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绪论 1

第一节 压力容器的分类 1

一、压力容器的压力等级划分 1

二、压力容器品种的划分 1

三、易燃介质与介质毒性程度等级的划分 2

四、压力容器的分类 2

第二节 化工设备的基本要求 3

一、安全性要求 3

二、合理性要求 3

三、技术经济指标 3

第三节 化工设备常用材料 4

一、壳体与封头 4

二、管板与法兰 4

三、接管与换热管 5

四、螺栓与螺母 5

五、支座及其它不重要的附件 5

第一章 旋转壳体的受力分析 6

第一节 旋转壳体的几何概念 6

一、旋转壳体的形成 6

二、旋转壳体的几何参数 6

第二节 旋转薄壁壳体的受力分析 7

一、区域平衡方程式 7

二、微体平衡方程式 8

三、无力矩理论及其应用范围 10

第三节 无力矩理论在典型壳体上的应用 10

一、受气压的壳体 11

二、受液体压力作用的壳体 15

第四节 有力矩理论与边缘应力的基本概念 19

第二章 内压薄壁容器的设计计算 23

第一节 内压圆筒及球形壳体的设计计算 23

一、内压圆筒的强度计算 23

二、球形壳体的强度计算 25

三、设计公式中各参数的确定 26

四、容器最小壁厚的确定 36

五、焊后热处理 37

第二节 内压容器封头的设计计算 38

一、半球形封头 38

二、椭圆形封头 38

三、碟形封头 40

四、锥形封头 41

五、平盖 47

第三节 压力试验和致密性试验 52

一、液压试验 53

二、气压试验 54

三、应力校核 54

四、致密性试验 55

第三章 外压容器设计 57

第一节 外压容器的基本概念 57

一、外压容器的稳定性 57

二、临界压力 57

三、外压容器的分类 58

第二节 圆筒的稳定性计算 58

一、长圆筒的计算 58

二、短圆筒的计算 59

三、刚性圆筒的计算 60

四、计算长度和临界长度 60

五、压力试验 61

第三节 外压圆筒的图算法 61

一、几何参数图 61

二、壁厚计算图 63

三、图算法计算步骤 63

第四节 加强圈设计 69

一、加强圈的作用及其结构 69

二、加强圈最大间距的计算 69

三、加强圈的计算 71

第五节 外压容器封头设计 74

一、球壳（半球形封头） 75

二、椭圆形和碟形封头 75

三、锥形封头 76

第六节 轴向受压圆筒 77

一、轴向受压圆筒稳定性概念 77

二、临界压应力的计算 77

第四章 法兰连接的设计 78

第一节 概述 78

第二节 标准法兰、垫片及选用方法 79

一、压力容器法兰的分类 79

二、常用垫片的类型与选择 79

三、标准法兰的选用方法 82

第三节 法兰的密封设计 84

一、垫片压紧力 85

二、螺栓设计 88

第四节 法兰的强度计算 92

一、法兰型式对法兰强度的影响 92

二、法兰力矩的计算 94

三、法兰应力计算 95

四、法兰应力校核 98

第五章 容器的开孔与补强 106

第一节 开孔附近的应力分析 106

一、平板开小孔的应力集中 106

二、壳体上开小孔的应力集中 107

三、球壳与圆筒开孔接管处的应力集中 109

第二节 容器的开孔补强设计 109

一、开孔补强结构设计 109

二、开孔补强设计的准则 110

三、等面积补强设计 111

第三节 容器的接管、视镜、人孔和手孔 115

一、接管 115

二、视镜 116

三、人孔与手孔 117

第六章 塔设备 121

第一节 概述 121

第二节 板式塔的种类和结构 121

一、板式塔的种类 121

二、板式塔的结构 126

三、裙式支座和吊柱 131

第三节 填料塔 134

一、填料塔的总体结构 134

二、填料的种类及特性 134

三、喷淋装置及再分布装置 136

、填料的支承结构 139

第四节 塔体应力校核及裙座的设计计算 140

一、塔体及裙座的受载分析 140

二、塔设备使用时的几种情况分析 141

三、塔设备质量的计算 141

四、地震载荷的计算 141

五、风载荷的计算 142

六、塔设备偏心质量产生的弯矩 144

七、塔设备最大弯矩的确定 144

八、塔体横截面轴向应力的计算 145

九、塔体组合应力的计算和强度及稳定性校核 145

十、塔体或裙座危险截面的确定 146

十一、塔体液压试验时的应力校核 146

十二、裙座厚度的计算 147

十三、基础环和地脚螺栓 148

十四、裙座与壳体的连接焊缝 150

第七章 卧式设备 153

第一节 卧式容器的受力分析 153

一、载荷分析 153

二、圆筒轴向弯矩计算 155

三、圆筒的剪力计算 156

第二节 轴向应力校核 156

一、圆筒中间处截面上的轴向应力 156

二、支座处截面上的轴向应力 157

三、圆筒轴向应力的校核 158

第三节 切向剪应力校核 159

一、切向剪应力的计算 160

二、切向剪应力的校核 160

第四节 圆筒周向应力校核 161

一、鞍座处无加强圈时圆筒中周向应力的计算 162

二、鞍座处有加强圈时圆筒中周向应力的计算 164

三、周向应力的校核 165

第五节 鞍座的选用与校核 166

一、鞍座的选用 166

二、鞍座承受水平推力的校核 167

第八章 反应釜 175

第一节 反应釜筒体设计 175

一、筒体直径及高度 176

二、夹套的直径和高度 176

三、蛇管的布置 177

四、工艺接管口 177

五、壁厚计算 178

六、压力试验 179

第二节 搅拌器 179

一、搅拌器的类型和选择 179

二、挡板与导流筒 185

三、搅拌器的功率 186

第三节 搅拌轴和轴封 189

一、搅拌轴 189

二、轴封装置 191

第四节 反应釜的支座 196

一、悬挂式支座 196

二、支承式支座 198

第九章 列管式换热器 200

第一节 概述 200

一、列管式换热器主要类型 200

二、列管式换热器的标准 202

三、列管式换热器机械设计 203

第二节 列管式换热器结构设计 203

一、固定管板式换热器的整体结构 203

二、换热管 203

三、管板与壳体的连接 204

四、折流板、支持板和挡板 205

五、管箱及接管 206

六、膨胀节 208

七、管板结构 208

第三节 列管式换热器的强度计算 209

一、U形膨胀节的计算 209

二、管板的强度计算 218

第十章 厚壁容器筒体设计 236

第一节 概述 236

一、厚壁容器的结构特点及选材要求 236

二、厚壁容器结构类型 237

三、厚壁容器失效准则 240

第二节 单层厚壁圆筒的设计 242

一、应力分析 242

二、温差应力 247

三、厚壁圆筒的弹性失效设计 249

四、单层厚壁圆筒的极限载荷设计概念 252

第三节 改善筒壁应力分布的办法 255

第十一章 厚壁容器的密封与主要零部件设计 260

第一节 厚壁容器的密封设计 260

一、常用密封结构的类型 260

二、密封设计 268

第二节 零部件设计 272

一、平盖设计计算 272

二、封头设计计算 274

三、筒体端部设计计算 277

四、开孔和开孔补强结构 278

第十二章 应力分类与几个特殊问题简介 280

第一节 应力分类 280

一、应力分类 280

二、应力强度及其限制 281

三、安定状态 283

第二节 几个特殊问题简介 284

一、疲劳设计简介 284

二、蠕变设计简介 285

三、断裂力学简介 286

四、有限元法在化工设备计算中的应用 286

附录 287

Ⅰ、典型化工设备设计例题 287

例1 287

例2 290

例3 299

Ⅱ、锻件许用应力及钢材弹性模量、平均线膨胀系数 307

参考资料 310