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第一篇金属材料简介1

第一章金属材料及热处理1

第一节金属材料的基本理论及钢的热处理1

一、金属材料的主要性能1

二、金属的晶体结构5

三、铁碳合金的组织、结构及状态图6

四、钢的热处理9

第二节碳钢与铸铁12

一、碳钢的分类、编号和用途12

二、钢中常存杂质的影响15

三、铸铁16

第三节普通低合金钢及特殊性能合金钢17

一、合金结构钢17

二、不锈耐酸钢18

三、耐热钢19

四、锅炉钢21

五、容器钢21

六、钢材的品种和规格22

第四节有色金属材料简介22

一、铜及铜合金22

二、铝及铝合金23

三、铅及铬合金23

四、钛及钛合金24

第五节金属材料的腐蚀及无损探伤简介24

一、金属腐蚀的基本概念24

二、化学腐蚀25

三、电化学腐蚀25

四、金属设备的防腐蚀措施25

五、金属材料的无损探伤26

习题27

第二篇压力容器设计29

第二章压力容器设计的理论基础29

第一节概述29

一、容器的分类29

二、容器总体结构介绍31

三、压力容器设计的基本要求31

四、材料的选择32

第二节壳体的无力矩理论33

一、薄壁圆筒的应力分析33

二、一般簿壁壳体的应力分析35

第三节无力矩理论在几种典型壳体中的应用40

一、承受气体压力的壳体40

二、承受液体静压力的壳体44

第四节无力矩理论的应用范围及边缘应力47

一、无力矩理论的应用范围47

二、受内压圆筒边缘应力的概念及特点47

三、对边缘应力的处理48

习题49

第三章内压薄壁容器设计51

第一节内压圆筒和球形壳体的设计计算51

一、内压圆筒的强度计算51

二、球形壳体的强度计算53

第二节容器封头设计53

一、半球形封头53

二、椭圆形封头54

三、碟形封头56

四、无折边球形封头57

五、锥形封头57

六、平盖封头61

第三节筒体和封头设计参数的选择63

一、设计压力63

二、设计温度64

三、许用应力和安全系数65

四、焊缝系数65

五、壁厚附加量66

六、直径系列与板材厚度67

七、最小壁厚67

第四节压力试验及密封性检查67

一、液压试验68

二、气压试验69

三、气密性试验70

习题71

第四章外压容器设计73

第一节外压容器的稳定性73

一、稳定性的概念73

二、临界压力73

第二节外压圆筒的设计74

一、理论公式计算法74

二、图算法77

第三节外压球壳及封头的设计83

一、外压球壳和球形封头的图算法83

二、凸面受压封头设计83

第四节加强圈的设计84

一、加强圈的作用84

二、加强圈的结构85

三、加强圈尺寸的计算85

习题90

第五章容器零部件的设计92

第一节法兰连接设计92

一、法兰连接结构与密封原理92

二、法兰的结构与分类93

三、法兰密封面的型式93

四、垫片的选择95

五、螺栓的计算96

六、压力容器法兰标准及选用101

第二节容器的开孔与补强103

一、接管、人孔、手孔、视镜104

二、开孔附近的应力分析105

三、开孔补强107

四、等面积补强的设计方法110

五、开孔补强的注意事项113

第三节容器支座116

一、立式容器支座116

二、卧式容器支座117

习题119

第三篇传热设备的原理、结构与计算121

第六章传热设备的原理、结构及一般适用场合121

第一节 概述121

第二节管壳式换热器122

一、固定管板式换热器122

二、浮头式换热器123

三、U形管式换热器124

四、釜式换热器125

第三节管式换热器126

一、蛇管式换热器126

二、套管式换热器126

三、翅片管式换热器127

第四节紧凑式换热器128

一、板式换热器128

二、螺旋板式换热器129

三、板翅式换热器130

四、伞板式换热器131

第五节 板壳式换热器131

第六节 蓄热式换热器133

第七节直接接触式换热器134

一、冷水塔135

二、混合式冷凝器136

习题137

第七章间壁式传热设备的传热计算138

第一节 传热计算中的基本参数及方程138

第二节传热热阻计算139

一、间壁的导热热阻139

二、流体与洁净壁表面间的热阻140

三、流体与结垢壁表面间的热阻141

第三节传热计算的基本方法143

一、平均温差法（MTD法）143

二、传热单元数法（NTU法）145

三、Ψ—P法148

第四节传热计算的步骤150

一、设计计算150

二、校核计算151

第五节 传热设备中的流动阻力152

习题154

第八章管壳式换热器155

第一节概述155

一、管壳式换热器计算的任务、条件及原始数据155

二、设计计算的一般原则及主要步骤155

三、管壳式换热器的标准和主要参数简介156

第二节操作条件的确定158

一、流速和允许压降的选取158

二、流体的定性温度及壁面温度计算161

三、管程和壳程介质的确定162

第三节管壳式换热器的结构设计163

一、管子163

二、管子在管板上的固定164

三、管板结构166

四、折流板、支承板、旁路档板、拦液板的作用及结构设计172

五、管箱与进、出口接管的设计176

六、管板厚度的设计计算178

七、温差应力及管子拉脱力的计算179

八、膨胀节的设置条件184

九、管壳式换热器的结构设计及强度计算示例185

第四节管壳式换热器的传热及压降计算189

一、管内换热系数计算189

二、管外换热系数计算191

三、压降计算195

四、管壳式换热器的传热及压降计算示例197

第五节 管壳式换热器设计计算的一般步骤206

第六节管壳式换热器计算示例208

一、非系列标准换热器的设计计算208

二、系列标准换热器的选用计算222

习题229

第九章套管式换热器231

第一节 概述231

第二节套管式换热器的设计计算231

一、结构设计231

二、换热系数的计算232

三、平均温差的计算233

四、E—NTU关系233

五、压降计算234

六、强度计算234

习题235

第十章螺旋板式换热器236

第一节 概述236

第二节螺旋板式换热器的工作特点及分类236

一、工作特点236

二、分类238

第三节螺旋板式换热器的结构设计239

一、密封结构239

二、螺旋板式换热器的壳体241

三、螺旋板的刚度241

四、进、出口接管的布置242

五、螺旋通道的几何计算242

第四节螺旋板式换热器的传热及压降计算244

一、传热计算中应考虑的问题244

二、传热计算244

三、压降计算252

第五节螺旋板式换热器的强度与刚度计算255

一、螺旋板的强度计算255

二、螺旋板的挠度计算257

三、螺旋板式换热器的稳定性校核258

第六节 螺旋板式换热器的制造简介271

第七节螺旋板式换热器计算示例272

一、传热计算272

二、流体压降Δp计算276

三、螺旋板的强度、挠度的计算与校核279

四、螺旋板式换热器的结构尺寸280

五、电算（BASIC语言）计算示例282

习题291

第十一章热管与热管换热器293

第一节热管293

一、概述293

二、热管的种类293

三、热管的工质296

四、热管的管芯结构297

五、热管的工作极限298

六、热管壁厚及端盖壁厚的计算298

七、热管的应用298

第二节热管换热器300

一、气—气热管换热器300

二、气—液热管换热器301

三、气—蒸气热管换热器301

第三节热管换热器的传热计算301

一、E—NTU法301

二、离散型传热计算法306

三、电算（BASIC语言）计算示例311

习题315

附录317

附录一常用金属材料的物理性能317

附录二 常用锅炉钢板机械性能319

附录三 常用不锈钢的机械性能及用途319

附录四 常用钢板许用应力320

附录五 常用无缝钢管许用应力及尺寸范围321

附录六 常用螺栓材料许用应力322

附录七 常用间壁式传热设备的传热系数大致范围323

附录八 污垢热阻rF的参考值326

附录九 间壁式传热设备的平均温差及温差修正系数328

附录十 间壁式传热设备的温度效率330

附录十一 当量直径计算方法332

附录十二 壳程压降结垢影响校正系数332

附录十三 螺旋板式换热器系列产品333

附录十四 热管中常用工质的物理性质333

参考文献334