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第一篇 基础理论及总体考虑 1

第—章 规范的历史及组织 2

1.1 化工容器及设备的应用 2

1.2 美国压力容器规范的历史 2

1.3 ASME锅炉和压力容器规范的组织 3

1.4 ANSI B31压力管道规范的组织 4

1.5 美国其它压力容器规范和标准 4

1.6 各国压力容器规范 4

参考文献 5

参考书目 5

第二章 容器选择、技术条件、报告书及许用应力 6

2.1 容器选择 6

2.2 使用何种压力容器规范 6

2.3 设计技术条件及订货单 6

2.5 设计报告及计算 7

2.4 特殊的设计要求 7

2.6 材料技术条件 8

2.7 新材料的设计数据 8

2.8 安全系数 8

2.9 ASME 规范的许用拉伸应力 8

2.10 ASME 锅炉和压力容器规范的许用外压应力及许用轴向压缩应力 9

2.11 ASME B31压力管道规范的许用应力 10

2.12 各国其它规范的许用应力 11

参考文献 13

第三章 强度理论、没计准则和设计公式 14

3.1 强度理论 14

3.2 设计准则 14

3.3 设计公式 16

3.4 应力-应变关系 16

3.5 应变-挠度关系 17

3.6 外力-应力的表达式 19

参考文献 21

参考书目 21

第四章 结构材料 22

4.1 材料选用 22

4.1.1 腐蚀 22

4.1.2 强度 23

4.1.3 材料成本 25

4.2 有色金属 26

4.2.1 铝合金 26

4.2.2 铜和铜合金 28

4.2.3 镍和高镍合金 29

4.2.4 钛和锆合金 30

4.3 铁合金 30

4.4 钢的热处理 31

4.5 脆性断裂 32

4.5.1 ASME压力容器准则 35

4.5.2 脆性断裂理论 36

4.5.3 水压试验 38

4.5.4 影响脆性断裂的因素 39

4.6 氢脆 40

4.7 非金属容器 40

参考文献 41

参考书目 41

第二篇 元件分析 43

第五章 圆柱壳中的应力 44

5.1 由于内压引起的应力 44

5.2 不连续性分析 49

5.2.1 长圆筒 51

5.2.2 短圆筒 57

5.3 圆柱壳的失稳 61

5.3.1 仅横向均匀受压 61

5.3.2 横向和轴向均匀受压 63

5.3.3 仅轴向受压 64

5.4 热应力 64

5.4.1 温度均匀变化 67

5.4.2 轴向温度梯度 68

5.4.3 径向温度梯度 70

符号说明 74

参考文献 75

参考书目 75

第六章 成型封头和变径段的分析 76

6.1 半球形封头 76

6.1.1 各种载荷条件 78

6.1.2 不连续性分析 81

6.1.3 热应力 84

6.1.4 失稳强度 85

6.2 椭圆形封头 87

6.3 准球形封头 88

6.4 锥形封头 89

6.4.1 锥体与圆筒连接处的不平衡力 90

6.4.2 不连续性分析 91

6.4.3 受外压作用的圆锥壳 93

符号说明 94

参考文献 95

参考书目 95

第七章 平板中的压力 96

7.1 引言 96

7.2 圆平板 96

7.3 矩形平板 100

7.4 弹性基础上的圆平板 103

参考文献 105

参考书目 105

符号说明 105

第三篇 元件设计 107

第八章 圆柱壳的设计 107

8.1 ASME 设计式 107

8.2 不连续应力的评定 109

8.3 外压设计的ASME程序 116

8.4 外强圈设计 121

8.5 加强圈中允许的间断长度 123

8.6 在外压作用下圆柱壳的不圆度 125

8.7 承受轴向压缩载荷简体的设计 127

符号说明 128

参考文献 128

参考书目 128

第九章 成型封头和变径段设计 129

9.1 引言 129

9.2 用于设计半球形封头的ASME公式 131

9.3 用于椭圆形封头，凸形和碟形封头的ASME设计式 132

9.3.1 外压作用下椭圆形封头和准球形封头 136

9.4 用于设计锥形封头的ASME公式 136

9.4.1 内压作用下ASME对不连续分析的简化式 137

9.4.2 外压作用下的锥壳 139

9.4.3 在外压作用下ASME对不连续分析的简化 139

符号说明 142

参考文献 142

参考书目 142

第十章 盲法兰，盖板及法兰 143

10.1 引言 143

10.2 承受均布载荷的圆平板和封头 145

10.3 圆形平封头和盖板的ASME规范公式 146

10.4 圆形平封头和无螺栓盖板的ASME规范公式与理论公式的比较 147

10.5 螺栓法兰连接 147

10.6 压紧面 148

10.7.1 橡胶0形圈 149

10.7 垫片 149

10.7.2 金属0形圈与C形环 150

10.7.3 压缩石棉垫 150

10.7.4 金属平垫 151

10.7.5 缠绕垫 151

10.7.6 金属包垫 151

10.7.7 金属环形垫 151

10.7.8 高压用垫片 152

10.7.9 透镜垫 152

10.7.10 三角垫 153

10.7.11 双锥垫 153

10.7.12 垫片设计 154

10.8 螺栓设计 155

10.9 盲法兰 156

10.10 环形垫片的螺栓法兰连接 159

10.11 反向法兰 166

10.12 宽面垫片法兰 168

10.13 法兰计算表 172

10.14 螺栓圆外具有金属与金属接触的平面法兰 179

10.15 球面凸形端盖 179

符号说明 183

参考文献 183

参考书目 183

第十一章 开孔，接管以及外载荷 185

11.1 概论 185

11.2 开孔处的应力和载荷 186

11.3 开孔补强理论 187

11.4 补强范围 191

11.4.1 ASME第Ⅰ卷的补强规则 192

11.4.2 ASME规范第Ⅷ卷第1分卷的补强规则 198

11.4.3 ASME规范第Ⅷ卷第2分卷的补强规则 203

11.4.4 ANSI／ASMEB31.1的补强规则 210

11.4.5 ANSI／ASMEB31.3的补强规则 212

11.5 壳上开孔的孔间带效率 215

11.6 内压接管的疲劳分析 218

11.7 外载荷 219

11.7.1 壳或封头上的局部应力 219

11.7.2 接管中的应力 229

符号说明 233

参考文献 233

参考书目 234

第十二章 容器支座 236

12.1 引言 236

12.2 裙座及基础环扳设计 236

12.2.1 地脚螺栓座设汁 243

12.3 支腿设计 245

12.4 支耳式容器 247

12.5 托环 248

12.6 鞍式支座 252

符号说明 255

参考文献 255

参考书目 255

第四篇 特殊设备的理论和设计 257

第十三章 平底贮罐 258

13.1 引言 258

13.2 AP1 650贮罐 258

13.2.1 顶盖设计 258

13.2.2 壳的设计 262

13.2.3 环形板 265

13.3 AP1 620贮罐 268

13.3.1 许用应力准则 271

13.3.2 压缩环 272

13.4.1 设计规则 275

13.4 ANSI B96．1铝贮罐 275

13.5 AWWA标准D100 277

参考文献 277

参考书目 277

第十四章 换热设备 278

14.1 热交换器的类型 278

14.2 U形管热交换器管板的TEMA设计法 279

14.3 U形管式热交换器管板的理论分析 280

14.4 U形管式热交换器管板ASME设计公式的基础 284

14.5 固定式管板的理论分析 286

14.6 TEMA 固定式管板设计 290

14.6.1 局部当量压力 291

14.6.2 总的当量压力 292

14.6.3 局部压力与当量压力之间的关系 295

14.7 膨胀节 297

参考文献 298

符号说明 298

参考书目 299

第十五章 高压容器 300

15.1 基本方程式 300

15.2 单层容器的预应力 301

15.3 多层容器 304

15.4 多层容器的预应力 309

符号说明 312

参考书目 312

第十六章 高容器 313

16.1 设计所需考虑的事项 313

16.2 地震载荷 314

16.3 风载荷 317

16.3.1 由风载荷所引起的外力 317

16.3.2 风载荷的动态分析 318

16.4 仅受内压作用的容器 321

16.5 受内压和外载同时作用的容器 323

16.6 仅受外压作用的容器 325

16.7 受外压和外载同时作用的容器 327

参考文献 329

参考书目 329

第十七章 非圆形截面容器 330

17.1 容器的型式 330

17.2 规范中的规则 333

17.3 非圆形截面容器的开孔 333

17.4 固定直径孔的孔间带效率 333

17.5 受薄膜应力作用的变直径孔的孔间带效率 334

17.6 受弯曲应力作门的变直径孔的孔间带效率 336

17.7 设计方法和许用应力 339

17.8 基本方程式 340

17.9 ASME规范第Ⅷ卷第1分卷中的公式 344

17.10.1 瑞典压力容器规范中的方法 348

17.10 其它规范中非圆形截面容器的设计 348

17.10.2 按劳埃德船舶年鉴规则的设计 350

参考文献 352

参考书目 352

附录A 各国规范指南 353

附录B 热交换器技术条件表举例 374

附录C 美国石油学会(API)技术条件表举例 375

附录D 压力容器设计数据表举例 379

附录E 用于化工设备的各种材料举例 392

附录F ASME规范第Ⅷ卷材料批准所需的数据 394

附录G 提供规范外压设计图表数据的程序 396

附录H 腐蚀数据表 398

附录I 各种ASME设计公式 413

附录J 焊缝系数 414

附录K 圆柱壳在外载荷作用下的简化曲线 416

附录L 单位换算表 418