化工设备机械基础试题库(附参考答案)

化工设备机械基础试题库(附参考答案)一、单项选择题（每题1分，共20分）1.化工设备中应用最广泛的金属材料是？A.有色金属B.铸铁C.高合金钢D.碳素钢答案：D2.Q235-A钢中“235”表示？A.抗拉强度为235MPaB.硬度为235HBC.屈服强度为235MPaD.冲击韧性为235J/cm²答案：C解析：Q为“屈服强度”的汉语拼音首字母，235表示屈服强度下限值为235MPa。3.内压薄壁圆筒上，环向应力σθ与经向应力σA.σB.σC.σD.σ答案：D4.下列封头形式中，受力状况最好的是？A.半球形封头B.椭圆形封头C.碟形封头D.平盖封头答案：A5.标准椭圆形封头的长短轴之比（DiA.1:1B.1.5:1C.2:1D.3:1答案：C6.关于压力容器设计压力与最高工作压力的关系，下列说法正确的是？A.设计压力应低于最高工作压力B.设计压力一般不低于最高工作压力并留有适当裕量C.设计压力与最高工作压力无关D.设计压力等于公称压力答案：B7.压力容器的公称直径是指？A.筒体的实际外径B.筒体的实际内径C.筒体内径的名义值D.筒体的平均直径答案：C8.法兰连接中，垫片的主要作用是？A.填塞密封面的微观不平以保证密封B.传递螺栓预紧力C.减小法兰热应力D.提高法兰刚度答案：A9.下列公称压力等级中，不属于国家标准系列的是？A.0.6MPaB.1.0MPaC.1.6MPaD.2.2MPa答案：D解析：公称压力按标准系列取值，常见为0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0MPa等，2.2MPa不在系列之内。10.外压容器的主要失效形式是？A.强度断裂B.疲劳破坏C.失稳D.蠕变答案：C11.外压圆筒上设置加强圈的主要目的是？A.减小筒体计算长度从而提高临界压力B.提高材料的弹性模量C.改善耐腐蚀性能D.减轻容器重量答案：A12.压力容器开孔补强的目的是？A.便于接管安装B.使设备外形美观C.补偿开孔对器壁强度的削弱D.减轻容器重量答案：C13.防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的有效措施是？A.提高含碳量B.提高含硫量C.降低含铬量D.加入稳定化元素钛或铌答案：D解析：钛、铌与碳的结合能力强于铬，能避免晶界附近贫铬，从而防止晶间腐蚀。14.管壳式换热器中，管板的主要功能是？A.固定管束并将管程与壳程介质分隔开B.支承壳体重力C.强化传热D.均匀分布流体答案：A15.下列四种管壳式换热器中，温差热应力完全消除、热补偿能力最好的是？A.浮头式B.固定管板式C.填料函式D.带膨胀节的固定管板式答案：A16.塔设备最常用的支座形式是？A.鞍式支座B.耳式支座C.裙式支座D.支承式支座答案：C17.搅拌器在湍流区的搅拌功率P与转速n、叶轮直径d的关系为？A.PB.PC.PD.P答案：C解析：湍流区搅拌功率P=18.带传动中，n1、n2分别为主动轮、从动轮转速，d1、dA.dB.dC.dD.1答案：B解析：带的线速度近似相等，即v=πd19.主要承受轴向载荷的滚动轴承是？A.深沟球轴承B.圆柱滚子轴承C.推力球轴承D.调心滚子轴承答案：C20.某容器设计压力为1.8MPa，按压力等级划分属于？A.中压容器B.低压容器C.高压容器D.超高压容器答案：A解析：低压容器为0.1～1.6MPa，中压容器为1.6～10MPa，1.8MPa属于中压范围。二、填空题（每空1分，共15分）1.材料的力学性能主要包括强度、塑性、__、__和疲劳强度。答案：硬度、冲击韧性2.内压薄壁圆筒的环向应力是经向应力的____倍。答案：23.法兰连接由法兰、__和__三部分组成。答案：螺栓（紧固件）、垫片4.按设计压力分级，设计压力在1.6～10MPa范围内的容器属于____容器。答案：中压5.压力容器常用封头中，受力状况最好、材料消耗最少的封头形式是____。答案：半球形封头6.焊接接头由焊缝金属、__、__和母材四部分组成。答案：熔合区、热影响区7.压力容器的公称直径是筒体____的名义尺寸。答案：内径8.外压容器的主要失效形式是____。答案：失稳（屈曲）9.管壳式换热器除固定管板式和浮头式外，常用的还有__式和__式。答案：U形管、填料函10.搅拌器在湍流区工作时，搅拌功率P与叶轮直径d的____次方成正比。答案：511.压力容器制成后应进行____试验，以检验其强度和密封性。答案：压力（液压）三、判断题（每题1分，共10分）1.材料的屈服极限越高，其塑性越好。答案：错误解析：屈服极限表示材料抵抗塑性变形的能力，塑性表示材料产生塑性变形而不破坏的能力，二者是不同指标，没有必然的正比关系。2.内压薄壁容器的壁厚计算是以第一强度理论（最大拉应力理论）为依据的。答案：正确3.压力容器的公称直径是指筒体的实际外径。答案：错误解析：公称直径是标准化后的名义尺寸，对焊接圆筒容器一般指筒体内径的名义值，不等于实际外径。4.法兰的公称压力是指法兰在常温下允许的最大工作压力。答案：正确解析：法兰允许的工作压力随温度升高而降低，公称压力以常温为基准给出，是法兰的压力等级参数。5.外压容器的临界压力与材料弹性模量有关，而与材料强度极限无关。答案：正确解析：弹性失稳的临界压力公式中只含弹性模量E与几何尺寸，不含强度指标；各种钢的E值相差很小，故采用高强度钢对提高外压稳定性作用不大。6.在外压圆筒上设置加强圈可缩短筒体的计算长度，从而提高临界压力。答案：正确7.换热器内流体流速越高，对流传热系数越大，因此流速越高越好。答案：错误解析：流速过高会使流动阻力增大、动力消耗增加，还会加剧冲刷腐蚀和管束振动，应综合考虑确定经济流速。8.奥氏体不锈钢在400～850℃区间受热或缓慢冷却时，会产生晶间腐蚀倾向。答案：正确解析：该温度区间称“敏化温度区”，铬的碳化物沿晶界析出，使晶界附近贫铬而降低耐蚀性。9.采用等面积补强法时，有效补强范围内补强金属的截面积应不小于开孔所削弱的截面积。答案：正确10.压力容器液压试验时，试验温度应低于材料的脆性转变温度，以防止脆性破坏。答案：错误解析：为防止试验时发生脆性破坏，试验温度应高于材料的脆性转变温度，碳素钢制容器液压试验时液体温度一般不得低于5℃。四、简答题（每题5分，共25分）1.什么是压力容器的设计压力？设计压力与最高工作压力有何关系？答案：设计压力是指在相应设计温度下，用以确定容器受压元件计算厚度的压力，一般取设计温度下容器顶部的最高工作压力，并在此基础上适当增加裕量。当容器装有安全泄放装置时，设计压力应不低于安全阀的开启压力或爆破片的爆破压力。2.简述压力容器选材的基本要求。答案：(1)具有足够的强度、塑性和韧性，防止脆性断裂；(2)具有良好的焊接性能和冷热加工性能；(3)对工作介质具有良好的耐腐蚀性能；(4)能适应设计温度、设计压力等工作条件的要求；(5)经济合理，来源广泛。3.什么是外压容器的失稳？影响临界压力的主要因素有哪些？答案：外压容器在均匀外压作用下，筒壁内产生压缩薄膜应力，当外压达到某一临界值时，筒体突然失去原有几何形状而出现压瘪或皱褶，称为失稳。失稳是外压容器的主要失效形式。临界压力与筒体的几何尺寸（直径、壁厚、计算长度）及材料的弹性模量、泊松比有关：壁厚越大、直径越小、计算长度越短，临界压力越高；材料弹性模量越大，临界压力越高。4.法兰连接为什么要进行预紧？预紧力过大或过小有何不良后果？答案：预紧的目的是使垫片产生一定的压缩变形，填平密封面的微观不平，形成初始密封条件。预紧力过小，垫片未被充分压实，工作时在介质压力作用下垫片松弛而产生泄漏；预紧力过大，可能压溃垫片，使其丧失弹性回弹能力，同样导致密封失效，甚至使螺栓产生过大应力而断裂。5.简述管壳式换热器产生温差应力的原因及常用的热补偿结构。答案：当管束与壳体温度不同或材料不同时，二者的热伸长量不一致，而管板约束着管束与壳体使其不能自由伸缩，从而在管子、壳体和管板中产生温差应力（热应力）。温差应力过大时会引起管子弯曲、管口泄漏甚至破坏。常用的热补偿结构有：浮头式（管束一端为可自由浮动的浮头）、U形管式（管子弯成U形，两端固定在同一管板上）、填料函式以及在壳体上设置波形膨胀节等。五、计算题（每题15分，共30分）1.某内压圆筒形容器，设计压力p=2.5MPa，设计温度t=200∘C，筒体内径Di(1)筒体的计算厚度δ；(8分)(2)筒体的设计厚度δd(3)筒体的名义厚度δn答案：(1)计算厚度由内压圆筒厚度公式：δ(2)设计厚度：δ(3)名义厚度应不小于设计厚度，向上圆整到标准钢板厚度，取δnδ校核强度：σ许用应力与焊接接头系数的乘积：[因σt=126.25解析：本题依据第一强度理论导出的内压薄壁圆筒厚度公式，分母中“减p”项表示考虑筒体受内压后直径增大引起的附加应力，不可遗漏。圆整时只能向上取标准钢板厚度，且校核时必须用有效厚度δe2.某外压圆筒形容器，设计外压p=0.1M