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第一章 化工容器设计概述1

一、对化工容器设计、制造、检验工作加强监察管理的重要性及容器分类1

二、化工容器设计中应予考虑的主要因素1

三、化工容器的失效准则和破坏方式3

四、化工容器设计简述及有关参数的确定5

五、有关压力容器设计规范简介7

参考文献7

第二章 旋转薄壳与平板的基本理论及应用8

第一节 旋转薄壳的基本方程8

一、旋转薄壳的几何特性8

二、外力与内力9

三、微体平衡微分方程10

四、变形的几何关系10

五、物理方程11

第二节 旋转薄壳的无力矩理论11

一、无力矩理论的一般方程11

二、应用无力矩理论的条件11

三、无力矩理论的应用12

第三节 旋转壳体弯曲及边缘弯曲解20

一、边缘力和边缘弯矩作用下的内力素与变形21

二、旋转壳体在边缘力和边缘力矩作用下的近似解23

第四节 承受轴对称载荷的圆平板的应力分析30

一、平衡方程30

二、几何方程30

三、物理方程30

四、挠度微分方程及其解30

第五节 边缘力与边缘弯矩的求解34

一、边缘的变形协调条件34

二、几种连接边缘的边缘力和边缘弯矩35

三、边缘附近的应力计算39

四、边缘应力的性质及在设计中的考虑41

参考文献42

第三章 筒体和封头43

第一节 内压薄壁圆筒的强度设计43

一、强度条件43

二、受内压薄壁圆筒的壁厚计算公式43

第二节 封头的设计44

一、受内压封头的强度设计44

二、各种封头的比较53

第三节 筒体和封头的稳定计算54

一、圆环的稳定性及其临界压力54

二、圆筒壳体的稳定性55

三、加强圈设计64

四、外压封头计算65

第四节 在内压或外压作用下带法兰的凸形封头设计70

一、类型 (a)70

二、类型 (b)71

三、类型 (c)71

四、类型 (d)73

第五节 筒体和封头设计的参数选择74

一、设计压力 P74

二、设计温度 t75

三、许用应力［σ］和安全系数n75

四、焊接接头系数φ75

五、壁厚附加量 C75

六、直径系列与板材厚度76

七、最小壁厚76

第六节 筒体与夹套的连接76

第七节 压力容器的近代设计准则78

一、应力分类78

二、极限设计法80

三、关于安定性的概念81

四、压力容器强度全面校核的计算步骤82

五、压力容器疲劳设计83

六、断裂力学在压力容器中的应用89

七、压力容器的蠕变96

参考文献99

第四章 特殊形状容器101

第一节 基本分式101

第二节 椭圆形容器102

第三节 近似椭圆形容器102

第四节 矩形容器103

一、应力分析及计算103

二、矩形容器的设计108

第五节 长圆形容器112

第六节 两种相贯壳体的计算113

一、串联球壳的计算113

二、斜锥的计算114

第七节 带底板半圆筒形容器的计算114

一、底板114

二、半圆筒115

三、端板115

第八节 几种异形管的计算115

一、偏心厚壁圆筒的应力115

二、带圆孔矩形管的计算115

三、带椭圆孔的圆管的强度116

四、带方孔的圆管屈服压力116

五、带矩形孔的矩形管的屈服压力116

第九节 几种管件的受力分析和计算116

一、弯头116

二、焊制三通的强度计算119

三、虾米腰弯头的计算121

四、等径叉形管的计算122

参考文献122

第五章 局部应力123

第一节 施加于圆筒上的局部载荷产生的应力计算124

一、局部径向载荷124

二、局部弯矩136

三、应力的合成与强度校核和失稳校核137

第二节 施加于球壳上的局部载荷产生的应力计算138

一、局部薄膜力和弯矩的图算法139

二、应力集中系数144

三、图表使用范围145

第三节 常见结构的局部载荷和局部应力146

一、支腿式支座形成的局部载荷146

二、耳座形成的局部载荷148

三、管系形成的局部载荷151

四、裙座外螺栓压紧盖板处局部应力153

五、夹套连接处局部应力154

六、不同壁厚对接焊缝处的局部应力155

第四节 卧式放置的圆筒形容器应力计算156

一、鞍式支座引起的应力计算156

二、环式支座引起的应力计算168

三、支腿式支座对卧式容器引起的应力169

第五节 容器接管处瞬时热应力的估算170

一、概述170

二、计算方法171

三、应力校核174

参考文献176

第六章 开孔补强177

第一节 开孔接管引起的应力集中177

一、平板开圆孔附近的应力集中177

二、平板开椭圆孔附近的应力集中179

三、球形容器接管附近的应力集中180

四、压力容器开孔接管的应力集中系数182

第二节 开孔补强设计185

一、开孔补强设计方法185

二、开孔补强结构设计185

第三节 等面积补强设计法190

一、适用的开孔范围190

二、内压容器开孔所需补强面积190

三、外压容器所需补强面积191

四、有效补强范围191

五、补强面积191

第四节 基于弹塑性失效的补强方法192

一、采用弹塑性失效补强的限制条件192

二、补强区的有效范围193

三、补强计算193

第五节 大开孔的补强设计193

一、圆筒形和球形壳体的开孔补强194

二、平盖中心开单个圆形孔 (d〉0.5D。) 的强度计算195

第六节 多个开孔的补强设计197

一、多个开孔补强要求197

二、排孔的补强要求198

参考文献200

第七章 法兰设计202

第一节 概述202

一、对法兰连接的基本要求202

二、法兰的分类与结构202

第二节 法兰连接的密封204

一、影响密封的主要因素204

二、法兰密封面与垫片210

第三节 法兰设计211

一、Timoshenko 方法212

二、Taylor-Waters 方法213

三、DIN 2505 方法222

四、其他类型法兰设计238

参考文献242

第八章 支座设计243

第一节 耳式支座244

一、结构和选型244

二、设计计算244

第二节 腿式支座248

一、结构和选型248

二、设计计算248

第三节 支承式支座253

一、结构和选型253

二、设计计算254

第四节 鞍式支座254

一、结构和选型254

二、设计计算254

参考文献258

第九章 爆破片装置设计259

第一节 概述259

一、爆破片装置在国民经济中的作用259

二、爆破片装置的特点259

三、爆破片和夹持器的结构型式259

第二节 爆破片装置的材料262

一、爆破片选材原则262

二、金属膜片材料263

三、非金属膜片材料263

四、覆层膜片材料263

五、夹持器材料265

第三节 爆破片泄放面积的计算265

一、气体266

二、饱和蒸汽266

三、液体268

第四节 爆破片的爆破压力计算及其影响因素268

一、爆破片的爆破压力计算268

二、影响爆破片爆破压力 (失稳压力) 的因素269

第五节 爆破片的爆破压力和容器设计压力、操作压力的关系272

一、爆破片的爆破压力和容器的设计压力、操作压力的关系272

二、容器上爆破片爆破压力容许超压的限度273

第六节 爆破片的配置及安装注意事项274

一、爆破片的配置274

二、爆破片安装注意事项275

参考文献275

第十章 容器附件277

第一节 人孔和手孔277

一、人孔的分类与结构形式277

二、手孔的结构形式278

三、人孔和手孔尺寸的确定279

四、设计计算280

五、人孔和手孔的装设与选用原则280

第二节 视镜282

一、视镜的结构形式282

二、设计计算283

三、材料286

四、视镜的选型与装设287

第三节 液面计288

一、液面计的结构与设计288

二、材料294

三、玻璃管液面计的装设294

四、液面计的选型295

第四节 接管296

一、接管的结构形式296

二、法兰的选用300

三、接管长度及细长管的加强302

第五节 防涡流挡板303

一、装设防涡流挡板的作用303

二、装设防涡流挡板的条件303

三、结构形式304

参考文献306

第十一章 容器焊接、制造及检验要求307

第一节 容器焊接307

一、焊缝的形式及焊缝缺陷的消除方法307

二、常用焊接结构的设计原则308

三、焊条的选用原则323

四、焊接方法324

五、不锈钢的焊接326

六、复合钢板和异种钢焊接326

第二节 容器制造上的要求329

一、对材料的要求329

二、制造公差要求331

第三节 容器的热处理333

一、热处理的要求333

二、热处理方法337

三、热处理时需注意的几个问题337

第四节 容器的检验338

一、无损探伤338

二、强度检验339

三、致密性试验340

参考文献340

第十二章 容器保温结构342

第一节 概述342

一、绝热材料342

二、绝热结构342

三、施工方法342

第二节 常用绝热材料343

一、性能343

二、选材原则348

第三节 绝热原理和绝热厚度计算349

一、绝热原理349

二、绝热经济厚度计算349

三、绝热材料其他厚度计算方法353

第四节 绝热结构353

一、紧固装置354

二、防潮层362

三、保护层和防水结构365

四、容器附件保温结构367

第五节 施工与验收374

一、施工前准备374

二、保温 (冷) 层的施工374

三、防潮层施工375

四、保护层施工375

五、质量检查和验收375

参考文献376