化工設備設計基礎（第2版）

第1篇 工程力學基礎
第1章 構件的受力分析
1.1 力的概念及性質
1.1.1 力的概念
1.1.2 力的基本性質
1.2 約束與約束反力
1.2.1 柔軟體約束
1.2.2 光滑面約束
1.2.3 光滑鉸鏈約束
1.2.4 固定端約束
1.3 受力圖
1.4 平面匯交力系的合成與平衡條件
1.4.1 平面匯交力系的幾何法與平衡條件
1.4.2 平面匯交力系合成的解析法與平衡條件
1.5 平面力偶系的合成與平衡條件
1.5.1 力矩
1.5.2 力偶與力偶矩
1.5.3 平面力偶系的合成與平衡條件
1.6 平面一般力系的合成與平衡條件
1.6.1 力的平移定理
1.6.2 平面一般力系的簡化
1.6.3 平面一般力系的平衡條件
1.7 空間力系
1.7.1 力在直角坐標軸上的投影
1.7.2 力對軸的矩
1.7.3 空間力系的平衡方程
習題
第2章 直桿的拉伸和壓縮
2.1 桿件變形的基本形式
2.2 軸向拉伸或軸向壓縮時的內(nèi)力
2.2.1 內(nèi)力的概念
2.2.2 內(nèi)力求解方法
2.3 軸向拉伸或壓縮時的應力
2.3.1 應力的概念
2.3.2 軸向拉伸或軸向壓縮時橫截面上的應力
2.3.3 軸向拉伸或軸向壓縮時斜截面上的應力
2.4 軸向拉伸或軸向壓縮時的變形及虎克定律
2.4.1 縱向變形
2.4.2 橫向變形
2.4.3 虎克定律
2.5 軸向拉伸或壓縮時材料的力學性能
2.5.1 低碳鋼拉伸時的力學性能
2.5.2 其他材料拉伸時的力學性能
2.5.3 材料在壓縮時的力學性能
2.5.4 材料的許用應力
2.6 軸向拉伸或軸向壓縮時的強度計算
習題
第3章 直梁的彎曲
3.1 平面彎曲的概念及梁的分類
3.1.1 平面彎曲的概念
3.1.2 梁的分類
3.2 直梁彎曲時的內(nèi)力分析
3.2.1 剪力和彎矩
3.2.2 剪力圖和彎矩圖
3.3 純彎曲時梁橫截面上的正應力和彎曲強度計算
3.3.1 純彎曲時梁橫截面上的正應力
3.3.2 梁的彎曲強度計算
3.3.3 提高梁彎曲強度的主要途徑
3.4 梁的彎曲變形與剛度校核
3.4.1 撓度和轉角
3.4.2 梁的撓曲線近似方程
3.4.3 用疊加法求梁的變形
3.4.4 梁彎曲時的剛度校核
習題
第4章 剪切與圓軸的扭轉
4.1 剪切與擠壓
4.1.1 切應力及強度條件
4.1.2 擠壓應力及強度條件
4.1.3 純剪切與切應力互等定理
4.1.4 切應變與剪切虎克定律
4.2 圓軸扭轉時的外力和內(nèi)力
4.2.1 扭轉變形的概念
4.2.2 外力偶矩的計算
4.2.3 扭轉時橫截面上的內(nèi)力
4.3 圓軸扭轉時橫截面上的應力
4.3.1 軸的扭轉變形實驗及假設
4.3.2 圓軸扭轉時橫截面上的應力計算
4.4 圓軸扭轉時的強度和剛度條件
4.4.1 圓軸扭轉時的強度條件
4.4.2 圓軸扭轉時的剛度條件
習題
第5章 復雜應力狀態(tài)下的強度計算
5.1 應力狀態(tài)的概念
5.2 廣義的虎克定律
5.3 強度理論
5.3.1 材料破壞的主要形式
5.3.2 四種常用的強度理論
5.4 組合變形時桿件的強度計算
5.4.1 彎曲與拉伸或壓縮組合變形的強度計算
5.4.2 彎曲與扭轉組合變形的強度計算
習題
第6章 壓桿的穩(wěn)定性
6.1 壓桿穩(wěn)定性的概念
6.2 壓桿的臨界力及臨界應力
6.2.1 壓桿的臨界力
6.2.2 壓桿的臨界應力
6.3 壓桿的穩(wěn)定性計算
習題
第2篇 薄壁容器設計
第7章 概述
7.1 壓力容器的結構和特點
7.2 壓力容器的分類
7.3 容器機械設計的基本要求
7.4 容器的零部件標準化
習題
第8章 化工設備常用材料
8.1 金屬材料的基本性能
8.1.1 化學成分
8.1.2 金屬材料的基本性能
8.2 碳素鋼
8.2.1 碳素鋼的分類
8.2.2 碳素鋼的性能和使用
8.3 合金鋼
8.3.1 合金鋼的分類
8.3.2 低合金鋼
8.3.3 不銹鋼和耐熱鋼
8.4 壓力容器用鋼
8.4.1 鋼板
8.4.2 鋼管
8.4.3 鍛件
8.5 鑄鐵
8.5.1 鑄鐵分類
8.5.2 壓力容器用鑄鐵
8.6 有色金屬
8.6.1 鋁及鋁合金
8.6.2 銅及銅合金
8.6.3 鈦及鈦合金
8.6.4 鎳及鎳合金
8.6.5 鉛及鉛合金
8.7 非金屬材料
8.7.1 有機非金屬材料
8.7.2 無機非金屬材料
8.7.3 復合材料
習題
第9章 內(nèi)壓薄壁容器的應力分析
9.1 回轉薄殼的薄膜應力分析
9.1.1 回轉殼體的幾何特性
9.1.2 回轉薄殼的無力矩與有力矩概念
9.1.3 回轉薄殼的薄膜應力分析
9.2 回轉薄殼的薄膜應力計算
9.2.1 承受氣體壓力的殼體
9.2.2 承受液體靜壓力的殼體
9.3 邊緣應力及其特點
9.3.1 邊緣應力的產(chǎn)生
9.3.2 邊緣應力的特性
9.3.3 設計中對邊緣應力的處理
9.4 壓力容器應力分類及分析設計簡介
9.4.1 壓力容器的應力分類
9.4.2 應力強度及其基本許用應力
9.4.3 分析設計法對各類應力強度的限制
習題
第10章 內(nèi)壓容器設計
10.1 內(nèi)壓圓筒的強度計算
10.2 內(nèi)壓球殼的強度計算
10.3 設計參數(shù)的確定
10.3.1 設計壓力和計算壓力
10.3.2 設計溫度
10.3.3 焊接接頭系數(shù)
10.3.4 厚度附加量
10.3.5 許用應力和安全系數(shù)
10.3.6 最小厚度
10.4 壓力試驗
10.5 凸形封頭的強度計算
10.5.1 半球形封頭
10.5.2 橢圓形封頭
10.5.3 碟形封頭
10.5.4 球冠形封頭
10.6 錐形封頭的強度計算
10.6.1 錐殼厚度
10.6.2 受內(nèi)壓無折邊錐殼
10.6.3 受內(nèi)壓折邊錐殼
10.7 平板封頭的強度計算
習題
第11章 外壓容器設計
11.1 外壓容器的穩(wěn)定性
11.1.1 外壓圓筒的失穩(wěn)
11.1.2 臨界壓力
11.1.3 外壓圓筒設計準則
11.2 外壓圓筒的公式設計法
11.2.1 臨界壓力
11.2.2 臨界長度
11.2.3 外壓圓筒的公式設計法
11.3 外壓圓筒和球殼的圖算設計法
11.3.1 算圖的繪制原理
11.3.2 外壓圓筒設計
11.3.3 外壓容器設計參數(shù)的確定
11.3.4 壓力試驗
11.3.5 外壓球殼設計
11.4 外壓圓筒加強圈的設計
11.4.1 加強圈的作用與結構
11.4.2 加強圈的計算
11.5 外壓封頭設計
11.5.1 凸形封頭
11.5.2 錐形封頭
習題
第12章 壓力容器零部件
12.1 法蘭
12.1.1 密封原理和影響密封的因素
12.1.2 法蘭類型
12.1.3 法蘭密封面
12.1.4 法蘭墊片
12.1.5 法蘭標準
12.1.6 法蘭連接的設計步驟
12.2 支座
12.2.1 臥式容器支座
12.2.2 立式容器支座
12.3 開孔與接管
12.3.1 開孔與開孔補強設計
12.3.2 接管與凸緣
12.3.3 人孔和手孔
12.3.4 視鏡
12.4 超壓泄放裝置
12.4.1 安全閥
12.4.2 爆破片
12.4.3 安全閥和爆破片裝置的適用條件
習題
第3篇典型化工設備
第13章 管殼式換熱設備
13.1 概述
13.2 固定管板式換熱器的結構設計
13.2.1 換熱管與管板的連接
13.2.2 管板的結構
13.2.3 其他零部件的結構
13.3 管殼式換熱器的強度計算
13.3.1 筒體和管箱壁厚計算
13.3.2 管板受力及其設計方法簡介
13.3.3 溫差應力及其補償
13.4 管殼式換熱器設計內(nèi)容與選型
13.4.1 管殼式換熱器設計內(nèi)容與選型步驟
13.4.2 熱交換器標準
習題
第14章 塔設備
14.1 概述
14.1.1 塔設備的分類及基本結構
14.1.2 化工生產(chǎn)對塔設備的基本要求
14.1.3 塔設備的選型
14.2 填料塔
14.2.1 液體分布器
14.2.2 填料
14.2.3 填料支承
14.2.4 液體再分布器
14.2.5 填料的壓緊和限位裝置
14.3 板式塔
14.3.1 常用板式塔的類型
14.3.2 塔盤的結構
14.4 塔設備其他零部件
14.4.1 裙座
14.4.2 除沫器
14.4.3 塔底液體出料管
14.4.4 檢查孔
14.4.5 塔頂?shù)踔?br />14.5 塔設備的強度和穩(wěn)定性計算
14.5.1 塔設備承受的載荷分類和計算
14.5.2 塔體壁厚計算
14.5.3 裙座設計計算
14.5.4 裙座與塔體的連接焊縫強度計算
習題
第15章 機械攪拌反應設備
15.1 概述
15.2 罐體設計
15.2.1 罐體內(nèi)筒設計
15.2.2 傳熱元件設計
15.2.3 工藝接管
15.3 攪拌器及附件
15.3.1 流型
15.3.2 攪拌器型式
15.3.3 攪拌附件
15.3.4 攪拌器選型
15.3.5 攪拌功率計算
15.4 攪拌軸的支承及設計
15.4.1 攪拌軸支承
15.4.2 攪拌軸設計
15.5 攪拌軸的軸封
15.5.1 填料密封
15.5.2 機械密封
15.6 傳動裝置
15.6.1 機械傳動的基本參數(shù)和分類
15.6.2 減速器
15.6.3 聯(lián)軸器
15.6.4 機架與底座
習題
附錄
附錄A 熱軋型鋼規(guī)格表
附錄B 壓力容器材料許用應力表
參考文獻