过程设备设计 第5版

绪　论 001

1　压力容器导言 011
1.1　压力容器总体结构 012
1.1.1　压力容器基本组成 012
1.1.2　压力容器零部件间的焊接 015
1.2　压力容器分类 015
1.2.1　介质危害性 015
1.2.2　压力容器分类 016
1.3　压力容器规范标准 019
1.3.1　国外主要规范标准简介 019
1.3.2　国内主要规范标准介绍 021
思考题 025

2　压力容器应力分析 027
2.1　载荷分析 028
2.1.1　载荷 028
2.1.2　载荷工况 030
2.2　回转薄壳应力分析 030
2.2.1　薄壁圆筒的应力 031
2.2.2　回转薄壳的无力矩理论 032
2.2.3　无力矩理论的基本方程 033
2.2.4　无力矩理论的应用 036
2.2.5　回转薄壳的不连续分析 041
2.3　厚壁圆筒应力分析 047
2.3.1　弹性应力 047
2.3.2　弹塑性应力 054
2.3.3　屈服压力和爆破压力 058
2.3.4　提高屈服承载能力的措施 059
2.4　平板应力分析 060
2.4.1　概述 060
2.4.2　圆平板对称弯曲微分方程 061
2.4.3　圆平板中的应力 064
2.4.4　承受轴对称载荷时环板中的应力 068
2.5　壳体屈曲分析 069
2.5.1　概述 069
2.5.2　均布轴压圆筒的临界应力 071
2.5.3　周向受外压圆筒的临界压力 071
2.5.4　其他回转薄壳的临界压力 073
2.5.5　壳体许用临界载荷 073
2.5.6　壳体屈曲数值模拟方法 074
2.6　典型局部应力 074
2.6.1　概述 074
2.6.2　受内压壳体与接管连接处的局部应力 075
2.6.3　降低局部应力的措施 078
思考题 079
习题 079

3　压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 083
3.1　压力容器材料 084
3.1.1　压力容器常用钢材 084
3.1.2　有色金属和非金属 086
3.2　压力容器制造工艺对钢材性能的影响 087
3.2.1　塑性变形 087
3.2.2　焊接 089
3.2.3　热处理 092
3.3　环境对压力容器用钢性能的影响 094
3.3.1　温度 094
3.3.2　介质 099
3.3.3　加载速率 103
3.4　压力容器材料选择 103
3.4.1　压力容器用钢的基本要求 103
3.4.2　压力容器钢材的选择 105
思考题 107

4　压力容器设计 109
4.1　概述 110
4.1.1　设计要求 110
4.1.2　设计文件 111
4.1.3　设计条件 111
4.2　设计准则 112
4.2.1　压力容器失效 112
4.2.2　强度失效设计准则 115
4.2.3　刚度失效设计准则 118
4.2.4　屈曲失效设计准则 119
4.2.5　泄漏失效设计准则 119
4.3　常规设计 119
4.3.1　概述 119
4.3.2　圆筒设计 122
4.3.3　封头设计 139
4.3.4　密封装置设计 149
4.3.5　开孔和开孔补强设计 171
4.3.6　支座和检查孔 178
4.3.7　超压泄放装置 180
4.3.8　焊接结构设计 183
4.3.9　耐压试验 188
4.3.10　泄漏试验 190
4.4　分析设计 191
4.4.1　概述 191
4.4.2　公式法 192
4.4.3　应力分类法 194
4.4.4　弹塑性分析法 206
4.5　疲劳和棘轮分析 208
4.5.1　概述 208
4.5.2　压力容器疲劳设计曲线 209
4.5.3　基于线弹性分析的疲劳失效评定 213
4.5.4　基于线弹性分析的热应力棘轮失效评定 216
4.5.5　基于弹塑性分析的疲劳和棘轮失效评定 218
4.5.6　影响疲劳寿命的其他因素 219
4.6　压力容器设计技术进展 220
4.6.1　可靠性设计 220
4.6.2　优化设计 220
4.6.3　基于失效模式设计 221
思考题 221
习题 222

5　储运设备 225
5.1 概述 226
5.1.1 介质特性 226
5.1.2 *大充装量 226
5.1.3 环境对设计参数的影响 227
5.2 固定式储罐的结构 227
5.2.1 卧式圆柱形储罐 227
5.2.2 立式平底筒形储罐 229
5.2.3 球形储罐 231
5.2.4 低温储罐 235
5.3 卧式储罐设计 236
5.3.1 支座结构及布置 236
5.3.2 设计计算 238
5.4 移动式压力容器 249
5.4.1 汽车罐车 249
5.4.2 长管拖车 252
思考题 253
习题 253

6　换热设备 255
6.1 概述 256
6.1.1 换热设备的应用 256
6.1.2 换热设备分类及其特点 257
6.1.3 换热器选型 265
6.1.4 换热器相关技术发展动向 266
6.2 管壳式换热器 266
6.2.1 基本类型 267
6.2.2 管壳式换热器结构 269
6.2.3 管板设计 278
6.2.4 膨胀节设计 280
6.2.5 管束振动和防止 281
6.2.6 设计方法 283
6.3 传热强化技术 284
6.3.1 传热强化概述 285
6.3.2 扩展表面及内插件强化传热 287
6.3.3 壳程强化传热 291
思考题 293

7　塔设备 295
7.1 概述 296
7.1.1 塔设备的应用 296
7.1.2 塔设备的选型 297
7.2 填料塔 299
7.2.1 填料 300
7.2.2 填料塔内件的结构设计 304
7.3 板式塔 311
7.3.1 板式塔的分类 311
7.3.2 板式塔的结构 312
7.3.3 板式塔塔盘的结构 317
7.4 塔设备的附件 324
7.4.1 除沫器 324
7.4.2 裙座 326
7.4.3 吊柱 327
7.5 塔的强度设计 327
7.5.1 塔的固有周期 328
7.5.2 塔的载荷分析 331
7.5.3 筒体的强度及稳定性校核 338
7.5.4 裙座的强度及稳定性校核 339
7.6 塔设备的振动 341
7.6.1 风的诱导振动 341
7.6.2 塔设备的防振 344
思考题 345

8　反应设备 347
8.1 概述 348
8.1.1 反应设备的应用 348
8.1.2 反应设备的分类与特征 348
8.1.3 常见反应设备的特点 349
8.2 机械搅拌反应设备 353
8.2.1 基本结构 353
8.2.2 搅拌容器 354
8.2.3 搅拌器 358
8.2.4 搅拌轴设计 368
8.2.5 密封装置 371
8.2.6 传动装置 377
8.2.7 机械搅拌设备技术进展 378
8.3 微反应器 381
8.3.1 概述 381
8.3.2 微/ 纳反应器 382
8.3.3 微反应器的加工制造 383
8.3.4 微反应器的发展前景 386
思考题 387
习题 387

附录A　压力容器设计常用标准 388

附录B　过程设备设计图样的表达特点和设计实例 392

附录C　中英文术语对照 402

附录D　压力容器材料 406

附录E　过程设备设计常用网站 414

参考文献 415