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第一篇 金属材料简介 1

第一章 金属材料及热处理 1

第一节 金属材料的基本理论及钢的热处理 1

一、金属材料的主要性能 1

二、金属的晶体结构 5

三、铁碳合金的组织、结构及状态图 6

四、钢的热处理 9

第二节 碳钢与铸铁 12

一、碳钢的分类、编号和用途 12

二、钢中常存杂质的影响 15

三、铸铁 16

第三节 普通低合金钢及特殊性能合金钢 17

一、合金结构钢 17

二、不锈耐酸钢 18

三、耐热钢 19

四、锅炉钢 21

五、容器钢 21

六、钢材的品种和规格 22

第四节 有色金属材料简介 22

一、铜及铜合金 22

二、铝及铝合金 23

三、铅及铬合金 23

四、钛及钛合金 24

第五节 金属材料的腐蚀及无损探伤简介 24

一、金属腐蚀的基本概念 24

二、化学腐蚀 25

三、电化学腐蚀 25

四、金属设备的防腐蚀措施 25

五、金属材料的无损探伤 26

习题 27

第二篇 压力容器设计 29

第二章 压力容器设计的理论基础 29

第一节 概述 29

一、容器的分类 29

二、容器总体结构介绍 31

三、压力容器设计的基本要求 31

四、材料的选择 32

第二节 壳体的无力矩理论 33

一、薄壁圆筒的应力分析 33

二、一般簿壁壳体的应力分析 35

第三节 无力矩理论在几种典型壳体中的应用 40

一、承受气体压力的壳体 40

二、承受液体静压力的壳体 44

第四节 无力矩理论的应用范围及边缘应力 47

一、无力矩理论的应用范围 47

二、受内压圆筒边缘应力的概念及特点 47

三、对边缘应力的处理 48

习题 49

第三章 内压薄壁容器设计 51

第一节 内压圆筒和球形壳体的设计计算 51

一、内压圆筒的强度计算 51

二、球形壳体的强度计算 53

第二节 容器封头设计 53

一、半球形封头 53

二、椭圆形封头 54

三、碟形封头 56

四、无折边球形封头 57

五、锥形封头 57

六、平盖封头 61

第三节 筒体和封头设计参数的选择 63

一、设计压力 63

二、设计温度 64

三、许用应力和安全系数 65

四、焊缝系数 65

五、壁厚附加量 66

六、直径系列与板材厚度 67

七、最小壁厚 67

第四节 压力试验及密封性检查 67

一、液压试验 68

二、气压试验 69

三、气密性试验 70

习题 71

第四章 外压容器设计 73

第一节 外压容器的稳定性 73

一、稳定性的概念 73

二、临界压力 73

第二节 外压圆筒的设计 74

一、理论公式计算法 74

二、图算法 77

第三节 外压球壳及封头的设计 83

一、外压球壳和球形封头的图算法 83

二、凸面受压封头设计 83

第四节 加强圈的设计 84

一、加强圈的作用 84

二、加强圈的结构 85

三、加强圈尺寸的计算 85

习题 90

第五章 容器零部件的设计 92

第一节 法兰连接设计 92

一、法兰连接结构与密封原理 92

二、法兰的结构与分类 93

三、法兰密封面的型式 93

四、垫片的选择 95

五、螺栓的计算 96

六、压力容器法兰标准及选用 101

第二节 容器的开孔与补强 103

一、接管、人孔、手孔、视镜 104

二、开孔附近的应力分析 105

三、开孔补强 107

四、等面积补强的设计方法 110

五、开孔补强的注意事项 113

第三节 容器支座 116

一、立式容器支座 116

二、卧式容器支座 117

习题 119

第三篇 传热设备的原理、结构与计算 121

第六章 传热设备的原理、结构及一般适用场合 121

第一节 概述 121

第二节 管壳式换热器 122

一、固定管板式换热器 122

二、浮头式换热器 123

三、U形管式换热器 124

四、釜式换热器 125

第三节 管式换热器 126

一、蛇管式换热器 126

二、套管式换热器 126

三、翅片管式换热器 127

第四节 紧凑式换热器 128

一、板式换热器 128

二、螺旋板式换热器 129

三、板翅式换热器 130

四、伞板式换热器 131

第五节 板壳式换热器 131

第六节 蓄热式换热器 133

第七节 直接接触式换热器 134

一、冷水塔 135

二、混合式冷凝器 136

习题 137

第七章 间壁式传热设备的传热计算 138

第一节 传热计算中的基本参数及方程 138

第二节 传热热阻计算 139

一、间壁的导热热阻 139

二、流体与洁净壁表面间的热阻 140

三、流体与结垢壁表面间的热阻 141

第三节 传热计算的基本方法 143

一、平均温差法（MTD法） 143

二、传热单元数法（NTU法） 145

三、Ψ—P法 148

第四节 传热计算的步骤 150

一、设计计算 150

二、校核计算 151

第五节 传热设备中的流动阻力 152

习题 154

第八章 管壳式换热器 155

第一节 概述 155

一、管壳式换热器计算的任务、条件及原始数据 155

二、设计计算的一般原则及主要步骤 155

三、管壳式换热器的标准和主要参数简介 156

第二节 操作条件的确定 158

一、流速和允许压降的选取 158

二、流体的定性温度及壁面温度计算 161

三、管程和壳程介质的确定 162

第三节 管壳式换热器的结构设计 163

一、管子 163

二、管子在管板上的固定 164

三、管板结构 166

四、折流板、支承板、旁路档板、拦液板的作用及结构设计 172

五、管箱与进、出口接管的设计 176

六、管板厚度的设计计算 178

七、温差应力及管子拉脱力的计算 179

八、膨胀节的设置条件 184

九、管壳式换热器的结构设计及强度计算示例 185

第四节 管壳式换热器的传热及压降计算 189

一、管内换热系数计算 189

二、管外换热系数计算 191

三、压降计算 195

四、管壳式换热器的传热及压降计算示例 197

第五节 管壳式换热器设计计算的一般步骤 206

第六节 管壳式换热器计算示例 208

一、非系列标准换热器的设计计算 208

二、系列标准换热器的选用计算 222

习题 229

第九章 套管式换热器 231

第一节 概述 231

第二节 套管式换热器的设计计算 231

一、结构设计 231

二、换热系数的计算 232

三、平均温差的计算 233

四、E—NTU关系 233

五、压降计算 234

六、强度计算 234

习题 235

第十章 螺旋板式换热器 236

第一节 概述 236

第二节 螺旋板式换热器的工作特点及分类 236

一、工作特点 236

二、分类 238

第三节 螺旋板式换热器的结构设计 239

一、密封结构 239

二、螺旋板式换热器的壳体 241

三、螺旋板的刚度 241

四、进、出口接管的布置 242

五、螺旋通道的几何计算 242

第四节 螺旋板式换热器的传热及压降计算 244

一、传热计算中应考虑的问题 244

二、传热计算 244

三、压降计算 252

第五节 螺旋板式换热器的强度与刚度计算 255

一、螺旋板的强度计算 255

二、螺旋板的挠度计算 257

三、螺旋板式换热器的稳定性校核 258

第六节 螺旋板式换热器的制造简介 271

第七节 螺旋板式换热器计算示例 272

一、传热计算 272

二、流体压降Δp计算 276

三、螺旋板的强度、挠度的计算与校核 279

四、螺旋板式换热器的结构尺寸 280

五、电算（BASIC语言）计算示例 282

习题 291

第十一章 热管与热管换热器 293

第一节 热管 293

一、概述 293

二、热管的种类 293

三、热管的工质 296

四、热管的管芯结构 297

五、热管的工作极限 298

六、热管壁厚及端盖壁厚的计算 298

七、热管的应用 298

第二节 热管换热器 300

一、气—气热管换热器 300

二、气—液热管换热器 301

三、气—蒸气热管换热器 301

第三节 热管换热器的传热计算 301

一、E—NTU法 301

二、离散型传热计算法 306

三、电算（BASIC语言）计算示例 311

习题 315

附录 317

附录一 常用金属材料的物理性能 317

附录二 常用锅炉钢板机械性能 319

附录三 常用不锈钢的机械性能及用途 319

附录四 常用钢板许用应力 320

附录五 常用无缝钢管许用应力及尺寸范围 321

附录六 常用螺栓材料许用应力 322

附录七 常用间壁式传热设备的传热系数大致范围 323

附录八 污垢热阻rF的参考值 326

附录九 间壁式传热设备的平均温差及温差修正系数 328

附录十 间壁式传热设备的温度效率 330

附录十一 当量直径计算方法 332

附录十二 壳程压降结垢影响校正系数 332

附录十三 螺旋板式换热器系列产品 333

附录十四 热管中常用工质的物理性质 333

参考文献 334