2025年大學(xué)二年級（過程裝備與控制工程）過程裝備設(shè)計試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.過程裝備設(shè)計中，關(guān)于內(nèi)壓薄壁圓筒的應(yīng)力分析，以下說法正確的是（）A.薄膜應(yīng)力是主要應(yīng)力，其沿壁厚均勻分布B.彎曲應(yīng)力沿壁厚線性分布，對強度影響不大C.薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力都對容器強度起關(guān)鍵作用D.薄膜應(yīng)力只在容器兩端存在2.在設(shè)計外壓圓筒時，下列因素中對臨界壓力影響最大的是（）A.圓筒的長度B.圓筒的直徑C.材料的彈性模量D.壁厚3.對于橢圓形封頭，其封頭的長短軸之比一般?。ǎ〢.2B.1.5C.1D.0.54.過程裝備中常用的法蘭連接，以下哪種法蘭的承載能力最強（）A.平焊法蘭B.對焊法蘭C.活套法蘭D.螺紋法蘭5.在計算攪拌功率時，攪拌器的葉端速度與下列哪個因素?zé)o關(guān)（）A.攪拌器直徑B.攪拌器轉(zhuǎn)速C.物料密度D.攪拌器葉片形狀6.關(guān)于塔設(shè)備的設(shè)計，以下說法錯誤的是（）A.塔的直徑主要根據(jù)生產(chǎn)能力和操作彈性確定B.塔的高度由工藝要求的傳質(zhì)傳熱高度決定C.塔板效率越高，塔的高度可以越低D.塔的壁厚只與設(shè)計壓力有關(guān)7.過程裝備設(shè)計中，考慮設(shè)備的腐蝕裕量時，不需要考慮以下哪種因素（）A.介質(zhì)的腐蝕性B.設(shè)備的使用年限C.設(shè)備的制造工藝D.設(shè)備的操作溫度8.對于臥式容器的支座設(shè)計，鞍座的包角一般?。ǎ〢.120°B.150°C.180°D.240°9.在過程裝備的密封設(shè)計中，以下哪種密封形式適用于高壓、高溫場合（）A.墊片密封B.填料密封C.機械密封D.迷宮密封10.關(guān)于過程裝備的選材，以下說法正確的是（）A.只需要考慮材料的強度，不需要考慮韌性B.材料的耐腐蝕性是唯一重要的選材依據(jù)C.選材要綜合考慮材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性、加工工藝等因素D.優(yōu)先選擇價格昂貴但性能優(yōu)異的材料第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請在橫線上填上正確答案。1.內(nèi)壓薄壁圓筒的應(yīng)力計算公式中，周向應(yīng)力是徑向應(yīng)力的______倍。2.外壓圓筒的失穩(wěn)形式主要有______失穩(wěn)和______失穩(wěn)。3.橢圓形封頭的有效厚度計算公式為______（寫出表達式）。4.攪拌器的類型主要有______、______、______等。5.塔設(shè)備的氣液傳質(zhì)設(shè)備主要有______和______。三、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述內(nèi)壓薄壁圓筒應(yīng)力分析的基本假設(shè)。2.說明外壓圓筒設(shè)計中加強圈的作用及設(shè)置原則。3.簡述法蘭連接的密封原理。4.簡述攪拌器的選型原則。四、計算題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、計算步驟和答案。1.已知一內(nèi)壓薄壁圓筒，內(nèi)徑Di=1000mm，壁厚δ=10mm，設(shè)計壓力p=2MPa，材料的許用應(yīng)力[σ]=100MPa，試計算該圓筒的最大周向應(yīng)力，并判斷是否滿足強度要求。2.有一外壓圓筒，內(nèi)徑Di=800mm，壁厚δ=6mm，長度L=4000mm，材料的彈性模量E=200GPa，泊松比μ=0.3，試計算該圓筒的臨界壓力。五（20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。閱讀材料，回答問題。材料：某化工廠擬設(shè)計一臺儲存液態(tài)烴的臥式容器，設(shè)計壓力p=1.6MPa，設(shè)計溫度t=50℃，介質(zhì)為液態(tài)烴，具有一定腐蝕性。已知該容器內(nèi)徑Di=2m，長度L=6m，采用Q345R材料，許用應(yīng)力[σ]t=189MPa，腐蝕裕量C2=2mm。1.請設(shè)計該臥式容器的筒體壁厚，并說明設(shè)計過程。2.對于該容器的封頭，你認為選擇哪種形式比較合適？并說明理由。答案：第I卷1.A2.B3.A4.B5.C6.D7.C8.A9.C10.C第II卷二、1.22.周向；軸向3.δe=δn-C1-C2（其中δn為名義厚度，C1為鋼板負偏差，C2為腐蝕裕量）4.槳式；渦輪式；推進式5.板式塔；填料塔三、1.內(nèi)壓薄壁圓筒應(yīng)力分析的基本假設(shè)：材料是各向同性的、連續(xù)的和均勻的；殼體的壁厚遠小于中面半徑；承受的載荷沿殼體軸線是不變的；忽略彎曲應(yīng)力。2.加強圈的作用是提高外壓圓筒的臨界壓力，減少壁厚。設(shè)置原則：加強圈的間距應(yīng)小于或等于外壓圓筒的臨界長度；加強圈與圓筒應(yīng)緊密貼合，保證共同承載。3.法蘭連接的密封原理：通過擰緊螺栓，使法蘭壓緊墊片，墊片產(chǎn)生彈性變形，填充法蘭密封面的凹凸不平處，阻止介質(zhì)泄漏，同時墊片在螺栓預(yù)緊力作用下產(chǎn)生徑向密封比壓，防止介質(zhì)通過墊片與密封面間的微小間隙泄漏。4.攪拌器的選型原則：根據(jù)攪拌目的和物料特性選擇；滿足攪拌功率要求；考慮攪拌器的攪拌效果和能耗；適應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)和尺寸。四、1.周向應(yīng)力σθ=pDi/(2δ)=2×1000/(2×10)=100MPa，許用應(yīng)力[σ]=100MPa，周向應(yīng)力等于許用應(yīng)力，滿足強度要求。2.計算外壓圓筒的慣性矩I=πDi^3δ/8，計算長徑比L/Di=4000/800=5，查相關(guān)圖表得到系數(shù)A、B，根據(jù)公式pcr=2.6Eδ/(L/Di)^2計算臨界壓力pcr。五、1.計算設(shè)計壓力產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力σ=pDi/(2δ)，根據(jù)強度條件σ≤[σ]t，可得δ=pDi/(2[σ]t)+C