化工設備機械基礎

第1篇 化工設備材料
第1章 化工設備材料及其選擇
1.1 概述
1.2 材料的性能
1.2.1 力學性能
1.2.2 物理性能
1.2.3 化學性能
1.2.4 加工工藝性能
1.3 金屬材料的分類及牌號
1.3.1 分 類
1.3.2 鋼鐵牌號及表示方法
1.4 碳鋼與鑄鐵
1.4.1 鐵碳合金的組織結構
1.4.2 鐵碳合金狀態(tài)圖
1.4.3 碳 鋼
1.4.4 鋼的熱處理
1.4.5 鑄 鐵
1.5 低合金鋼及化工設備用特種鋼
1.5.1 合金元素對鋼性能的影響
1.5.2 低合金鋼
1.5.3 鍋爐鋼與容器鋼
1.5.4 不銹耐酸鋼
1.5.5 耐熱鋼
1.5.6 低溫用鋼
1.5.7 鋼材的品種和規(guī)格
1.6 有色金屬材料
1.6.1 鋁及其合金
1.6.2 銅及其合金
1.6.3 鉛及其合金
1.6.4 鈦及其合金
1.7 非金屬材料
1.7.1 無機非金屬材料
1.7.2 有機非金屬材料
1.8 化工設備的腐蝕及防腐措施
1.8.1 金屬的腐蝕
1.8.2 晶間腐蝕和應力腐蝕
1.8.3 金屬腐蝕破壞的形式
1.8.4 金屬設備的防腐措施
1.9 化工設備材料的選擇
1.9.1 選材的一般原則
1.9.2 選材舉例
習題
第2篇 化工容器設計
第2章 容器設計的基本知識
2.1 容器的分類與結構
2.1.1 容器的分類
2.1.2 容器的結構
2.2 容器零部件的標準化
2.2.1 標準化的意義
2.2.2 標準化的基本參數(shù)
2.3 壓力容器的安全監(jiān)察
2.3.1 壓力容器安全監(jiān)察的意義與監(jiān)察范圍
2.3.2 壓力容器相關的法規(guī)和標準
2.3.3 我國壓力容器常用法規(guī)和標準
2.4 容器機械設計的基本要求
習題
第3章 內(nèi)壓薄壁容器的應力分析
3.1 回轉殼體的應力分析--薄膜應力理論
3.1.1 薄壁容器及其應力特點
3.1.2 基本概念與基本假設
3.1.3 經(jīng)向應力計算公式--區(qū)域平衡方程式
3.1.4 環(huán)向應力計算公式--微體平衡方程式
3.1.5 軸對稱回轉殼體薄膜理論的應用范圍
3.2 薄膜理論的應用
3.2.1 受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體
3.2.2 受氣體內(nèi)壓的球形殼體
3.2.3 受氣體內(nèi)壓的橢球殼體（橢圓形封頭）
3.2.4 受氣體內(nèi)壓的錐形殼體
3.2.5 受氣體內(nèi)壓的碟形殼體（碟形封頭）
3.2.6 例題
3.3 內(nèi)壓圓筒邊緣應力
3.3.1 邊緣應力的概念
3.3.2 邊緣應力的特點
3.3.3 對邊緣應力的處理
習題
第4章 內(nèi)壓薄壁賀筒與封頭的強度設計
4.1 強度設計的基本知識
4.1.1 關于彈性失效的設計準則
4.1.2 強度理論及其相應的強度條件
4.2 內(nèi)壓薄壁圓筒殼與球殼的強度設計
4.2.1 強度計算公式
4.2.2 設計參數(shù)的確定
4.2.3 容器的厚度和最小厚度
4.2.4 壓力試驗及其強度校核
4.2.5 例題
4.3 內(nèi)壓圓筒封頭的設計
4.3.1 半球形封頭
4.3.2 橢圓形封頭
4.3.3 碟形封頭
4.3.4 球冠形封頭
4.3.5 錐形封頭
4.3.6 平板封頭
4.3.7 例題
4.3.8 封頭的選擇
習題
第5章 外壓圓筒與封頭的設計
5.1 概述
5.1.1 外壓容器的失穩(wěn)
5.1.2 容器失穩(wěn)型式的分類
5.2 臨界壓力
5.2.1 概念
5.2.2 影響臨界壓力的因素
5.2.3 長圓筒、短圓筒和剛性圓筒
5.2.4 臨界壓力的理論計算公式
5.2.5 臨界長度
5.3 外壓圓筒的工程設計
5.3.1 設計準則
5.3.2 外壓圓筒壁厚設計的圖算法
5.3.3 外壓容器的試壓
5.3.4 例題
5.4 外壓球殼與凸形封頭的設計
5.4.1 外壓球殼和球形封頭的設計
5.4.2 凸面受壓封頭的設計
5.4.3 例題
5.5 外壓圓筒加強圈的設計
5.5.1 加強圈的作用與結構
5.5.2 加強圈的間距
5.5.3 加強圈的尺寸設計
5.5.4 加強圈與圓筒間的連接
5.5.5 例題
習題
第6章 容器零部件
6.1 法蘭聯(lián)接
6.1.1 法蘭聯(lián)接結構與密封原理
6.1.2 法蘭的結構與分類
6.1.3 影響法蘭密封的因素
6.1.4 法蘭標準及選用
6.2 容器支座
6.2.1 臥式容器支座
6.2.2 立式容器支座
6.3 容器的開孔補強
6.3.1 開孔應力集中現(xiàn)象及其原因
6.3.2 開孔補強設計的原則、形式與結構
6.3.3 等面積補強設計方法
6.3.4 例題
6.4 容器附件
6.4.1 接管
6.4.2 凸緣
6.4.3 手孔與人孔
6.4.4 視鏡
6.5 容器設計舉例
6.5.1 罐體壁厚設計
6.5.2 封頭厚度設計
6.5.3 鞍座
6.5.4 X7[.
6.5.5 人孔補強
6.5.6 接管
6.5.7 設備總裝配圖
習題
第3篇 典型化工設備的機械設計
第7章 管殼式換熱器的機械設計
7.1 概述
7.1.1 管殼式換熱器的結構及主要零部件
7.1.2 管殼式換熱器的分類
7.1.3 管殼式換熱器的機械設計內(nèi)容
7.2 管子的選用及其與管板的連接
7.2.1 管子的選用
7.2.2 管子與管板的連接
7.3 管板結構
7.3.1 換熱管排列形式
7.3.2 管間距
7.3.3 管板受力及其設計方法簡介
7.3.4 管程的分程及管板與隔板的連接
7.3.5 管板與殼體的連接結構
7.4 折流板、支承板、旁路擋板及攔液板的作用與結構
7.4.1 折流板與支承板
7.4.2 旁路擋板
7.4.3 攔液板
7.5 溫差應力
7.5.1 管壁與殼壁溫差引起的溫差應力
7.5.2 管子拉脫力的計算
7.5.3 溫差應力的補償
7.5.4 膨脹節(jié)的結構及設置
7.6 管箱與殼程接管
7.6.1 管箱
7.6.2 殼程接管
7.7 管殼式換熱器的機械設計舉例
習題
第8章 塔設備的機械設計
8.1 塔體與裙座的機械設計
8.1.1 塔體厚度的計算
8.1.2 裙座設計
8.2 塔體與裙座的機械設計舉例
8.2.1 設計條件
8.2.2 按計算壓力計算塔體和封頭厚度
8.2.3 塔設備質量載荷計算
8.2.4 風載荷與風彎矩計算
8.2.5 地震彎矩計算
8.2.6 偏心彎矩計算
8.2.7 各種載荷引起的軸向應力
8.2.8 塔體和裙座危險截面的強度穩(wěn)定校核
8.2.9 塔體水壓試驗和吊裝時的應力校核
8.2.10 基礎環(huán)設計
8.2.11 地腳螺栓計算
8.3 板式塔結構
8.3.1 總體結構
8.3.2 塔盤結構
8.3.3 塔盤的支承
8.4 填料塔結構
8.4.1 噴淋裝置
8.4.2 液體再分布器
8.4.3 支承結構
附錄
附錄l　常用金屬材料的物理性能
附錄2　優(yōu)質碳素結構鋼的鋼號和化學成分（GB711-88）
附錄3　鍋爐用鋼板的力學性能（GB713-1997）
附錄4　容器鋼板的化學成分和力學性能
附錄5　國內(nèi)常用耐熱鋼的化學成分、熱處理狀態(tài)、力學性能及用途
附錄6　鋼板、鋼管、鍛件和螺栓的高溫力學性能
附錄7　無縫鋼管的尺寸范圍及常用系列
附錄8　螺栓、螺母材料組合及適用溫度范圍
附錄9　鋼板、鋼管、鍛件和螺栓的許用應力
習題
第9章 攪拌器的機械設計
9.1 概述
9.2 攪拌器的型式及選型
9.3 攪拌器的功率
9.3.1 攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率
9.3.2 影響攪拌器功率的因素
9.3.3 從攪拌作業(yè)功率的觀點確定攪拌過程的功率
9.4 攪拌罐結構設計
9.4.1 罐體的尺寸確定
9.4.2 頂蓋的結構
9.5 傳動裝置及攪拌軸
9.5.1 傳動裝置
9.5.2 軸的計算
9.6 軸封
9.6.1 填料密封
9.6.2 機械密封
附錄10 熱軋鋼板的尺寸規(guī)格（GB709-88）
附錄11 圖5-5和圖5-7～圖5-14數(shù)據(jù)表（GB150-1998）
附錄12 長頸法蘭的最大允許工作壓力（JBT4700-2000）
附錄13 甲型、乙型平焊法蘭和長頸法蘭螺柱材料的選用
附錄14 甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭尺寸系列
附錄15 管法蘭標準（HG2059297）
附錄16 雙鞍式支座標準（JBT4712-92）
附錄17 耳式支座標準（JBT4725-92）
附錄18 裙座上開設檢查孔處的斷面模數(shù)及面積
附錄19 裙座標準系列尺寸
參考文獻