南京工业大学《化工设备机械基础》试卷 A
化工专业（本）科
一、名词解释（每小题2分，共 10 分。
）
1、延伸率
2、屈服点
3、回转壳体
4、有效厚度
5、临界压力
二、判断题（每题 1 分，共 10 分）
1、材料的屈强比（σS/σb）越高，越有利于充分发挥材料的潜力，因此，应极
力追求高的屈强比。
（）
2、弹性模数E和泊桑比µ是材料的重要力学性能，一般钢材的E和µ都不随
温度的变化而变化，所以都可以取为定值。
（）
3、蠕变强度是表示材料在高温条件下抵抗发生缓慢塑性变形的能力；持久强
度表示材料在在高温抵抗断裂的能力；冲击韧性则表示材料在外加载荷突然袭击时及时和迅速塑性变形的能力。
（）
4、在承受内压的圆形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。
（）
5、薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径R1＝R2，则该点的两向
应力σθ=σm。
( )
6、依据弹性失效理论，容器上一处的最大应力达到材料设计温度下的屈服点
σt S时，即宣告该容器已经“失效”。
（）
7、安全系数是一个不断发生变化的数据，按照科学技术发展的总趋努，安全
系数将逐渐变小。
（）
8、假定外压长圆筒和短圆筒的材质绝对理想，制造的精度绝对保证，则在任
何大的外压下也不会发生弹性失稳。
（）
9、法兰密封中，法兰的刚度比强度更重要。
（）
10、无缝钢管做筒体时，公称直径是指它们的外径。
（）
三、填空题（每空 1 分，共 40 分）
1、δ、ψ是金属材料的( )指标；σS、σb是材料的( )指标；A K是材
料的( )指标。
2、对钢材，其泊桑比µ＝（）。
3、碳溶解在（）所形成的固溶体叫做铁素体；碳溶解在（）中
所形成的固溶体叫做奥氏体。
4、钢的常规热处理工艺一般分为（）、（）、（）和（）。
5、金属腐蚀包括（）腐蚀和（）腐蚀。
6、淬火最终得到的组织是（）。
7、Q235-A.F中Q的意思是（），F的意思是（）；16MnR的含
碳量是（），R表示（）；0Cr13中合金元素Cr的含量是（）。
8、钢板卷制的筒体和成型封头的公称直径是指它们的( )。
9、容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于（）的称为薄壁容器，超
过这一范围的为厚壁容器。
10、有一盛装液化气的容器，其最高使用温度为50℃，已知该液化气在50℃
时的饱和蒸气压为2.07MPa，试确定该容器的计算压力p c＝( )MPa；
水压试验压p T＝（)MPa。
11、标准椭圆形封头的长、短半轴之比a/b＝( )。
12、在外压容器设计中，稳定安全系数m对于圆筒、锥壳取m=( )，对于
球壳、椭圆形和碟形封头取m=（）。
13、法兰连接结构，一般是由( )件、( )件和( ) 件三部分
组成。
14、制定法兰标准尺寸系列时，是以（）材料，在（）℃时的力
学性能为基础的。
15、在鞍座标准中规定的鞍座包角有θ＝（）和θ=( )两种。
16、列管式换热器主要分为（）、（）（）
和（）几种结构形式。
17、设计自支承式塔设备时，除了考虑操作压力以外，还必须考虑（）、（）、（）、（）等载荷。
四、识图与填图题（1、2题每题 4 分，3、4题每题 5 分共 18 分）
1、图1中A，B点表示两个受外压的钢制圆筒，材料是碳素钢，σS =216MP a，E=206GP a.试回答：A，B两个圆筒各属于那一类圆筒？它们失稳时的波形数n 等于几或大于几？
图1
2、指出下列换热管的排列形式，如图2所示：
图2
（1）（2）
（3）（4）
3、标出图3所示固定管板式列管换热器各零部件名称。
图3
1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8.
9. 10.
4、试将塔设备中所标编号的名称按顺序写出来。
（图4）
1. 2. 3.
4. 5. 6.
7. 8 9.
10.
图4
五、计算题（1题 6 分，2、3题每题 4 分，4题 8 分，共 22分）
1、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力
σθ和σm：
（1）球壳上任一点。
已知p＝2.5MPa，D＝1000mm，S＝8mm。
（2）圆柱壳上任一点，已知p＝1MPa，D＝2000mm，S＝20mm。
2、某球形内压薄壁容器，内径为D i＝2800mm，壁厚为S n＝22mm，若令焊
接接头系数φ＝1.0，厚度附加量C＝2mm，试计算该球形容器的最大允许工作压力。
已知钢材的许用应力[σ]t＝147MPa。
3、若已知某材料的σb＝490MPa，σs＝325MPa，求该材料的许用应力[σ]t为多
少？
4、某化工厂反应釜，内径为D i＝2000mm，工作温度为5～105℃，计算压力
为p c＝1.6Mpa，釜体材料选用0Cr18Ni10Ti，采用双面焊对接接头，局部无损探伤φ＝0.85，凸形封头上装有安全阀，厚度附加量为C=2mm，材料的许用应力[σ]t＝137MPa，σs＝205Mpa，试设计釜体厚度。
（钢板厚度尺寸系列见表1）
表1 钢板厚度尺寸系列
化工设备机械基础试卷A答案
一、
1、延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率，称为延伸率。
2、屈服点：发生屈服现象时的应力，即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”。
3、回转壳体：回转壳体系指壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360。
而成的壳体。
4、有效厚度：指名义厚度和厚度附加量的差值。
5、临界压力：导致筒体失稳的压力称为该筒体的临界压力。
二、
1、（×）
2、（×）
3、（×）
4、（×）
5、（√）
6、（√）
7、（√）
8、（×）
9、（√）10（√）
三、
1、（塑性）、（强度）、（韧性）
2、（0.3）
3、（α-Fe）、（γ-Fe）
4、（退火）、（正火）、（淬火）、（回火）
5、（化学）、（电化学）
6、（马氏体）
7、（屈服点）、（沸腾钢）、（0.16％）、（容器钢）、（13％）
8、（内径）
9、（0.1）
10、（2.17或2.277）、（2.71或2.85）
11、（2）
12、（3）、（15）
13、（联接）、（被联接）、（密封）
14、（16MnR）、（200）
15、（1200）、（1500）
16、（固定管板式换热器）、（浮头式换热器）、（填函式换热器）、（U 型管式换热器）
17、（自重载荷）、（风载荷）、（地震载荷）、（偏心载荷）
四、
1、A属于长圆筒，B属于短圆筒；A失稳时变形波纹数n等于2，B失稳时变
形波纹数n是大于2的整数
2、（1）正三角形（2）转角正三角形
（3）正方形（4）转角正方形
3、1．隔板 2.管程接管 3.壳程接管 4.壳体 5.折流挡板
6.换热管
7.封头
8.设备法兰
9.支座10.管板
4、 1. 裙座 2. 气体入口 3. 筒体
4. 塔盘
5. 人孔
6. 除沫装置
7. 气体出口 8. 回流管 9. 进料管 10.出料管
五、
1、（1）解：
MPa S PD 125.78841000
5.24m =⨯⨯===θσσ
（2）解：
MPa S PD m 252042000
0.14=⨯⨯==σ
MPa S PD 502022000
0.12=⨯⨯==θσ
2、解：
已知D i ＝2800mm ，S n ＝22mm ，C =2mm
S e = S n -C =22-2=20mm
MPa S D S p e i e t w 17.420280020
0.11474][4][=+
⨯⨯⨯=+=φσ
3、解：
已知σb ＝490MPa ，σs ＝325MPa ，
[σ]t =σb /n b =490/3=163.3MPa
[σ]t =σs /n s ＝325/1.6=203MPa
所以[σ]t 取163.3Mpa 。
4、解：已知p c ＝1.6Mpa ，D i ＝2000mm ，φ＝0.85，[σ]t ＝137MPa
（1）mm p D p S c t i
c 65.136
.185.0137220006.1][2=-⨯⨯⨯=-=φσ，已知 C =2mm
13.65＋2＝15.65mm
查表1经过圆整后S n 取16mm 。
（2）校核水压试验强度
S e ＝S n -C =16-2=14mm
p T =1.25p =1.25×1.6＝2MPa （取p =p c ）
MPa S S D p e e i T T 8.143142
)
142000
(0.22)(=⨯+⨯=+=σ
MPa s 8.15620585.09.09.0=⨯⨯=φσ
所以水压试验强度足够。
)
(9.02.0T σφσσs ≤。