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目 录2

绪论2

第一节化工设备的基本要求2

一、安全与可行性方面的要求2

二、技术经济指标3

第二节化工设备用材料的性能4

一、机械性能4

二、耐蚀性能4

三、物理性能5

四、制造工艺性能5

五、组织与成份5

第三节化工容器常用钢材及焊接结构6

一、碳钢6

三、不锈耐酸钢7

二、普通低合金钢7

四、复合钢板10

第一篇化工容器的力学基础10

第一章 弹－塑性理论分析方法10

第一节弹－性力学的内容和分析方法10

1-1-1 弹性力学的内容10

1-1-2 弹性力学中的几个基本概念10

第二节弹性力学的平面问题12

1-2-1 平面应力和平面应变12

1-2-2 平面问题的基本方程13

1-2-3 平面问题的边界条件17

1-2-4 平面问题的解法18

1-2-5 应力函数20

第三节弹性力学平面问题的极坐标解答23

1-3-1极坐标中的基本方程23

1-3-2 平面轴对称问题28

1-3-3 解法举例30

第四节弹性力学空间轴对称问题38

1-4-1空间轴对称问题的基本方程38

1-4-2 用位移法解空间轴对称问题41

1-4-3解法举例41

1-4-4 温度应力问题46

第五节塑性力学分析方法简述52

1-5-1 简单应力状态下的弹塑性力学问题52

1-5-2 复杂应力状态下的弹塑性力学问题57

习题67

主要参考资料68

第二章圆板理论69

第一节概述69

2-2-1 圆板轴对称问题的基本方程71

第二节圆板的轴对称问题71

2-2-2 承受均布载荷的圆板76

2-2-3 承受轴对称载荷的环板81

习题88

主要参考资料88

第三章旋转薄壳理论89

第一节几个基本概念89

3-1-1 旋转薄壳的几何概念89

3-1-2 基本假设90

3-1-3 外力与内力90

第二节旋转薄壳的无力矩理论92

3-2-1 无力矩理论的基本方程92

3-2-2 无力矩理论在几种常见壳体上的应用96

3-2-3 无力矩理论的应用范围105

第三节旋转薄壳的边缘问题105

3-3-1 圆筒壳边缘弯曲的基本方程106

3-3-2 一般旋转壳边缘弯曲的应力和变形表达式113

3-3-3 边缘力和边缘弯矩的求解及边缘应力的计算115

3-3-4 边缘应力的性质及在设计中的考虑122

习题123

主要参考资料124

第二篇化工容器设计126

第四章内压容器设计126

第一节概述126

4-1-1容器的分类126

4-1-2 压力容器的材料和结构127

4-1-3 内压容器的强度条件130

第二节内压容器设计136

4-2-1圆筒和球壳的设计公式137

4-2-2封头的设计公式141

4-2-3 几个设计参数的选用150

4-2-4 容器结构设计注意事项154

4-2-5容器的压力试验157

第三节现代压力容器设计中的几个问题161

4-3-1 压力容器的应力分类及限制161

4-3-2 压力容器的低循环疲劳165

4-3-3 压力容器的脆性断裂171

4-3-4 压力容器的蠕变问题181

习题186

主要参考资料186

第五章外压容器的稳定性及设计187

第一节外压容器的失稳及其计算公式187

5-1-1 外压容器的失稳187

5-1-2 外压作用下薄壁圆筒体的理论计算公式188

5-2-1 外压圆筒体的图解法196

第二节外压容器的图解法196

5-1-3 外压作用下球形薄壳的理论计算公式196

5-2-2 外压球壳的图解法202

第三节加强圈的设计202

5-3-1 加强圈的结构202

5-3-2加强圈的计算203

第四节外压封头设计207

5-4-1 凸形封头的计算207

5-4-2 锥形封头及锥形简体的计算207

例5-1208

习题212

主要参考资料212

第六章化工容器零部件设计213

第一节容器的密封213

6-1-1 容器密封结构、分类及对密封结构的基本要求213

6-1-2 密封原理和影响密封的因素214

6-1-3 强制密封的设计215

6-1-4 自紧密封概述225

第二节法兰232

6-2-1 法兰的类型232

6-2-2 法兰标准234

6-2-3 法兰设计236

例6-1251

第三节容器的开孔与补强255

6-3-1 壳体上开孔接管附近的应力集中系数计算256

6-3-2 开孔补强设计259

例6-2265

第四节容器支座270

6-4-1 立式设备支座270

6-4-2 卧式设备支座271

6-4-3 球形容器支座284

例6-3285

习题290

主要参考资料290

第三篇 典型化工设备及防腐蚀292

第七章塔设备的结构及强度计算292

第一节概述292

第二节板式塔结构293

7-2-1 总体结构293

7-2-2塔盘结构293

7-2-3大型塔盘的支承298

7-2-4 裙座及除沫器299

7-2-5 技术要求300

第三节填料塔结构301

7-3 1 液体分布装置302

7-3-2 液体的再分布装置305

7-3-3支承结构306

第四节塔的强度计算307

7-4 1 塔的受载分析307

7-4-2 筒体的强度计算及校核321

7-4-3 裙座的强度计算及校核323

例 7-1328

习题335

主要参考资料336

第八章 管壳式换热器的结构与强度设计337

第一节概述337

8-1-1总体结构与壳程流路337

8-1-2 系列型号340

8-1-3 压力与致密性试验341

8-1-4 换热器的振动341

8-2-1 管板342

第二节结构342

8-2-2管束348

8-2-3管箱352

8-2-4壳程结构354

第三节管板的计算方法358

8-3-1一般介绍358

8-3-2基本考虑359

8-3-3强度分析的基本方程360

8-3-4固定管板换热器管板的应力分析365

8-3-5 浮头式换热器的管板计算368

8-3-6 Ｕ型管式换热器的管板计算371

第四节膨胀节371

8-4-1温差力373

8-4-2 流体压力引起的轴向力374

8-4-3 设置膨胀节的条件374

8-4-4 膨胀节的结构与基本参数375

8-4-5 U型膨胀节的计算376

例8-1381

习题385

主要参考资料385

第九章反应釜的结构及强度设计387

第一节概述387

9-1-1 反应釜的总体结构387

9-1-2反应釜结构设计及强度计算的依据与内容387

第二节反应釜釜体的设计388

9-2-1 釜体尺寸的决定389

9-2-2传热方式及传热面计算390

9-2-3工艺接管口395

第三节搅拌与传动装置397

9-3-1反应釜内液体的流动状态397

9-3-2 搅拌器的类型及选用397

9-3-3 反应釜内的附件401

9-3-4 搅拌器功率的计算403

9-3-5 搅拌器的强度计算412

9-3-6 搅拌器的传动装置415

第四节旋转轴的密封420

9-4-1 填料箱密封420

9-4-2 机械密封424

习题433

主要参考资料433

第十章化工设备的腐蚀及防腐蚀434

第一节金属的腐蚀434

1 0-1-1 概述434

1 0-1-2 化学腐蚀436

1 0-1-3 电化学腐蚀441

1 0-1-4 金属的钝化448

1 0-1-5 影响金属腐蚀的因素449

第二节耐腐蚀金属材料453

1 0-2-1碳钢和铸铁453

1 0-2-2 不锈钢455

1 0-2-3 有色金属459

第三节耐腐蚀非金属材料462

10-3-1 非金属材料的特点及性质462

1 0-3-2 无机非金属材料463

1 0-3-3有机非金属材料464

第四节化工设备的防腐蚀措施466

1 0-4 1 耐腐蚀材料的选择466

1 0-4-2 设备结构设计的考虑467

1 0-4-3 保护层468

1 0-4-4 电化学保护469

思考题470

主要参考资料471

表1 几种常用金属的性能与参考价格472

附录一材料的性能472

表2 钢板机械性能值表473

表3 螺栓高温机械性能值475

表4 钢材弹性模量值475

表5 钢材平均线膨胀系数值475

表6 碳钢与铸铁的耐腐蚀性能476

表7 1 8-8铬镍不锈钢耐腐蚀性能477

表8 铝及铝合金的耐腐蚀性能478

附录二钢材的许用应力479

表1 钢板许用应力值479

表2 锻件许用应力值482

附录三外压图表485

图1 外压圆筒和球壳壁厚计算图（1 6MnR钢）485

图2 外压圆筒和球壳壁厚计算图（15MnVR钢）486

图3 外压圆筒和球壳壁厚计算图（0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2Ti、0C r17Ni12Mo3Ti和Cr23Ni18钢）487

表3 螺栓许用应力值488

附录四单位换算表488

表1 长度488

表2 面积488

表3 体积488

表4 质量488

表5 重量或力488

表6 密度488

表7 压力489

表8能量，功，热489

表9功率，传热速度489

表1 0粘度489

表1 1应力490

表12断裂韧度490