2025年大学三年级（化学工程与工艺）化工设备设计试题及答案

2025年大学三年级（化学工程与工艺）化工设备设计试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。(总共8题，每题5分，在每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.化工设备设计中，以下哪种材料常用于制造耐腐蚀的反应釜？（）A.碳钢B.不锈钢C.铸铁D.铝合金2.在进行化工设备强度计算时，需要考虑的载荷不包括以下哪项？（）A.压力B.温度C.风载荷D.设备自重3.对于化工塔设备，其塔盘的作用主要是（）A.支撑塔体B.增加塔的高度C.实现气液传质D.防止液体泄漏4.化工设备设计中，关于密封结构的选择，以下说法正确的是（）A.高温高压环境下应选用填料密封B.介质有毒时应优先选用机械密封C.密封效果与设备转速无关D.静密封比动密封更容易实现良好密封5.以下哪种化工设备属于储存设备？（）A.反应釜B.换热器C.储罐D.泵6.化工设备设计时，考虑设备的可操作性，应确保（）A.设备操作复杂，以体现技术含量B.操作空间狭小，节省占地面积C.操作接口远离危险区域D.设备维修无需停机7.对于化工管道的设计，以下原则错误的是（）A.尽量减少管道的弯头和分支B.管道应具有一定的柔性，以适应热胀冷缩C.不同介质的管道可以随意交叉布置D.管道应便于安装、拆卸和检修8.在化工设备设计中，关于设备的保温设计，目的不包括（）A.减少热量损失B.防止设备表面结露C.提高设备运行效率D.增加设备美观度第II卷（非选择题，共60分）9.简答题：简述化工设备设计中材料选择的一般原则。(10分)10.简答题：说明化工塔设备设计时需要考虑的主要因素。(10分)11.简答题：阐述化工泵的选型要点。(10分)12.材料分析题：某化工企业计划新建一套生产装置，其中有一台用于高温高压反应的反应釜。已知该反应釜的工作压力为10MPa，工作温度为300℃，介质具有强腐蚀性。请根据这些条件，分析在反应釜设计中应重点考虑哪些方面的问题，并说明理由。(15分)13.设计题：设计一个用于储存某种液态化工原料的储罐，要求该储罐能承受一定的压力和温度变化，且具有良好的密封性。请简要说明设计步骤和关键设计参数的确定方法。(15分)答案：1.B2.C3.C4.B5.C6.C7.C8.D9.化工设备设计中材料选择的一般原则：首先要满足设备的使用要求，如耐腐蚀性、强度要求等；其次要考虑材料的经济性，在满足性能的前提下尽量选择成本低的材料；还要考虑材料的加工性能，便于制造加工；同时要关注材料的可焊性、可热处理性等；另外，材料应符合相关标准规范要求，确保安全性。10.化工塔设备设计时需要考虑的主要因素：塔的处理能力，即单位时间内能够处理的物料量；分离效率，要保证气液传质效果良好；操作稳定性，在不同工况下能稳定运行；塔的高度和直径，要根据工艺要求和场地条件合理确定；材质选择，要适应介质特性和操作条件；还要考虑塔盘结构形式、塔的附属设备配置等。11.化工泵的选型要点：根据输送介质的性质，如腐蚀性、粘度等选择合适的泵型；确定流量和扬程要求，满足工艺生产的需要；考虑泵的效率，选择高效泵以降低能耗；关注泵的材质，适应介质特性；根据安装空间和操作要求选择合适的结构形式；还要考虑泵的密封方式、维护保养便利性等。12.对于该反应釜设计，重点考虑以下方面：材料选择，需选用耐高温、高压且耐强腐蚀的材料，如特殊合金钢，以保证设备在恶劣条件下的使用寿命和安全性；强度设计，根据10MPa的工作压力和300℃的工作温度，精确计算反应釜的壁厚等结构尺寸，确保强度满足要求；密封设计，由于介质具有强腐蚀性，需采用可靠的密封结构，如双端面机械密封，防止介质泄漏；还要考虑反应釜的整体结构稳定性，以及附属设备如搅拌装置、加热冷却装置等的合理配置。13.设计步骤：首先确定储罐的储存容量，根据原料的储存需求计算；然后根据压力和温度变化要求，确定储罐的设计压力和设计温度；选择合适的储罐材质，要能承受压力和适应介质特性；进行强度计算确定壁厚等尺寸；设计密封结构确保良好密封性；考虑附属