过程设备设计 第5版

本书在修订过程中仍保留了第4版的编排结构，以及由浅入深、内容丰富、突出基本概念和设计思想的风格，补充和修改了部分内容，更新了相关标准，章前增加了学习意义和学习目标，章中添加了动画、微课等新形态素材。全书分绪论、压力容器部分和过程设备部分。在绪论中综合介绍过程设备特点、基本要求和设计内涵；压力容器部分包括压力容器结构、应力分析、材料及时间和环境对其性能的影响、设计准则、常规设计、分析设计、疲劳和棘轮分析等；过程设备部分包括储运设备、换热设备、塔设备和反应设备。本书适合作为“过程装备与控制工程”专业的教材或教学参考资料，也可供其他专业选用和社会读者阅读。

绪论001
1压力容器导言011
1.1压力容器总体结构012
1.1.1压力容器基本组成012
1.1.2压力容器零部件间的焊接015
1.2压力容器分类015
1.2.1介质危害性015
1.2.2压力容器分类016
1.3压力容器规范标准019
1.3.1国外主要规范标准简介019
1.3.2国内主要规范标准介绍021
思考题025
2压力容器应力分析027
2.1载荷分析028
2.1.1载荷028
2.1.2载荷工况030
2.2回转薄壳应力分析030
2.2.1薄壁圆筒的应力031
2.2.2回转薄壳的无力矩理论032
2.2.3无力矩理论的基本方程033
2.2.4无力矩理论的应用036
2.2.5回转薄壳的不连续分析041
2.3厚壁圆筒应力分析047
2.3.1弹性应力047
2.3.2弹塑性应力054
2.3.3屈服压力和爆破压力058
2.3.4提高屈服承载能力的措施059
2.4平板应力分析060
2.4.1概述060
2.4.2圆平板对称弯曲微分方程061
2.4.3圆平板中的应力064
2.4.4承受轴对称载荷时环板中的应力068
2.5壳体屈曲分析069
2.5.1概述069
2.5.2均布轴压圆筒的临界应力071
2.5.3周向受外压圆筒的临界压力071
2.5.4其他回转薄壳的临界压力073
2.5.5壳体许用临界载荷073
2.5.6壳体屈曲数值模拟方法074
2.6典型局部应力074
2.6.1概述074
2.6.2受内压壳体与接管连接处的局部应力075
2.6.3降低局部应力的措施078
思考题079
习题079
3压力容器材料及环境和时间对其性能的影响083
3.1压力容器材料084
3.1.1压力容器常用钢材084
3.1.2有色金属和非金属086
3.2压力容器制造工艺对钢材性能的影响087
3.2.1塑性变形087
3.2.2焊接089
3.2.3热处理092
3.3环境对压力容器用钢性能的影响094
3.3.1温度094
3.3.2介质099
3.3.3加载速率103
3.4压力容器材料选择103
3.4.1压力容器用钢的基本要求103
3.4.2压力容器钢材的选择105
思考题107
4压力容器设计109
4.1概述110
4.1.1设计要求110
4.1.2设计文件111
4.1.3设计条件111
4.2设计准则112
4.2.1压力容器失效112
4.2.2强度失效设计准则115
4.2.3刚度失效设计准则118
4.2.4屈曲失效设计准则119
4.2.5泄漏失效设计准则119
4.3常规设计119
4.3.1概述119
4.3.2圆筒设计122
4.3.3封头设计139
4.3.4密封装置设计149
4.3.5开孔和开孔补强设计171
4.3.6支座和检查孔178
4.3.7超压泄放装置180
4.3.8焊接结构设计183
4.3.9耐压试验188
4.3.10泄漏试验190
4.4分析设计191
4.4.1概述191
4.4.2公式法192
4.4.3应力分类法194
4.4.4弹塑性分析法206
4.5疲劳和棘轮分析208
4.5.1概述208
4.5.2压力容器疲劳设计曲线209
4.5.3基于线弹性分析的疲劳失效评定213
4.5.4基于线弹性分析的热应力棘轮失效评定216
4.5.5基于弹塑性分析的疲劳和棘轮失效评定218
4.5.6影响疲劳寿命的其他因素219
4.6压力容器设计技术进展220
4.6.1可靠性设计220
4.6.2优化设计220
4.6.3基于失效模式设计221
思考题221
习题222
5储运设备225
5.1概述226
5.1.1介质特性226
5.1.2优选充装量226
5.1.3环境对设计参数的影响227
5.2固定式储罐的结构227
5.2.1卧式圆柱形储罐227
5.2.2立式平底筒形储罐229
5.2.3球形储罐231
5.2.4低温储罐235
5.3卧式储罐设计236
5.3.1支座结构及布置236
5.3.2设计计算238
5.4移动式压力容器249
5.4.1汽车罐车249
5.4.2长管拖车252
思考题253
习题253
6换热设备255
6.1概述256
6.1.1换热设备的应用256
6.1.2换热设备分类及其特点257
6.1.3换热器选型265
6.1.4换热器相关技术发展动向266
6.2管壳式换热器266
6.2.1基本类型267
6.2.2管壳式换热器结构269
6.2.3管板设计278
6.2.4膨胀节设计280
6.2.5管束振动和防止281
6.2.6设计方法283
6.3传热强化技术284
6.3.1传热强化概述285
6.3.2扩展表面及内插件强化传热287
6.3.3壳程强化传热291
思考题293
7塔设备295
7.1概述296
7.1.1塔设备的应用296
7.1.2塔设备的选型297
7.2填料塔299
7.2.1填料300
7.2.2填料塔内件的结构设计304
7.3板式塔311
7.3.1板式塔的分类311
7.3.2板式塔的结构312
7.3.3板式塔塔盘的结构317
7.4塔设备的附件324
7.4.1除沫器324
7.4.2裙座326
7.4.3吊柱327
7.5塔的强度设计327
7.5.1塔的固有周期328
7.5.2塔的载荷分析331
7.5.3筒体的强度及稳定性校核338
7.5.4裙座的强度及稳定性校核339
7.6塔设备的振动341
7.6.1风的诱导振动341
7.6.2塔设备的防振344
思考题345
8反应设备347
8.1概述348
8.1.1反应设备的应用348
8.1.2反应设备的分类与特征348
8.1.3常见反应设备的特点349
8.2机械搅拌反应设备353
8.2.1基本结构353
8.2.2搅拌容器354
8.2.3搅拌器358
8.2.4搅拌轴设计368
8.2.5密封装置371
8.2.6传动装置377
8.2.7机械搅拌设备技术进展378
8.3微反应器381
8.3.1概述381
8.3.2微/纳反应器382
8.3.3微反应器的加工制造383
8.3.4微反应器的发展前景386
思考题387
习题387
附录A压力容器设计常用标准388
附录B过程设备设计图样的表达特点和设计实例392
附录C中英文术语对照402
附录D压力容器材料406
附录E过程设备设计常用网站414
参考文献415