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第一章化工容器及设备设计概论1

第一节 绪言1

一、化工容器及设备的应用及地位1

二、化工容器及设备设计的基本要求1

第二节 化工容器及设备的分类3

一、化工容器的分类3

二、化工设备的分类4

第三节 化工容器及设备设计基本知识5

一、化工容器及设备设计步骤5

二、对化工容器及设备材料的要求5

第四节 压力容器的质量保证体系7

一、设计7

二、材料8

四、检验9

三、制造9

五、定期检验10

第五节 压力容器规范标准简介10

一、国外压力容器规范简介11

二、国内压力容器规范简介12

第二章中低压容器设计18

第一节 薄壁容器壳体的应力分析18

一、概述18

二、薄壁回转壳体的无力矩理论18

三、薄壁容器的薄膜应力与薄膜变形22

四、圆筒壳体的有力矩理论29

五、有力矩理论在边缘问题中的应用35

第二节 圆平板理论44

一、概述44

二、圆平板轴对称弯曲微分方程45

三、均布载荷作用下圆平板中的应力48

四、轴对称载荷下环形薄板中的应力52

第三节 内压薄壁容器的设计计算57

一、概述57

二、圆筒和球壳的设计计算58

三、封头的设计计算60

四、设计参数的确定73

五、压力试验82

第三章外压容器设计89

第一节 概述89

一、外压容器的稳定性89

二、外压容器的临界压力89

第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算90

一、受均布侧向外压长圆筒的临界压力90

二、受均布侧向外压短圆筒的临界压力95

五、圆筒壳受轴向压缩、弯曲载荷及复合载荷的稳定性计算97

三、临界长度97

四、受径向及轴向均布外压时简体的临界压力97

第三节 外压圆筒的设计计算99

一、外压容器设计参数的确定100

二、外压薄壁圆筒的许用应力101

三、外压厚壁圆筒的许用应力103

四、图算法104

第四节 外压圆筒加强圈的设计111

一、加强圈的结构及作用111

二、加强圈的计算113

第五节 外压封头设计116

一、外压球形封头117

二、外压凸形封头118

三、外压锥形封头118

一、概述120

第四章压力容器零部件设计120

第一节 法兰120

二、密封设计121

三、螺栓设计133

四、法兰计算139

第二节 容器开孔与补强160

一、开孔附近的应力分析160

二、受内压壳体开孔接管处的应力集中164

三、开孔补强设计166

第三节 卧式容器的支座设计174

一、鞍座结构及载荷分析175

二、简体应力计算与校核178

三、标准鞍座选用要求及编写说明183

二、高压容器的结构特点188

一、高压容器在石油化学工业中的应用188

第一节 概述188

第五章高压容器设计188

三、高压容器的材料189

第二节 高压容器筒体的结构设计与强度计算190

一、高压简体的结构型式及设计选型190

二、厚壁简体的弹性应力分析194

三、厚壁简体的弹塑性应力分析202

四、厚壁圆筒的自增强205

五、厚壁简体的失效准则与强度计算209

第三节 高压密封结构设计与设计计算218

一、高压密封分类与结构型式218

二、典型密封结构的设计计算225

三、高压容器主要零部件设计230

四、高压筒体端部的设计233

五、高压容器的开孔补强236

一、容器设计规范的主要进展238

第六章化工容器设计技术进展238

第一节 概述238

二、近代设计方法的应用239

第二节 压力容器的失效准则240

一、容器的失效形式240

二、容器强度设计准则242

第三节 压力容器的应力分类及分析设计243

一、分析设计法与我国规范(JB4732—94)243

二、容器的应力分类245

三、分析设计法对各类应力强度的限制248

四、应力分析设计的程序及应用255

第四节 压力容器的疲劳设计258

一、压力容器的低循环疲劳259

二、疲劳曲线与方程式260

三、平均应力对低循环疲劳的影响263

四、结构对低循环疲劳的影响266

五、疲劳累积损伤268

六、疲劳设计规范269

第五节 压力容器的防脆断设计272

一、容器的低应力脆断问题272

二、断裂力学基础273

三、裂纹的亚临界疲劳扩展279

四、压力容器的防脆断设计方法282

五、在役压力容器缺陷安全评定283

六、我国《CVDA—1984》规范有关内容介绍284

第六节 化工容器的高温蠕变289

一、金属材料的高温蠕变289

二、化工容器的高温设计292

三、高温压力容器的残余寿命293

四、高温密封螺栓的应力松弛295

第七章塔设备297

第一节 概述297

一、塔设备在石油化工生产中的作用、地位与特点297

二、对塔设备设计的基本要求297

三、塔设备的分类和总体结构298

四、塔设备的现状与动态299

第二节 板式塔299

一、典型板式塔的类型299

二、塔盘的结构设计303

三、塔设备的附件设计314

第三节 填料塔320

一、填料塔的总体结构320

二、填料320

三、液体分布装置322

四、液体再分布装置327

五、填料支承装置328

六、填料塔的发展趋势329

第四节 塔设备的振动330

一、振动的产生与分析330

二、塔设备的自振周期333

三、诱导共振时的强度分析338

四、塔设备的防振342

第五节 塔设备的强度计算342

一、塔的受载分析及载荷计算342

二、筒体的强度计算及稳定性校核348

三、裙座的强度计算及稳定性校核350

第六节 制造与检验主要技术要求356

一、塔体应力校核357

二、裙座强度计算及校核363

三、裙座与塔体焊缝校核366

第一节 概述367

一、石油化工对换热设备的基本要求367

第八章换热设备367

二、换热设备的分类与结构369

三、换热设备的设计要点374

四、GB151-89《钢制管壳式换热器》简介375

五、管壳式换热器设计的基本步骤与有关概念377

第二节 管壳式换热器的结构设计378

一、管壳式换热器主要结构类型与特点378

二、管壳式换热器的结构设计要点383

第三节 管板的计算401

一、管板计算概述401

二、以米勒法为基础的管板计算402

三、我国GB151-89管板计算原理与计算方法414

二、膨胀节结构型式434

第四节 温差应力与U形膨胀节的计算434

一、温差应力434

三、U形膨胀节的计算436

第五节 管壳式换热器的振动与防止445

一、概述445

二、振动的产生与分析445

三、管子的自振频率449

四、振动判据451

五、管子振幅的计算452

六、防止振动的措施453

第六节 管壳式换热器制造与检验主要技术要求455

一、管壳式换热器装配图455

二、管壳式换热器部件图456

二、反应设备的种类与特点468

一、反应设备在石油化工中的作用和地位468

第一节 概述468

第九章反应设备468

第二节 搅拌反应器的总体结构与类型470

一、搅拌反应器的总体结构470

二、搅拌反应器的类型470

第三节 搅拌装置472

一、搅拌器的型式472

二、搅拌器型式的选择474

三、搅拌附件475

四、搅拌功率的计算477

五、搅拌器强度计算486

六、搅拌轴的设计492

第四节 传动装置496

一、几种传动的方式496

三、釜用减速器类型、标准及其选用497

二、电机选型497

四、传动装置的机座499

第五节 轴封装置500

一、填料密封501

二、机械密封507

三、其它密封513

第六节 搅拌反应器的罐体516

一、罐体的尺寸516

二、搅拌反应器的传热518

三、工艺接管521

第七节 制造与检验主要技术要求523

一、搅拌反应器装配图技术要求523

二、搅拌轴技术要求524

三、搅拌器技术要求524

四、机械密封技术要求525

一、管式加热炉的地位与作用532

第十章管式加热炉532

第一节 概述532

二、管式加热炉的种类与特点533

三、管式加热炉的一般构成537

四、管式加热炉主要技术指标539

五、炉型选择的基本原则与节能技术540

第二节 燃烧器542

一、燃烧器的组成、作用与分类542

二、燃料气喷嘴542

三、燃料油喷嘴544

四、油-气联合燃烧器546

五、配风器549

六、燃烧道和预燃筒550

一、概述551

二、横管裂解炉551

第三节 管式裂解炉551

三、鲁姆斯(Lummus)SRT型裂解炉552

四、梯台式裂解炉552

五、区域型裂解炉553

第四节 炼油装置管式加热炉555

一、常压炉555

二、减压炉556

三、延迟焦化炉556

四、催化重整炉557

五、润滑油装置加热炉558

第五节 烃类蒸汽转化炉558

一、概述558

二、I.C.I.型转化炉559

三、Kellogg型转化炉560

四、Topsφe型转化炉564