化工容器及设备PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1-1 导言 1

1-2 化工容器及设备分类 1

1.化工容器分类 1

2.化工设备分类 2

1-3 化工容器及设备设计基本知识 3

1.化工容器及设备设计步骤 3

2.化工容器及设备的选型 3

3.化工容器及设备选材原则 5

4.钢制与铝制化工容器及设备焊接结构特点 6

第二章 薄壁容器设计的理论基础 10

2-1 薄壁壳体的无力矩理论 10

1.薄壁圆筒的应力分析 10

2.一般薄壁壳体的应力分析 12

1.承受气体压力的壳体 18

2-2 无力矩理论在几种典型壳体中的应用 18

2.承受液体压力的壳体 22

3.承受离心载荷的壳体 26

2-3 有力矩理论与边界问题 27

1.由于壳体内压力而引起的弯曲应力 27

2.边界问题的基本概念 29

3.有力矩理论在边界问题上的应用 30

4.边界应力的特性 40

1.受轴对称载荷圆平板的挠度微分方程 42

2-4 薄板理论 42

2.两种边界条件下圆平板的应力分析 46

3.薄板理论的应用 50

第三章 内压薄壁容器设计 53

3-1 内压圆筒和球形壳体的设计计算 53

1.内压圆筒的强度计算 53

2.球形壳体的强度计算 54

1.半球形封头 55

3-2 容器封头设计 55

2.椭圆形封头 56

3.碟形封头 58

4.锥形封头 59

5.平盖 64

3-3 设计公式中各参数的确定 66

1.设计压力 66

2.设计温度 68

3.许用应力 68

4.焊缝系数 70

5.壁厚附加量 74

6.焊后热处理 76

7.容器最小壁厚的确定 77

8.公称直径与公称压力 77

3-4 压力试验及密封性检查 77

1.液压试验 78

2.气压试验 79

3.气密性试验 80

第四章 外压容器设计 84

4-1 外压容器的基本概念 84

1.外压容器的稳定性 84

2.临界压力及其影响因素 84

3.承受外压圆筒的分类 85

4-2 外压圆筒稳定性的理论计算 85

1.长圆筒 85

2.短圆筒 87

3.刚性圆筒 88

4.临界长度 88

5.受有轴向压力的圆筒 89

6.用理论公式计算筒体壁厚的步骤 89

4-3 外压圆筒及球壳图算法 90

1.外压圆筒计算图的来源 90

2.外压圆筒及球壳图算法步骤 92

4-4 加强圈的设计 99

1.加强圈的作用及结构 99

2.加强图的计算 101

4-5 外压封头设计 105

1.凸形封头(包括球形、椭圆形、碟形) 105

2.锥形封头 107

第五章 法兰连接设计 109

5-1 法兰连接的结构分类 109

1.法兰的分类 109

2.法兰的基本结构型式 110

5-2 法兰标准 111

1.公称直径与公称压力 111

2.容器法兰标准与管法兰标准 115

3.标准法兰的尺寸分析 115

5-3 法兰连接的密封性设计 116

1.密封原理和影响密封的因素 117

2.法兰密封面的型式 118

3.垫圈类型及选用 119

4.螺栓设计 119

5-4 法兰强度分析 127

1.铁木欣柯(S.Timoshenko)计算法 128

2.华脱斯(E.O.Waters)计算法 133

3.法兰的设计步骤 143

第六章 容器的开孔与补强 149

6-1 容器开孔的连接结构 149

1.接管与突出接口 149

2.视镜 149

3.人孔与手孔 150

6-2 开孔附近的应力分析 151

1.壳体开小孔的应力分析 151

2.应力集中、应力集中系数 152

1.补强原理与方法 154

6-3 开孔补强设计 154

2.局部补强的结构 155

3.等面积补强计算法 155

4.用极限分析法进行开孔补强 159

5.允许不另行补强的最大孔径 164

第七章 卧式容器设计 168

7-1 卧式容器支座类型 168

1.卧式容器的受力分析 169

7-2 双鞍卧式容器计算 169

2.鞍座尺寸的确定 175

3.双鞍卧式容器的应力验算 178

第八章 厚壁容器设计 187

8-1 厚壁容器的总体结构型式及选材要求 187

1.厚壁容器的特点 187

2.厚壁容器的总体结构型式 188

3.厚壁容器的选材要求 193

1.单层式厚壁圆筒的机械应力 196

8-2 单层式厚壁圆筒的强度计算 196

2.单层式厚壁圆筒的温差应力 201

3.单层式厚壁圆筒按强性理论的强度设计 204

4.现行《设计规定》中的强度计算公式 211

8-3 多层式厚壁圆筒及自增强--提高厚壁圆筒承载能力的措施 213

1.多层式厚壁圆筒 214

2.自增强概念 219

8-4 厚壁圆筒按塑性失效准则和爆破失效准则的设计简介 222

1.塑性失效准则 222

2.爆破失效准则 224

8-5 厚壁容器的密封结构设计 227

1.强制式密封结构设计 227

2.自紧式密封结构设计 230

3.管道密封 236

8-6 厚壁容器零部件设计 238

1.平盖设计 238

2.封头设计 241

3.筒体端部设计 244

第九章 现代压力容器设计中的几个问题 246

9-1 应力分类 246

1.应力分类 246

2.极限设计法 248

3.安定状态的概念 250

4.应力强度及其限制 253

9-2 压力容器的低循环疲劳 255

1.低循环疲劳曲线 257

2.疲劳设计规范简介 259

9-3 低应力破坏 260

1.低应力破坏 260

2.断裂判据及应用 261

3.疲劳寿命的估算 261

4.应力腐蚀的概念 265

1.有限单元法简介 268

9-4 有限单元法的应用 268

2.工程计算实例 270

第十章 换热器 274

10-1 换热器的分类与标准 274

1.换热器的分类 274

2.列管式换热器的标准与系列 276

10-2 换热器设计的基本步骤 277

1.列管式换热器设计中的几个基本问题 278

2.列管式换热器设计的基本步骤 281

10-3 列管式换热器的结构 283

1.列管式换热器的结构形式 283

2.管子在管板上的固定 289

3.管板与壳体的连接结构 293

4.换热器其它零件的结构 297

10-4 列管式换热器管板的强度计算 302

1.影响管板强度与刚度的因素 302

2.管板强度的理论基础 304

3.管板强度分析的基本方程 311

4.管板的计算方法 312

10-5 波形膨胀节的计算 319

1.换热器中的温差应力 319

2.膨胀节要否的判定 321

3.波形膨胀节的计算 322

4.我国设计规定中的膨胀节计算公式 324

1.板式换热器的结构 331

10-6 板式换热器 331

2.板式换热器的结构特点及存在问题 334

3.板式换热器的流道组成及组装表示方法 334

4.板式换热器的设计计算 335

第十一章 塔器 341

11-1 塔器类型 341

1.填料塔 341

2.板式塔 341

1.塔的工艺计算 344

3.各类塔型比较 344

11-2 塔器设计顺序 344

2.塔的机械设计 345

3.塔的结构设计 345

11-3 填料塔的结构 345

1.总体结构 345

2.填料 346

3.填料支承装置 348

4.液体喷淋装置 350

5.液体再分布装置 353

6.接管 354

11-4 板式塔的结构 357

1.总体结构 357

2.塔盘结构 357

3.接管结构 357

5.支座结构 369

4.除沫器 369

6.其它装置 372

11-5 塔设备机械计算 373

1.载荷 373

2.筒体应力合成及校核 379

3.裙式支座计算 382

第十二章 搅拌反应器 393

12-1 搅拌反应器的容器部分 400

1.容器部分的几何尺寸的确定 400

2.传热构件-夹套和蛇管 401

3.接管结构 404

4.安全装置 408

12-2 搅拌器的型式与选用 409

1.搅拌器的作用 409

2.搅拌器的分类 410

4.搅拌器的选用 411

3.搅拌器的参数 411

12-3 搅拌器的功率及强度 418

1.搅拌功率的影响因素及准数关联式 418

2.搅拌功率的全挡板条件 419

3.搅拌器的功率计算 420

4.搅拌器的结构与强度 428

12-4 搅拌轴与轴封 433

1.搅拌轴的强度及轴的临界转速 433

2.搅拌轴的填料密封 439

3.搅拌轴的机械密封 441

第十三章 化工设备设计示例 447

13-1 列管式换热器设计示例 447

1.筒体壁厚计算 447

2.封头壁厚计算 448

3.设备封头法兰连接设计 450

4.管板强度计算 454

5.波形膨胀节计算 463

1.筒体和封头强度计算 467

13-2 填料塔设计示例 467

2.塔体重量载荷计算 468

3.塔自振周期计算 470

4.地震载荷及弯矩计算 473

5.水平风力及风弯矩计算 473

6.塔体稳定性校核 476

7.裙座稳定性校核 477

8.基础环设计 480

9.基础螺栓计算 480

13-3 搅拌反应器设计示例 481

1.结构方案选择 482

2.筒体部分结构设计与强度计算 482

3.搅拌器与电机、减速机的选择 485

4.搅拌轴直径的计算 486

表1，钢板、钢管以及锻件机械性能表 489

附录 489

一、钢板、钢管以及锻件机械性能 489

二、常用金属材料物理性能 493

表2，钢材弹性模数值表 493

表3，平均线膨胀系数值表 494

三、钢板、钢管以及锻件许用应力值 495

表4，钢板、钢管、锻件许用应力值表 495

四、螺栓材料机械性能及许用应力值 500

表5，螺栓机械性能表 500

表6，螺栓许用应力值表 501

五、常用金属材料的耐腐蚀性能 502

表7，碳钢与铸铁的耐腐蚀性能表 502

表8 铬18镍9不锈钢耐腐蚀性能表 503

表9，铝及铝合金耐腐蚀性能表 504

六、工程单位与国际单位的换算 506

表10，单位换算表 506