德州学院化工机械设计基础期末复习题

化工机械设计基础一、单选题1.换热器中，管程数增加，会导致：A.流速增加，压降增大B.流速降低，压降减小C.传热面积增加D.壳程流速增加答案：A2.搅拌反应釜中，挡板的作用主要是：A.加强筒体B.改变流型，消除打旋C.支撑搅拌轴D.便于安装答案：B3.下列哪种热处理可以改善焊接接头的组织和性能？A.淬火B.正火C.固溶处理D.调质处理答案：B4.以下哪项不是压力容器定期检验的内容？A.宏观检查B.壁厚测定C.耐压试验D.破坏性试验答案：D5.蠕变是指材料在什么条件下的缓慢塑性变形？A.高温和恒定应力B.低温和交变应力C.室温和高应力D.高温和冲击载荷答案：A6.在法兰设计计算中，预紧状态下需要的最小螺栓载荷Wa用于计算：A.操作状态螺栓应力B.预紧状态螺栓应力C.法兰厚度D.垫片宽度答案：B7.安全阀的排放量必须：A.等于容器安全泄放量B.大于等于容器安全泄放量C.小于容器安全泄放量D.无要求答案：B8.下列哪种材料常用于制造压力容器的衬里？A.铸铁B.不锈钢C.橡胶D.陶瓷答案：B9.圆筒形容器的薄膜应力理论假设不包括：A.壁厚远小于直径B.应力沿壁厚均匀分布C.忽略弯曲应力D.材料为理想弹塑性答案：D10.螺栓法兰连接设计中，垫片性能参数y和m分别表示：A.垫片厚度和宽度B.垫片密封比压和垫片系数C.垫片弹性模量和泊松比D.垫片回弹率和刚度答案：B11.在设计压力容器开孔时，不需要另行补强的最大开孔直径条件是：A.开孔直径≤50mmB.开孔直径≤89mmC.满足GB/T150规定的一定条件D.任何时候都需要补强答案：C12.外压球壳的临界压力是相同半径圆筒的：A.0.5倍B.1倍C.1.5倍D.2倍答案：A13.圆筒形容器的长径比（L/D）增大，其临界压力会：A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：B14.换热器设计中，为了降低壳程压降，可以采取：A.增加折流板间距B.减小折流板间距C.增加管程数D.减小换热管直径答案：A15.用于分离气液两相的设备是：A.反应釜B.换热器C.分离器D.储罐答案：C16.反应釜搅拌器的轴封处易发生泄漏，主要原因是：A.压力高B.轴在旋转C.温度高D.介质腐蚀性强答案：B17.对于有衬里的容器，其压力试验应在什么时候进行？A.衬里前B.衬里后C.衬里前后各一次D.无需试验答案：C18.低温压力容器用钢需重点考核的指标是：A.抗拉强度B.屈服强度C.冲击韧性D.硬度答案：C19.高温下，材料的许用应力主要取决于：A.屈服强度B.抗拉强度C.蠕变极限或持久强度D.弹性模量答案：C20.卧式容器在均布载荷作用下，最大弯矩位于：A.支座处B.跨中截面C.封头切线处D.接管处答案：B21.材料在高温长期应力作用下，即使应力低于屈服强度也会发生缓慢塑性变形的现象称为：A.疲劳B.松弛C.蠕变D.氢脆答案：C22.按GB/T150，确定材料许用应力时，安全系数主要考虑：A.计算方法的准确性B.载荷的波动性C.材料性能的分散性和不可预见的因素D.制造工艺水平答案：C23.法兰密封中，垫片系数m和比压力y与下列哪个因素直接相关？A.螺栓规格B.法兰材料C.垫片材料D.介质压力答案：C24.在疲劳分析中，S-N曲线描述的是：A.应力与应变的关系B.应力幅与失效循环次数的关系C.应力与时间的关系D.应变与寿命的关系答案：B25.疲劳设计时，交变应力的应力幅是指：A.最大应力B.最小应力C.(最大应力-最小应力)/2D.平均应力答案：C26.换热器管板兼作法兰时，其计算厚度应满足：A.仅换热要求B.仅法兰密封要求C.换热和法兰密封要求中的较大值D.两者之和答案：C27.管壳式换热器冷热流体平均温差的计算中，通常采用：A.算术平均温差B.对数平均温差C.积分平均温差D.几何平均温差答案：B28.对于受外压的锥壳，其临界压力与等效圆筒的关系是：A.按锥壳大端直径计算B.按锥壳小端直径计算C.按当量长度和当量直径计算D.与圆筒无关答案：C29.外压圆筒的稳定性安全系数m取值为：A.1.5B.2.0C.3.0D.取决于材料答案：C30.压力容器制造中，A类焊接接头是指：A.壳体纵缝B.壳体环缝C.接管与壳体连接的焊缝D.法兰与壳体连接的焊缝答案：A31.对于有保温层的容器，其设计温度应考虑：A.仅介质温度B.仅环境温度C.金属壁温D.保温层外表面温度答案：C32.圆筒的周向失稳波形是：A.轴对称的B.非轴对称的C.随机的D.直线的答案：B33.外压圆筒失稳时的波形数n通常为：A.1B.2C.3或以上D.0答案：C34.液压试验时，容器壁的环向薄膜应力值不得超过该温度下材料屈服强度的：A.70%B.80%C.90%D.100%答案：C35.容器设计中，对于有保温层的设备，其设计温度取：A.介质温度B.环境温度C.金属壁温D.保温层表面温度答案：C36.奥氏体不锈钢制压力容器进行水压试验时，对水质的要求是：A.无要求B.氯离子含量不超过25mg/LC.必须是蒸馏水D.PH值大于7答案：B37.容器封头成型后最小厚度的要求是为了保证：A.强度B.刚度C.耐腐蚀性D.制造工艺性答案：A38.压力容器用钢的冲击试验温度一般应：A.等于设计温度B.低于设计温度C.高于设计温度D.等于室温答案：B39.设计夹套容器时，内筒的试验压力应考虑：A.按内压试验B.按外压试验C.分别进行内压和外压试验D.按内压试验，同时校核外压稳定性答案：D40.外压容器失稳属于什么失效？A.强度失效B.刚度失效C.稳定性失效D.疲劳失效答案：C41.在进行开孔补强设计时，若采用补强圈补强，其材料一般应与什么相同？A.螺栓材料B.壳体材料C.垫片材料D.接管材料答案：B42.以下哪种焊接接头需要进行100%无损检测？A.B类接头B.盛装极度危害介质的容器C.所有C类接头D.低压容器的所有接头答案：B43.低温压力容器设计中，防止结构不连续处产生过高局部应力的措施是：A.增加壁厚B.采用圆滑过渡C.提高材料强度D.降低工作压力答案：B44.爆破片装置中，反拱形爆破片的优点是：A.制造简单B.动作灵敏度高，抗疲劳C.适用于高粘度介质D.价格低廉答案：B45.胀接连接的密封性和抗拉脱力主要依靠：A.焊接强度B.管子和管板孔的过盈配合产生的残余应力C.螺栓预紧力D.胶粘剂答案：B46.椭圆形封头直边段的作用是：A.增加强度B.避免封头与筒体连接处的环向焊缝C.降低制造难度D.减小边缘应力答案：B47.导致应力腐蚀开裂的必要条件不包括：A.拉应力B.特定的腐蚀介质C.敏感的材料D.高温答案：D48.管法兰的公称直径DN是指：A.法兰外径B.法兰内径C.与其相配的管子的公称直径D.螺栓孔中心圆直径答案：C49.对于带夹套的容器，其内筒的设计压力应考虑：A.仅内压B.仅外压C.内压或外压中的较大者D.内压和外压的组合答案：D50.在法兰强度计算中，主要校核的是：A.螺栓强度B.法兰环的强度C.锥颈的强度D.垫片强度答案：B51.安全阀的开启压力Ps与容器设计压力p的关系一般为：A.Ps≤pB.Ps=1.1pC.Ps略低于pD.Ps≤1.1p（对于无火灾危险介质）答案：D52.下列哪种缺陷对压力容器危害最大？A.表面划痕B.未熔合C.咬边D.气孔答案：B53.压力容器的主要失效形式中，不属于强度失效的是：A.韧性断裂B.脆性断裂C.失稳D.疲劳断裂答案：C54.焊接接头系数φ≤1，它反映的是：A.材料强度的折减B.焊接接头可能存在缺陷而使强度削弱的程度C.安全系数的增加D.厚度负偏差答案：B55.塔式容器的设计载荷中，通常起控制作用的是：A.内压B.风载荷或地震载荷C.自重D.液柱静压答案：B56.法兰密封中，垫片有效密封宽度b与垫片基本密封宽度b0的关系是：A.b=b0B.b>b0C.b<b0D.取决于螺栓数量答案：C57.球形容器的薄膜应力是圆筒形容器环向应力的：A.1倍B.0.5倍C.2倍D.4倍答案：B58.薄壁圆筒承受内压时，其环向应变与轴向应变之比为：A.1:1B.2:1C.1:2D.取决于材料答案：B59.列管式换热器中，设置膨胀节是为了：A.提高传热效率B.减小壳程阻力C.补偿温差应力D.便于清洗答案：C60.对于低温压力容器，设计时应重点防止：A.高温蠕变B.低温脆断C.应力腐蚀D.疲劳破坏答案：B61.压力容器设计中，计算厚度δ是指：A.图纸上标注的厚度B.满足强度、刚度、稳定性要求的最小厚度C.最终成品的最小厚度D.名义厚度减去厚度附加量答案：B62.下列哪种热处理工艺主要用于消除焊接残余应力？A.正火B.退火C.回火D.消除应力退火答案：D63.双相不锈钢相对于奥氏体不锈钢的主要优点是：A.价格低廉B.强度高且耐应力腐蚀C.焊接性能好D.塑性好答案：B64.下列哪种材料通常不用于制造压力容器主体？A.Q345RB.06Cr19Ni10C.HT200D.S30408答案：C65.内压作用下，锥形封头大端的薄膜应力是：A.经向应力最大B.环向应力最大C.两者相等D.与半顶角无关答案：B66.按设计压力分类，高压容器的压力范围是：A.0.1MPa≤p<1.6MPaB.1.6MPa≤p<10.0MPaC.10.0MPa≤p<100MPaD.p≥100MPa答案：C67.设计压力为1.6MPa的容器属于：A.低压容器B.中压容器C.高压容器D.超高压容器答案：A68.根据GB/T151，换热管与管板的连接中，强度胀接适用于设计压力不超过：A.1.0MPaB.2.5MPaC.4.0MPaD.6.4MPa答案：C69.材料的冲击吸收能量KV2是衡量材料什么性能的指标？A.强度B.塑性C.韧性D.硬度答案：C70.换热管排列方式中，管程流体湍流程度最高的是：A.正三角形排列B.正方形排列C.正方形斜转45°排列D.同心圆排列答案：C71.压力容器设计中，腐蚀裕量的确定依据是：A.设计压力B.设计温度C.介质的腐蚀性和容器设计寿命D.材料价格答案：C72.材料在高温下抵抗氧化和气体介质腐蚀的能力称为：A.耐腐蚀性B.抗氧化性C.热稳定性D.化学稳定性答案：C73.塔器设计中，裙座支撑的主要优点是：A.结构简单，制造方便B.对塔体产生的局部应力小C.适用于室外高大塔设备D.造价低廉答案：B74.高强度螺栓连接中，预紧力应控制在：A.螺栓屈服强度以下B.螺栓抗拉强度以下C.达到材料屈服强度D.任意值答案：A75.对于有保温层或火灾危险的压力容器，安全阀的开启压力Ps应：A.≤1.05pB.≤1.1pC.≤pD.适当降低答案：D76.压力容器制造完毕后，整体热处理的目的不包括：A.消除焊接残余应力B.改善焊接接头组织C.提高材料强度D.稳定尺寸答案：C77.下列哪种情况不属于压力容器的重大维修？A.主要受压元件的更换B.矫形C.挖补D.更换密封垫片答案：D78.材料的设计应力强度Sm是根据什么确定的？A.抗拉强度和屈服强度B.仅屈服强度C.仅抗拉强度D.蠕变极限和持久强度答案：A79.法兰连接中，螺栓的强度校核需考虑哪两种工况？A.安装和操作B.预紧和操作C.冷态和热态D.常压和高压答案：B80.压力容器用钢Q345R中的“R”表示：A.热处理状态B.压力容器用钢C.热轧状态D.屈服强度级别答案：B81.管壳式换热器设计中，折流板的主要作用是：A.支撑换热管B.提高壳程流速和湍流程度C.分隔管程和壳程D.便于清洗答案：B82.外压容器设计的图算法中，系数A的含义是：A.应变B.应力C.弹性模量D.安全系数答案：A83.以下哪种材料对氢脆不敏感？A.高强度钢B.奥氏体不锈钢C.低合金钢D.钛合金答案：B84.爆破片作为安全泄放装置，其爆破压力应：A.等于设计压力B.略高于设计压力，低于最大允许工作压力C.略高于最大允许工作压力D.等于安全阀开启压力答案：B85.以下哪种载荷属于交变载荷？A.静水压B.容器自重C.间歇操作引起的压力波动D.地震载荷答案：C86.以下哪种封头没有直边段？A.标准椭圆形封头B.半球形封头C.碟形封头D.锥形封头答案：D87.压力容器设计寿命的确定一般不基于：A.介质腐蚀速率B.疲劳寿命C.材料的价格D.工艺更新周期答案：C88.为防止或减少容器的振动，不应采取的措施是：A.增加壁厚B.设置防冲板C.设置加强圈D.改变流体流速答案：A89.浮头式换热器的优点是：A.结构简单B.造价低廉C.管束可自由伸缩D.密封面少答案：C90.管壳式换热器中，管板与换热管的连接方式不包括：A.焊接B.胀接C.螺纹连接D.胀焊并用答案：C91.固定管板式换热器中，温差应力产生的原因是：A.管程和壳程压力不同B.管束与壳体温差较大，且膨胀受限C.流体流速不同D.管板厚度不均匀答案：B92.压力容器产品焊接试板的目的在于：A.检验焊接工艺B.代替无损检测C.验证材料性能D.检查外观质量答案：A93.在开孔补强中，允许开孔的范围是：A.开孔直径≤1/2DiB.开孔直径≤1/3DiC.开孔直径≤1/4DiD.没有限制答案：A94.容器壁厚的附加量中，C2代表：A.钢板负偏差B.腐蚀裕量C.加工减薄量D.成型允差答案：B95.搅拌轴的密封装置中，用于密封要求高、介质有毒易燃的是：A.填料密封B.机械密封C.迷宫密封D.浮环密封答案：B96.双鞍座卧式容器，为了减小支座处筒体的局部应力，支座位置应使A≤0.2L，其中A是：A.支座宽度B.支座中心到封头切线的距离C.两支座间距D.筒体总长答案：B97.换热管与管板的连接，当设计压力较高或介质有泄漏风险时，应采用：A.强度胀B.强度焊C.贴胀D.胀焊并用答案：D98.压力容器水压试验压力PT的确定公式（对钢和有色金属）一般为：A.PT=1.1pB.PT=1.25pC.PT=p+0.1D.PT=1.5p答案：B99.锥形封头与筒体连接处，由于结构不连续会产生：A.薄膜应力B.弯曲应力C.热应力D.疲劳应力答案：B100.U型管换热器的特点是：A.管程清洗方便B.管束可自由伸缩C.结构简单，造价低D.适用于高压场合答案：B二、多选题101.设计搅拌器时，为达到特定的混合效果，需要确定的参数有：A.搅拌器型式B.搅拌器直径与罐径之比C.搅拌器离底高度D.搅拌转速或叶端线速度答案：ABCD102.双锥环密封的主要特点包括：A.属于自紧式密封B.密封可靠，用于高压容器C.对螺栓预紧力要求相对较低D.结构复杂，加工精度要求高答案：ABCD103.压力容器在下列哪些情况下需要进行泄漏试验？A.介质毒性为极度或高度危害B.设计上不允许有微量泄漏C.盛装易燃介质D.所有压力容器答案：AB104.压力容器封头的制造方法主要有：A.整体冲压B.分瓣冲压后拼焊C.旋压D.爆炸成形答案：ABC105.压力容器用钢中，硫、磷元素的主要危害是：A.硫导致热脆B.磷导致冷脆C.降低焊接性能D.降低耐腐蚀性答案：ABC106.在化工机械设计中，提高设备可靠性的途径包括：A.合理选材B.正确的结构设计C.严格制造与检验D.科学的运行维护答案：ABCD107.内压作用下，标准椭圆形封头上各点的应力状态是：A.顶点处两向应力相等B.赤道处环向应力为压应力C.直边段与筒体连接处存在边缘应力D.应力分布与封头长短轴之比有关答案：ACD108.确定搅拌器功率的主要因素包括：A.搅拌器型式与直径B.转速C.流体物性D.搅拌槽的几何尺寸答案：ABCD109.压力容器的超压泄放装置必须满足的基本要求是：A.动作压力设定准确B.泄放能力足够C.密封性能可靠D.耐介质腐蚀答案：ABC110.在法兰连接设计计算中，需要确定的尺寸有：A.法兰厚度B.螺栓数量与直径C.螺栓中心圆直径D.法兰外径答案：ABC111.对换热器管束进行液压试验的目的是检查：A.换热管的耐压强度B.管板与换热管的连接严密性C.管板本身的强度D.壳程的耐压强度答案：AB112.在设计高压容器的密封结构时，主要要求包括：A.在压力和温度波动下保持密封B.结构紧凑，拆装方便C.密封元件耐介质腐蚀D.对筒体端部削弱小答案：ABCD113.压力容器设计中，为减小开孔处的应力集中，可采取的措施有：A.采用整体补强结构B.增大接管壁厚C.采用内伸或外翻边结构D.改善开孔边缘的几何形状答案：ABCD114.压力容器进行气压试验时，需要采取的特殊安全措施有：A.设置安全隔离区B.有可靠的安全防护设施C.试验单位安全部门现场监督D.缓慢升压，逐级检查答案：ABCD115.外压容器加强圈的作用是：A.缩短筒体的计算长度B.提高筒体的临界压力C.减小筒体所需厚度D.增加容器刚性答案：ABCD116.塔设备设计时，考虑地震载荷需要确定的主要参数有：A.设防烈度B.场地土类别C.塔的自振周期D.塔的总质量答案：ABCD117.在换热器管板设计中，下列哪些区域可能不予布管？A.靠近壳程进口处B.布管不下的区域C.为设置拉杆和定距管预留的位置D.分程隔板槽两侧的区域答案：BCD118.下列哪些是评价垫片密封性能的主要参数？A.垫片系数mB.比压力yC.回弹率D.蠕变松弛率答案：ABCD119.压力容器用材料的复验要求可能涉及：A.化学成分B.力学性能C.无损检测D.金相检验答案：AB120.搅拌轴的下端摆动量过大可能由哪些原因引起？A.轴径过小，刚度不足B.轴承间隙过大C.搅拌器不平衡D.操作转速接近临界转速答案：ABCD三、判断题121.压力容器的设计总图上必须加盖压力容器设计许可印章（复印章无效）。答案：正确122.压力容器制造完工后，必须进行压力试验，试验合格后方可出厂。答案：正确123.外压容器的稳定安全系数（m）是一个经验值，与制造质量无关。答案：错误124.内压作用下，标准椭圆形封头顶点处的经向应力和环向应力相等，且为拉应力。答案：错误125.机械搅拌反应器中，挡板的主要作用是防止液体打旋，增加轴向流动，改善搅拌效果。答案：正确126.材料的断裂韧度（KIC）是衡量其抵抗裂纹失稳扩展能力的指标。答案：正确127.搅拌轴的密封装置（如机械密封）选型仅与介质压力有关。答案：错误128.塔设备在风载荷和地震载荷作用下，其危险截面通常在裙座基底截面或开孔接管处。答案：正确129.压力容器开孔补强计算的等面积法，其理论依据是应力集中系数保持不变。答案：错误130.管壳式换热器中，折流板间距的大小会影响壳程流体的流速和传热系数。答案：正确131.金属材料的蠕变断裂通常不伴随明显的塑性变形。答案：正确132.在法兰设计中，宽面法兰的螺栓中心圆直径比窄面法兰大。答案：正确133.压力容器用钢的供货状态（如正火、调质）会直接影响其力学性能和许用应力值。答案：正确134.卧式容器的鞍座底板尺寸主要根据地基的许用压应力来确定。答案：正确135.压力容器中，用于壳体主要受压元件的碳素钢和低合金钢钢板，应进行超声检测。答案：正确136.对于有保温层的塔设备，其自振周期计算时不需考虑保温层的质量。答案：错误137.内压圆筒的强度计算基本公式是基于第一强度理论（最大拉应力理论）推导的。答案：错误138.浮头式换热器的浮头部分在运行中可以自由移动，因此不需要进行应力计算。答案：错误139.所有换热器的管板都必须按GB/T151标准进行详细计算。答案：错误140.对于易燃或毒性程度为极度、高度危害介质的压力容器，其焊接接头必须进行100%射线或超声检测。答案：正确四、简答题141.说明“加强圈”在外压容器设计中的作用及设置要求。解析：作用：缩短外压圆筒的计算长度，从而提高其临界失稳压力，是经济有效地提高外压容器稳定性的方法。设置要求：加强圈应具有足够的截面惯性矩以起到刚性支撑作用；应沿周长紧密贴合壳体，可设置在容器内部或外部；通常采用型钢（角钢、槽钢）或扁钢制成；需考虑腐蚀裕量；与壳体的连接可采用连续焊或间断焊，但必须保证能有效传递载荷。设置位置需通过稳定性计算确定。142.说明“材料的低温冲击试验”为何是低温压力容器用钢的必检项目。解析：因为金属材料在低温下韧性会急剧下降，存在从韧性断裂到脆性断裂的转变。标准拉伸试验得到的强度指标无法反映这种低温脆性。冲击试验（如夏比V型缺口冲击）通过测量材料在低温下断裂时吸收的功（冲击吸收能量KV2），能有效评估其抵抗低温脆断的能力。相关标准（如GB/T150）对低温压力容器用钢规定了明确的冲击试验温度和最小冲击功要求，以确保材料在最低设计温度下仍具有足够的韧性储备，防止灾难性的低应力脆断。143.简述“压力容器应力分类”的概念及各类应力的特点与控制原则。解析：应力分类是基于应力对容器失效所起作用的不同进行的划分。主要类别：1)一次应力（P）：平衡外载产生，无自限性。包括总体薄膜应力Pm（需≤Sm）、局部薄膜应力PL（≤1.5Sm）和弯曲应力Pb。2)二次应力（Q）：为满足变形协调而产生，如温差应力、局部不连续处的弯曲应力，具有自限性。控制其与Pm之和（P+Q）的应力强度范围。3)峰值应力（F）：应力集中处增量，可能导致疲劳裂纹，控制其幅值在疲劳曲线许可范围内。144.简述“夹套容器”设计中，内筒与夹套的压力试验顺序及原因。解析：通常的试验顺序是：先进行内筒的液压试验，合格后再焊接夹套，然后进行夹套的液压试验。原因：1)先试内筒，可以单独检查内筒的强度和密封性，若先焊夹套，内筒缺陷将难以发现和修补。2)内筒试压时，夹套尚未焊接，内筒承受的是内压试验；待夹套焊好后进行夹套试压时，内筒承受的是外压试验。此顺序符合实际操作工况（内筒可能单独承受内压，也可能同时承受内压和夹套外压），且便于检查和维修。145.简述“压力容器快速开关盖装置”的类型及安全联锁要求。解析：类型：啮合齿式、卡箍式、撑挡式等，用于频繁开启的容器（如过滤器、反应釜）。安全联锁要求：必须设置安全联锁装置，确保在内部压力完全泄放前，盖无法开启；在盖未完全闭合并锁紧前，压力无法升起。联锁功能应是机械式的，可靠有效。目的是防止因误操作导致盖在带压时打开或未锁紧时升压，造成人员伤亡和财产损失。这是强制性安全要求。146.简述“搅拌轴临界转速”的概念及防止共振的措施。解析：临界转速是指搅拌轴的旋转角速度与其横向振动的固有频率一致时的转速，此时会发生共振，导致轴产生剧烈振动甚至破坏。防止措施：1)设计时使工作转速远离临界转速（