化工设备机械基础(第五版)电子书

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内容提要

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前言

第一版前言

第二版前言

第三版前言

第四版前言

第一篇 力学基础

1 刚体的受力分析及其平衡规律

1.1 力的概念及其性质

1.1.1 力的概念

1.1.2 力的基本性质

1.2 刚体的受力分析

1.2.1 约束和约束反力

1.2.2 刚体受力分析要领

1.3 平面汇交力系的简化与平衡

1.3.1 平面汇交力系的简化

1.3.2 平面汇交力系的平衡条件1

1.4 力矩、力偶、力的平移定理

1.4.1 力矩的概念

1.4.2 力偶

1.4.3 力的平移定理——力与力偶的联系

1.5 平面一般力系的简化与平衡

1.5.1 平面一般力系的简化

1.5.2 平面一般力系的平衡条件

1.5.3 固定端约束的受力分析

1.6 静力学问题求解方法小结

1.6.1 如何确定研究对象

1.6.2 如何画分离体受力图

1.6.3 如何建立直角坐标系

1.6.4 如何应用静力平衡方程

1.6.5 静力学能够解决问题的范围

本章小结

习题

2 金属的力学性能

2.1 弹性体的变形与内力

2.1.1 变形与内力的概念

2.1.2 变形的度量

2.1.3 直杆受拉（压）时的内力

2.1.4 受拉（压）直杆内的应力

2.2 材料的力学性能

2.2.1 拉伸试验

2.2.2 压缩试验

2.2.3 温度对材料的力学性能的影响

2.2.4 金属的缺口冲击试验

2.2.5 硬度试验

2.2.6 弯曲试验

2.3 金属材料拉伸与冲击试验的新标准简介

2.3.1 GB/T 228.1—2010

2.3.2 GB/T 229—2007

本章小结

习题

3 受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算

3.1 受拉直杆的强度计算

3.1.1 强度条件的建立与许用应力的确定

3.1.2 强度条件应用举例

3.2 拉（压）杆连接部分的剪切和挤压强度计算

3.2.1 剪切变形与剪力

3.2.2 连接零件剪切强度的实用计算

3.2.3 某些连接零件的挤压强度计算

本章小结

习题

4 直梁的弯曲

4.1 弯曲概念与梁的分类

4.1.1 弯曲变形的宏观表现与实例

4.1.2 梁的几何形状和名称

4.1.3 梁上的外力、梁的支座及分类

4.2 梁的内力分析

4.2.1 梁横截面内的两种内力

4.2.2 剪力与弯矩的计算

4.3 纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件

4.3.1 梁横截面内任意指定点处的正应力

4.3.2 正应力的强度条件

4.3.3 梁的合理截面

4.4 直梁弯曲时的切应力7

4.4.1 矩形截面梁

4.4.2 工字形截面梁

4.4.3 环形截面梁

4.4.4 实心圆截面梁

4.5 梁的变形——梁弯曲时的位移

4.5.1 梁的挠度和转角

4.5.2 梁的弹性曲线

4.5.3 梁的刚度校核

本章小结

习题

5 圆轴的扭转

5.1 圆轴扭转时所受外力的分析与计算

5.1.1 搅拌轴的三项功能

5.1.2 n、P、m之间的关系

5.2 纯剪切、角应变、剪切虎克定律

5.2.1 纯剪切

5.2.2 角应变

5.2.3 剪切虎克定律

5.3 圆轴在外力偶作用下的变形与内力

5.3.1 变形分析

5.3.2 扭转切应力及其分布规律

5.3.3 横截面的内力矩——扭矩

5.3.4 扭矩与扭转变形之间的关系

5.3.5 扭转切应力的计算公式

5.3.6 扭转角的计算

5.4 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件

5.4.1 圆轴扭转时的强度条件

5.4.2 圆轴扭转时的刚度条件

本章小结

习题

第二篇 压力容器

6 压力容器与化工设备常用材料

6.1 金属的晶体结构

6.1.1 金属原子结构的特点与金属键

6.1.2 金属的晶体结构

6.2 铁碳合金

6.2.1 什么是铁碳合金

6.2.2 铁碳平衡状态图

6.2.3 过冷奥氏体的恒温转变

6.2.4 钢的热处理

6.3 钢的分类

6.3.1 碳素钢

6.3.2 低合金钢

6.3.3 高合金钢

6.4 钢板

6.4.1 钢板的尺寸和允许偏差

6.4.2 碳素钢与低合金钢钢板

6.4.3 不锈钢、耐热钢钢板

6.5 钢管

6.5.1 钢管分类及其标准

6.5.2 钢管的尺寸

6.5.3 钢管的钢号、性能和应用

6.5.4 钢管的检验与验收

6.6 锻件与紧固件

6.6.1 锻件

6.6.2 紧固件

6.7 铸铁

6.7.1 铸铁的分类与代号（GB/T 5612—2008）

6.7.2 灰铸铁（GB/T 9439—2010）

6.7.3 球墨铸铁（GB/T 1348—2009）

6.7.4 蠕墨铸铁（GB/T 26655—2011）

6.7.5 可锻铸铁（GB/T 9440—2010）

6.7.6 高硅耐蚀铸铁（GB/T 8491—2009）

6.7.7 耐热铸铁（GB/T 9437—2009）

6.7.8 铸铁用于压力容器时的规定

6.8 有色金属

6.8.1 铜及其合金

6.8.2 铝及铝合金

6.8.3 钛及钛合金

6.9 金属的腐蚀与防护

6.9.1 腐蚀的定义及分类

6.9.2 常见的几种腐蚀及其控制方法

习题

7 压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力

7.1 回转壳体中的薄膜应力

7.1.1 容器壳体的几何特点

7.1.2 回转壳体中的拉伸应力

7.2 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力

7.2.1 平板的变形与内力分析

7.2.2 弯曲应力与薄膜应力的比较和结论

7.3 边界区内的二次应力

7.3.1 边界应力产生的原因

7.3.2 影响边界应力大小的因素

7.3.3 边界应力的性质

7.3.4 回转壳体内部的边界应力

7.4 强度条件11

7.4.1 对薄膜应力的限制（即薄膜应力强度条件）

7.4.2 对一次弯曲应力的限制

7.4.3 对二次应力的限制

本章小结

习题

8 内压容器

8.1 设计参数的确定（GB/T 150.3—2011）

8.1.1 容器直径

8.1.2 工作压力与设计压力p

8.1.3 设计温度t

8.1.4 计算压力pc

8.1.5 许用应力［σ］t

8.1.6 焊接接头系数φ

8.2 内压容器筒体与封头厚度的计算

8.2.1 内压圆筒的五种厚度及其确定方法

8.2.2 内压凸形封头厚度计算

8.2.3 内压锥形封头厚度计算

8.2.4 平板形封头

8.2.5 计算厚度的通用式

8.3 在用压力容器的强度校核

8.3.1 在用压力容器强度校核的原则

8.3.2 强度校核的思路、公式和举例

8.3.3 在用压力容器的许用内压表

8.4 容器筒体与封头的尺寸和质量

8.4.1 圆柱形筒体的容积、内表面积和质量

8.4.2 封头的容积、内表面积和质量

8.5 容器壳体在材料使用上的规定

8.5.1 钢板用前的验收

8.5.2 压力容器在选材、用材上的规定

本章小结

习题

9 外压容器与压杆的稳定计算

9.1 稳定的概念与实例

9.1.1 稳定的概念

9.1.2 “稳定”问题实例

9.2 外压圆筒环向稳定计算

9.2.1 临界压力的计算

9.2.2 材料的σ-ε曲线（即R-A曲线）在稳定计算中的应用

9.2.3 许用外压的计算

9.3 封头的稳定计算

9.3.1 外压球壳与凸形封头的稳定计算

9.3.2 外压带折边锥形封头的稳定计算18

9.3.3 防止内压凸形封头失稳的规定

9.4 外压容器加强圈的计算

9.4.1 外压容器加强圈所需最小截面惯性矩的计算

9.4.2 外压容器加强圈实际提供的截面惯性矩的计算

9.5 圆筒的轴向稳定校核

9.5.1 什么情况下需要校核圆筒的轴向稳定性

9.5.2 轴向稳定许用应力的确定

9.6 压杆稳定计算简介

9.6.1 理想压杆的临界压力

9.6.2 临界应力欧拉公式的适用范围

9.6.3 柔度λ＜λp的压杆临界应力的计算

9.6.4 压杆稳定的实用计算

本章小结

习题

10 法兰连接

10.1 压力容器法兰连接

10.1.1 法兰连接的密封原理

10.1.2 法兰连接受力分析及其实用结论

10.1.3 压力容器法兰标准（NB/T 47020～47027—2012）

10.2 管法兰连接

10.2.1 管法兰（HG/T 20592—2009）

10.2.2 管法兰连接用密封垫片

10.2.3 钢制法兰用紧固件

11 人孔、手孔、视镜和液面计

11.1 人孔和手孔

11.1.1 容器上开设人孔、手孔的规定

11.1.2 钢制人孔和手孔

11.1.3 衬不锈钢人孔、手孔（HG/T 21594～21604—2014）

11.2 视镜与液面计

11.2.1 视镜（NB/T 47017—2011）

11.2.2 液面计

12 开孔补强与设备凸缘

12.1 开孔补强

12.1.1 问题的提出——容器接管附近的应力集中

12.1.2 补强结构与计算21-1

12.1.3 容器上开孔及补强的有关规定

12.2 设备凸缘

12.2.1 法兰凸缘

12.2.2 管螺纹凸缘

13 容器支座

13.1 卧式容器支座（NB/T 47065.1—2018）

13.1.1 鞍式支座的结构与类型

13.1.2 鞍座尺寸与质量

13.1.3 鞍座的选用

13.1.4 鞍座标记

13.2 立式容器支座

13.2.1 耳式支座（NB/T 47065.3—2018）

13.2.2 支承式支座（NB/T 47065.4—2018）

13.2.3 腿式支座（NB/T 47065.2—2018）

13.2.4 刚性环支座（NB/T 47065.5—2018）

14 容器的焊接结构

14.1 焊接接头及其分类

14.1.1 焊接接头

14.1.2 压力容器上的焊接接头分类

14.2 压力容器中的焊接接头（GB/T 150.3、HG/T 20583）

14.2.1 筒体的纵、环向钢板拼接对接接头

14.2.2 筒体与封头连接的非对接接头

14.2.3 容器法兰与筒体连接的焊接接头

14.2.4 管法兰与接管的焊接接头

14.2.5 接管与壳体的焊接接头

14.2.6 法兰凸缘与壳体的焊接接头

14.3 焊接结构

14.3.1 设计原则

14.3.2 焊缝选择

14.4 焊接接头的检验

14.4.1 焊接接头缺陷

14.4.2 焊接检验要点

14.5 焊接材料

15 压力容器监察管理

15.1 压力容器监察管理的重要文件

15.2 压力容器划类与分类管理

15.2.1 广义压力容器与管辖压力容器

15.2.2 《大容规》所管辖（适用）的压力容器

15.2.3 《大容规》对压力容器范围的界定

15.2.4 《大容规》对压力容器的划类

15.2.5 压力容器的设计管理

15.2.6 压力容器的制造管理

15.2.7 压力容器的使用管理

15.3 压力容器的定期检验

15.3.1 定期检验的目的

15.3.2 金属压力容器定期检验的项目

15.3.3 金属压力容器检验周期

15.3.4 压力容器的安全状况等级

15.3.5 基于风险检测（RBI）

15.4 压力容器的压力试验及泄漏试验

15.4.1 耐压试验

15.4.2 泄漏试验

第三篇 典型化工设备

16 管壳式换热器

16.1 管壳式换热器的总体结构

16.1.1 固定管板式换热器

16.1.2 浮头式换热器

16.1.3 U形管式换热器

16.1.4 填料函式换热器

16.2 管壳式换热器的主要零部件

16.2.1 壳体

16.2.2 管箱

16.2.3 管束

16.2.4 管板

16.2.5 波形膨胀节

16.2.6 折流板和支持板及其固定结构

16.2.7 其他结构

17 板式塔35

17.1 概述

17.2 整块式塔盘的板式塔

17.2.1 定距管支承式塔盘

17.2.2 重叠式塔盘

17.2.3 塔盘圈与密封结构

17.2.4 降液管、溢流堰、出口液封盘

17.3 分块式塔盘板式塔

17.3.1 组装结构

17.3.2 塔盘板与通道板

17.3.3 分块式塔盘的支持结构

17.3.4 塔盘、出口堰、降液板、受液盘的固定

17.4 板式塔的其他结构

17.4.1 板式塔盘上的进料管

17.4.2 塔顶吊柱

17.4.3 裙式支座

17.4.4 塔的保温装置

17.5 塔的机械设计

17.5.1 塔体承受的各种载荷计算

17.5.2 筒体的强度及稳定性校核

17.5.3 裙座的强度及稳定性校核

附录A 型钢（GB/T 706—2016）

附录B 图9-7的曲线数据表（GB/T 150.3—2011）

附录C 标准目录

C-1 TSG.特种设备安全技术规范与压力容器设计

C-2 碳素钢与低合金钢及板材

C-3 不锈钢和耐热钢及板材

C-4 无缝钢管与焊接钢管

C-5 复合钢板

C-6 铸铁

C-7 有色金属

C-8 锻件

C-9 紧固件

C-10 力学性能试验

C-11 容器法兰

C-12 管法兰

C-13 人孔、手孔

C-14 支座

C-15 视镜与液面计

C-16 焊接

C-17 补强圈、补强管

C-18 介质毒性

C-19 压力容器封头

C-20 无损检测