化工设备机械基础 第3版PDF电子书下载

第一篇 化工设备材料 3

第一章 化工设备材料及其选择 3

第一节概述 3

第二节材料的性能 4

一、机械性能 4

二、物理性能 9

三、化学性能 10

四、工艺性能 11

五、其他性能 11

第三节金属材料的分类及牌号 12

一、分类 12

二、钢铁牌号及表示方法 14

三、有色金属及合金牌号和表示方法 16

第四节碳钢与铸铁 17

一、铁碳合金的组织结构 17

二、铁碳合金状态图 20

三、碳钢 22

四、钢的热处理 23

五、铸铁 25

第五节普通低合金钢及化工设备用的特种钢 27

一、合金元素对钢的影响 27

二、普通低合金钢 28

三、锅炉钢 28

四、容器钢 29

五、不锈耐酸钢 29

六、耐热钢 31

七、低温用钢 32

八、钢材的品种和规格 33

第六节有色金属材料 34

一、铝及其合金 34

二、铜及其合金 35

三、铅及其合金 36

四、钛及其合金 36

第七节非金属材料 37

一、无机非金属材料 37

二、有机非金属材料 38

第八节化工设备的腐蚀及防腐措施 39

一、金属的腐蚀 40

二、金属腐蚀破坏的形式 45

三、金属设备的防腐措施 45

第九节化工设备材料的选择 47

一、选用材料的一般原则 47

二、其他方面的选材原则 48

习题 50

参考文献 54

第二篇 化工容器设计 57

第二章 概论 57

一、容器的结构与分类 57

二、容器机械设计的基本要求 60

三、容器零部件的标准化 62

习题 64

第三章 内压薄壁容器的应力分析 66

第一节 内压薄壁圆筒的应力分析 66

一、薄壁容器及其应力特点 66

二、内压圆筒的应力计算公式 67

第二节 回转壳体的应力分析——薄膜应力理论 69

一、基本概念与基本假设 69

二、经向应力计算公式——区域平衡方程式 71

三、环向应力计算公式——微体平衡方程式 72

四、轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围 74

第三节薄膜理论的应用 75

一、受气体内压的圆筒形壳体 75

二、受气体内压的球形壳体 76

三、受气体内压的椭球壳（椭圆形封头） 77

四、受气体内压的锥形壳体 80

五、受气体内压的碟形封头 81

六、承受液体静压作用的圆筒壳 83

七、例题 84

第四节 内压圆筒边缘应力的概念 87

一、边缘应力的概念 87

二、边缘应力的特点 89

三、对边缘应力的处理 90

习题 91

第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计 96

第一节强度设计的基本知识 96

一、关于弹性失效的设计准则 96

二、强度理论及其相应的强度条件 97

第二节内压薄壁圆筒的强度设计 98

一、强度计算公式 98

二、设计参数的确定 100

三、容器的壁厚和最小壁厚 106

四、压力试验及其强度校验 107

五、例题 109

第三节 内压圆筒封头的设计 112

一、半球形封头 112

二、椭圆形封头 112

三、碟形封头 114

四、无折边球形封头 115

五、锥形封头 116

六、平板封头 123

七、例题 126

八、封头的选择 130

习题 131

第五章 外压圆筒与封头的设计 135

第一节 概述 135

一、外压容器的失稳 135

二、容器失稳型式的分类 136

第二节临界压力 136

一、临界压力 136

二、影响临界压力的因素 137

三、长圆筒、短圆筒和刚性圆筒 138

四、临界压力的理论计算公式 139

五、临界长度 140

第三节外压圆筒的工程设计 141

一、设计准则 141

二、外压圆筒壁厚设计的图算法 141

三、外压圆筒壁厚表 149

四、外压容器的试压 149

五、例题 149

第四节外压球壳与凸形封头的设计 152

一、外压球壳和球形封头的设计 152

二、凸面受压封头的设计 152

三、例题 152

第五节加强圈的设计 154

一、加强圈的作用与结构 154

二、加强圈的间距 154

三、加强圈尺寸设计 155

四、加强圈与筒体间的连接 155

五、例题 156

习题 158

第六章 容器零部件 162

第一节法兰联接 162

一、法兰联接结构与密封原理 162

二、法兰的结构与分类 163

三、影响法兰密封的因素 165

四、法兰标准及选用 170

五、例题 176

第二节容器支座 178

一、卧式容器支座 178

二、立式容器支座 186

第三节容器的开孔补强 188

一、开孔应力集中现象及其原因 188

二、开孔补强设计的原则与补强结构 190

三、等面积补强的设计方法 195

四、整体补强 198

五、例题 198

第四节容器附件 199

一、接口管 199

二、凸缘 200

三、手孔与人孔 200

四、视镜 201

第五节 容器设计举例 202

一、罐体壁厚设计 202

二、封头壁厚设计 202

三、鞍座 203

四、人孔 204

五、人孔补强 205

六、接口管 205

七、设备总装配图 206

习题 209

参考文献 213

第三篇 典型化工设备的机械设计 216

第七章列管式换热器的机械设计 216

第一节概念 216

一、列管式换热器的结构及主要零部件 216

二、列管式换热器的分类 217

三、列管式换热器机械设计内容 218

第二节管子的选用及其与管板的连接 219

一、管子的选用 219

二、管子与管板的联接 220

第三节管板结构 223

一、换热管排列形式 223

二、管间距 224

三、管板受力及其设计方法简介 224

四、管程的分程及管板与隔板的连接 225

五、管板与壳体的连接结构 227

第四节 折流板、支承板、旁路挡板及拦液板的作用与结构 228

一、折流板及支承板 228

二、旁路挡板 231

三、拦液板 231

第五节 温差应力 232

一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力 232

二、管子拉脱力的计算 233

三、温差应力的补偿 235

四、膨胀节的结构及设置 237

第六节 管箱与壳程接管 239

一、管箱 239

二、壳程接管 240

第七节 列管式换热器的机械设计举例 241

习题 249

第八章 塔设备的机械设计 252

第一节塔体与裙座的机械设计 253

一、塔体壁厚的计算 253

二、裙座设计 261

第二节 塔体与裙座的机械设计举例 268

一、设计条件 268

二、按设计压力计算简体和封头壁厚 270

三、塔设备质量载荷计算 270

四、风载荷和风弯矩计算 272

五、地震弯矩计算 274

六、偏心弯矩计算 275

七、各种载荷引起的轴向应力 275

八、塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 276

九、塔体水压试验和吊装时的应力校核 278

十、基础环设计 279

十一、地脚螺栓设计 280

第三节 板式塔结构 280

一、总体结构 280

二、塔盘结构 281

三、塔盘的支承 286

第四节填料塔结构 287

一、喷淋装置 287

二、液体再分布器 290

三、支承结构 290

习题 293

第九章搅拌器的机械设计 299

第一节概述 299

第二节搅拌器的型式及选型 301

第三节搅拌器的功率 302

一、搅拌器功率和搅拌器作业功率 302

二、影响搅拌器功率的因素 303

三、从搅拌作业功率的观点决定搅拌过程的功率 303

第四节搅拌罐结构设计 305

一、罐体的尺寸确定 305

二、顶盖的结构 307

第五节传动装置及搅拌轴 308

一、传动装置 308

二、轴的计算 309

第六节轴封 311

一、填料密封 312

二、机械密封 313

参考文献 313

附录 314

一、常用金属材料的物理性能 314

二、锅炉钢板的机械性能 316

三、常用不锈钢的机械性能及用途 317

四、常用钢板的使用范围和主要机械性能 318

五、钢板、钢管、锻件和螺栓的高温机械性能 319

六、无缝钢管的尺寸范围及常用系列 325

七、螺栓螺母材料组合及适用温度范围 326

八、钢板、钢管、锻件和螺栓的许用应力 327

九、热轧厚钢板的品种及尺寸范围 336

十、内压圆筒壁厚表 337

十一、长颈法兰的最大允许工作压力 339

十二、甲型、乙型平焊法兰和长径法兰螺栓材料的选用 340

十三、甲型平焊法兰、乙型平焊法兰尺寸系列 343

十四、双鞍式支座标准（JB/T4712—92） 348

十五、耳式支座标准（JB/T4725—92） 358

十六、裙座上开设人孔处的断面模数及面积 360

十七、裙座标准系列尺寸 363