mooc化工设备机械基础_3期末答案(mooc2023课后作业答案)
65 min readmooc化工设备机械基础_3期末答案(mooc2023课后作业答案)
§1.1 静力学基本概念随堂测验
1、平衡状态正确定义是设备：
A、构件受到外力作用，机械基础相对于地面保持静止
B、期末构件受到外力作用，答案答案相对于地面保持静止或作匀速直线运动的课后一种状态。
C、作业构件受到外力作用，化工相对于地面作匀速直线运动的设备一种状态。
D、机械基础构件受到外力作用，期末相对于地面作加速直线运动的答案答案一种状态。
2、课后以下哪些描述表明物体处于受力平衡状态？
A、作业相对于地面保持静止的化工物体
B、相对于地面做匀速直线运动的物体
C、做匀速圆周运动的物体
D、匀速自转的物体
3、刚体是指在力的作用下其内部任意两点之间的距离始终保持不变，是一种抽象化模型，不能把刚体绝对化。
4、当构件上作用有力，其作用面积远小于物体的表面尺寸时，可把此力看作是作用于一点的集中力
5、只受两个力作用而处于平衡的构件称为二力构件。
6、力的可传性只适用于刚体。在考虑构件变形时，力的移动常会引起构件内部变形的不同，所以不适用于变形体。
7、力是维持物体运动的原因。
第一章课后作业
1、什么是合力？ 一刚体受到的平面外力系的合力和主矢量之间有什么关系？
2、两球自重为G1和G2,以绳悬挂如图1-33试画；①小球②大球③两球合在一起的受力图。
3、棘轮装置如图1-36所示。通过绳子悬挂重量为G的物体，AB为棘轮的止推爪，B处为平面铰链。试画出棘轮的受力图。
4、塔器竖起的过程如图1-37所示。下断搁在基础上，在C处系以钢绳并用绞盘拉住，上端在B处系以钢绳通过定滑轮D连接到卷扬机E。设塔重为G，试画出塔器的受力图。
5、如图1-42所示，有一管道支架ABC。A、B、C处均为理想的圆柱形铰链约束。已知该支架承受的两管道的重量均为G=4.5KN，图中尺寸均为mm。试求管架中梁AB和杆BC所受的力。
6、如图1-45所示结构，B、E、C处均为铰接。已知P=1KN，试求的A处反力以及杆EF和杆CG所受的力。
§2 拉伸、压缩与剪切
第二章测验
1、杆件变形包括几种基本变形？
A、4
B、3
C、2
D、1
2、低碳钢拉伸曲线具有以下阶段
A、弹性阶段、 屈服阶段、 强化阶段
B、弹性阶段、 屈服阶段、 强化阶段、颈缩阶段
C、弹性阶段
D、强化阶段
3、材料力学对变形体作如下假设：
A、连续性假设
B、均匀性假设
C、各向同性假设
D、各向不同性假设
4、延伸率可以用来衡量材料塑性的指标，可以用以下哪些参数表示。
A、
B、
C、
D、
5、铸铁材料抗压不抗拉
6、低碳钢试件拉伸时外圆柱面上可见滑移线，说明构件沿着最大剪力力作用方向破坏。
7、一点的应力等于该点的平均应力
8、直杆受拉发生拉伸变形，在其斜截面上的应力是均匀变化的
9、表示材料的两个重要指标是（ ）强度和抗拉强度
10、表示材料的（ ），用来衡量材料塑性的指标
11、直杆受轴向拉伸或压缩时的强度条件，可以解决工程中强度校核、确定许可载荷、（ ）三类计算问题
12、直杆受拉发生拉伸变形，在其斜截面（ ）度上的切应力有最大值
13、 直杆受拉发生拉伸变形，在其（ ）度上正应力有最大值
14、杆件受轴向拉伸时，当斜面与横截面夹角α= （ ）度时，截面上无任何应力。
15、E为与材料有关的比例常数，称为( )模量。其量纲与应力相同，常用兆帕（MPa）表示
16、E是与材料有关的比例常数，称为弹性模量。其单位常用（ ）帕（MPa）表示
17、EA称为杆件的抗拉或抗压( )
第二章课后作业
1、试求出下图所示各杆1-1，2-2，及3-3截面上的轴力，并作轴力图。
2、试求下图所示钢杆各段内横截面上的应力和杆的总变形。钢的弹性模量E=200GPa。
3、下图所示三角形支架，杆AB及BC都是圆截面的。杆AB直径d1＝20mm，杆BC直径d2＝40mm，两杆材料均为Q235钢。设重物的重量G＝20kN。问此支架是否安全。
4、三角形支架ABC如图所示，在C点受到载荷F的作用。己知，杆AC由两根10号槽钢所组成，[σ]AC=160MPa；杆BC是20a号工字钢所组成，[σ]BC=100MPa。试求最大许可载荷F。
§3 扭转
第三章测验
1、轴发生扭转变形，若将实心轴的直径增大一倍，而其他条件不变，最大剪应力减少为
A、1/8
B、1/2
C、1/4
D、1/6
2、杆件两端面上作用力偶，杆发生扭转变形，由实验现象，可作如下假设：
A、（1）平面截面假设
B、（2）横截面上没有正应力产生
C、（3）在横截面的圆周上各点的剪应力都是相等的
D、（4）横截面上只存在与半径方向垂直的剪应力
E、（5）横截面上只存在与半径方向一致的正应力
3、纯剪切是指单元体的各个面上正应力相等
4、剪应力互等定理是指各个面上的剪应力相等
5、减速器上伸出的两根轴，转速越高，轴径越细。
第三章课下作业
1、作出图所示各轴的扭矩图。
2、一根钢轴，直径为20mm，如[τ]=100MPa,求此轴能承受的扭矩。如转速为100r/min,求此轴能传递多少kW的功率。
3、如图所示，在一直经为75mm的等截面圆轴上，作用者外力偶矩：m1=1kN·m, m2=0.6kN·m, m3=0.2kN·m, m4=0.2kN·m。 （1）求作轴的扭矩图。 （2）求出每段内 的最大剪力。 （3）求出轴的总扭转角。设材料的剪切模量 G=80GPa。 （4）若m1和m2的位置互换，问在材料方面有何增减。
§4 弯曲
第四章测验
1、对于圆截面杆件，其极惯性矩是轴惯性矩的（ ）倍
A、1
B、2
C、3
D、0.5
2、杆的抗弯变形特性参数用以下符号表示
A、
B、
C、
D、
3、梁弯曲时在选择杆件截面形状时，优先选用以下哪种截面？
A、圆截面
B、工字形
C、矩形截面
D、方形截面
E、槽形截面
4、提高梁弯曲强度的主要途径为：
A、选用合理的截面形状
B、选择截面的合理工作位置
C、合理安排支座位置
D、合理布置载荷
E、用延伸率大的材料
5、纯弯曲是指杆件横截面上无剪应力
6、横截面上的剪力Fs使该截面的邻近微段有作顺时针转动趋势时取正号
7、横截面上的弯矩M使该截面的邻近微段发生上凸的弯曲变形时取正号
8、杆件纯弯时中性层上面纤维变形为零
9、对纯弯曲变形提出两个假设，即（ ）和纵向纤维间无正应力。
10、梁横截面上任一点的正应力 与同一截面上的弯矩 及该点到中性轴的距离 成（ ），而与截面惯性矩成反比。
第四章课后作业
1、一、试列出下面梁的的剪力和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图，求出和
2、二、某塔器高h=10m，塔底部用裙式支座支撑。已知裙式支座的外径与塔的外径相同，而它的内径为D内=1m，壁厚δ=8mm。塔受风载荷q=468N/m。求裙式支座底部的最大弯矩和最大弯曲正应力。
3、如下图所示，某车间的宽度为8 m，现需安装一台吊车，起重量为29.4 kN。行车大梁选用一32a号工字钢，单位长度的重力为517 N/m，工字钢的材料为Q235，其许用应力为[σ]=120MPa。试按正应力强度条件校核该梁的强度。
4、请描述弯矩图上有哪些基本规律？
§8 内压薄壁容器设计基础
第八章测验
1、圆筒体环向薄膜应力是经向薄膜应力的（ ）倍。
A、0.5
B、2
C、1
D、4
2、平行圆半径就是第二曲率半径.
3、球壳各处薄膜应力相等.
4、椭圆壳赤道附近存在压应力，有可能发生失稳。
5、边缘应力具有局部性和（ ）特点。
6、无力矩理论应用的条件之一是壳体几何形状及载荷分布的（ ）和连续性。
7、以壳体厚度与其中间面曲率半径R比值为界，小于等于（ ）为薄壁壳。
8、圆锥形壳体的周向应力是经向应力的两倍。并且圆锥形壳体的应力，随半锥角的增大而（ ）。
第八章作业
1、无力矩理论应用的条件是什么？
2、为什么大型储罐采用球形容器最合理？
3、试用下图(a)、(b)中所注尺寸符号写出各回转壳体中A和A‘点的第一曲率半径和第二曲率半径以及平行圆半径。
4、计算下图所示各种承受均匀内压作用的薄壁回转壳体上各点的σm 和 σθ。 (1)球壳上任一点。已知：P＝2MPa，D＝1000mm，δ＝20mm。 (2)圆锥壳上A点和B点。已知：P＝0.5MPa，D＝1000mm，δ＝10mm，α=30°。 （3）椭球壳上A、B、C点。已知：P＝1MPa，a＝l000mm，b＝500mm，δ＝10mm，B点处坐标x＝600mm。
5、有一立式圆筒形储油罐，如图所示，罐体中径D=5000mm，厚度δ=10mm，油的液面离罐底高H=18m，油的相对密度为0.7，试求：（1）当P0=0时，油罐筒体上M点的应力及最大应力。（2）当P0=0.1MPa时，油罐筒体上M点的应力及最大应力。
§9 内压薄壁圆筒和球壳设计
第九章作业
1、容器进行耐压试验的目的时什么？根据试验介质不同，他们又可分为哪些试验？
2、一储槽，内径1600mm，设计压力2.5MPa，工作温度25℃，材料为Q345R双面焊全熔透对接接头，局部无损检测，厚度附加量C=1.3mm，试校核强度。
§10 内压容器封头的设计
第十章作业
1、某化工厂反应釜，内径为1600mm，工作温度为5~105℃，工作压力为1.6MPa，釜体材料选用Q345R。焊接采用双面对接焊，局部无损探伤，椭圆封头上装有安全阀，试设计筒体和封头的厚度。
§11 外压容器设计基础
第十一章测验
1、确定外压容器设计压力p时，应考虑在正常工作情况下可能出现的最大内外压力差；真空容器的设计压力：当装有安全控制装置（如真空泄放阀）时，取（ ）倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的低值，当无安全控制装置时，取0.1MPa。
A、1.25
B、1.1
C、1.15
D、1.0
2、圆筒的临界压力与下列因素有关的是：
A、筒体几何尺寸
B、材料性能
C、筒体椭圆度和材料不均匀性
D、外载荷
3、材料相同的外压应力系数B曲线是相同的。
4、容器失稳可以采用高强度钢作替换。
5、确定真空容器的设计压力：当装有安全控制装置（如真空泄放阀）时，取1.25倍最大内外压力差或0.1MPa两者中的低值，当无安全控制装置时，取（ ）MPa
6、外压容器整体失稳按其受力方式又分为周向失稳和（ ）
第十一章作业
1、一圆筒容器，材料为Q245R，内径Di=2800mm，长L=6000（含封头直边段），两端为标准椭圆封头，封头及壳体名义厚度均为12mm，其中厚度附加量C=1.3mm，容器负压操作，最高操作温度为50℃。试确定容器最大许用外压为多少？
学习通化工设备机械基础_3
本篇讲解化工设备机械基础的第三部分，主要内容包括离心泵、齿轮泵、螺杆泵、隔膜泵和柱塞泵。
一、离心泵
离心泵是化工设备中常用的一种泵，它根据离心力的作用实现液体的输送。离心泵的特点是流量大，压力稳定，但对于高粘度的液体不适用。
离心泵主要由泵壳、叶轮、轴和轴承等组成。当电机带动轴转动时，叶轮也随之转动，叶轮通过离心力将液体从吸入口输送到排出口。
离心泵的优点是结构简单，易于维护，但也存在一些缺点，比如对于高温、高压和腐蚀性液体不适用，易产生气蚀和噪音等。
二、齿轮泵
齿轮泵是一种以同步旋转的齿轮为工作部件的泵，它主要用于输送低粘度液体。齿轮泵由泵体、齿轮、轴和轴承等组成。
当电机带动轴转动时，齿轮也随之转动，齿轮间的间隙产生真空吸入液体，再通过齿轮的旋转将液体从吸入口输送到排出口。
齿轮泵的优点是流量稳定，压力稳定，但对于高粘度液体不适用。缺点是噪音大、易产生气蚀和泄漏。
三、螺杆泵
螺杆泵是以螺杆为工作部件的泵，它主要用于输送高粘度液体。螺杆泵由泵体、螺杆、轴和轴承等组成。
当电机带动轴转动时，螺杆也随之转动，液体在螺杆和泵体之间沿着螺旋线慢慢前进，并被压缩。最终液体从吸入口输送到排出口。
螺杆泵的优点是适用于高粘度液体，流量稳定，压力稳定。缺点是易产生泄漏和噪音。
四、隔膜泵
隔膜泵是一种通过膜片运动实现液体输送的泵，它主要用于输送腐蚀性、高温、高粘度的液体。隔膜泵由泵体、隔膜、驱动装置和阀门等组成。
当驱动装置带动隔膜运动时，隔膜将泵腔分成吸入室和排出室。随着隔膜运动，吸入室内的压力降低，液体被吸入；隔膜运动到排出室时，液体被压缩并从排出口输送出去。
隔膜泵的优点是对于腐蚀性、高温、高粘度的液体有良好的适用性，液体不会与泵体接触，不易产生泄漏。缺点是流量不稳定，易受到隔膜的限制。
五、柱塞泵
柱塞泵是一种以柱塞为工作部件的泵，它主要用于输送高压、高粘度、易结晶的液体。柱塞泵由泵体、柱塞、轴和轴承等组成。
当电机带动轴转动时，柱塞也随之运动，液体通过柱塞和泵体间的间隙进入泵腔。随着柱塞的运动，泵腔内的压力逐渐增大，最终将液体从排出口输送出去。
柱塞泵的优点是适用于高压、高粘度、易结晶的液体，流量稳定。缺点是噪音大、易产生泄漏。
结语
以上是化工设备机械基础的第三部分，介绍了离心泵、齿轮泵、螺杆泵、隔膜泵和柱塞泵。不同类型的泵具有不同的优缺点，适用于不同的液体输送需求。在实际应用中，需要根据实际情况选择合适的泵来完成液体输送任务。
中国大学化工设备机械基础_3
一、过滤设备
过滤设备是化工工业中的重要设备之一，主要用于分离混合物中的固体和液体，或者分离混合物中的两种不同液体。过滤设备的种类很多，常见的有：
- 压力式过滤设备
- 真空式过滤设备
- 离心式过滤设备
- 膜式过滤设备
其中，压力式过滤设备是应用最广泛的设备之一。它的工作原理是：将混合物经过滤介质，将固体颗粒截留在滤介质上，滤液则通过滤介质进入收集器中。
二、换热设备
换热设备是化工工业中的重要设备之一，主要用于实现两种流体之间的热量传递，从而实现物质的加热或冷却。换热器的种类很多，常见的有：
- 管壳式换热器
- 板式换热器
- 螺旋式换热器
- 空气冷却器
其中，管壳式换热器是应用最广泛的设备之一。它的结构非常简单，由管子和外壳组成，被加热或冷却的流体从管子中流过，传递热量，然后从外壳中流出。
三、干燥设备
干燥设备是化工工业中的重要设备之一，主要用于将固体物料中的水分或其它液体挥发、蒸发干燥，使其达到需要的干燥状态。干燥设备的种类很多，常见的有：
- 隧道式干燥设备
- 流化床干燥设备
- 冷冻干燥设备
- 滚筒干燥设备
其中，流化床干燥设备是应用最广泛的设备之一。它的工作原理是：将物料放入配有气体流化剂的流化床中，使物料呈现流态状态，通过调节气体流速和温度，使物料快速干燥。
四、搅拌设备
搅拌设备是化工工业中的重要设备之一，主要用于将各种物料进行混合和搅拌，以便实现反应、混合、分散等工艺过程。搅拌设备的种类很多，常见的有：
- 桶搅拌器
- 螺旋桨搅拌器
- 锚式搅拌器
- 涡轮搅拌器
其中，螺旋桨搅拌器是应用最广泛的设备之一。它的工作原理是：将物料置于搅拌器内，通过搅拌器的旋转运动，使物料进行混合和搅拌。
五、总结
化工设备机械是化工工业中的重要组成部分，包括过滤设备、换热设备、干燥设备和搅拌设备等四大类。这些设备的种类很多，应用范围广泛，是化工工业中不可或缺的重要设备。
