换热器及配管的设计PDF电子书下载

第1章 化工设备设计 1

1.1 化工设备的分类 1

1.2 化工设备设计步骤 2

1.3 工厂设备总体设计步骤 3

1.4 化工设备的强度设计 4

1.4.1 化工设备强度设计的基本原则 4

1.4.2 压力容器的规范和标准 5

1.4.3 设计压力、工作压力、最大许用压力、设计温度、设计载荷、风载荷、地震载荷 6

1.4.4 许用应力 12

1.5 内压容器的强度设计 12

1.5.1 日本劳动省压力容器结构及JIS压力容器结构中的内压容器的强度设计 12

1.5.2 按高压气体管理法进行内压容器的强度设计 22

1.6 细长杆或薄壁圆筒受轴向压缩的失稳 23

1.6.1 细长杆失稳的欧拉公式 23

1.6.2 压杆失稳的经验公式 24

1.7.1 安文公式及索斯维尔公式 25

1.7 薄壁圆筒受径向外压作用时因周向压应力引起的失稳(外压容器的强度设计) 25

1.6.3 薄壁圆筒受轴向压缩的失稳 25

1.7.2 外压圆筒按JIS B8243-1977压力容器结构的强度计算 27

1.7.3 按JIS B8243-1977压力容器结构绘制的外压圆筒容器壳体的强度计算图表 28

1.7.4 外压圆筒容器壳体的加强圈 40

1.7.5 受外压的球形壳体 42

1.7.6 凸面受压的封头、圆锥形壳体 43

1.8 螺栓联接法兰的强度设计 46

1.8.1 螺栓联接法兰的结构形式 46

1.8.2 螺栓联接法兰的强度计算 47

1.8.3 JIS标准法兰的应用 58

1.8.4 非JIS标准法兰的设计，法兰概略尺寸的假定 63

1.9 开孔补强 69

1.9.1 补强件的最小截面面积Ap 69

1.9.2 补强的有效范围L×H 70

1.9.3 补强有效截面面积 70

1.10 管板的强度设计 71

1.10.1 不带支柱的管板 71

1.10.2 带支柱的管板 73

1.10.4 传热管在管板上的安装 74

1.10.3 支柱的最小载面积A 74

1.11 固定管板式换热器壳体膨胀节的设计 75

1.11.1 固定管板式换热器壳体是否要装膨胀节的讨论 75

1.11.2 固定管板式换热器壳体膨胀节中产生的应力 77

1.12 塔罐类支撑结构的强度设计 78

1.12.1 立式塔罐的支撑结构 78

1.12.2 圆筒形卧式塔罐(包括圆筒形管壳式换热器)的鞍型支座 80

第2章 配管设计 84

2.1 管路系统元件 84

2.1.1 管 84

2.1.2 管接头、阀门、龙头 86

2.2 配管设计图 94

2.2.1 配管图面设计 94

2.2.2 配管尺寸 95

2.3.1 层流、紊流和雷诺数 97

2.3.2 圆管摩擦损失 97

2.3 配管管路中的压力损失 97

2.3.3 非圆截面管路的摩擦损失 101

2.3.4 管路入口、弯曲管路、截面变化、阀及管路出口等处的损失 101

2.4 配管的设计载荷 104

2.5 配管支承装置的设计 107

2.5.1 管路支架和支撑结构 107

2.5.2 塔架(塔形桁架结构)的解法 108

2.5.3 管支架(门形框架结构)的解法 110

2.6.1 是否有必要祥细分析配管热应力的判断方法 115

2.6 配管中的热应力 115

2.6.2 详细计算配管热应力的方法 126

2.6.3 配管热应力的简易计算法 136

2.6.4 沿管的轴向或垂直于轴向受有载荷作用的弯管的变形和弯曲应力 138

2.6.5 为减少热应力而设置于直管一端的弯管尺寸的确定方法 140

2.7 膨胀节 145

2.8 配管安装时因制造误差引起的装配应力 145

3.1.2 换热器的操作目的 148

3.1.1 换热器的定义 148

3.1 换热器的定义、操作目的、特征 148

第3章 换热器设计 148

3.1.3 换热器的特征(形式选定、设计、操作注意事项) 149

3.2 换热器的种类 152

3.2.1 按结构分类 152

3.2.2 按用途分类 152

3.2.3 按性能分类 153

3.2.4 换热器形式的选定 153

3.3 管壳式换热器的种类和结构 154

3.3.1 固定管板式 155

3.3.2 U形管式 156

3.3.3 浮头式 156

3.4 浮头式换热器的设计 156

3.4.1 浮头式换热器的设计目的 156

3.4.2 浮头式换热器的工艺设计 160

(a)给定的处理条件 160

(b)流体流程的选定 160

(c)管内流体的流速、管径和流量的设定 161

(d)入口及出口温度、冷端温差、对数平均温差、有效温差 163

(e)设计总传热系数UD的假设 166

(f)所需传热面积A的计算 169

(g)由传热面积A选定换热器的尺寸 169

(h)管程边界膜传热系数hi的计算 177

(i)管程压力损失△Pt的计算 180

(j)壳程边界膜传热系数hs的计算 181

(k)壳程压力损失△ps的计算 184

3.4.4 浮冰式换热器的生产设计 186

(l)清洁总传热系数Uc、污垢系数hD、设计总传热系数UD的计算 186

3.4.3 浮头式换热器的结构设计 186

3.4.5 浮头式换热器的保全设计 189

3.4.6 浮头式换热器的材料设计 191

3.4.7 浮头式换热器的强度设计 195

(a)浮头式换热器工艺设计时绐定的处理条件 195

(b)浮头式换热器强度设计时绐定的设计条件 195

(c)浮冰式换热器主体的强度设计 195

(d)浮头式换热器法兰盘的强度计算 197

(e)浮头式换热器接管的强度计算 198

(f)浮头式换热器支撑结构的强度计算 199

3.4.8 浮头式换热器的预算 199

第4章 现有浮头式换热器的改进设计计算及工作流体、工作压力、工作温度的选择 203

4.1 设计课题 203

4.2 设计步骤 203

4.3 所用材料和制造条件对工作流体、工作压力、工作温度的限制 212

4.5 强度设计的计算 214

4.4 流体流程的选定 214

4.6 由强度设计计算选定工作流体、设计压力、设计温度(处理条件) 239

4.7 对选定的处理条件进行工艺校核设计计算 240

4.8 改变工作流体后的工艺校核设计计算 244

第5章 按说明书给定的处理条件设计浮头式换热器 250

5.1 设计课题 250

5.2 设计步骤 250

5.3.4 设计总传热系数的假定和传热面积的计算 251

5.3.3 确定流体流程，假定管内流体速度 251

5.3.1 热平衡 251

5.3.2 有效温度差 251

5.3 工艺设计 251

5.3.5 根据传热面积选定换热器的尺寸 252

5.3.6 边界膜传热系数的计算 254

5.3.7 压力损失的计算 254

5.3.8 总传热系数及污垢系数的计算 254

5.4 结构设计、生产设计、保全设计、材料设计 254

5.5 强度设计 255

5.5.1 按内压容器计算 255

5.5.2 按外压容器计算 255

5.5.3 法兰的强度计算 255

5.5.4 接管处的强度计算 255

5.5.5 支承结构的强度计算 257

5.6 预算 261

6.资料 264

参考文献 269