化工机械基础考试题答案

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-一一 二二二四五六七八九十总分注意：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Ci(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 0.

2、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dai=70mm,且数得其齿数Zi=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)dai=(Z什2)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5200C,工作压力为1.6MPa,釜

3、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。（200E下0Cr18Ni9的c=130MPa）（15分）解：已知Di=1900mm,设计温度t=200C，设计压力Pc=1.1x1.6=1.76MPa,材 料许用应力c20=130MPa,焊接接头系数=1,腐蚀裕量C2=0。根据计算厚度公式：PcDi2汀-Pc计算厚度：Sc=12.95mm设计厚度：Sd=Sc+C2=12.95+0=12.95mm考虑到钢板负偏差圆整后，C1=0.8mm名义厚度：Sn=Sd+C什=12.95+0.8+4有效厚度：Se=Sn-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12m m,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380C下合成酸性物质，求该釜所能承受的最大内压力。（350r下20R的c=92MPa,400E下20R的c=86MPa） （10分）解： 已知Di=800mm,Sn=12mm,设计温度t=380C，材料许用应力c=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2 88.4 0.812 -0.8 -2800 12 -0.8-21.76 19002

5、130 1-1.76二12.95mm= 1.61MPa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450m m,采用双面对接焊缝，全部探伤，工 作压力为10.8MPa,可耐最高温度为130C，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/MPaw20C100C150C16MnR6161701701701636163163163解： 已知Di=450mm,设计温度t=130C， 设计压力Pc=1.1x10.8=11.88MPa,厚度为616mm时材料许用应力c130c=170MPa，焊接接头系数=1,腐蚀裕 量C2=2mm。根

6、据设计厚度计算公式：把数据代入公式，得11-88 45018.29mm2 170 1-11.88经检查，Sd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c130C=163MPa,代入公式，得考虑到钢板负偏差圆整后，C1=0.8mm最后得Sn=20mm5、一乙烯储罐，内径1600mm,壁厚16mm，工作压力为2.5MPa, 工作温度为-35r，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。（w20C以下16MnR的c=170MPa）（10分）解： 已知Di=1600mm,设计温度t=-35C， 设计压力Pc=1

7、.1x2.5=2.75MPa,壁 厚Sn=16mm,材料许用应力c-35C=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：_tPcDi e5-2代入数据，得2.75 1600 16 -1.5PcDi2汀-C2Pc11.88 4502 163 1-11.882 =19.02mm= 153.1MPa2(161.5)!=1 170 = 170MPa匚t丨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=600mm, 材质为16MnR,工作压力Pw=2MPa,工作温度t=-320C，采用整体冲压标准 椭圆形封头，计算封头壁厚。U

8、 20E以下16MnR的c=170MPa）（10分）解：已知Di=600mm,设计温度t=20C，设计压力Pc=1.1x2=2.2MPa,材料许 用应力c20c=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：_PsD+c22 -0.5pc2把数据代入公式，得2.2汉6002 170 1 -0.5 2.2考虑钢板厚度负偏差，取C1=0.6mm,圆整后用Sn=6mm7、某化工厂脱水塔塔体内径为Di=700mm,壁厚为Sn=12mm，工作温度为t=180C,工作压力为Pw=2MPa,材料为0Cr18Ni9，塔体采用手工电弧焊，局 部探伤，试校核塔体水压试验强度。（

9、0Cr18Ni9在w150C以下c=137MPa,在200E下c=130MPa，常温下cs=240MPa）（15分）解：已知Di=700mm,设计温度t=180C，设计压力Pc=1.1x2=2.2MPa,壁厚Sn=12mm,材料许用应力c180c=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tPT=1.25p口pT=1.25 2.22.8MPa1132.8S e= S n-C1-C2=12-0.8-0=11.2mm代入得1.0二4.9mmPTDi 、e2e0.9 cs=0.9x0.8X240=172.8MPacTv0.9 cs

10、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Li=6000mm,封头曲 面深度hi=500mm,塔在370C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+2X1/3X500=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Se分别为7.2mm、10.2mm和12.2mm(1)当Sn=9mm时L/Do=6340/(2000+2X9)=3.14Do/Se=2018/7.2=280.3查图得，A=9.0X10-5,再查图得，A值所在点落在材料温度线的左方，故B=2/3EAQ