，影響貼合；（5）操作條件：壓力、溫度波動(dòng)會(huì)改變墊片應(yīng)力，高溫可能導(dǎo)致墊片松弛。3.失效形式與設(shè)計(jì)校核：（1）內(nèi)壓容器：主要失效形式為強(qiáng)度破壞（韌性斷裂或脆性斷裂），設(shè)計(jì)時(shí)需校核薄膜應(yīng)力是否≤許用應(yīng)力；（2）外壓容器：主要失效形式為失穩(wěn)（彈性或彈塑性失穩(wěn)），設(shè)計(jì)時(shí)需校核臨界壓力是否≥設(shè)計(jì)外壓力（或計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)是否≥規(guī)定值）；（3）特殊情況：內(nèi)壓容器若存在局部高應(yīng)力（如接管區(qū)）需校核局部應(yīng)力；外壓容器若同時(shí)受內(nèi)壓需分別校核。4.常用化工設(shè)備材料及適用場(chǎng)合：（1）Q245R（20R）：優(yōu)質(zhì)碳素鋼，適用于設(shè)計(jì)溫度≤400℃、中低壓（≤3.5MPa）的非腐蝕性介質(zhì)容器（如儲(chǔ)水罐）；（2）16MnDR：低合金低溫鋼，含Mn、Ni等元素，適用于-40℃~-70℃的低溫容器（如液氨儲(chǔ)罐）；（3）06Cr19Ni10（304不銹鋼）：奧氏體不銹鋼，含Cr≥18%、Ni≥8%，耐酸（如硝酸）、耐晶間腐蝕，適用于腐蝕性介質(zhì)（如稀硫酸反應(yīng)釜）。5.塔設(shè)備的主要載荷及組合：（1）主要載荷：①操作介質(zhì)重量（液體、氣體）；②塔體自重（筒體、塔板、填料等）；③風(fēng)載荷（水平方向，與風(fēng)速、塔高、體型系數(shù)有關(guān)）；④地震載荷（水平和垂直方向，與地震烈度、塔質(zhì)量有關(guān)）；⑤偏心載荷（如平臺(tái)、管道附加重量）；（2）載荷組合：設(shè)計(jì)時(shí)需考慮最不利工況，如操作工況（介質(zhì)+自重+風(fēng)/地震）、停工工況（自重+風(fēng)/地震）、壓力試驗(yàn)工況（水重+自重），取組合后最大應(yīng)力作為設(shè)計(jì)依據(jù)。五、計(jì)算題已知：P=2