过程机械(刘志军)(第二版)

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第一篇 过程容器 1　压力容器设计概述 002 1.1　压力容器及其分类 002 1.1.1　压力容器及其构成 002 1.1.2　压力容器的分类 002 1.2　压力容器的设计要求 004 1.3　压力容器材料及选择 005 1.3.1　压力容器用钢 005 1.3.2　对压力容器用钢的要求 006 1.3.3　压力容器用钢的选择 007 1.4　压力容器规范简介 007 1.4.1　国外压力容器规范 008 1.4.2　我国压力容器规范 008 思考题 010 2　压力容器应力分析 011 2.1　中低压容器应力分析 011 2.1.1　压力容器的薄膜应力 011 2.1.2　压力容器的边缘应力 016 2.2　圆筒形高压容器应力分析 018 2.2.1　弹性应力分析 018 2.2.2　弹塑性应力分析 021 2.2.3　温差应力分析 023 2.2.4　机械应力与热应力的综合应力 025 2.3　圆形平盖封头应力分析 026 2.3.1　定解方程及求解 026 2.3.2　变形及应力分布特点 030 2.4　压力容器局部应力分析 031 2.4.1　局部应力及分析方法 031 2.4.2　平板开小孔的应力集中 032 2.4.3　压力容器开小孔的应力集中 035 2.4.4　压力容器开孔接管的应力集中 036 思考题 038 3　压力容器常规设计 039 3.1　圆筒形容器筒体的强度设计 040 3.2　压力容器封头的强度设计 041 第一篇　过程容器 3.2.1　半球形封头 041 3.2.2　椭圆形封头 042 3.2.3　碟形封头 043 3.2.4　球冠形封头 044 3.2.5　锥形封头 046 3.2.6　平盖封头 046 3.3　法兰连接及密封设计 048 3.3.1　法兰密封及失效 048 3.3.2　法兰密封设计 051 3.3.3　法兰强度设计 058 3.4　开孔接管及补强设计 060 3.4.1　补强结构与设计规则 061 3.4.2　等面积补强设计 062 3.5　容器支座的结构与选型 064 3.5.1　悬挂式支座 065 3.5.2　支承式支座 066 3.5.3　鞍式支座 067 3.6　外压容器稳定性设计 068 3.6.1　圆环的稳定性分析 068 3.6.2　圆柱形筒体的稳定性分析 069 3.6.3　外压圆筒的设计计算 071 3.6.4　外压封头的设计计算 075 3.6.5　加强圈设计 076 3.7　设计参数及压力试验 079 3.7.1　设计参数 079 3.7.2　压力试验 082 思考题 083 4　压力容器分析设计 085 4.1　分析设计概述 085 4.1.1　常规设计的局限性 085 4.1.2　分析设计的基本思想 086 4.1.3　分析设计与常规设计的规范比较 087 4.2　应力特性 087 4.2.1　中低压容器 088 4.2.2　高压容器 088 4.2.3　平盖封头 090 4.2.4　壳体不连续区 090 4.2.5　容器支座区 091 4.2.6　容器接管区 092 4.2.7　容器热应力 093 4.3　应力分类 094 4.3.1　一次应力 095 4.3.2　二次应力 095 4.3.3　峰值应力 095 4.4　应力评定 097 4.4.1　应力强度 097 4.4.2　应力强度设计限制 099 4.4.3　极限载荷设计概念 101 4.4.4　结构安定性概念 104 4.4.5　疲劳分析设计准则 105 思考题 107 5　高压容器设计 108 5.1　高压容器设计概述 108 5.1.1　高压容器的结构特点 108 5.1.2　高压容器的材料特点 109 5.1.3　高压容器筒体的结构型式 110 5.2　高压圆筒的强度设计 114 5.2.1　高压圆筒强度设计准则 114 5.2.2　单层高压圆筒的强度计算 116 5.2.3　多层高压圆筒的强度计算 117 5.3　高压容器的密封结构 118 5.3.1　强制式密封 118 5.3.2　自紧式密封 119 5.3.3　高压管道密封 122 5.4　高压容器的自增强技术 123 5.4.1　自增强技术原理 123 5.4.2　自增强处理压力 123 5.4.3　自增强处理应力 123 5.4.4　自增强处理半径 125 5.4.5　自增强处理方法 125 思考题 126 6　球形储罐设计 127 6.1　概述 127 6.1.1　球罐的特点 127 6.1.2　球罐分类 128 6.1.3　球罐的设计内容 128 6.2　球罐壳体设计 129 6.2.1　桔瓣式球壳的设计 129 6.2.2　足球瓣式和混合式球壳与强度设计 132 6.3　球罐支座设计 133 6.3.1　赤道正切柱式支座设计 133 6.3.2　其他型式的支座结构 136 6.4　人孔、接管及附件设计 139 6.4.1　人孔结构 139 6.4.2　接管结构 140 6.4.3　球罐附件 141 6.5　球罐的抗震结构设计 142 6.5.1　球罐抗震结构设计的一般要求 142 6.5.2　球罐抗震设计的方法与措施 143 思考题 145 第二篇　过程机器 7　压缩机 148 7.1　压缩机的类型及应用 148 7.1.1　压缩机的分类及比较 148 7.1.2　压缩机的应用 151 7.2　往复活塞式压缩机 151 7.2.1　往复活塞式压缩机基本原理 151 7.2.2　往复活塞式压缩机的调节与控制 163 7.2.3　往复活塞式压缩机的典型结构及零部件 166 7.2.4　往复活塞式压缩机的选型 172 7.3　离心式压缩机 175 7.3.1　离心式压缩机基本原理 175 7.3.2　离心式压缩机的工作特性及调节 183 7.3.3　相似理论在离心式压缩机中的应用 185 7.3.4　离心式压缩机主要零部件 187 7.3.5　离心式压缩机的选型 189 7.4　其他压缩机 191 7.4.1　螺杆式压缩机 192 7.4.2　单螺杆式压缩机 193 7.4.3　滚动活塞式压缩机 193 7.4.4　滑片式压缩机 194 7.4.5　液环式压缩机 194 7.4.6　涡旋式压缩机 194 7.4.7　轴流式压缩机 195 7.4.8　轴流离心混合式压缩机 195 思考题 195 讨论题 197 8　风机 199 8.1　风机的类型及性能参数 199 8.1.1　风机的类型 199 8.1.2　风机的性能参数 200 8.2　离心式风机 203 8.2.1　离心式风机的工作原理 203 8.2.2　离心式风机的工作特性及调节 204 8.2.3　相似理论在离心式风机中的应用 209 8.2.4　离心式风机的主要零部件 209 8.2.5　离心式风机的选型 210 8.3　轴流式风机 213 8.3.1　轴流式风机的结构及工作原理 213 8.3.2　轴流式风机的特点及性能曲线 214 8.3.3　轴流式风机的调节 215 8.3.4　轴流式风机的选型 215 8.4　其他风机 216 8.4.1　罗茨鼓风机与叶氏鼓风机 216 8.4.2　横流式通风机 218 8.4.3　筒形离心式风机 218 思考题 219 9　制冷机 220 9.1　概述 220 9.1.1　制冷机的基本原理及分类 220 9.1.2　制冷剂和载冷剂 221 9.1.3　润滑油 222 9.2　活塞式制冷机 222 9.2.1　活塞式制冷机的压缩循环 223 9.2.2　活塞式制冷机制冷循环的工作参数 224 9.2.3　活塞式制冷压缩机的选型指南 226 9.2.4　活塞式制冷机的制冷热交换设备 229 9.2.5　活塞式制冷机的辅机系统 230 9.2.6　活塞式制冷机组 235 9.3　螺杆式制冷机 236 9.3.1　螺杆式制冷压缩机的性能参数及调节 236 9.3.2　螺杆式制冷机的形式及参数 238 9.3.3　螺杆式制冷机的选型指南 239 9.4　离心式制冷机 242 9.4.1　离心式制冷机的特点及应用 242 9.4.2　离心式制冷机的基本组成和制冷循环 243 9.4.3　离心式制冷机的选型指南 243 9.5　吸收式制冷机 246 9.5.1　溴化锂吸收式制冷机 246 9.5.2　氨- 水吸收式制冷机 250 9.6　其他低温制冷机 250 9.6.1　斯特林制冷机 250 9.6.2　维勒米尔制冷机 251 9.6.3　磁性制冷机 251 9.6.4　吸附制冷机 251 9.6.5　气波制冷机 252 思考题 252 10　泵 253 10.1　泵的类型及应用 253 10.1.1　泵的类型 253 10.1.2　泵的应用 254 10.2　离心泵 255 10.2.1　离心泵的基本结构与工作原理 255 10.2.2　离心泵的操作与调节 258 10.2.3　相似理论在离心泵中的应用 262 10.2.4　离心泵的主要零部件 266 10.2.5　离心泵的选型 268 10.3　其他叶片式泵 274 10.3.1　轴流泵和混流泵 274 10.3.2　旋涡泵 275 10.4　容积式泵 276 10.4.1　概述 276 10.4.2　往复泵 277 10.4.3　转子泵 279 10.5　计量泵 281 10.6　真空泵 282 10.6.1　真空泵的性能指标 282 10.6.2　各类真空泵的工作范围及特征 283 10.6.3　真空泵的选型 284 思考题 284 11　离心机 285 11.1　离心分离的基本知识 285 11.1.1　离心力场的基本特性 285 11.1.2　离心机的分类 288 11.1.3　原料液的特性 290 11.1.4　原料液的预处理 290 11.2　过滤式离心机 291 11.2.1　各种过滤式离心机的特点及应用 291 11.2.2　过滤式离心机的生产能力 294 11.3　沉降式离心机 295 11.3.1　各种沉降式离心机的特点及应用 295 11.3.2　沉降式离心机的生产能力 296 11.4　分离机 297 11.4.1　各种分离机的特点及应用 297 11.4.2　分离机的生产能力 301 11.5　离心机功率的确定 301 11.6　离心机的主要零部件 301 11.6.1　转鼓 301 11.6.2　过滤式离心机滤网 302 11.6.3　主轴及支承 302 11.7　离心机的选型 302 11.7.1　离心机型号的编制 302 11.7.2　选型原则 304 11.7.3　选型指南 305 11.8　其他分离机械 308 11.8.1　旋液分离器 308 11.8.2　重力过滤机 308 11.8.3　加压过滤机 309 11.8.4　真空过滤机 309 思考题 309 12　过程机器的安全可靠性 310 12.1　高速转子轴的临界转速 310 12.1.1　转轴的临界转速 310 12.1.2　临界转速的计算 311 12.2　机器的振动及隔振 311 12.2.1　隔振的基本原理 311 12.2.2　隔振器及其布置 313 12.3　高速转盘和转鼓的强度 314 12.3.1　高速转盘的强度 314 12.3.2　高速转鼓的强度 315 12.4　机器的故障诊断 316 12.5　流体密封技术 318 1.5.1　往复运动式轴密封 318 12.5.2　旋转式轴密封 319 12.5.3　干气密封 322 12.5.4　浮环密封装置 323 思考题 323 参考文献 324