2025年大学本科二年级（化学工程与工艺）化工设备机械设计综合测试试题及答案

2025年大学本科二年级（化学工程与工艺）化工设备机械设计综合测试试题及答案

（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括号内。1.化工设备机械设计中，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，受力性能最好？（）A.半球形封头B.椭圆形封头C.碟形封头D.锥形封头3.化工设备中常用的法兰连接，其密封面形式不包括（）A.平面密封面B.凹凸密封面C.榫槽密封面D.螺纹密封面4.在计算化工设备筒体的轴向应力时，不涉及的参数是（）A.内压B.筒体壁厚C.筒体直径D.介质密度5.对于化工设备的支座，以下说法错误的是（）A.卧式容器一般采用鞍式支座B.立式容器可采用支承式支座C.支座的设计只需要考虑设备重量D.支座应具有足够的强度和刚度6.化工设备机械设计中，材料的选择不需要考虑的因素是（）A.耐腐蚀性B.强度要求C.美观性D.经济性7.以下哪种焊接方法在化工设备制造中应用最为广泛？（）A.手工电弧焊B.埋弧焊C.气体保护焊D.电渣焊8.化工设备的开孔补强设计，主要目的是（）A.增加设备美观性B.保证设备强度C.便于安装附件D.提高设备稳定性9.对于化工设备的人孔，其直径一般不小于（）A.400mmB.500mmC.600mmD.800mm10.在化工设备设计中，考虑热应力的主要原因是（）A.设备运行时温度变化大B.提高设备效率C.节省材料D.便于安装11.化工设备的接管与筒体连接时，通常采用的连接方式是（）A.焊接B.螺纹连接C.法兰连接D.胀接12.以下哪种材料常用于制造耐腐蚀的化工设备？（）A.碳钢B.不锈钢C.铝合金D.铜合金13.化工设备机械设计中，计算设备壁厚时，安全系数的取值与以下因素无关的是（）A.材料性能B.设备使用环境C.设备尺寸D.制造工艺14.对于化工设备的视镜，其作用不包括（）A.观察设备内部情况B.便于操作C.防止介质泄漏D.增加设备美观15.化工设备的地脚螺栓，其作用是（）A.固定设备位置B.调整设备高度C.连接管道D.支撑设备重量16.在化工设备设计中，考虑风载荷的主要原因是（）A.设备安装在室外B.提高设备稳定性C.节省材料D.便于运输17.化工设备的搅拌装置，其主要作用不包括（）A.使物料均匀混合B.加速反应C.提高设备效率D.防止介质沉淀18.以下哪种封头制造工艺相对复杂？（）A.半球形封头B.椭圆形封头C.碟形封头D.锥形封头19.化工设备机械设计中，计算设备的疲劳寿命时，不需要考虑的因素是（）A.交变载荷大小B.材料疲劳极限C.设备外观D.应力循环次数20.对于化工设备的安全阀，其作用是（）A.控制流量B.防止超压C.调节压力D.便于操作第II卷（非选择题共60分）21.（10分）简述化工设备机械设计的一般步骤。22.（10分）分析椭圆形封头的受力特点及在化工设备中的应用优势。23.（10分）说明化工设备法兰连接密封的原理及影响密封效果的因素。材料题：某化工厂计划新建一套反应装置，采用圆筒形容器作为反应釜。已知反应釜内径为2000mm，设计压力为2MPa，工作温度为200℃，采用Q345R材料，焊接接头系数为0.85，腐蚀裕量为2mm。24.（15分）计算该反应釜的筒体壁厚。（结果保留一位小数）材料题：某化工企业有一台卧式储存容器，采用鞍式支座支撑。容器内径为3000mm，长度为10000mm，总重量为50吨。鞍式支座的设计参数需要根据相关标准进行确定。25.（15分）确定该卧式储存容器鞍式支座的主要设计参数，如鞍座宽度、腹板厚度等。（写出计算过程及结果）答案：1.C2.A3.D4.D5.C6.C7.A8.B9.B10.A11.A12.B13.C14.D15.A16.A17.C18.A19.C20.B21.一般步骤：明确设计任务与要求；确定设备的工艺参数；进行初步设计选型；强度计算与校核；结构设计；绘制设计图纸；编写设计说明书。22.受力特点：椭圆形封头由部分球面与短圆筒组成，受力时应力分布较为均匀。应用优势：制造相对简单，成本较低；受力性能较好，能承受一定压力；在化工设备中广泛应用于各种反应釜、储罐等。法兰连接密封原理：通过拧紧螺栓使法兰密封面相互挤压，填充密封垫片的微小间隙，阻止介质泄漏。影响因素：密封面形式、密封垫片性能、螺栓预紧力、法兰刚度等。24.根据公式计算：壁厚=（设计压力×内径）/（2×材料许用应力×焊接接头系数-设计压力）+腐蚀裕量。Q345R在200℃时许用应力为170MPa。壁厚=（2×2000）/（2×170×0.85-2）+2≈14.7mm。25.鞍座宽度：根据标准，对于内径3000mm的容器，鞍座宽度约为5００