《化工设备机械基础》求取 ⇩

第一篇 力学基础1

第一章 刚体的受力分析及其平衡规律1

第一节 力的概念及其性质2

一、力的概念2

二、力的基本性质3

第二节 刚体的受力分析5

一、约束和约束反力5

二、刚体受力分析要领9

第三节 平面汇交力系的简化与平衡11

一、平面汇交力系的简化12

二、平面汇交力系的平衡条件13

第四节 力矩、力偶、力的平移定理15

一、力矩的概念15

二、力偶15

三、力的平移定理--力与力偶的联系17

第五节 平面一般力系的简化与平衡18

一、平面一般力系的简化18

二、平面一般力系简化结果的分析19

三、平面一般力系和平面平行力系的平衡方程20

四、固定端约束的受力分析23

五、静定与静不定问题的概念24

第六节 静力学问题求解方法小结24

一、如何选取研究对象24

二、如何画分离体受力图25

三、如何建立直角坐标系26

四、如何应用静力平衡方程26

习题26

第二章 金属在外力作用下所显示的机械性能32

第一节 弹性体的变形与内力32

第二节 直杆受拉(压)时的变形与内力度量33

一、变形的度量33

二、内力的度量33

第三节 金属在拉伸和压缩时的机械性能39

一、低碳钢的拉伸试验及其机械性能39

二、其他材料的拉伸曲线43

三、压缩时材料的机械性质43

四、温度对材料机械性能的影响45

第四节 金属的缺口冲击、弯曲和硬度试验46

一、金属的缺口冲击试验46

二、弯曲试验(又称冷弯试验)49

三、硬度试验49

习题50

第三章 受拉(压)直杆的强度计算和拉压中的静不定问题53

第一节 受拉(压)直杆的强度计算53

一、强度条件的建立与许用应力的确定53

二、强度条件的应用55

第二节 拉压中的静不定问题57

一、静不定问题的判定58

二、解静不定问题的思路与步骤58

三、化工设备中的静不定问题举例59

习题62

第四章 剪切66

第一节 剪切近似计算66

第二节 应用实例67

一、键的计算67

二、焊接计算68

习题69

第五章 弯曲71

第一节 弯曲的概念及梁所受的外力71

一、弯曲的概念与实例71

二、梁的几何形状和名称71

三、梁上的外力、梁的支座及分类72

第二节 梁的内力分析75

一、从力的平衡看梁中的内力75

二、从梁的变形看梁横截面上的弯矩75

第三节 剪力与变矩的计算77

一、剪力78

二、弯矩78

三、剪力图和弯矩图80

第四节 纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件83

一、变形分析(问题的几何方面)83

二、正应力分布规律(问题的物理方面)84

三、曲率的计算85

四、正应力计算公式86

五、截面的I1与W287

六、正应力的强度条件及其应用87

七、梁的合理截面92

第五节 直梁弯曲时的剪应力93

一、矩形截面梁94

二、工字形截面梁95

三、环形截面梁95

四、实心圆截面梁95

第六节 梁的变形--梁弯曲时横截面的位移96

一、梁的挠度和转角96

二、梁的弹性曲线96

三、梁的刚度校核100

四、弯曲中最简单的静不定问题100

习题102

第六章 扭转105

第一节 圆轴受扭时所受外力105

一、轴的三项功能105

二、在恒定转速下轴的扭矩与所传递功率的关系105

第二节 纯剪切，角应变，剪切虎克定律106

一、纯剪切106

二、角应变(角变形)107

三、剪切虎克定律108

第三节 圆轴扭转时的变形与内力108

一、变形分析108

二、应力分布109

三、横截面上的内力矩--扭矩110

四、扭矩M？与扭转变形程度？的关系110

五、剪应力的计算公式111

六、扭转角的计算111

第四节 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件112

一、圆轴扭转时的强度条件112

二、圆轴扭转时的刚度条件112

第五节 拉伸、弯曲、扭转的比较与小结115

习题116

第七章 复杂应力状态及强度理论119

第一节 应力状态120

一、一点处的应力状态120

二、三种应力状态121

第二节 二向应力状态分析122

一、二向应力状态下斜截面上的应力122

二、应力圆123

三、主应力的数值和主平面的位置126

四、最大剪应力128

第三节 强度理论129

一、强度理论的概念129

二、材料的两类破坏形式130

三、三个基本的强度理论130

第四节 强度理论的应用133

一、扭弯组合的强度计算133

二、许用剪应力的确定136

习题137

第二篇 化工容器139

第八章 化工设备常用金属与非金属材料139

第一节 金属的晶体结构139

一、金属原子结构的特点与金属键139

二、金属的晶体结构139

第二节 碳钢和铸铁140

一、碳钢与铸铁的化学成分和组织结构140

二、铁碳平衡状态图142

三、过冷奥氏体的恒温转变144

四、钢的热处理145

五、碳钢的分类、牌号、性能、品种与应用147

六、铸铁163

第三节 合金钢166

一、合金元素对钢材性能的影响166

二、低合金钢167

三、高合金钢167

第四节 有色金属及其合金171

一、铜及其合金171

二、铝及其合金172

三、铝173

四、钛173

第五节 金属的腐蚀与防护174

一、腐蚀的定义及分类174

二、常见的几种腐蚀及其控制方法175

第六节 非金属材料180

一、有机非金属材料180

二、无机非金属材料183

习题184

第九章 压力容器中的薄膜应力187

第一节 容器概述187

一、容器的结构187

二、容器的分类187

三、容器机械设计的基本要求188

第二节 回转薄壳的几何概念188

第三节 回转薄壳的薄膜应力分析190

一、经向薄膜应力分析190

二、环向薄膜应力分析191

第四节 薄膜应力理论的应用192

一、圆柱壳192

二、球壳192

三、椭球壳192

四、锥形壳194

习题197

第十章 压力容器中的弯曲应力与二次应力199

第一节 圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力199

一、承受均布载荷圆形平板的变形与内力199

二、弯曲应力与薄膜应力的对比及曲此得出的结论201

三、对弯曲应力的限制条件--极限设计法202

第二节 压力容器中的二次应力204

一、何谓二次应力204

二、边界应力204

(附)关于安定准则的简介208

一、问题的提出208

二、安定的概念208

三、保持安定的条件210

习题211

第十一章 压力容器的强度计算212

第一节 概述212

一、压力容器与常压容器212

二、压力容器的主要受压元件212

三、压力容器强度计算的内容212

第二节 内压圆筒的设计213

一、内压圆筒壁厚的确定213

二、设计参数的确定215

三、容器的最小壁厚δmtn221

四、内压圆筒的厚度系数、计算应力与最大允许压力223

第三节 内压封头设计224

一、凸形封头225

二、锥形封头235

三、平板形封头242

第四节 在用压力容器的强度校核244

一、在用压力容器强度校核的原则244

二、强度校核的思路、公式和举例245

习题248

第十二章 压杆稳定与外压容器251

第一节 关于稳定的概念251

一、问题的提出251

二、压杆稳定性的概念251

三、外压容器的稳定问题252

第二节 压杆的临界载荷253

一、理想压杆的临界载荷253

二、临界应力3欧拉公式的适用范围254

三、柔度<λ？的压杆临界应力的计算255

第三节 压杆稳定的实用计算257

一、压杆稳定的实用计算方法257

二、强度计算与稳定计算的区别260

第四节 外压圆筒的环向稳定计算261

一、临界压力、临界应力与临界应变261

二、许可压力的计算思路262

三、外压圆筒的环向稳定计算268

第五节 圆筒的轴向稳定校核270

一、什么情况下需要校核轴向稳定性270

二、轴向稳定许用应力计算271

第六节 外压封头的稳定计算272

一、外压球壳的稳定计算272

二、外压凸形封头的稳定计算274

三、外压锥形封头的稳定计算276

四、内压凸形封头的失稳277

第七节 加强圈设计277

一、加强圈间距278

二、加强圈尺寸279

三、加强圈与筒体的联接285

习题285

第十三章 压力容器的开孔与补强288

第一节 容器开孔附近的应力集中288

一、受拉平板开小孔时，小孔边缘处应力的分布规律288

二、回转壳体上开小孔时所造成的应力集中290

三、回转壳体开孔接管处的应力集中292

四、应力集中对容器安全使用的影响292

第二节 容器的开孔补强293

一、补强结构293

二、补强计算295

第三节 容器上开孔及补强的有关规定302

一、开孔尺寸的限制302

二、开孔位置的限制302

三、允许不另行补强的条件与规定303

习题303

第十四章 热应力305

第一节 热应力产生的原因及其性质305

一、热应力产生的原因305

二、热应力的性质305

第二节 化工设备中常见的几种热应力305

一、固定管板管壳式换热器中的热应力305

二、高温管路中法兰连接螺栓内的热应力309

三、容器无良好保温，内外壁温差较大时的热应力310

四、容器在焊接过程中的热应力与焊接后的残余应力310

习题312

第十五章 压力容器上的标准件与附件314

第一节 压力容器法兰314

一、法兰联接的密封原理314

二、法兰密封面的型式315

三、法兰联接受力分析316

四、容器法兰标准317

第二节 管法兰348

一、管法兰的类型与密封面型式348

二、管法兰的结构尺寸354

三、法兰材料及其允许承受的最高无冲击压力359

四、管法兰与钢管的焊接接头359

五、管法兰用密封垫片371

六、钢制管法兰用的紧固件375

七、法兰、垫片、紧固件的标记375

第三节 支座379

一、卧式容器的支座379

二、立式容器的支座385

第四节 检查孔407

一、检查孔的作用和种类407

二、人孔407

第五节 安全泄放装置413

一、安置安全泄放装置的原则413

二、安全阀414

三、爆破片419

习题422

第十六章 压力容器中的焊接结构424

第一节 焊缝的基本型式424

第二节 压力容器中的焊缝分类427

第三节 焊接的合理结构429

第四节 焊缝的检验433

一、焊接接头缺陷433

二、焊接检验要点434

第五节 焊接材料435

一、焊条435

二、焊丝与焊剂438

三、焊条、焊丝、焊剂的选用439

习题441

第三篇 典型化工设备442

第十七章 塔设备442

第一节 概述442

第二节 板式塔443

一、板式塔的总体结构及其分类443

二、整块式塔盘结构444

三、分块式塔盘结构449

第三节 填料塔469

一、引言469

二、填料470

三、液体分布装置474

四、液体再分布装置482

五、填料的支承装置483

六、填料压板及床层限制板486

第四节 塔的附件与裙座487

一、物料进出口接管487

二、塔顶吊柱493

三、裙式支座495

四、塔的保温装置500

第十八章 管壳式换热器501

第一节 概述501

一、管壳式换热器的总体结构501

二、管壳式换热器型号的表示方法504

第二节 固定管板换热器的结构设计507

一、换热器的外壳507

二、管束510

三、管板516

四、膨胀节526

五、其它结构531

附 换热器的振动541

第十九章 搅拌反应釜543

第一节 反应釜的总体结构543

一、总体结构中的主要部件及其用途543

二、搅拌反应釜的技术特性及工艺参数的确定545

第二节 反应釜的釜体及换热装置545

一、釜体的尺寸545

二、夹套传热及其结构547

三、其它型式的夹套结构551

四、蛇管传热及其结构552

第三节 反应釜的搅拌装置555

一、搅拌器及搅拌附件555

二、反应釜的传动装置563

第四节 反应釜的轴封装置584

一、填料密封584

二、机械密封586

第二十章 化工设备图样的阅读与绘制594

第一节 设备总图的绘制与读图594

一、设备总图绘制要点594

二、设备总图的构成599

第二节 公差与配合的基本知识604

一、几个与尺寸有关的概念604

二、标准公差与基本偏差606

三、公差与配合在图样上的标注608

第四篇 容器的使用与管理614

第二十一章 压力容器的安全使用与监察管理614

第一节 压力容器安全使用应注意的几个问题614

第二节 压力容器的定期检验616

一、定期检验的目的616

二、定期检验的类别和期限616

三、定期检验的内容和要求616

四、耐压试验617

五、气密试验619

六、检验报告619

第三节 压力容器的监察管理620

一、对压力容器实施监察管理的依据620

二、压力容器的分类621

三、压力容器的安全状况等级623

四、压力容器的设计管理623

五、压力容器的制造管理624

六、压力容器的使用管理625

习题625

附录：627

A.型钢与钢材的E、α值627

B.几种典型回转壳体的表面积、容积和质量636

C.管法兰标准(HG5001-58～5028-58)647

参考文献659

习题参考答案及提示661