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绪论1

第一节 化工设备的基本要求1

一、 技术经济指标1

二、 结构上的要求2

第二节 化工设备常用金属材料的基本性能3

第一章 弹-塑性理论分析方法4

第一节 弹性理论基本方程综述4

一、应力、形变及位移4

二、平面问题7

三、弹性理论问题的求解方法9

四、轴对称问题12

五、解题方法举例17

第二节 塑性理论分析方法简述24

一、最大剪应力和八面体剪应力25

二、塑性条件26

三、加载定理和卸载定理28

第二章 厚壁圆筒的设计30

第一节 概述30

第二节 高压厚壁圆简设计的理论基础30

一、整体式厚壁圆筒的弹性应力分析31

二、整体式厚壁圆筒的塑料应力分析32

三、整体式厚壁圆筒的爆破压力35

四、整体式厚壁圆筒的热应力37

一、自增强处理方法39

第三节 厚壁圆筒的自增强39

二、自增强处理的压力40

三、经自增强处理的筒壁应力41

第四节 多层热套和多层包扎式厚壁圆筒47

一、多层热套厚壁圆筒47

二、多层包扎式厚壁圆筒56

第五节 绕带式及其它型式的厚壁圆筒57

一、型槽绕带式厚壁圆筒58

二、扁平纲带缠绕式厚壁圆筒58

三、绕板式厚壁圆筒59

四、几种新型超高压厚壁圆筒59

一、强度条件62

第六节 高压厚壁圆筒的设计62

二、我国现行高压容器设计规范计算方法简述66

第三章 旋转薄壳的基本理论及设计69

第一节 旋转薄壳的基本方程69

一、几何概念69

二、基本假设70

三、外力与内力71

四、平衡方程73

五、变形的几何关系与物理方程76

六、关联方程式82

第二节 旋转薄壳的无力矩理论85

一、无力矩理论的一般方程85

二、无力矩理论的几种旋转壳中的应用86

第三节 旋转壳体的边缘问题96

三、无力矩理论的条件96

一、边缘力和弯矩作用下的内力素与变形97

二、边缘力与边缘弯矩求解101

三、边缘附近的应力计算108

四、边缘应力的性质及在设计中的考虑116

第四节 薄壁容器的设计计算117

一、受内压筒体及封头的计算公式118

二、几个设计参数123

三、封头选择128

四、容器的压力试验130

第一节 受轴对称载荷的圆板133

一、薄板弯曲的基本受力与变形特性133

第四章 平板理论及设计133

二、受轴对称载荷圆板的弯曲微分方程134

三、受均布载荷的圆板138

第二节 平盖的设计142

一、圆形盖142

二、矩形盖149

第三节 受轴对称载荷的环板151

一、沿内外边缘分别受均布力矩的环板151

二、沿内边缘受均布剪刀的环板152

三、应用叠加法求解环板变形及应力153

第五章 容器零、部件的设计计算156

第一节 容器的密封156

一、密封原理和影响密封的因素156

二、强制密封设计158

三、自紧密封173

第二节 法兰181

一、法兰标准181

二、法兰计算185

第三节 容器的开孔与补强202

一、开孔附近的应力分析202

二、开孔后的补强210

第四节 容器支座219

一、立式支座219

二、卧式支座234

第一节 外压容器的失稳249

第六章 外压容器的稳定性及设计249

第二节 临界压力的理论公式250

一、长圆筒250

二、短圆筒255

三、刚性圆筒256

四、临界长度257

五、受有轴向压力的圆筒257

第三节 外压圆筒及球壳的图算法257

第四节 加强圈设计264

一、加强圈的作用及结构264

二、加强圈的计算265

第五节 外压端盖的设计267

一、凸形端盖(包括半球形、椭圆形、碟形)267

外压容器计算举例268

二、圆锥形端盖268

第七章 化工容器设计的其它问题272

第一节 应力分类272

一、应力分类273

二、极限设计法274

三、安定状态的概念277

第二节 压力容器的低循环疲劳279

一、疲劳曲线280

二、平均应力对低循环疲劳的影响283

三、考虑平均应力影响后的疲劳寿命的计算284

四、低循环疲劳曲线的修正285

五、疲劳设计规范简介288

第三节 容器的高温蠕变289

一、单向受力状态下的蠕变方程式290

二、复杂应力状态下的蠕变方程式292

三、厚壁圆筒的蠕变与破坏压力的计算294

第四节 断裂力学在压力容器中的应用297

一、容器的低应力破坏与断裂力学297

二、弹塑性断裂力学及其在压力容器上的应用299

第八章 有限单元法的应用310

第一节 引言310

第二节 轴对称问题310

一、基本概念310

二、有限单元法分析过程概述312

三、单元特性分析313

四、载荷向节点移置316

第三节 实际应用中应注意的几个问题317

一、合理划分单元317

二、正确地确定边界条件318

第四节 计算程序和计算方法319

一、有限单元法程序的基本框图319

二、总刚度矩阵的特点319

三、刚度矩阵〔K〕的形成和存贮方式、线性代数方程组的求解320

附 关于轴对称问题的单元刚度矩阵〔K〕e的积分方法322

一、列管式换热器的结构形式328

二、管子在管板上的固定328

第一节 列管式换热器的结构328

第九章 换热器328

三、管板与壳体的连接结构331

四、热补偿装置332

第二节 管板的强度计算335

一、固定管板式换热器336

二、浮头式换热器(包括填函式换热器)344

三、U型管式换热器345

四、换热器管板设计计算步骤346

五、管板另一种计算法349

第三节 波形膨胀节的计算353

一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力353

二、波形膨胀节的计算355

三、波形膨胀节另一种计算法357

第四节 废热锅炉结构特点及典型零部件强度计算360

一、废热锅炉的结构特点361

二、废热锅炉结构设计上的几个问题365

三、废热锅炉零部件强度设计368

第十章 塔设备372

第一节 概述372

第二节 板式塔结构373

一、总体结构373

二、塔盘结构373

三、大型塔盘的支承373

四、裙座及其它382

五、塔设备制造、安装的主要技术要求383

一、喷淋装置385

第三节 填料塔结构385

二、液体的再分配装置389

三、支承结构389

第四节 塔设备在风力作用下的振动391

一、塔的自振周期391

二、塔的受风诱导振动399

第十一章 化工设备的腐蚀及防腐蚀409

第一节 金属的腐蚀409

一、金属腐蚀的分类及评定方法409

二、化学腐蚀411

三、电化学腐蚀414

四、金属的钝化423

五、铁碳合金的耐腐蚀性能及其影响因素425

一、合多元素含量与耐腐蚀性能428

第二节 合金的耐腐蚀理论428

二、不锈钢的耐腐蚀理论430

第三节 非金属材料及特点434

一、非金属材料的特点及性质435

二、无机非金属材料435

三、有机非金属材料436

第四节 化工设备的防腐蚀措施439

一、耐腐蚀材料的选择439

二、设备结构的考虑439

三、保护层444

四、电化学保护445

例(一) 高压容器447

附录一 例题447

附录447

例(二) 列管式换热器458

例(三) 减压精馏塔470

附录二 常用金属材料机械性能及许用应力值488

(一) 钢材弹性模数值表488

(二) 平均线膨胀系统值表488

(三) 钢板许用应力值表489

(四) 锻件许用应力值表492

(五) 螺栓许用应力〔σ〕？值493

(六) 钢板机械性能值表495

附录三 轴对称应力分析程序497

附录四 单位换算表504