《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》題集

《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》題集第一部分：選擇題（每題2分，共20分）以下哪項(xiàng)不屬于化工設(shè)備的主要分類？

A.反應(yīng)設(shè)備

B.分離設(shè)備

C.換熱設(shè)備

D.包裝設(shè)備化工設(shè)備設(shè)計(jì)中，材料選擇的首要考慮因素是？

A.成本

B.耐腐蝕性

C.外觀

D.重量下列哪種材料常用于制造高壓容器？

A.鋁合金

B.鑄鐵

C.不銹鋼

D.黃銅化工設(shè)備中的“塔設(shè)備”主要用于？

A.物料混合

B.物料分離

C.物料加熱

D.物料冷卻換熱器中，最常見(jiàn)的換熱方式是？

A.對(duì)流換熱

B.輻射換熱

C.導(dǎo)熱換熱

D.相變換熱下列哪項(xiàng)是離心泵的主要工作原理？

A.利用重力輸送液體

B.利用離心力輸送液體

C.利用壓力差輸送液體

D.利用磁力輸送液體在化工設(shè)備中，為防止設(shè)備超壓，常安裝的安全附件是？

A.溫度計(jì)

B.壓力表

C.安全閥

D.流量計(jì)攪拌器的攪拌效率主要取決于？

A.攪拌器的形狀

B.攪拌器的轉(zhuǎn)速

C.攪拌器的材質(zhì)

D.攪拌器的顏色化工設(shè)備中，常用的密封形式有？

A.靜密封和動(dòng)密封

B.內(nèi)密封和外密封

C.上密封和下密封

D.左密封和右密封下列哪種類型的反應(yīng)器適用于氣-固相催化反應(yīng)？

A.固定床反應(yīng)器

B.流化床反應(yīng)器

C.釜式反應(yīng)器

D.管式反應(yīng)器第二部分：填空題（每題2分，共10分）化工設(shè)備設(shè)計(jì)中，除了考慮材料的耐腐蝕性，還需考慮材料的______、______和加工性能。換熱器中，為了提高換熱效率，常采用的措施有增加換熱面積、和。離心泵的主要部件包括葉輪、泵殼和______?；ぴO(shè)備中，為防止設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)泄漏，常采用的密封方法有______和______。反應(yīng)器的選擇和設(shè)計(jì)需考慮反應(yīng)類型、操作條件、______及______等因素。第三部分：判斷題（每題2分，共10分）在化工設(shè)備中，所有的壓力容器都必須安裝安全閥。______化工設(shè)備的材料選擇時(shí)，耐腐蝕性是首要考慮因素，成本可以忽略不計(jì)。______攪拌器的攪拌效率與攪拌器的形狀無(wú)關(guān)。______換熱器中的管殼式換熱器，其管程和殼程的流體可以是同一種物質(zhì)。______固定床反應(yīng)器主要用于氣-固相催化反應(yīng)，不適用于液-固相反應(yīng)。______第四部分：簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）簡(jiǎn)述化工設(shè)備設(shè)計(jì)中材料選擇的基本原則。簡(jiǎn)述離心泵的工作原理及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。第五部分：計(jì)算題（每題10分，共20分）某換熱器中，冷流體從20℃加熱到80℃，熱流體從100℃冷卻到60℃，冷熱流體的質(zhì)量流量分別為1.5kg/s和2kg/s，比熱容分別為4.2kJ/(kg·℃)和2.1kJ/(kg·℃)，求換熱器的換熱量。一臺(tái)離心泵，葉輪直徑為300mm，轉(zhuǎn)速為1450r/min，輸送水的密度為1000kg/m3，求葉輪外周的線速度及理論揚(yáng)程（忽略摩擦損失）。第六部分：繪圖題（每題10分，共20分）繪制并標(biāo)注管殼式換熱器的基本結(jié)構(gòu)圖。繪制并標(biāo)注離心泵的主要部件及其相對(duì)位置圖。第七部分：分析題（每題10分，共20分）分析化工設(shè)備中常見(jiàn)的腐蝕類型及其防護(hù)措施。分析并比較固定床反應(yīng)器與流化床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。第八部分：設(shè)計(jì)題（每題15分，共30分）設(shè)計(jì)一個(gè)適用于液-液換熱的板式換熱器，要求換熱面積為10m2，并說(shuō)明設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵參數(shù)選擇。設(shè)計(jì)一個(gè)用于混合兩種液體的攪拌器，要求混合均勻度高，能耗低，并說(shuō)明設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵部件選擇。第九部分：綜合應(yīng)用題（每題20分，共40分）某化工廠需設(shè)計(jì)一套生產(chǎn)硫酸的設(shè)備，包括反應(yīng)、換熱、分離等單元操作，請(qǐng)簡(jiǎn)述各單元操作的主要設(shè)備選擇及設(shè)計(jì)考慮因素。某制藥廠需購(gòu)置一臺(tái)新的離心泵用于輸送藥液，藥液密度為1200kg/m3，要求揚(yáng)程為30m，流量為20m3/h，請(qǐng)選擇合適的離心泵型號(hào)，并進(jìn)行必要的計(jì)算驗(yàn)證其適用性。同時(shí)，提出該泵的安裝和維護(hù)注意事項(xiàng)。《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》題集詳細(xì)答案第一部分：選擇題D（包裝設(shè)備不屬于化工設(shè)備的主要分類）B（耐腐蝕性是化工設(shè)備設(shè)計(jì)中材料選擇的首要考慮因素）C（不銹鋼常用于制造高壓容器）B（塔設(shè)備主要用于物料分離）A（對(duì)流換熱是換熱器中最常見(jiàn)的換熱方式）B（離心泵的主要工作原理是利用離心力輸送液體）C（安全閥是化工設(shè)備中為防止設(shè)備超壓常安裝的安全附件）B（攪拌器的攪拌效率主要取決于攪拌器的轉(zhuǎn)速）A（靜密封和動(dòng)密封是化工設(shè)備中常用的密封形式）A（固定床反應(yīng)器適用于氣-固相催化反應(yīng)）第二部分：填空題強(qiáng)度、韌性（化工設(shè)備設(shè)計(jì)中，除了考慮材料的耐腐蝕性，還需考慮材料的強(qiáng)度和韌性以及加工性能。）提高流體流速、采用高效換熱元件（為了提高換熱效率，常采用的措施有增加換熱面積、提高流體流速和采用高效換熱元件。）軸和軸承（離心泵的主要部件包括葉輪、泵殼、軸和軸承。）靜密封、動(dòng)密封（為防止設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)泄漏，常采用的密封方法有靜密封和動(dòng)密封。）反應(yīng)速率、產(chǎn)物選擇性（反應(yīng)器的選擇和設(shè)計(jì)需考慮反應(yīng)類型、操作條件、反應(yīng)速率及產(chǎn)物選擇性等因素。）第三部分：判斷題錯(cuò)（不是所有的壓力容器都必須安裝安全閥，只有壓力可能超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的壓力容器才需要。）錯(cuò)（化工設(shè)備的材料選擇時(shí)，耐腐蝕性是首要考慮因素，但成本也是需要考慮的重要因素。）錯(cuò)（攪拌器的攪拌效率與攪拌器的形狀有關(guān)，不同形狀的攪拌器攪拌效率不同。）對(duì)（換熱器中的管殼式換熱器，其管程和殼程的流體可以是同一種物質(zhì)。）錯(cuò)（固定床反應(yīng)器主要用于氣-固相催化反應(yīng)，也適用于液-固相反應(yīng)。）第四部分：簡(jiǎn)答題化工設(shè)備設(shè)計(jì)中材料選擇的基本原則包括：滿足工藝要求，具有良好的耐腐蝕性、強(qiáng)度、韌性和加工性能，同時(shí)考慮成本和可獲得性。離心泵的工作原理是利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液體吸入并壓出。在化工生產(chǎn)中，離心泵廣泛應(yīng)用于輸送各種液體，如原料、產(chǎn)品、溶劑等。第五部分：計(jì)算題解：換熱量Q=cmΔT=4.2kJ/(kg·℃)×1.5kg/s×(80℃-20℃)+2.1kJ/(kg·℃)×2kg/s×(100℃-60℃)=756kJ/s。解：葉輪外周的線速度v=πdn/60000=π×0.3m×1450r/min/60000=2.28m/s；理論揚(yáng)程H=v2/(2g)=2.282/(2×9.81)=0.267m（忽略摩擦損失）。第六部分：繪圖題（由于繪圖題無(wú)法用文字描述，因此省略具體圖形。學(xué)生應(yīng)繪制出管殼式換熱器的基本結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)注出殼體、管束、封頭等主要部件；繪制出離心泵的主要部件及其相對(duì)位置圖，并標(biāo)注出葉輪、泵殼、軸和軸承等主要部件。）第七部分：分析題化工設(shè)備中常見(jiàn)的腐蝕類型包括化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。防護(hù)措施包括選擇耐腐蝕材料、涂覆防護(hù)層、采用陰極保護(hù)或陽(yáng)極保護(hù)、控制腐蝕環(huán)境等。固定床反應(yīng)器與流化床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景如下：固定床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、催化劑利用率高；缺點(diǎn)為壓力降大、傳熱效果差。適用于氣-固相催化反應(yīng)和小規(guī)模生產(chǎn)。流化床反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)為傳熱傳質(zhì)效果好、壓力降小、催化劑再生方便；缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大。適用于大規(guī)模生產(chǎn)和需要良好傳熱傳質(zhì)效果的反應(yīng)。第八部分：設(shè)計(jì)題設(shè)計(jì)思路：根據(jù)換熱面積和工藝要求選擇合適的板型、板間距和流程數(shù)；計(jì)算并選擇合適的換熱介質(zhì)流速和溫度；考慮換熱器的承壓能力和耐腐蝕性；選擇合適的密封形式和緊固件。關(guān)鍵參數(shù)包括換熱面積、板型、板間距、流程數(shù)、換熱介質(zhì)流速和溫度等。設(shè)計(jì)思路：根據(jù)混合液體的性質(zhì)和混合要求選擇合適的攪拌器類型和轉(zhuǎn)速；計(jì)算并選擇合適的攪拌器功率和槳葉形狀；考慮攪拌器的安裝方式和維護(hù)便利性；選擇合適的材料和密封形式。關(guān)鍵部件包括攪拌器槳葉、軸承、密封件和電機(jī)等。第九部分：綜合應(yīng)用題硫酸生產(chǎn)設(shè)備的主要單元操作包括反應(yīng)、換熱和分離。反應(yīng)單元主要設(shè)備為反應(yīng)釜或反應(yīng)塔，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮反應(yīng)類型、溫度、壓力和催化劑等因素；換熱單元主要設(shè)備為換熱器，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮換熱面積、換熱介質(zhì)和流速等因素；分離單元主要設(shè)備為分離器或蒸餾塔，設(shè)計(jì)時(shí)需考