2025年高职（化工设备与机械）化工设备设计试题及答案

2025年高职（化工设备与机械）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）答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.化工设备设计中，对于承受内压的圆筒形容器，其壁厚计算公式主要考虑的因素不包括以下哪项？（）A.内压大小B.材料许用应力C.容器高度D.焊接接头系数2.以下哪种封头形式在相同条件下受力最均匀？（）A.半球形封头B.椭圆形封头C.碟形封头D.锥形封头3.在化工设备设计中，确定接管尺寸时，不需要考虑的因素是（）A.工艺要求的流量B.介质流速C.设备外形美观D.管道连接标准4.对于塔设备的设计，塔盘的间距主要取决于（）A.塔的高度B.物料的性质C.气液两相的流量和性质D.塔的直径5.化工设备的支座设计中，卧式容器一般采用（）A.鞍式支座B.圈座C.支承式支座D.裙式支座6.下列关于化工设备材料选择的说法，错误的是（）A.要考虑材料的耐腐蚀性B.材料的强度越高越好C.需兼顾材料的加工工艺性D.要考虑材料的经济性7.在化工设备设计中，计算设备壁厚时，焊接接头系数主要与（）有关。A.焊接方法B.焊缝质量C.焊接工人技术水平D.焊接材料8.对于搅拌设备，搅拌器的选型主要依据是（）A.搅拌介质的密度B.搅拌介质的粘度C.搅拌设备的容积D.搅拌功率9.化工设备设计中，安全阀的开启压力一般设定为设备工作压力的（）A.1.0倍B.1.05-1.1倍C.1.2倍D.1.5倍10.以下哪种换热器类型适用于两侧温差较大且对传热系数要求较高的场合？（）A.管壳式换热器B.板式换热器C.螺旋板式换热器D.套管式换热器11.化工设备的人孔设计，其尺寸主要依据（）确定。A.人的体型B.设备的大小C.检修和安装要求D.工艺操作方便性12.在化工设备设计中，对于有振动要求的设备，其基础设计需要考虑（）A.设备重量B.振动频率C.基础材料的弹性模量D.以上都是13.以下关于化工设备防腐设计的说法，正确的是（）A.增加壁厚可有效防腐B.选择耐腐蚀材料是关键C.表面涂漆能解决所有防腐问题D.无需考虑介质流动状态对防腐的影响14.化工设备设计中，塔设备的风载荷计算与以下哪些因素无关？（）A.当地的基本风压B.塔的高度和直径C.塔的保温材料D.塔所在地区的地貌15.对于储存易燃易爆介质的化工设备，其设计应满足的防火防爆要求不包括（）A.设备密封良好B.设置防火堤C.采用电气防爆措施D.设备外观颜色鲜艳16.化工设备设计中，筒体的纵向焊缝一般应采用（）A.对接焊缝B.角焊缝C.搭接焊缝D.塞焊缝17.在化工设备设计中，计算设备的传热面积时，不需要考虑的参数是（）A.传热系数B.冷热流体的温差C.设备的保温厚度D.传热量18.以下哪种化工设备的设计需要考虑物料的结晶特性？（）A.反应釜B.蒸发器C.过滤器D.储存罐19.化工设备设计中，地脚螺栓的规格主要根据（）确定。A.设备重量B.设备尺寸C.基础尺寸D.设备操作时的受力情况20.对于化工设备的管口方位设计，主要目的是（）A.美观好看B.便于管道连接和操作维护C.符合工艺流程要求D.B和C第II卷（非选择题共60分）21.（10分）简述化工设备设计的一般步骤。22.（10分）在化工设备设计中，如何考虑设备的强度设计？23.（10分）某化工企业计划新建一个储存液态烃的球形储罐，设计压力为1.2MPa，设计温度为50℃，采用Q345R材料，已知该材料的许用应力为189MPa，焊接接头系数为0.85，腐蚀裕量为2mm，计算该球形储罐的壁厚。（结果保留两位小数）24.（15分）阅读以下材料：某化工厂拟设计一台反应釜，用于生产某种化工产品。反应釜内的反应为放热反应，需要及时移出热量以控制反应温度。工艺要求反应釜的容积为5m³，工作压力为0.8MPa，工作温度为150℃。反应釜内的介质具有腐蚀性。问题：（1）根据上述工艺要求，简述反应釜的主要设计参数包括哪些？（2）针对介质的腐蚀性，在设计中应采取哪些防腐措施？（3）为了有效移出反应热，反应釜应选择何种换热方式？25.（15分）阅读以下材料：某化工装置中有一台管壳式换热器，用于两种不同温度的流体换热。热流体进口温度为180℃，出口温度为120℃；冷流体进口温度为30℃，出口温度为80℃。已知热流体的流量为5000kg/h，比热容为2.0kJ/(kg·℃)；冷流体的流量为8000kg/h，比热容为4.0kJ/(kg·℃)。换热器的传热系数为150W/(m²·℃)。问题：（1）计算该换热器的传热量。（2）计算所需的传热面积。（结果保留整数）（3）若要提高换热器的传热效率，可以采取哪些措施？答案：1.C2.A3.C4.C5.A6.B7.B8.B9.B10.A11.C12.D13.B14.C15.D16.A17.C18.B19.D20.D21.化工设备设计一般步骤：首先明确设计任务和要求，收集相关资料；然后进行工艺计算，确定设备的基本尺寸和操作参数；接着进行结构设计，选择合适的结构形式和材料；再进行强度、刚度等计算分析，确保设备安全可靠；之后进行制造工艺设计，考虑加工、焊接等工艺要求；最后进行图纸绘制和技术文件编制。22.考虑设备强度设计时，要准确计算内压、外压等载荷；根据材料力学原理确定合理的壁厚计算公式；选取合适的材料，确保材料许用应力满足要求；考虑焊接接头系数对强度的影响；根据设备的工作条件和受力情况，合理确定结构形式，避免应力集中；进行强度校核，确保设备在各种工况下都能安全运行。23.已知P=1.2MPa，[σ]t=189MPa，φ=0.85，C2=2mm。根据球形储罐壁厚计算公式δ=PD/2[σ]tφ-C2，D可近似取设计内径，这里假设设计内径为4m（实际计算时需根据具体设计确定）。则δ=1.2×4000/(2×189×0.85-2)≈14.74mm。24.（1）主要设计参数：容积5m³，工作压力0.8MPa，工作温度150℃，介质腐蚀性相关参数。（2）防腐措施：选择耐腐蚀材料；进行表面防腐处理如涂防腐漆；合理设计结构避免积液等导致腐蚀。（3）可选择夹套换热方式，通过夹套内的冷却介质带走反应热。25.（1）热流体放热量Q1=m1c1(t1-t2)=5000×2.0×(180-120)=600000kJ/h=166.67kW。冷流体吸热量Q2=m2c2(t4-t3)=8000×4.0×(80-30)=1600000kJ/h=444.44kW。传热量Q=Q1=Q2=166.67kW。（2）由Q=KΔtmS，对数平均温差Δtm=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)，Δt1=180-80=100℃，Δt2=120-30=90℃