水力-机械过渡过程计算分析总结
大波动过渡过程计算分析总结水电站输水系统和机组过渡过程的计算分析具有重要的意义，该计算分析对于机组参数GD2的选择、导叶关闭规律的确定、调压室参数的选择和管道线路的布置等方面都有重要的指导作用。
水电站过渡过程计算分析由大波动过渡过程计算分析和小波动过渡过程计算分析两部分组成。以下对大波动过渡过程计算分析进行总结说明。
大波动过渡过程计算分析主要包含以下几个部分：①该类系统数学计算模型的建立和求解；②仿真计算程序的编制；③具体输水系统有关原始数据的准备（包含实际系统概化问题）；④各种大波动控制工况的计算分析；⑤《水力过渡过程计算分析报告》的撰写。一．数学计算模型的建立
水电站输水系统数学模型由输水道数学模型和边界数学模型两部分构成。
1．输水道数学模型
目前，输水道数学模型是根据一元总流流体的运动方程和连续方程，建立有压管道水力瞬变的弹性水锤基本方程组，然后利用特征线法对方程组进行简化、求解（这里暂不讨论无压输水道）；
由于在建立和求解模型的过程中，存在一些简化和假定条件，因此存在以下几个值得研究的问题：
①现模型采用一元流假定，该假定在某些情况下不适用，应该改
用“二元流”或“三元流”原理构造数模。
②该模型要求“同一段管道为单特性管”，因此须对非单特性管进行合理概化。
③该模型中管道阻力系数采用的是阀门关闭前稳态流动的值，实际应该采用动态的阻力系数。
④计算时间步长和波速调整的优化。
⑤含气水锤模型的建立。
2．边界数学模型
不同边界具有不同的数学模型，目前基本边界的数学模型已较成熟，满足仿真计算精度要求。
3．数模的求解方法
有压输水道数学模型采用特征线法求解；简单边界数学模型（如一元非线性代数方程）采用改进的不动点迭代法求解；复杂边界数学模型（如二元非线性代数方程组）采用牛顿-莱甫生法求解。二．仿真计算程序的编制
利用FORTRAN语言将已建立的数学模型和所选的求解方法编制成仿真计算程序。同时，须注意以下几个问题：
①水轮机特性曲线的变换（目前采用改进的Suter法）。
②水轮机特性曲线数据的插值方法。
③计算过程中小开度工况的处理（目前采用数学模型处理）。
④管网系统初始恒定流参数的确定。
三．原始数据的准备
在进行具体系统的计算时，需要输入有关原始数据，这和程序是相协调的，数据的准备处理存在以下几个问题：
①机组特性曲线的处理（数据的提取和提炼）。
②实际系统概化问题。
四．大波动计算分析
在进行大波动计算时，主要需要解决以下几个问题：
①机组导叶关闭规律的优化计算。
②机组GD2值的优化计算。
③调压室有关参数的优化计算（如气室常数C T0、孔口面积、截面面积）。
④特殊输水系统的计算分析。
五．新问题的探索
①尾水管为明渠的联合计算。
②明满交替流计算（不采用简化当量管）。
③含气水锤的数学模型建立及仿真计算。
机械效率计算题含答案
机械效率计算题 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉 力向下拉动绳子，5s可使物体匀速上升2m求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 答案：（1）W=500J P=100W （2）80% 2．如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500 千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂 水平旋转，带动重物在8秒移动16米时，工作电流是5安。 (1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能 的效率(保留小数到0.1％)。 答案：增加；1×105J；62.1% 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N， 物体在5s匀速上升lm．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 答案：240J；80%；60W 4．随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)． (1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力? (2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确． (3)求两种方案的机械效率之比?
过程设备设计课后习题答案
过程设备设计（第二版） 1.压力容器导言 思考题 1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。 封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。 密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。 开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。 支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。 安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？ 答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 4.《压力容器安全技术监察规程》与GB150的适用围是否相同？为什么？
中考物理压轴题专题机械效率的计算的经典综合题
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题 1．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1， 滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为 η2，已知124 3ηη=∶∶（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g 取10 N/kg ） 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（ ） A ．v 1=1 m/s B ．η1=62.5%。 C ．F 2 =525 N D ．F 浮=120 N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A ．物体下降速度为 3m =1m/s 3s h v t = = 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为 441m/s 4m/s v v ==?=1物 故A 不符合题意； B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离 443m 12m s h ==?= 放绳子的做的有用功 160N 3m 480J W Gh ==?=有用 放绳子的做的总功 50N 12m 600J W Fs ==?=总 滑轮组的效率 1480J 100%100%80%600J W W η=?=?=有用总 故B 不符合题意； CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1 )F G G n = +动 可得，动滑轮重力
4450N 160N 40N G F G =-=?-=动 已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为 213380%60%44 ηη==?= 物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率 260%40N W F h F W F h G h F η'= ==='++有用拉物拉物 总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得 ==160N-60N=100N F G F -浮拉物 故D 不符合题意； 完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得 4F F G =+绳拉物动 则人对绳子的拉力 11 60N 40N)25N 44 ()(F F G =+=+=绳拉物动 因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为 50kg 10N/kg 500N G m g ==?=人人 对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力 500N+25N=525N F G F =+=人绳支 因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。 故选C 。 2．如图所示，工人用250 N 的力将重400 N 的物体匀速提升2 m 。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m ，动滑轮的重力为____N ，该滑轮组的机械效率是______。
过程设备设计期末知识总结
1.压力容器导言 1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 （1）按压力等级分 低压：0.1—1.6MPa 中压：1.6—10MPa 高压：10—100 MPa 超高压：大于100MPa （2）按容器在生产中的作用分：反应换热分离储存 （3）按安装方式分类：固定式压力容器移动式压力容器 （4）按安全技术管理分类：第一 / 二 / 三类压力容器 1.3压力容器规范标准 （1）GB150：中国第一部压力容器国家标准——设计压力：不大于35MPa 的钢制压力容器，设计温度：零下196摄氏度至蠕变限用温度；管辖范围：壳体本体、容器与外部管道焊接连接的第一道环向接头坡口端面、螺纹连接的第一个螺纹接头端面、法兰链接的第一个法兰密封面、专用连接件或管件连接的第一个密封面。 （2）JB 4732《钢制压力容器——分析设计标准》：第一部压力容器分析设计的行业标准 2.压力容器应力分析 承受压力：中低内压力(0.1MPa ～10MPa)；壁厚：薄壁(径比K ≤ 1.2)；结构：回转壳体。 2.2回转薄壳应力分析 2.2.2 回转薄壳的无力矩理论：基本要素 （1）轴对称问题是指壳体的几何形状、约束条件和所受的外力都是对称于旋转轴的。 （2）几种常见壳体的几何特征 （a ）圆柱壳：∞=1R ，R2=R=r （b ）球壳：R R R ==21?sin R r = 2.2.3无力矩理论基本方程
（1）基本假设（假设壳体是完全弹性体） 小位移假设：壳体受力变形前后，壳体上各点位移量远小于壁厚尺寸，属于弹性小变形。 直法线假设：（可忽略微元体中的剪力） 互不挤压假设：平行于中间面的各层纤维在变形前后均互不挤压，简化成平面应力问题。(不 计法向应力) 无力矩假设：回转薄壳中弯矩很小，可忽略壳壁中的弯矩影响，使壳体的应力分析大为简化。 （微元体仅受拉压力和剪力） （2）壳体微元体的取出 ①一对壳体内外表面； ②一对经向截面（也称经线截面）； ③一对与经线相正交的圆锥面（也称纬向截面或纬线截面）。 （3）微元平衡方程（拉普拉斯方程） t p R R =+21θ?σσ （4）区域平衡方程 2.2.4无力矩理论的应用——承受液体内压的回转薄壳 特点：壳体内各点的内压力与距液面的高度有关，液体的重量要考虑。 （1）圆筒形壳体 R r R R R ==∞=,,21 第一步：根据拉普拉斯方程和任意点的压力方程求出周向应力； 第二步：列区域平衡方程求经向应力。 （2）具有裙式支座的球形壳体 ①先讨论裙座以上部分（0??≤） )cos 1cos 21(622??γσ?+-=t R ) cos 1cos 2cos 65(622? ??γσθ++-=t R ②再讨论裙座以下部分（0??>） )cos 1cos 25(622??γσ? -+=t R ? ??σθcos 1cos 2cos 612-- -= （3）无力矩理论应用条件 对于薄壁回转壳体，若符合以下条件者可采用忽略弯矩的无力矩理论，否则的话，就必须要考虑壳体中的弯矩作用。
过程设备设计试题(附答案)
一. 填空题 1. 储罐的结构有卧式圆柱形.立式平地圆筒形. 球形 2. 球形储罐罐体按其组合方式常分为纯桔瓣式 足球瓣式 混合式三种 3. 球罐的支座分为柱式 裙式两大类 4. 双鞍座卧式储罐有加强作用的条件是A《0.2L条件下 A《0.5R 5. 卧式储罐的设计载荷包括长期载荷 短期载荷 附加载荷 6. 换热设备可分为直接接触式 蓄热式 间壁式 中间载热体式四种主要形式 7. 管壳式换热器根据结构特点可分为固定管板式 浮头式 U型管式 填料函式 釜式 重沸器 8. 薄管板主要有平面形 椭圆形 碟形 球形 挠性薄管板等形式 9. 换热管与管板的连接方式主要有强度胀接 强度焊 胀焊并用 10. 防短路结构主要有旁路挡板 挡管 中间挡板 11. 膨胀节的作用是补偿轴向变形 12. 散装填料根据其形状可分为环形填料 鞍形填料 环鞍形填料 13. 板式塔按塔板结构分泡罩塔 浮阀塔 筛板塔 舌形塔 14. 降液管的形式可分为圆形 弓形 15. 为了防止塔的共振 操作时激振力的频率fv不得在范围0.85Fc1 Fv 1.3Fc1内 16. 搅拌反应器由搅拌容器 搅拌机两大部分组成 17. 常用的换热元件有夹套 内盘管 18. 夹套的主要结构形式有整体夹套 型钢夹套 半圆管夹套 蜂窝夹套等 19. 搅拌机的三种基本流型分别是径向流 轴向流 切向流其中径向流和轴向流对混合起 主要作用 切向流应加以抑制
20. 常用的搅拌器有桨式搅拌器 推进式搅拌器 涡轮式搅拌器 锚式搅拌器_ 21. 用于机械搅拌反应器的轴封主要有填料密封 机械密封两种 22. 常用的减速机有摆线针轮行星减速机 齿轮减速机 三角皮带减速机 圆柱蜗杆减速机 23. 大尺寸拉西环用整砌方式装填 小尺寸拉西环多用乱堆方式装填 二. 问答题 1. 试对对称分布的双鞍座卧式储罐所受外力的载荷分析 并画出受力图及剪力弯矩图。 2. 进行塔设备选型时分别叙述选用填料塔和板式塔的情况。 答 填料塔 1分离程度要求高 2 热敏性物料的蒸馏分离 3具有腐蚀性的物料 4 容易发泡的物料 板式塔 1塔内液体滞液量较大 要求塔的操作负荷变化范围较宽 对物料浓度要 求变化要求不敏感要求操作易于稳定 2 液相负荷小 3 含固体颗粒 容易结垢 有结晶的物料 4 在操作中伴随有放热或需要加热的物料 需要在塔内设置内部换热组件 5 较高的操作压力 3. 比较四种常用减速机的基本特性。 摆线针轮行星减速机 传动效率高 传动比大 结构紧凑 拆装方便 寿命长 重量轻 体积小 承载能力高 工作平稳 对过载和冲击载荷有较强的承 受能力 允许正反转 可用于防爆要求齿轮减速机 在相同传动比范围内具有体积小
机械效率计算公式练习
机械效率计算公式练习 总 有W W = η 滑轮组机械效率的计算： η=G 物h/Fs η=G 物/nF η=G 物/（G 物+G 动） η=P 有用/P 总 1. 对计算公式的熟练应用。 例：某人在5s 内，用如图所示的滑轮组，将重为1280N 的物体匀速提升 1m 。已知动滑轮的总重为320N 。不计绳重和摩擦。 求：（1）人做功的功率P ；（2）滑轮组的机械效率η。 答案：（1）320w （2）80% 例：用如图所示的滑轮组，提起物重为2400N 的物体A ，使它以0.5m/s 的 速度匀速上升时，人对滑轮组做功的功率是1500W 。此时滑轮组的机械效率是 多少？用此滑轮组提重物B 匀速上升2m ，人对绳竖直向上的拉力是1200N 。滑 轮组对重物B 做了多少功？(不考虑绳重和轴摩擦) 答案：（1）80% （2）6000J 例：工人用如图所示滑轮组匀速提升重物。（不计绳重和摩擦） （1）物重G A ＝1800N 时，滑轮组的机械效率为80%，求：拉力F 的 大小； （2）物重G B ＝2400N 时，使物体匀速上升3m ，求：工人对滑轮组 做的功。 答案：（1）750N (2)8550J
2. 在水中的滑轮组效率的计算： 例：如图所示，现将一重8100N的实心铝锭在水中匀速上提2m（未露出水面）,已知每个滑轮重900N，不计水的阻力．求： （1）不计绳重和各种摩擦，滑轮组的机械效率多大？ （2）若绳端拉力的功率为540W，则物体上升的速度为多大？ （铝的密度是2.7×103kg/m3,g取10N/kg）（5分） 答案：（1）85% （2）0.09m/s 3. 跟实际联系的机械效率的计算： 例：一种居民楼电梯结构的截面示意图。A为电梯厢，厢底 有两个动滑轮B，其功能相当于一个动滑轮，使用两个动滑轮的 好处是能帮助电梯保持稳定。C为配重，起平衡作用。在拉力F 作用下电梯厢能在电梯井中沿竖直通道上下运行。现有10个人同 时乘坐电梯（每个人的质量均按60kg计算），电梯厢以0.5m/s的 速度匀速上升时，拉力为F1，F1的功率P1为10kW，动滑轮B的 机械效率为η1；电梯厢运行了12m后，从电梯中下去了5个人， 此后电梯厢以0.5m/s的速度匀速上升时，拉力为F2，F2的功率为 P2，动滑轮B的机械效率为η2。（不计绳重及滑轮摩擦，g取 10N/kg） 求：（1）η1∶η2； （2）拉力F2的功率P2。 答案：（1）17/10 （2）8500w
智慧树知到《过程设备设计》章节测试答案
智慧树知到《过程设备设计》章节测试答案 绪论 1、下列说法哪个是正确的？ A:一类容器最危险，要求最高； B:二类容器最危险，要求最高； C:三类容器最危险，要求最高； D:四类容器最危险，要求最高。 正确答案：三类容器最危险，要求最高； 2、下列说法哪个是正确的？ A:有压力的容器就是压力容器 B:盛装气体和液体的容器就是压力容器 C:体积大于1 L的容器就是压力容器 D:压力与体积的乘积大于或者等于2.5 MPa·L的容器才是压力容器 正确答案：压力与体积的乘积大于或者等于2.5 MPa·L的容器才是压力容器 3、外压容器中，当容器中的内压力小于一个绝对大气压（约0.1MPa）时称为真空容器。A:对 B:错 正确答案：对 4、换热压力容器代号为S。 A:对 B:错 正确答案：错
5、中国《固定式压力容器安全技术监察规程》不根据因素进行压力容器分类。A:介质 B:设计压力 C:容积 D:温度 正确答案：温度 第一章 1、由于边缘应力出现在不连续处，因此它的危险性远远大于薄膜应力。 A:对 B:错 正确答案：错 2、内压作用下，端部封闭的厚壁圆筒最大应力是位于外壁的周向应力。 A:对 B:错 正确答案：错 3、半锥角为α的圆锥形封头，在半径为R处的第一、第二主曲率半径分别为 A:∞、R B:R、∞ C:R、R/cosα D:∞、R/cosα 正确答案：∞、R/cosα 4、第一曲率半径与（）有关。
A:与母线曲率半径有关 B:与第二曲率半径的形状有关 C:与旋转的方向有关 D:与母线到回转轴的距离有关 正确答案：与母线曲率半径有关 5、承受外压的容器可以发生失稳，而承受内压的容器则不会发生失稳。 A:对 B:错 正确答案：错 第二章 1、用图算法设计受外压半球形封头时，其系数A的含义是失稳时的周向应变。（）A:对 B:错 正确答案：错 2、无缝钢管做筒体时，公称直径是指它们的外径。 A:对 B:错 正确答案：错 3、加强圈只能设置在壳体的外部。 A:对 B:错 正确答案：错
过程设备设计试题及答案
浙江大学2003 —2004 学年第2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院：材化学院任课教师：郑津洋 姓名：专业：学号：考试时间：分钟 １脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形，断口齐平，并与轴向平行，断裂的速度快，常使容器断裂成碎片。（错误，断口应与最大主应力方向平行） ２有效厚度为名义厚度减去腐 蚀裕量（错，有效 厚度为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材 负偏差） ３钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响，提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 （错误，提高含碳量可能使强度增加，但可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹） ４压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 （错，缺密封装置） ５盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。（对） ６承受均布载荷时，周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 （错周边简支发生在中心处） ７筒体是压力容器最主要的受压元件之一，制造要求高，因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒并焊接而成。（错，也可以用锻造筒节、绕带筒体等） ８检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生，所有压力容器必须开设检查孔。(错，在一定条件下，可以不开检查孔) 二、选择题（答案有可能多余于一个，每题2分,共16分） 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器（ABCD） A 最高工作压力大于等于（不含液体静压力）； B 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；
C 容积（V ）大于等于0.025m 3 ； D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确 （AD ） A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡，不是一次应力 C 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中，正确的有 （ BCD ） A 单层厚壁圆筒同时承受内压P i 和外压P o 时，可用压差简化成仅受内压的厚壁圆筒。 B 承受内压作用的厚壁圆筒，内加热时可以改善圆筒内表面的应力状态。 C 减少两连接件的刚度差，可以减少连接处的局部应力。 D 在弹性应力分析时导出的厚壁圆筒微体平衡方程，在弹塑性应力分析中 仍然适用。 4下列关于压力容器的分类错误的是 （AC ） A 内装高度危害介质的中压容器是第一类压力容器。 B 低压搪玻璃压力容器是第二类压力容器。 C 真空容器属低压容器。 D 高压容器都是第三类压力容器。 5下列对GB150，JB4732和JB/T4735三个标准的有关表述中，正确的有 （CEF ） A 当承受内压时，JB4732规定的设计压力范围为0.135MPa p MPa ≤≤. B GB150采用弹性失效设计准则，而TB/T4735采用塑性失效设计准则。 C GB150采用基于最大主应力的设计准则，而JB4732采用第三强度理论。 D 需做疲劳分析的压力容器设计，在这三个标准中，只能选用GB150. E GB150的技术内容与ASME VIII —1大致相当，为常规设计标准；而JB4732基本思路 与ASME VIII —2相同，为分析设计标准。 F 按GB150的规定，低碳钢的屈服点及抗拉强度的材料设计系数分别大于等于和。 6 下列关于椭圆形封头说法中正确的有 （ABD ） A 封头的椭圆部分经线曲率变化平滑连续，应力分布比较均匀 B 封头深度较半球形封头小的多，易于冲压成型 C 椭圆形封头常用在高压容器上 D 直边段的作用是避免封头和圆筒的连接处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状 况。 7 下列关于二次应力说法中错误的有 (ABD) A 二次应力是指平衡外加机械载荷所必需的应力。 B 二次应力可分为总体薄膜应力、弯曲应力、局部薄膜应力。 C 二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力。 D 二次应力是局部结构不连续性和局部热应力的影响而叠加到一次应力之上的应力增量。 8下列说法中，错误的有 （ C ） A 相同大小的应力对压力容器失效的危害程度不一定相同。
中考物理机械效率计算题
中考物理机械效率汇编 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N ，人用125N 的拉力向下拉动绳子，5s 内可使物体匀速上升2m 求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 2．如图所示为一起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。 (1) 如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2) (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到0.1％)。 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N 的物体，所用的拉力为150N ， 物体在5s 内匀速上升lm ．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 5. 如图22所示装置 ，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N 的货物提至高处，人对绳的拉力F 1为500N ，货物在1min 内匀速上升了5m 。 （1）请在图上画出绳子的绕法；（2）求滑轮组的机械效率；（3）如果重物是600N ，要把重物提升5m ，求拉力做的功。 6．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s 内将240N 的物体匀速提升2m ，已知工人的拉力为100N 不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N 的重物，拉力应为多大？ 图22
7、 我省出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw 的抽水机， 把水抽到距水面10m 高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m 3的蓄水池抽满，求：（1）抽水机对水做的功；（2）抽水机的效率；（3）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。 8. 在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V ， 额定功率38kW ，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s ，把重物吊起20m ．求： （1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t ？ 9. 为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的 距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离) (1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明. (2)该水泵连续正常抽水1h ，把水抽高了50m ，水泵对水做了多少功？此 时水泵的效率是多少？ (g 取10N/kg) 10．如图所示，小明同学用动滑轮提升900N 的木箱，木箱以0．5m ／s 的速度匀速上升2m ，所用拉力F 的大小为500N(不计绳重和摩擦)． (1)拉力F 做功的功率是多少?(2)动滑轮的机械效率是多少? 11．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg 的重物提高5m ，所用的拉力是600N 。求： （1）该重物受到的重力； （2）工人通过滑轮组所做的有用功； （3）工人做的总功； （4）滑轮组的机械效率。 12．如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N 的箱 子匀速提升5m ，动滑轮的质量为8kg ，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg ． 图15 题24图
中考物理 综合计算题 第1讲 力学计算 有关机械效率的
题型之三 有关机械效率的综合题 功与能内容包罗万象，计算公式繁多.形式往往把滑轮、功与功率、机械效率综合起来，要求我们把握知识间的内在联系，正确应用相应公式进行计算. （2014·聊城）一辆重2×10４ N 的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶，司机找来一小型拖拉机绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3 750 N 的水平拉力，将汽车以0.2 m/s 的速度水 平匀速拉出泥泞路段，用时10 s.若每一个车轮与地面接触面积为0.05 m ２. （1）求汽车对路面的压强； （2）求拉力F 做的功和功率； （3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力. 点拨：（1）卡车对地面的压力等于其自身重力，利用压强公式S F p = 可求得汽车对路面的压强；（2）利用速度公式变形s=vt 求出汽车前进的距离，根据动滑轮特点求出绳子移动的距离，再利用功的计算公式W=Fs 和t W P =求出拉力做的功和功率；（3）根据机械效率求得有用功，再利用W=Fs 变形求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力. 1.（2014·孝感）如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F 作用下，将重为105 N 的物 体匀速提起，在5 s 时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m.图乙是滑轮组工作时的拉力 F 与绳自由端移动 距离s 的关系图. （1）计算物体上升的速度.
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_________，并列式计算出该物理量. （3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率. 2.（2014·哈尔滨）如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10 kW 重物重3 500 N，动滑轮重500 N.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计. （1）滑轮组的机械效率是多少？ （2）若要求重物以1 m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？ 3.（2014·昆明）用如图所示的滑轮，使一个铁块以0.2 m/s的速度匀速上升了1 m，已 知铁块的体积为10－３ m３,求：
过程设备设计5-8章思考题及答案
第三版过程设备设计思考题及答案（5-8） 5.储存设备 5.1 设计双鞍座卧式容器时，支座位置应该按照那些原则确定？试说明理由。 5.2 双鞍座卧式容器受力分析与外伸梁承受均布载荷有何相同何不同，试用剪力图和弯距图比较。 5.3 “扁塌”现象的原因是什么？如何防止这一现象出现？ 5.4 双鞍座卧式容器设计中应计算那些应力？如何产生的？ 5.5 鞍座包角对卧式容器筒体应力和鞍座自身强度有何影响？ 5.6 在什么情况下应对卧式容器进行加强圈加强？ 5.7 球形储罐有哪些特点？设计球罐时应考虑那些载荷？各种罐体型式有何特点？ 5.8 球形储灌采用赤道正切柱式支座时，应遵循那些准则？ 5.9 液化气体存储设备设计时如何考虑环境对它的影响？ 6.换热设备 6.1换热设备有哪几种主要形式？ 6.2间壁式换热器有哪几种主要形式？各有什么特点？ 6.3管壳式换热器主要有哪几种形式？ 6.4换热器流体诱导震动的主要原因有哪些？相应采取哪些防震措施？ 6.5换热管与管板有哪几种连接方式？各有什么特点？ 6.6换热设备传热强化可采用哪些途径来实现？ 7.塔设备 7.1塔设备由那几部分组成？各部分的作用是什么？ 7.2填料塔中液体分布器的作用是什么？ 7.3试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种工况下的载荷？ 7.4简述塔设备设计的基本步骤。 7.5塔设备振动的原因有哪些？如何预防振动？ 7.6塔设备设计中，哪些危险界面需要校核轴向强度和稳定性？
8.反应设备 8.1反应设备有哪几种分类方法？简述几种常见的反应设备的特点。 8.2机械搅拌反应器主要由哪些零部件组成？ 8.3搅拌容器的传热元件有哪几种？各有什么特点？ 8.4 搅拌器在容器内的安装方法有哪几种？对于搅拌机顶插式中心安装的情况，其流型有什么特点？ 8.5常见的搅拌器有哪几种？简述各自特点。 8.6涡轮式搅拌器在容器中的流型及其应用范围？ 8.7 生物反应容器中选用的搅拌器时应考虑的因素？ 8.8搅拌轴的设计需要考虑哪些因素？ 8.9搅拌轴的密封装置有几种？各有什么特点？ 思考题答案： 5.储存设备 思考题5.1 根据JB4731规定，取A小于等于0.2L，最大不得超过0.25L，否则容器外伸端将使支座界面的应力过大。因为当A＝0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯距和支座截面处的弯距绝对值相等，使两个截面保持等强度。考虑到除弯距以外的载荷，所以常取外圆筒的弯距较小。所以取A小于等于0.2L。 当A满足小于等于0.2L时，最好使A小于等于0.5Rm（Rm为圆筒的平均半径）。这是因为支座靠近封头可充分利用封头对支座处圆筒的加强作用。 思考题5.2 （图见课本） 外伸梁的剪力和弯矩图与此图类似，只是在两端没有剪力和弯矩作用，两端的剪力和弯矩均为零。 思考题5.3 由于支座处截面受剪力作用而产生周向弯距，在周向弯距的作用下，导致支座处圆筒的上半部发生变形，产生所谓“扁塌”现象。
初中物理机械效率计算
精选 F 图20 1．用如图所示滑轮组将一物体匀速提高2m ，已知拉力大小恒为60N ， 方向总保持竖直向上，动滑轮的质量为3kg ，绳重和摩擦均不计。求： （1）物体所受重力； （2）该滑轮组在此过程中的机械效率（保留1位小数）。 答案：（6分） 解：（1）不计绳重及摩擦 F 拉=1/n （ G 物+G 动） G 物= n F 拉- G 动= n F 拉- m 动g=3×60N-3kg×10N/kg =150N 3分 （2）η=W 有用/W 总= G 物h/（FS ）= G 物h/（Fnh ）×100% =150N×2m/（60N×3×2m ）×100% ≈83.3% 3分 2．装卸工人用如图20所示的滑轮组匀速提升重为1000N 的货物，所用的拉力F 为600N ，绳子自由端在50s 内被拉下2m ，在此过程中求： （1）拉力F 所做的功； （2）拉力F 功率； （3）滑轮组的机械效率。 答案：解：（1）W 总= FS = 600N ×2m = 1200J （2）P= W 总t = 1200J 50s = 24w （3）η= W 有W 总 = Gh W 总 = 1000N ×1m 1200J =83﹪ 3.电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青睐。 某型号电动自行车的主要技术参数如右表所示。 (1)若该车和人共重l400N,行驶时两轮胎与地 的接触面积共为1.ox 10-zmz,那么车对地面的压强多大? （2）在某平直路段上,电动自行车以额定功率匀速行驶时,受到的平均阻力为40N 。此时自 行车的动力多大?若行驶速度为7m/s,则ls 内动力对自行车所做的功是多少?电动自行车的效率多大? ⑶与内燃机摩托车相比,电动自行车在环保节能方面有许多优点,请写出其中的两条。（所提 问题指代不明） 答案：
(完整版)过程设备设计知识点总结郑津洋
1试推导内压薄壁球壳的厚度计算公式。（10分） πδσ相等。对于薄壳体， 必与轴向内力D? 可近似认为内直径i D等与壳体的中面直径D πδσ =D?Array 由此得 σ 由强度理论知<=φ[]t 由上式可得 2封头和筒体连接处存在不连续应力，但破口却在筒体中部，试解释其原因 封头和筒体连接处虽然存在不连续应力，但连接处会产生变形协调，导致材料强化；而筒体中部应力与所受压力成正比，随着压力的增大应力迅速增大，所以破口出现在筒体中部 3什么是焊接应力？减少焊接应力有什么措施？ 答：焊接应力是指焊接过程中由于局部加热导致焊接件产生较大的温度梯度，因而在焊件内产生的应力。为减少焊接应力和变形，应从设计和焊接工艺两个方面采取措施，如尽量减少焊接接头的数量，相等焊缝间应保持足够的间距，尽可能避免交叉，焊缝不要布置在高应力区，避免出现十字焊缝，焊前预热等等）
4预应力法提高厚壁圆筒屈服承载能力的基本原理是什么？ 答：通过压缩预应力，使内层材料受到压缩而外层材料受到拉伸。当厚壁圆筒承受工作压力时，筒壁内的应力分布由按拉美公式确定的弹性应力和残余应力叠加而成，内壁处的总应力有所下降，外壁处的总压力有所上升，均化沿筒壁厚度方向的应力分布，从而提高圆筒的初始屈服压力。 5对于外压圆筒，只要设置加强圈就可提高其临界压力。对否，为什么？采用的加强圈愈多，圆筒所需厚度就愈薄，故经济上愈合理。对否，为什么？ 答：对于承受外压的圆筒，短圆筒的临界压力比长圆筒的高，且短圆筒的临界压力与其长度成反比。故可通过设置合适间距的加强圈，使加强圈和筒体一起承受外压载荷，并使长圆筒变为短圆筒（加强圈之间或加强圈与筒体封头的间距L 第3题图 第5题图 1. 几种常见简单机械效率的计算 课堂练习：1、 竖直上拉问题 1．用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物，当将一个重为1000N 的重物匀速提升2m 时，人站在地面上所用向下的拉力为300N ，若不计绳重和 摩擦，求该滑轮组所做的有用功和机械效率。 2．大军用某机械把500N 的重物匀速提高0.5m ，做的额外功是160J ，则他做的有用功、总功、机械效 率各是多少？ 在10s 内把500N 的物体 ， 80％的滑轮组 内绳的自由端移（2）人400N 的物5S 内竖 司机取来一套滑为8×104N ，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（2）若拉动汽 车时，汽车前进的速度为0.1m/s ，则司机做功的功 第4题图 第1题图 第6题图 第8题图 10．用如图5所示的机械拉着重500N 的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N ，绳子末端的水平拉力为50N ，则滑轮组的机械效率为多少？ 11．如图所示，物体G 在拉力F 的作用下做匀速直 线运动，拉力做的功是600J ，物体向左移动了2m ，滑轮组的机械效率是80%，求： （1）额外功时多少？（2）拉力F 是多少 ？（3）物体所受摩擦力是多大 用斜面提高物体问题 13、在向车上装货物时，常常用木板搭个斜面，把货物推上去，这样可以省很多力。如图20所示，工人师傅用600N 的力沿着长4m 的斜面，将重１２００Ｎ的货物推到高为１.５ｍ的车上。 ①工人师傅做的有用功是多少？②工人师傅做的总功是多少？ ③该斜面的机械效率是多少？④额外功多大？⑤货物收到的摩擦力多大？ 1.筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。封 头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。密 封装置的作用：保证承压容器不泄漏。开孔接管的作用：满足工艺要求和检 修需要。支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。安全附件的作用： 保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用 安全和工艺过程的正常进行。 2.试述承受均布外压的回转壳破坏的形式，并与承受均布内压的回转壳相比有 何异同？答：承受均布外压的回转壳的破坏形式主要是失稳，当壳体壁厚较大 时也有可能出现强度失效；承受均布内压的回转壳的破坏形式主要是强度失 效，某些回转壳体，如椭圆形壳体和碟形壳体，在其深度较小，出现在赤道上 有较大压应力时，也会出现失稳失效。 3.影响承受均布外压圆柱壳的临界压力的因素有：壳体材料的弹性模量与泊松 比、长度、直径、壁厚、圆柱壳的不圆度、局部区域的折皱、鼓胀或凹陷。 提高圆柱壳弹性失稳的临界压力，采用高强度材料不正确，因为高强度材料的 弹性模量与低强度材料的弹性模量相差较小，而价格相差往往较大，从经济角 度不合适。但高强度材料的弹性模量比低强度材料的弹性模量还量要高一些， 不计成本的话，是可以提高圆柱壳弹性失稳的临界压力的。 4.求解内压壳体与接管连接处的局部应力有：应力集中系数法、数值解法、实 验测试法、经验公式法。 5.圆柱壳除受到压力作用外，还有通过接管或附件传递过来的局部载荷，如设 备自重、物料的重量、管道及附件的重量、支座的约束反力、温度变化引起的 载荷等。 10.压力容器选材应综合考虑压力容器的使用条件、零件的功能和制造工艺、 材料性能、材料使用经验、材料价格和规范标准。 11.为保证安全，压力容器设计时应综合考虑：材料、结构、许用应力、强度、 刚度、制造、检验等环节。压力容器设计的具体要求：压力容器设计就是根据 给定的工艺设计条件，遵循现行的规范标准规定，确保安全的前提下，经济、 正确地选择材料，并进行结构、强（刚）度和密封设计。结构设计主要是确定 合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等要求；强（刚） 度设计的内容主要是确定结构尺寸，满足强度或刚度及稳定性要求；密封设计 主要是选择合适的密封结构和材料，保证密封性能良好。 14.○1当满足δ/D≤0.1或K≤1.2属薄壁圆筒，否则属厚壁圆筒。○2强度设计 的理论基础是弹性失效设计准则。弹性失效设计准则是以危险点的应力强度达 到许用应力为依据的。○3。对于各处应力相等的构件，如内压薄壁圆筒，这种 设计准则是正确的。但是对于应力分布不均匀的构件，如内压厚壁圆筒，由于 材料韧性较好，当危险点（内壁）发生屈服时，其余各点仍处于弹性状态，故 不会导致整个截面的屈服，因而构件仍能继续承载。在这种情况下，弹性失效 (一点强度)设计准则就显得有些保守。 15.椭圆形封头、碟形封头为何均设置短圆筒？答：短圆筒的作用是避免封头 和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状况。 16.从受力情况排序依次是半球形、椭圆形、碟形、锥壳和平盖封头，由好变 差；从制造情况顺序正好相反。半球形封头是从受力分析角度，最理想的结构 形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼 焊工作量较大。半球形封头常用在高压容器上。椭圆形封头的椭球部分经线曲 率变化平滑连续，应力分布比较均匀，且椭圆形封头深度较半球形封头小得多， 易于冲压成型，是目前中、低压容器中应用较多的封头之一。 17.压力试验的目的：在超设计压力下，考核缺陷是否会发生快速扩展造成破 坏或开裂造成泄漏，检验密封结构的密封性能。对外压容器，在外压作用下， 容器中的缺陷受压应力的作用，不可能发生开裂，且外压临界失稳压力主要与 容器的几何尺寸、制造精度有关，与缺陷无关，一般不用外压试验来考核其稳 定性，而以内压试验进行“试漏”，检查是否存在穿透性缺陷。 由于在相同压力和容积下，试验介质的压缩系数越大，容器所储存的能量也越 大，爆炸也就越危险，故应用压缩系数小的流体作为试验介质。气体的压缩系 数比液体的大，因此选择液体作为试验介质，进行液压试验。 18.压力容器分类的原则：满足外载荷与内力及内力矩平衡的应力，即“非自 限性”的应力；相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的应力，在材料为塑 性材料时具有“自限性”的应力；局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加 在上述两原则下的应力之上的应力增量，具有高度的“局部性”。 1 四．计算题 1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m ，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg ）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图： （2）∵W 总=FS=600N×1.5m=900J ； ∴P=W/t=900J/10s=90W ． （3）∵S=nh ；∴n=S/h=15m/05m=3； 由η=G/nF 得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N ； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg ． 2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N ， g 取10N/kg 。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m 3，每块大理石的体积是1.0×10-2m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N ，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理 石？ （3）某次提升中，升降机在1min 内将货物匀速提升了15m ，钢丝绳的拉力是2000N 。则钢丝绳的 拉力的功率是多少？ (1) 每块大理石重： N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： 块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?== N N N n (3) 钢丝绳端移动的距离：m m h s 451533=?== （1分） 把货物提升15 m 做的功：J m N Fs W 4 109452000?=?== （1分） 升降机的功率：w s J J t W P 150060109min 110944=?=?== （1分） 3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m ，已知物重为800N ，人对绳的拉力 为500N 。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。机械效率三种计算
过程设备设计答案(简答题和计算题) - 副本
机械效率计算题及答案