化工机械设备试题与解答

0 40 5学年第二学期期末考试试卷 化工机械基础 （ 卷 共4页）（考试时间：2005年6月21日） 化工 学院 专业 班年级 2002级 学号 姓名 题号一二三成绩得分一、名词解释（共10分，每小题2分）1、疲劳强度：金属材料在循环应力下，经受无限次循环而不发生破坏的最大应力称为“疲劳强度”，用表示。对于一般钢材，以106107次不被破坏的应力，作为疲劳强度。2、断面收缩率：主要反应材料局部变形的能力。以试件拉断后，断面缩小的面积与原始截面面积的比值的百分数来表示，A为试件断裂后的最小截面积。3、薄壁容器：根据容器外径与内径的比值K来判断，为薄壁容器。4、同素异构转变：在固态下晶格构造随温度发生变化的现象，称“同素异构转变”5、垫片密封比压力：在法兰密封中形成初始密封条件的压紧应力叫垫片密封比压力。二、问答题（共33分）1、画出低碳钢和铸铁的拉伸和压缩应力应变示意图，简要说明两种材料的的性能差别。（8分） 低碳钢拉伸和压缩时的应力应变图 铸铁拉伸应力应变图 铸铁压缩应力应变图低碳钢拉伸和压缩时的比例阶段和屈服阶段重合，表明此时拉伸和压缩的材料性能一致。低碳钢压缩时不发生断裂破坏，无强度极限。铸铁拉伸和压缩时，最终都发生断裂破坏，且塑性变形小，没有屈服阶段，铸铁的拉伸和压缩的应力应变曲线的变化趋势一致，但拉伸时的强度极限远小于压缩时的强度极限，表明铸铁材料适用于受压缩的状况，而较少用于受拉伸状态。2、下列钢号各代表何种钢，符号中的字母和数字各有什么意义？（8分）Q215-B.F 代表 普通碳素钢（钢种），其中Q为 屈服强度的头一个拼音字母，215为屈服强度值，B表示质量等级，F表示沸腾钢。20A代表高级优质碳素钢，20为含碳量0.2%。15MnVDR 代表普通低合金钢，含碳量0.15%左右，含Mn小于1.5%，含V小于1.5%，D表示低温用钢，R代表容器用钢H80 代表 黄铜（钢种），H为黄铜牌号，80 表示平均含铜80%，含锌20%。3、不锈钢一般采用何种方式进行焊接，这种焊接方法的特点是什么？（4分）不锈钢一般采用氩弧焊进行焊接。氩弧焊特点：用氩气为保护介质，是惰性气体，既不与金属起化学反应也不溶于液态金属，可避免焊接缺陷，获得高质量的焊缝。由于氩气比较稀缺，使其焊接成本较高，目前主要用来焊接易氧化的有色金属、稀有金属、高强度合金钢及一些特殊用途的高合金钢。4、一设备法兰的操作温度为2700C，工作压力为0.8MPa，当材料为Q235-B和15MnVR时应分别按何种公称压力级别确定法兰几何尺寸。（4分）Q235-B应按公称压力1.6MPa级别确定法兰的几何尺寸。15MnVR应按公称压力1.0MPa级别确定法兰的几何尺寸。5、下列容器属一、二、三类容器的哪一类？（4分）（1） 直径为2000mm，设计压力为1MPa的圆筒形容器（2） 设计压力为3.6MPa的搪玻璃压力容器（3） 设计压力为0.5MPa的管壳式余热锅炉（4） p为3MPa的氰化氢容器（1）为一类容器；（2）为三类容器；（3）为二类容器；（4）为三类容器。 6、分析安装在户外的塔体受哪些载荷的作用？说明这些载荷将引起何种变形？（5分） 答：主要受工作压力、重量载荷、风载荷、地震载荷以及偏心载荷的作用。对各种载荷影响的考虑：（1）工作压力引起拉伸变形；（2）重量载荷引起的轴向拉伸和压缩变形；（3）风载荷造成的风弯矩，引起弯曲变形；（4）垂直地震力引起的轴向拉伸和压缩变形，水平地震力形成地震弯矩，引起弯曲变形； （5）偏心载荷造成偏心弯矩，引起弯曲变形，同时也产生压缩变形。四、计算题（共57分）1、一个低合金钢内压反应塔，筒体内径，标准椭圆形封头，工作压力（装有安全阀），工作温度，塔体采用单面手工电弧焊，100%无损探伤，内部介质有轻微腐蚀性。设计塔体壁厚，并校核水压试验强度。（，）（10分） 表 钢板负偏差Cl （mm） 钢板厚度4.55.567825263032343640负偏差0.20.60.80.911.1解：根据题意， 再加上钢板负偏差，然后圆整，取厚。水压试验校核：，所以水压试验时强度足够。2、DN2000的低碳钢外压圆筒，筒体长4500mm，壁厚10mm，两侧封头凸面高度600mm，介质无腐蚀。试计算筒体能承受的许可外压，并判断发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波形数是等于2还是大于2？。（8分）。（，） 解：， ，为短圆筒，发生侧向失稳后筒体横截面上产生的波形数。 3、如图所示，两端固定的变截面直杆在连接处受到70kN的力，已知：，求出两端约束反力的大小并画出轴力图。（9分）解：所以 ，方向都是向左。4、如图所示，直径为50mm的实心梁上受到一均布载荷和一力偶的作用。（1）列出剪力方程和弯距方程，（2）画出剪力图和弯矩图，（3）求危险横截面上最大正应力。（15分）解：约束反力 ，剪力方程：弯距方程：5、已知搅拌反应釜的传动轴直径D为20mm，材料为45钢，其传递的轴功率为1.5kW，搅拌转速，（1）求扭转时传动杆横截面上所受到的最大剪应