2025年大学三年级（化学工程与工艺）化工设备设计试题及答案.doc

2025年大学三年级（化学工程与工艺）化工设备设计试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷（选择题，共40分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内。(总共20题，每题2分，每题给出的选项中，只有一项符合题目要求)
1. 化工设备设计中，对于承受内压的圆筒形容器，其壁厚计算主要依据的理论是（ ）
A. 薄膜理论
B. 平板理论
C. 弹性力学理论
D. 塑性力学理论
2. 以下哪种封头形式在相同压力条件下，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
3. 在化工设备设计中，考虑设备的耐腐蚀性时，通常会选用（ ）
A. 普通碳钢
B. 不锈钢
C. 铸铁
D. 铝合金
4. 对于搅拌器的设计，搅拌功率的计算与以下哪个因素关系不大（ ）
A. 搅拌器的转速
B. 搅拌器的直径
C. 搅拌介质的密度
D. 搅拌器的颜色
5. 化工设备的接管与筒体连接时，常采用的连接方式是（ ）
A. 焊接
B. 螺纹连接
C. 法兰连接
D.粘接
6. 设计塔设备时，塔板效率的影响因素不包括（ ）
A. 塔板结构
B. 气液流量
C. 操作压力
D. 塔的高度
7. 化工设备的支座形式中，适用于大型卧式设备的是（ ）
A. 鞍式支座
B. 圈式支座
C. 支撑式支座
D. 悬挂式支座
8. 在换热器设计中，传热系数的大小与以下哪项无关（ ）
A. 换热管的材质
B. 流体的流速
C. 污垢热阻
D. 设备的外形尺寸
9. 对于反应釜的设计，反应釜的容积主要取决于（ ）
A. 反应物料的体积
B. 反应的温度
C. 反应的压力
D. 搅拌器的功率
10. 化工设备设计中，安全阀的开启压力应（ ）设备的设计压力。
A. 大于
B. 小于
C. 等于
D. 大于等于
11. 以下哪种材料常用于制造耐腐蚀的化工管道（ ）
A. 碳钢
B. 合金钢
C. 塑料
D. 陶瓷
12. 在化工设备设计中，计算设备壁厚时，许用应力与材料的（ ）有关。
A. 硬度
B. 屈服强度
C. 密度
D. 导热系数
13. 对于储存易燃易爆液体物料的储罐，其设计应重点考虑（ ）
A. 保温性能
B. 防火防爆措施
C. 外观美观
D. 液位显示
14. 化工设备设计中，设备的稳定性设计主要针对（ ）设备。
A. 立式
B. 卧式
C. 球形
D. 锥形
15. 塔设备的裙座高度设计主要考虑（ ）
A. 塔的直径
B. 塔的重量
C. 操作平台高度
D. 基础高度
16. 在换热器设计中，管程和壳程的选择主要依据（ ）
A. 流体的性质
B. 设备的外形
C. 制造工艺
D. 操作方便性
17. 对于反应釜的搅拌器选型，主要考虑的因素不包括（ ）
A. 反应类型
B. 物料粘度
C. 反应釜的材质
D. 搅拌效果要求
18. 化工设备设计中，设备的人孔尺寸应根据（ ）确定。
A. 设备直径
B. 人员进出方便性
C. 操作要求
D. 以上都是
19. 设计离心式压缩机时，压缩比与以下哪个因素密切相关（ ）
A. 叶轮直径
B. 转速
C. 气体性质
D. 以上都是
20. 化工设备的防腐涂层施工质量主要通过（ ）来检测。
A. 外观检查
B. 厚度测量
C. 附着力测试
D. 以上都是

第 II 卷（非选择题，共60分）
21. 简答题（每题10分，共20分）
（1）简述化工设备设计中强度计算的一般步骤。
（2）说明选择化工设备材料时需要考虑的主要因素。
22. 分析题（20分）
在一个化工生产流程中，有一台反应釜出现了异常振动。请分析可能导致反应釜异常振动的原因，并提出相应的解决措施。
23. 设计题（20分）
设计一个储存50立方米某化工原料的立式圆筒形储罐，给出罐体尺寸、封头形式、接管布置、支座形式等主要设计参数，并说明设计依据。
24. 案例分析题（20分）
某化工厂的一台换热器在运行一段时间后，传热效率明显下降。已知该换热器采用列管式结构，换热管为碳钢材质，壳程走热流体，管程走冷流体。请分析可能导致传热效率下降的原因，并提出改进措施。

答案
1. A
2. A
3. B
4. D
5. C
6. D
7. A
8. D
9. A
10. B
11. C
12. B
13. B
14. A
15. D
16. A
17. C
18. D
19. D
20. D
21. （1）强度计算一般步骤：确定设备的工作压力、温度；选择合适的材料并确定其许用应力；根据设备的结构形式，计算受压元件的受力情况；按照相应的强度计算公式计算壁厚等参数；进行强度校核，确保壁厚满足强度要求。（2）选择化工设备材料考虑因素：耐腐蚀性，要能抵抗工艺介质的腐蚀；机械性能，满足设备的强度、刚度等要求；工艺性能，便于加工制造；经济性，综合考虑成本等因素；还要考虑材料与介质的相容性等。
22. 可能原因：搅拌器不平衡，搅拌轴弯曲；反应釜安装基础不牢固；物料在釜内流动不均匀产生冲击；反应过程中产生的振动源未有效隔离等。解决措施：检查搅拌器并进行平衡调试或更换搅拌轴；加固反应釜基础；优化物料进料方式使流动均匀；增加减震装置或对振动源进行隔离处理。
23. 罐体尺寸：直径4米，高度4米。封头形式：椭圆形封头。接管布置：顶部设进料口、排气口，底部设出料口、排液口。支座形式：裙式支座。设计依据：根据储存容积计算直径和高度，椭圆形封头受力较好，接管满足物料进出和安全要求，裙式支座适用于立式储罐且能提供稳定支撑。
24. 可能原因：换热管表面结垢，降低了传热系数；管程或壳程流体流速过低；换热管材质腐蚀导致壁厚减薄影响传热；换热器内部存在泄漏，影响热交换效率。改进措施：定期清洗换热管；适当提高流体流速；更换耐腐蚀材料的换热管；检查并修复泄漏部位。