绪论 1 0.1 过程设备设计概述 1 0.2 过程设备的应用 1 0.3 过程设备的特点 2 0.4 过程设备的基本要求 3 0.5 本教材的内容 5 小结 6 思考题 6 上篇 压力容器设计 第1章 压力容器导言 8 1.1 压力容器总体构 8 1.1.1 压力容器基本组成 8 1.1.2 压力容器零部件间的连接 11 1.2 压力容器分类 11 1.2.1 介质危害性 11 1.2.2 压力容器的分类 12 1.3 压力容器规范标准 14 1.3.1 国外主要规范标准简介 15 1.3.2 国内主要规范标准简介 17 小结 19 思考题 20 第2章 中低压容器设计 21 2.1 载荷分析 21 2.1.1 载荷 22 2.1.2 载荷工况 23 2.2 回转薄壳应力分析 23 2.2.1 薄壁圆筒的应力 24 2.2.2 回转薄壳的无力矩理论 25 2.2.3 无力矩理论的基本方程 27 2.2.4 无力矩理论的应用 29 2.2.5 回转薄壳的不连续分析 35 2.3 圆平板应力分析 40 2.3.1 概述 40 2.3.2 圆平板对称弯曲微分方程 41 2.3.3 圆平板中的应力 45 2.4 典型局部应力 49 2.4.1 概述 49 2.4.2 受内压壳体与接管连接处的局部应力 50 2.4.3 降低局部应力的措施 53 2.5 中低压容器设计 55 2.5.1 概述 55 2.5.2 内压薄壁容器设计 57 小结 69 思考题与习题 70 第3章 外压容器设计 72 3.1 壳体失稳应力分析 72 3.1.1 概述 72 3.1.2 外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析 73 3.1.3 外压容器封头的临界压力 78 3.2 外压圆筒设计 79 3.2.1 概述 79 3.2.2 薄壁圆筒的稳定性计算 80 3.2.3 加强圈的设计 86 3.3 外压封头设计 88 3.3.1 凸形封头 88 3.3.2 锥壳 89 小结 92 思考题与习题 92 第4章 压力容器零部件及其他设计 94 4.1 密封装置设计 94 4.1.1 密封机理及分类 95 4.1.2 影响密封性能的主要因素 97 4.1.3 螺栓法兰连接设计 101 4.2 开孔和开孔补强设计 107 4.2.1 概述 107 4.2.2 等面积补强计算 110 4.2.3 圆筒径向接管开孔补强设计的分析法 114 4.3 支座设计 117 4.3.1 立式容器支座 117 4.3.2 卧式容器支座 119 4.3.3 球形容器支座 120 4.4 安全泄放装置 120 4.4.1 安全泄放原理 121 4.4.2 安全阀 121 4.4.3 爆破片 123 4.5 压力容器的焊接结构设计 124 4.5.1 焊接接头及坡口形式 124 4.5.2 压力容器焊接接头分类 125 4.5.3 压力容器焊接结构设计 126 4.6 耐压试验与泄漏试验 130 4.6.1 耐压试验 130 4.6.2 泄漏试验 132 小结 134 思考题与习题 135 第5章 高压容器设计 136 5.1 概述 136 5.1.1 高压容器的应用 137 5.1.2 高压容器的结构特点 137 5.1.3 高压容器的结构形式 138 5.2 厚壁圆筒应力分析 142 5.2.1 弹性应力 142 5.2.2 弹塑性应力 148 5.2.3 屈服压力和爆破压力 151 5.3 高压圆筒设计 153 5.3.1 高压圆筒的强度设计准则 153 5.3.2 单层高压圆筒设计 155 5.3.3 多层高压圆筒设计 157 5.4 高压密封设计 158 5.4.1 概述 158 5.4.2 高压密封的结构形式 158 5.4.3 提高高压密封性能的措施 162 5.5 高压容器的主要零部件设计 163 5.5.1 高压平盖的设计计算 163 5.5.2 高压螺栓的设计 163 5.5.3 高压容器的开孔补强 164 小结 165 思考题与习题 166 第6章 压力容器材料 167 6.1 压力容器用钢的基本类型 167 6.1.1 钢材形状 167 6.1.2 压力容器用钢的基本类型 168 6.2 压力容器材料选择 170 6.2.1 压力容器用钢的基本要求 170 6.2.2 压力容器用钢的选择 172 小结 174 思考题 174 第7章 压力容器设计技术进展 175 7.1 概述 175 7.1.1 压力容器设计规范的主要进展 175 7.1.2 近代设计方法的应用 177 7.2 压力容器的中效形式及设计准则 178 7.2.1 压力容器的失效形式 179 7.2.2 压力容器的设计准则 181 7.3 压力容器的分析设计 183 7.3.1 概述 183 7.3.2 压力容器的应力分类 184 7.3.3 应力强度计算 189 7.3.4 应力强度限制 190 7.3.5 分析设计的应用 193 小结 194 思考题 195 下篇 过程设备设计 第8章 储存设备 197 8.1 概述 197 8.1.1 储存介质的性质 197 8.1.2 装量系数 198 8.1.3 环境对储存设备的影响 198 8.2 储罐的结构 199 8.2.1 卧式圆柱形储罐 199 8.2.2 立式平底圆筒形储罐 200 8.2.3 球形储罐 200 8.3 卧式储罐设计 202 8.3.1 支座结构及布置 202 8.3.2 卧式储罐设计计算 204 8.4 球形储罐设计 213 8.4.1 球形储罐的支座 213 8.4.2 人孔和接管 216 小结 217 思考题与习题 217 第9章 换热设备 219 9.1 概述 219 9.1.1 换热设备的基本要求 219 9.1.2 换热设备的分类及其特点 220 9.2 管壳式换热器 227 9.2.1 基本类型 227 9.2.2 结构 229 9.2.3 管板设计 239 9.2.4 膨胀节设计 241 9.2.5 换热器设计步骤 242 9.3 传热强化技术 242 9.3.1 传热强化概述 243 9.3.2 扩展表面及内插件强化传热 245 9.3.3 壳程强化传热 248 小结 250 思考题 251 第10章 塔设备 252 10.1 概述 252 10.1.1 塔设备的应用 252 10.1.2 塔设备的选型 253 10.2 板式塔 256 10.2.1 板式塔的分类 256 10.2.2 板式塔的结构 256 10.2.3 板式塔塔盘的结构 261 10.3 填料塔 268 10.3.1 填料 269 10.3.2 填料塔内件的结构设计 273 10.4 塔设备的附件 281 10.4.1 除沫器 281 10.4.2 进出料接管 282 10.4.3 裙座 284 10.4.4 吊柱 286 10.5 塔的强度设计 286 10.5.1 塔的固有周期和振型简介 287 10.5.2 塔的载荷分析 289 10.5.3 筒体的强度及稳定性校核 296 10.5.4 裙座的强度及稳定性校核 297 10.5.5 塔设备的振动 300 小结 300 思考题与习题 301 第11章 反应设备 302 11.1 概述 302 11.1.1 反应设备的应用 302 11.1.2 反应设备的分类 302 11.1.3 常见反应设备的特点 303 11.2 机械搅拌反应设备 306 11.2.1 基本结构 306 11.2.2 搅拌容器 306 11.2.3 搅拌器 310 11.2.4 搅拌轴设计 318 11.2.5 密封装置 322 11.2.6 传动装置 327 小结 329 思考题与习题 330 参考文献 332