2025年大学化学工程与工艺（化工设备机械基础）试题及答案.doc

2025年大学化学工程与工艺（化工设备机械基础）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)
1. 化工设备选材时，不需要考虑的因素是（ ）
A. 耐腐蚀性 B. 强度 C. 外观颜色 D. 经济性
2. 以下属于压力容器的是（ ）
A. 常压储罐 B. 反应釜 C. 离心泵 D. 管道
3. 化工设备中，筒体的主要作用是（ ）
A. 支撑设备 B. 储存物料 C. 提供反应空间 D. 连接各个部件
4. 对于薄壁圆筒，其壁厚计算公式为（ ）
A. δ = pD/(2[σ]t - p) B. δ = pD/([σ]t) C. δ = pD/(2[σ]t) D. δ = pD/(2[σ]t + p)
5. 以下哪种封头形式受力最均匀（ ）
A. 半球形封头 B. 椭圆形封头 C. 碟形封头 D. 锥形封头
6. 化工设备上常用的密封形式有（ ）
A. 螺纹密封 B. 焊接密封 C. 填料密封和机械密封 D. 胶接密封
7. 搅拌器的作用不包括（ ）
A. 使物料混合均匀 B. 促进传热 C. 增加设备稳定性 D. 促进传质
8. 化工设备的支座类型不包括（ ）
A. 卧式容器支座 B. 立式容器支座 C. 球形容器支座 D. 管道支座
9. 以下哪种材料常用于制造耐腐蚀的化工设备（ ）
A. 碳钢 B. 不锈钢 C. 铝合金 D. 铜合金
10. 化工设备设计时，需要考虑的安全因素不包括（ ）
A. 压力 B. 温度 C. 噪声 D. 设备重量

第II卷（非选择题 共70分）
1. 简答题（每题10分，共20分）
答题要求：简要回答问题，条理清晰。
(1) 简述化工设备机械基础的主要研究内容。
(2) 说明选择化工设备材料的原则。
2. 计算题（每题15分，共30分）
答题要求：写出详细的计算过程和答案。
(1) 已知一薄壁圆筒，内径D = 1000mm，设计压力p = 2MPa，材料许用应力[σ]t = 113MPa，焊接接头系数φ = 0.85，试计算该圆筒的壁厚。
(2) 有一搅拌反应釜，搅拌轴功率P = 10kW，搅拌器转速n = 100r/min，求搅拌器的扭矩。
3. 分析题（20分）
答题要求：根据所给材料，分析问题并回答。
材料：某化工企业的反应釜在运行过程中出现了泄漏现象。经检查发现，釜体上有一处焊缝存在裂纹。
(1) 请分析焊缝出现裂纹的可能原因。
(2) 针对该问题，提出相应的解决措施。
4. 设计题（20分）
答题要求：根据题目要求进行化工设备的设计。
设计一个储存50立方米液体的常压储罐，选择合适的罐体材料、封头形式、支座类型，并说明设计依据。

答案：
第I卷：1. C 2. B 3. C 4. A 5. A 6. C 7. C 8. D 9. B 10. D
第II卷：1. (1) 主要研究化工设备的力学性能、结构设计、材料选择、强度计算、密封技术、支座设计等内容。(2) 原则包括满足工艺要求、具有良好的耐腐蚀性、足够的强度和刚度、经济性、便于加工制造和安装维修等。2. (1) 根据公式δ = pD/(2[σ]tφ - p)，代入数据可得δ = 2×1000/(2×113×0.85 - 2)≈10.4mm。(2) 根据公式T = 9550P/n，可得T = 9550×10/100 = 955N·m。3. (1) 可能原因有焊接工艺不当、材料质量问题、应力集中、疲劳等。(2) 解决措施包括修复焊缝，如打磨裂纹后焊接；更换有问题的材料；优化结构减少应力集中；加强设备维护避免疲劳等。4. 罐体材料可选碳钢。封头形式选椭圆形封头。支座选鞍式支座。依据：常压储罐对强度要求相对不高，碳钢成本低；椭圆形封头受力较好；鞍式支座适用于卧式储罐，能有效支撑罐体。