化工设备机械基础PDF电子书下载

第一篇 力学基础 2

第一章 刚体的受力分析及其平衡规律 2

第一节 力的概念及其性质 2

一、力的概念 2

二、力的基本性质 2

第二节 刚体的受力分析 5

一、约束和约束反力 5

二、刚体受力分析要领 8

第三节 平面汇交力系的简化与平衡 9

一、平面汇交力系的简化 9

二、平面汇交力系的平衡条件 10

第四节 力矩、力偶、力的平移定理 13

一、力矩的概念 13

二、力偶 13

三、力的平移定理——力与力偶的联系 15

第五节 平面一般力系的简化与平衡 16

一、平面一般力系的简化 16

二、平面一般力系的平衡条件 17

三、固定端约束的受力分析 20

第六节 静力学问题求解方法小结 22

本章学习要点 23

习题及习题答案 24

复习自检题与思考题及其答案 29

第二章 金属的力学性质 32

第一节 弹性体的变形与内力 32

一、变形与内力的概念 32

二、变形的度量 32

三、直杆受拉（压）时的内力 33

四、受拉（压）直杆内的应力 35

第二节 材料的力学（机械）性能 37

一、拉伸试验 37

二、温度对材料的力学性能的影响 43

三、金属的缺口冲击试验 45

四、硬度试验 46

五、弯曲试验 47

本章学习要点 48

习题及习题答案 51

复习自检题与思考题及其答案 52

第三章 受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算 54

第一节 受拉直杆的强度计算 54

一、强度条件的建立与许用应力的确定 54

二、强度条件应用举例 55

第二节 拉压中的静不定问题 58

一、静不定问题的判定及其解决途径 58

二、化工设备与管路中的热应力 60

第三节 拉（压）杆连接部分的剪切和挤压强度计算 65

一、剪切变形与剪力 65

二、连接零件剪切强度的实用计算 66

三、某些连接零件的挤压强度计算 66

本章学习要点 69

习题及习题答案 71

复习自检题与思考题及其答案 74

第四章 直梁的弯曲 75

第一节 弯曲概念与梁的分类 75

一、变曲变形的宏观表现与实例 75

二、梁的几何形状和名称 76

三、梁上的外力、梁的支座及分类 77

第二节 梁的内力分析 78

一、梁横截面内的两种内力 78

二、剪力与弯矩的计算 81

三、剪力图与弯矩图 84

第三节 纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件 88

一、梁横截面内任意指定点处的正应力 88

二、正应力的强度条件 94

三、梁的合理截面 96

第四节 直梁弯曲时的剪应力 97

一、矩形截面梁 97

二、工字形截面梁 98

三、环形截面梁 99

四、实心圆截面梁 99

第五节 梁的变形——梁弯曲时的位移 99

一、梁的挠度和转角 100

二、梁的弹性曲线 100

三、梁的刚度校核 102

本章学习要点 104

习题及习题答案 106

复习自检题与思考题及其答案 108

第五章 圆轴的扭转 110

第一节 圆轴扭转时所受外力的分析与计算 110

一、搅拌轴的三项功能 110

二、n、p、m之间的关系 111

第二节 纯剪切、角应变、剪切虎克定律 112

一、纯剪切 112

二、角应变 113

三、剪切虎克定律 114

第三节 圆轴在外力偶作用下的变形与内力 114

一、变形分析 114

二、扭转剪应力及其分布规律 115

三、横截面的内力矩——扭矩 115

四、扭矩与扭转变形dφ/dx之间的关系 116

五、扭转剪应力的计算公式 116

六、扭转角的计算 117

第四节 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件 117

一、圆轴扭转时的强度条件 117

二、圆轴扭转时的刚度条件 118

本章学习要点 121

习题及习题答案 122

复习自检题与思考题及其答案 124

第二篇 化工容器 126

第六章 化工设备常用金属材料 126

第一节 铁碳合金——碳钢与铸铁 126

一、铁碳合金的组织结构与其性能的关系 126

二、碳钢与铸铁的分类、牌号、性能及应用 130

第二节 合金钢 138

一、低合金钢 138

二、高合金钢 140

第三节 有色金属及其合金 143

一、铜及其合金 143

二、铝及其合金 144

三、钛 144

四、铅 145

第四节 金属的腐蚀与防护 146

一、腐蚀的定义及分类 146

二、常见的几种腐蚀及其控制方法 147

本章学习要点 152

习题及习题答案 152

第七章 压力容器中的薄膜应力与弯曲应力 156

第一节 回转壳体中的薄膜应力 156

一、容器壳体的几何特点 156

二、回转壳体中的拉伸应力 158

第二节 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力 163

一、平板的变形与内力分析 163

二、弯曲应力与薄膜应力的比较和结论 166

第三节 边界区内的二次应力 166

一、边界应力产生的原因 166

二、影响边界应力大小的因素 167

三、边界应力的性质 168

四、回转壳体内部的边界应力 169

第四节 强度条件 169

一、对薄膜应力的限制（即薄膜应力强度条件） 169

二、对一次弯曲应力的限制 173

三、对二次应力的限制 175

本章学习要点 176

习题及习题答案 178

复习自检题与思考题及其答案 180

第八章 压力容器的强度计算 182

第一节 概述 182

一、压力容器的主要受压元件 182

二、强度计算的内容 182

第二节 容器设计 182

一、内压圆筒壁厚的确定 182

二、内压圆筒的计算应力与最大允许压力 187

三、内压凸形封头壁厚的确定 188

四、内压锥形封头壁厚的确定 196

五、平板形封头 202

六、设计参数的确定 202

第三节 在用压力容器的强度校核 208

一、在用压力容器强度校核的原则 208

二、强度校核的思路、公式和举例 208

本章学习要点 212

习题及习题答案 214

复习自检题与思考题及其答案 216

第九章 容器与压杆的稳定计算 220

第一节 稳定的概念与实例 220

第二节 外压圆筒环向稳定计算 222

一、临界压力的计算 222

二、材料的σ-ε曲线在稳定计算中的应用 224

三、许用外压的计算 225

第三节 封头的稳定计算 235

一、外压凸形封头 235

二、外压锥形封头 239

三、内压凸形封头的失稳 240

第四节 压杆稳定计算简介 243

一、理想压杆的临界载荷 243

二、临界应力 欧拉公式的适用范围 244

三、柔度＜λp的压杆临界应力的计算 246

四、压杆稳定的实用计算 248

本章学习要点 251

学习参考内容 253

习题及习题答案 257

复习自检题与思考题及其答案 259

第十章 容器的结构 262

第一节 容器的开孔补强结构 262

一、容器接管附近的应力集中 262

二、补强结构 264

三、补强计算 267

四、壳体或平板上开有密集排孔时的补强计算 268

五、容器上开孔及补强的有关规定 269

第二节 法兰联接结构 270

一、法兰联接的密封原理 270

二、法兰联接受力分析及其实用结论 271

三、压力容器法兰标准 272

四、管法兰 283

第三节 焊接结构 289

一、焊缝的基本型式 289

二、压力容器中的焊缝分类 292

三、采用合理的焊接结构 294

第四节 人孔、手孔规定 299

一、容器上开设人孔、手孔的规定 299

二、人（手）孔标准 299

第五节 支座 302

一、卧式容器的支座 302

二、立式容器的支座 309

本章学习要点 321

学习参考材料 322

习题与思考题及其答案 327

第十一章 典型化工设备结构 331

第一节 钢制管壳式换热器 331

一、管壳式换热器的总体结构 331

二、管壳式换热器中的几个结构问题 336

第二节 塔器 349

一、板式塔的总体结构 349

二、整块式塔盘的板式塔 350

三、分块式塔盘的板式塔 357

四、板式塔上的其他附件 366

五、板式塔图例 373

六、填料塔 377

第三节 反应器 388

一、反应釜的总体结构 388

二、夹套结构 388

三、传动装置 392

四、搅拌器 396

五、轴封装置 396

本章学习要点及复习思考题 399

第十二章 压力容器的安全使用与监察管理 401

第一节 压力容器的岗位操作 401

一、压力、温度超限的防止 401

二、低温的控制 402

三、环境温度的控制 402

四、压力、温度的波动与开停车 402

五、介质成分的控制 402

第二节 压力容器上的安全泄压装置 403

一、安全阀 403

二、爆破片 410

第三节 压力容器的定期检验 412

一、定期检验的目的 412

二、定期检验的类别和期限 413

三、检验报告 415

第四节 压力容器的监察管理 415

一、对压力容器实施监察管理的依据 415

二、压力容器的分类 416

三、压力容器的安全状况等级 419

四、压力容器的设计管理与制造管理 419

五、压力容器的使用管理 420

本章学习要点及习题 421

附录 423

A．型钢、钢板与焊接材料 423

一、型钢与钢板 423

二、焊接材料 436

B．《钢制管法兰、垫片、紧固件》标准（HGJ44—76—91）简介 443

一、管法兰类型与密封面型式 443

二、管法兰的结构尺寸 446

三、法兰材料及其最高无冲击工作压力 457

四、法兰与钢管焊接接头与坡口 457

五、密封垫片 468

六、钢制管法兰用的紧固件 470

七、法兰、垫片、紧固件的标记 473

C．压力容器法兰 477

一、压力容器法兰（JB4700—4707—92）中的有关数据 477

二、法兰、垫片、螺柱的标记 493

D．化工设备图（绘图与读图） 495

一、设备总图绘制要点 495

二、公差与配合的基本知识 501

三、图面技术要求 512

四、技术特性表 516

五、管口表 516

E．换热器用膨胀节标准及其选用 517

一、膨胀节的结构 517

二、波形膨胀节尺寸 518

三、膨胀节标准的使用方法 518

F．人孔 524

一、人孔的类型及其尺寸表 524

二、人孔材料分组及其最高允许工作压力 524

G．支座 537

H．其他 537

一、筒体、椭圆形封头、锥形封头的几何尺寸 537

二、容器安全泄放量计算中容器受热面的确定 540

三、安全阀的代号 541

四、压力容器焊缝探伤的规定 543

主要参考资料 545