化工机械基础考试题答案.doc

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1、浙江海洋学院2007-2008学年第一学期机械设计基础课程期末考试卷（适用班级 A05储运 q B卷 ）q 考试时间： 分钟一二三四五六七八九十总分注意：考试所需查表数据如下：表1 焊接接头系数焊接接头形式无损检测的长度比例100%局部双面焊对接接头1.00.85单面焊对接接头0.90.8表2 钢板负偏差C1 （mm）钢板厚度22.22.52.83.03.23.53.84.04.55.5负偏差0.180.190.20.220.250.30.5钢板厚度6782526303234364042505260负偏差0.60.80.911.11.21.3表3 腐蚀裕量C2 （mm）腐蚀速率单面腐蚀双面腐蚀

2、0.05mm/a120.05mm/a241、有一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，大齿轮已经损坏，现急需修复使用，今测得中心距a=276mm，小齿轮齿顶圆直径da1=70mm，且数得其齿数Z1=33，试求大齿轮的齿数Z2。（10分）解：由于这是一对一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，所以各项参数都取标准值。 根据 a=1/2（Z1+Z2）m （1）da1=（Z1+2）m （2）把da1=70mm，Z1=33代入（2）式，得m=2mm把a=276mm，Z1=33，m=2mm代入（1）式，得Z2=243所以，大齿轮的齿数Z2为243个。2、某化工厂反应釜，尺寸为DN1900，工作温度为5200

3、，工作压力为1.6MPa，釜体材料用0Cr18Ni9，采用双面对接焊缝，100%探伤，凸形封头上装有安全阀，试计算釜体计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度。（200下0Cr18Ni9的=130MPa）（15分）解：已知Di=1900mm，设计温度t=200，设计压力Pc=1.11.6=1.76MPa，材料许用应力 200=130MPa，焊接接头系数=1，腐蚀裕量C2=0。 根据计算厚度公式： 则计算厚度：c=12.95mm设计厚度：d=c+C2=12.95+0=12.95mm考虑到钢板负偏差圆整后，C1=0.8mm名义厚度：n=d+C1+=12.95+0.8+=14mm有效厚度：e=n-C1

4、-C2=14-0.8-0=13.2mm3、有一长期不用的反应釜，该釜内径为800mm，最小壁厚为12mm，材料为20R，具体焊接方式不清楚，做过局部探伤，今欲利用该釜在380下合成酸性物质，求该釜所能承受的最大内压力。（350下20R的=92MPa，400下20R的=86MPa）（10分）解：已知Di=800mm，n=12mm，设计温度t=380，材料许用应力 380=88.4MPa，焊接接头系数=0.8，钢板负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=2mm。 根据圆筒最大允许工作压力公式： 代入数据，得反应釜所能承受的最大内压力为1.61MPa4、今欲设计一高压气瓶，直径为450mm，采用双面对

5、接焊缝，全部探伤，工作压力为10.8MPa，可耐最高温度为130，试用16MnR材料设计气瓶的厚度。（15分）材料厚度/mm在下列温度下材料的许用应力/MPa2010015016MnR6161701701701636163163163解：已知Di=450mm，设计温度t=130，设计压力Pc=1.110.8=11.88MPa，厚度为616mm时材料许用应力 130=170MPa，焊接接头系数=1，腐蚀裕量C2=2mm。 根据设计厚度计算公式： 把数据代入公式，得 经检查，d已经超出了材料许用应力范围，所以需要选用厚度更厚钢板。厚度为1636mm时材料许用应力 130=163MPa，代入公式，得

6、考虑到钢板负偏差圆整后，C1=0.8mm 最后得n=20mm5、一乙烯储罐，内径1600mm，壁厚16mm，工作压力为2.5MPa，工作温度为-35，材料为16MnR，采用双面对接焊缝，100%探伤，壁厚附加量C=1.5mm，试校核强度。（20以下16MnR的=170MPa）（10分）解：已知Di=1600mm，设计温度t=-35，设计压力Pc=1.12.5=2.75MPa，壁厚n=16mm，材料许用应力 -35=170MPa，焊接接头系数=1，壁厚附加量C=1.5mm。 根据内压圆筒强度校核公式：代入数据，得该乙烯罐可以安全使用6、某化工厂欲设计一台石油分离工程中的乙烯精馏塔，塔体内径Di=

7、600mm，材质为16MnR，工作压力Pw=2MPa，工作温度t=-320，采用整体冲压标准椭圆形封头，计算封头壁厚。（20以下16MnR的=170MPa）（10分）解：已知Di=600mm，设计温度t=20，设计压力Pc=1.12=2.2MPa，材料许用应力 -20=170MPa，焊接接头系数=1，腐蚀裕量C2=1mm。 根据标准椭圆形封头壁厚公式： 把数据代入公式，得 考虑钢板厚度负偏差，取C1=0.6mm，圆整后用n=6mm7、某化工厂脱水塔塔体内径为Di=700mm，壁厚为n=12mm，工作温度为t=180，工作压力为Pw=2MPa，材料为0Cr18Ni9，塔体采用手工电弧焊，局部探伤

8、，试校核塔体水压试验强度。（0Cr18Ni9在150以下 =137MPa，在200下=130MPa，常温下s=240MPa）（15分）解：已知Di=700mm，设计温度t=180，设计压力Pc=1.12=2.2MPa，壁厚n=12mm，材料许用应力 180=132.8MPa，焊接接头系数=0.8，钢板负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=0mm。根据水压试验应力公式 e=n-C1-C2=12-0.8-0=11.2mm 代入得 0.9s=0.90.8240=172.8MPaT0.9s 水压试验时满足强度要求。8、今需制造一台分馏塔，塔的内径Di=2000mm，塔体长L1=6000mm，封头曲面深

9、度hi=500mm，塔在370及1/5个大气压条件下工作，现库存有8mm、12mm、14mm厚的Q238-B钢板，问这哪一个最适合来制造这台设备。（15分）解：塔的计算长度L=6000+21/3500=6340mm厚度为9mm、12mm、14mm的钢板，它们的钢板负偏差均为C1=0.8mm，腐蚀裕量C2=1mm，设计外压Po=0.1-0.1/5=0.08MPa。钢板有效厚度e分别为7.2mm、10.2mm和12.2mm （1）当n=9mm时L/Do=6340/（2000+29）=3.14 Do/e=2018/7.2=280.3 查图得，A=9.010-5，再查图得，A值所在点落在材料温度线的左方，故 B=2/3EA Q235-B 钢板370时的E=1.69105MPa，于是P=Be/Do=2/31.691059.010-5/280.3=0.036MPaPo（2）当n=12mm时L/Do=6340/（2000+212）=3.13 Do/e=2018/10.2=197.84 查图得，A=1.610-4，再查图得，A值所在点落在材料温度线的左方，故 B=2/3EA Q235-B 钢板370时的E=1.69105MPa，于是P=Be/Do=2/31.691051.610-4/197.84=0.091MPaPo所以可以采用12mm厚的Q235-B钢板制造这台设备。