過程設備設計

本書分為緒論、壓力容器設計篇和過程設備設計篇。其中，壓力容器設計篇共7章，包括壓力容器導言、中低壓容器設計、外壓容器設計、壓力容器零部件設計及其他設計、高壓容器設計、壓力容器材料、壓力容器設計技術進展等內容；過程設備設計篇共4章，包括儲存設備、換熱設備、塔設備和反應設備等內容。 ^[1] 

緒論 1

0.1 過程設備設計概述 1

0.2 過程設備的應用 1

0.3 過程設備的特點 2

0.4 過程設備的基本要求 3

0.5 本教材的內容 5

小結 6

思考題 6

上篇 壓力容器設計

第1章 壓力容器導言 8

1.1 壓力容器總體構 8

1.1.1 壓力容器基本組成 8

1.1.2 壓力容器零部件間的連接 11

1.2 壓力容器分類 11

1.2.1 介質危害性 11

1.2.2 壓力容器的分類 12

1.3 壓力容器規範標準 14

1.3.1 國外主要規範標準簡介 15

1.3.2 國內主要規範標準簡介 17

小結 19

思考題 20

第2章 中低壓容器設計 21

2.1 載荷分析 21

2.1.1 載荷 22

2.1.2 載荷工況 23

2.2 迴轉薄殼應力分析 23

2.2.1 薄壁圓筒的應力 24

2.2.2 迴轉薄殼的無力矩理論 25

2.2.3 無力矩理論的基本方程 27

2.2.4 無力矩理論的應用 29

2.2.5 迴轉薄殼的不連續分析 35

2.3 圓平板應力分析 40

2.3.1 概述 40

2.3.2 圓平板對稱彎曲微分方程 41

2.3.3 圓平板中的應力 45

2.4 典型局部應力 49

2.4.1 概述 49

2.4.2 受內壓殼體與接管連接處的局部應力 50

2.4.3 降低局部應力的措施 53

2.5 中低壓容器設計 55

2.5.1 概述 55

2.5.2 內壓薄壁容器設計 57

小結 69

思考題與習題 70

第3章 外壓容器設計 72

3.1 殼體失穩應力分析 72

3.1.1 概述 72

3.1.2 外壓薄壁圓柱殼彈性失穩分析 73

3.1.3 外壓容器封頭的臨界壓力 78

3.2 外壓圓筒設計 79

3.2.1 概述 79

3.2.2 薄壁圓筒的穩定性計算 80

3.2.3 加強圈的設計 86

3.3 外壓封頭設計 88

3.3.1 凸形封頭 88

3.3.2 錐殼 89

小結 92

思考題與習題 92

第4章 壓力容器零部件及其他設計 94

4.1 密封裝置設計 94

4.1.1 密封機理及分類 95

4.1.2 影響密封性能的主要因素 97

4.1.3 螺栓法蘭連接設計 101

4.2 開孔和開孔補強設計 107

4.2.1 概述 107

4.2.2 等面積補強計算 110

4.2.3 圓筒徑向接管開孔補強設計的分析法 114

4.3 支座設計 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 安全泄放裝置 120

4.4.1 安全泄放原理 121

4.4.2 安全閥 121

4.4.3 爆破片 123

4.5 壓力容器的焊接結構設計 124

4.5.1 焊接接頭及坡口形式 124

4.5.2 壓力容器焊接接頭分類 125

4.5.3 壓力容器焊接結構設計 126

4.6 耐壓試驗與泄漏試驗 130

4.6.1 耐壓試驗 130

4.6.2 泄漏試驗 132

小結 134

思考題與習題 135

第5章 高壓容器設計 136

5.1 概述 136

5.1.1 高壓容器的應用 137

5.1.2 高壓容器的結構特點 137

5.1.3 高壓容器的結構形式 138

5.2 厚壁圓筒應力分析 142

5.2.1 彈性應力 142

5.2.2 彈塑性應力 148

5.2.3 屈服壓力和爆破壓力 151

5.3 高壓圓筒設計 153

5.3.1 高壓圓筒的強度設計準則 153

5.3.2 單層高壓圓筒設計 155

5.3.3 多層高壓圓筒設計 157

5.4 高壓密封設計 158

5.4.1 概述 158

5.4.2 高壓密封的結構形式 158

5.4.3 提高高壓密封性能的措施 162

5.5 高壓容器的主要零部件設計 163

5.5.1 高壓平蓋的設計計算 163

5.5.2 高壓螺栓的設計 163

5.5.3 高壓容器的開孔補強 164

小結 165

思考題與習題 166

第6章 壓力容器材料 167

6.1 壓力容器用鋼的基本類型 167

6.1.1 鋼材形狀 167

6.1.2 壓力容器用鋼的基本類型 168

6.2 壓力容器材料選擇 170

6.2.1 壓力容器用鋼的基本要求 170

6.2.2 壓力容器用鋼的選擇 172

小結 174

思考題 174

第7章 壓力容器設計技術進展 175

7.1 概述 175

7.1.1 壓力容器設計規範的主要進展 175

7.1.2 近代設計方法的應用 177

7.2 壓力容器的中效形式及設計準則 178

7.2.1 壓力容器的失效形式 179

7.2.2 壓力容器的設計準則 181

7.3 壓力容器的分析設計 183

7.3.1 概述 183

7.3.2 壓力容器的應力分類 184

7.3.3 應力強度計算 189

7.3.4 應力強度限制 190

7.3.5 分析設計的應用 193

小結 194

思考題 195

下篇 過程設備設計

第8章 儲存設備 197

8.1 概述 197

8.1.1 儲存介質的性質 197

8.1.2 裝量係數 198

8.1.3 環境對儲存設備的影響 198

8.2 儲罐的結構 199

8.2.1 卧式圓柱形儲罐 199

8.2.2 立式平底圓筒形儲罐 200

8.2.3 球形儲罐 200

8.3 卧式儲罐設計 202

8.3.1 支座結構及佈置 202

8.3.2 卧式儲罐設計計算 204

8.4 球形儲罐設計 213

8.4.1 球形儲罐的支座 213

8.4.2 人孔和接管 216

小結 217

思考題與習題 217

第9章 換熱設備 219

9.1 概述 219

9.1.1 換熱設備的基本要求 219

9.1.2 換熱設備的分類及其特點 220

9.2 管殼式換熱器 227

9.2.1 基本類型 227

9.2.2 結構 229

9.2.3 管板設計 239

9.2.4 膨脹節設計 241

9.2.5 換熱器設計步驟 242

9.3 傳熱強化技術 242

9.3.1 傳熱強化概述 243

9.3.2 擴展表面及內插件強化傳熱 245

9.3.3 殼程強化傳熱 248

小結 250

思考題 251

第10章 塔設備 252

10.1 概述 252

10.1.1 塔設備的應用 252

10.1.2 塔設備的選型 253

10.2 板式塔 256

10.2.1 板式塔的分類 256

10.2.2 板式塔的結構 256

10.2.3 板式塔塔盤的結構 261

10.3 填料塔 268

10.3.1 填料 269

10.3.2 填料塔內件的結構設計 273

10.4 塔設備的附件 281

10.4.1 除沫器 281

10.4.2 進出料接管 282

10.4.3 裙座 284

10.4.4 吊柱 286

10.5 塔的強度設計 286

10.5.1 塔的固有周期和振型簡介 287

10.5.2 塔的載荷分析 289

10.5.3 筒體的強度及穩定性校核 296

10.5.4 裙座的強度及穩定性校核 297

10.5.5 塔設備的振動 300

小結 300

思考題與習題 301

第11章 反應設備 302

11.1 概述 302

11.1.1 反應設備的應用 302

11.1.2 反應設備的分類 302

11.1.3 常見反應設備的特點 303

11.2 機械攪拌反應設備 306

11.2.1 基本結構 306

11.2.2 攪拌容器 306

11.2.3 攪拌器 310

11.2.4 攪拌軸設計 318

11.2.5 密封裝置 322

11.2.6 傳動裝置 327

小結 329

思考題與習題 330

參考文獻 332