化工設備機械基礎（第5版）

《化工設備機械基礎（第5版）》是2019年1月化學工業出版社出版的圖書，作者是董俊華。

基本介紹

• 中文名：化工設備機械基礎（第5版）
• 作者：董俊華
• 出版時間：2019年1月
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：478 頁
• ISBN：9787122328656
• 定價：68 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書為第5版，根據國家及行業現行標準，對第4版進行樂修訂了。內容分為力學基礎、壓力容器、典型化工設備三篇。主要介紹板殼力學基礎理論,金屬材料的基本知識,中、低壓力容器和典型化工設備的強度計算方法、結構設計、有關的標準和規範等。配有習題、例題、內容實用,講述深入淺出,便於自學。本書以二維碼形式增加了一些動畫、圖片，便於學生更好地理解、掌握教材內容。本書為化工工藝專業及環保、製藥等相關專業使用的綜合性機械基礎課程教材,也可供相關專業技術人員參考。

圖書目錄

第一篇力學基礎

1剛體的受力分析及其平衡規律1

1.1力的概念及其性質2

1.1.1力的概念2

1.1.2力的基本性質2

1.2剛體的受力分析5

1.2.1約束和約束反力5

1.2.2剛體受力分析要領8

1.3平面匯交力系的簡化與平衡8

1.3.1平面匯交力系的簡化8

1.3.2平面匯交力系的平衡條件10

1.4力矩、力偶、力的平移定理12

1.4.1力矩的概念12

1.4.2力偶12

1.4.3力的平移定理——力與力偶的聯繫14

1.5平面一般力系的簡化與平衡15

1.5.1平面一般力系的簡化15

1.5.2平面一般力系的平衡條件15

1.5.3固定端約束的受力分析18

1.6靜力學問題求解方法小結20

1.6.1如何確定研究對象20

1.6.2如何畫分離體受力圖20

1.6.3如何建立直角坐標系20

1.6.4如何套用靜力平衡方程20

1.6.5靜力學能夠解決問題的範圍21

本章小結21

習題22

2金屬的力學性能25

2.1彈性體的變形與內力25

2.1.1變形與內力的概念25

2.1.2變形的度量25

2.1.3直桿受拉（壓）時的內力26

2.1.4受拉（壓）直桿內的應力28

2.2材料的力學性能29

2.2.1拉伸試驗30

2.2.2壓縮試驗34

2.2.3溫度對材料的力學性能的影響35

2.2.4金屬的缺口衝擊試驗37

2.2.5硬度試驗38

2.2.6彎曲試驗39

2.3金屬材料拉伸與衝擊試驗的新標準簡介40

2.3.1GB/T 228.1—2010 40

2.3.2GB/T 229—2007 42

本章小結42

習題43

3受拉（壓）構件的強度計算與受剪下構件的實用計算45

3.1受拉直桿的強度計算45

3.1.1強度條件的建立與許用應力的確定45

3.1.2強度條件套用舉例46

3.2拉（壓）桿連線部分的剪下和擠壓強度計算47

3.2.1剪下變形與剪力47

3.2.2連線零件剪下強度的實用計算48

3.2.3某些連線零件的擠壓強度計算49

本章小結50

習題51

4直梁的彎曲52

4.1彎曲概念與梁的分類52

4.1.1彎曲變形的巨觀表現與實例52

4.1.2梁的幾何形狀和名稱52

4.1.3樑上的外力、梁的支座及分類53

4.2梁的內力分析55

4.2.1梁橫截面內的兩種內力55

4.2.2剪力與彎矩的計算57

4.3純彎曲時梁的正應力及正應力強度條件62

4.3.1梁橫截面內任意指定點處的正應力63

4.3.2正應力的強度條件67

4.3.3梁的合理截面71

4.4直梁彎曲時的切應力71

4.4.1矩形截面梁71

4.4.2工字形截面梁72

4.4.3環形截面梁72

4.4.4實心圓截面梁73

4.5梁的變形——梁彎曲時的位移73

4.5.1梁的撓度和轉角74

4.5.2梁的彈性曲線74

4.5.3梁的剛度校核75

本章小結77

習題79

5圓軸的扭轉81

5.1圓軸扭轉時所受外力的分析與計算81

5.1.1攪拌軸的三項功能81

5.1.2n、P、m之間的關係82

5.2純剪下、角應變、剪下虎克定律82

5.2.1純剪下82

5.2.2角應變84

5.2.3剪下虎克定律84

5.3圓軸在外力偶作用下的變形與內力85

5.3.1變形分析85

5.3.2扭轉切應力及其分布規律86

5.3.3橫截面的內力矩——扭矩86

5.3.4扭矩與扭轉變形dφdx之間的關係86

5.3.5扭轉切應力的計算公式87

5.3.6扭轉角的計算87

5.4圓軸扭轉時的強度條件與剛度條件88

5.4.1圓軸扭轉時的強度條件88

5.4.2圓軸扭轉時的剛度條件88

本章小結89

習題91

第二篇壓力容器

6壓力容器與化工設備常用材料93

6.1金屬的晶體結構93

6.1.1金屬原子結構的特點與金屬鍵93

6.1.2金屬的晶體結構93

6.2鐵碳合金95

6.2.1什麼是鐵碳合金95

6.2.2鐵碳平衡狀態圖96

6.2.3過冷奧氏體的恆溫轉變97

6.2.4鋼的熱處理99

6.3鋼的分類101

6.3.1碳素鋼101

6.3.2低合金鋼103

6.3.3高合金鋼105

6.4鋼板109

6.4.1鋼板的尺寸和允許偏差109

6.4.2碳素鋼與低合金鋼鋼板110

6.4.3不鏽鋼、耐熱鋼鋼板114

6.5鋼管118

6.5.1鋼管分類及其標準118

6.5.2鋼管的尺寸118

6.5.3鋼管的鋼號、性能和套用120

6.5.4鋼管的檢驗與驗收124

6.6鍛件與緊固件125

6.6.1鍛件125

6.6.2緊固件129

6.7鑄鐵132

6.7.1鑄鐵的分類與代號（GB/T 5612—2008）132

6.7.2灰鑄鐵（GB/T 9439—2010）133

6.7.3球墨鑄鐵（GB/T 1348—2009）133

6.7.4蠕墨鑄鐵（GB/T 26655—2011）134

6.7.5可鍛鑄鐵（GB/T 9440—2010）134

6.7.6高矽耐蝕鑄鐵（GB/T 8491—2009）134

6.7.7耐熱鑄鐵（GB/T 9437—2009）135

6.7.8鑄鐵用於壓力容器時的規定135

6.8有色金屬135

6.8.1銅及其合金136

6.8.2鋁及鋁合金136

6.8.3鈦及鈦合金136

6.9金屬的腐蝕與防護136

6.9.1腐蝕的定義及分類136

6.9.2常見的幾種腐蝕及其控制方法138

習題142

7壓力容器中的薄膜應力、彎曲應力與二次應力143

7.1迴轉殼體中的薄膜應力143

7.1.1容器殼體的幾何特點143

7.1.2迴轉殼體中的拉伸應力144

7.2圓形平板承受均布載荷時的彎曲應力149

7.2.1平板的變形與內力分析149

7.2.2彎曲應力與薄膜應力的比較和結論152

7.3邊界區內的二次應力152

7.3.1邊界應力產生的原因152

7.3.2影響邊界應力大小的因素153

7.3.3邊界應力的性質154

7.3.4迴轉殼體內部的邊界應力154

7.4強度條件154

7.4.1對薄膜應力的限制（即薄膜應力強度條件）155

7.4.2對一次彎曲應力的限制158

7.4.3對二次應力的限制160

本章小結161

習題162

8內壓容器164

8.1設計參數的確定（GB/T 150.3—2011）164

8.1.1容器直徑164

8.1.2工作壓力與設計壓力p 164

8.1.3設計溫度t 166

8.1.4計算壓力pc 166

8.1.5許用應力[σ]t 166

8.1.6焊接接頭係數φ 175

8.2內壓容器筒體與封頭厚度的計算176

8.2.1內壓圓筒的五種厚度及其確定方法176

8.2.2內壓凸形封頭厚度計算179

8.2.3內壓錐形封頭厚度計算183

8.2.4平板形封頭187

8.2.5計算厚度的通用式189

8.3在用壓力容器的強度校核189

8.3.1在用壓力容器強度校核的原則189

8.3.2強度校核的思路、公式和舉例189

8.3.3在用壓力容器的許用內壓表191

8.4容器筒體與封頭的尺寸和質量193

8.4.1圓柱形筒體的容積、內表面積和質量193

8.4.2封頭的容積、內表面積和質量194

8.5容器殼體在材料使用上的規定199

8.5.1鋼板用前的驗收199

8.5.2壓力容器在選材、用材上的規定200

本章小結202

習題205

9外壓容器與壓桿的穩定計算207

9.1穩定的概念與實例207

9.1.1穩定的概念207

9.1.2“穩定”問題實例207

9.2外壓圓筒環向穩定計算208

9.2.1臨界壓力的計算208

9.2.2材料的σ-ε曲線（即R-A曲線）在穩定計算中的套用210

9.2.3許用外壓的計算212

9.3封頭的穩定計算219

9.3.1外壓球殼與凸形封頭的穩定計算219

9.3.2外壓帶折邊錐形封頭的穩定計算221

9.3.3防止內壓凸形封頭失穩的規定223

9.4外壓容器加強圈的計算223

9.4.1外壓容器加強圈所需最小截面慣性矩的計算224

9.4.2外壓容器加強圈實際提供的截面慣性矩的計算226

9.5圓筒的軸向穩定校核229

9.5.1什麼情況下需要校核圓筒的軸向穩定性229

9.5.2軸向穩定許用應力的確定229

9.6壓桿穩定計算簡介230

9.6.1理想壓桿的臨界壓力230

9.6.2臨界應力歐拉公式的適用範圍231

9.6.3柔度λ＜λp的壓桿臨界應力的計算231

9.6.4壓桿穩定的實用計算232

本章小結232

習題233

10法蘭連線234

10.1壓力容器法蘭連線234

10.1.1法蘭連線的密封原理234

10.1.2法蘭連線受力分析及其實用結論234

10.1.3壓力容器法蘭標準（NB/T 47020～47027—2012）236

10.2管法蘭連線261

10.2.1管法蘭（HG/T 20592—2009）261

10.2.2管法蘭連線用密封墊片287

10.2.3鋼製法蘭用緊固件299

11人孔、手孔、視鏡和液面計304

11.1人孔和手孔304

11.1.1容器上開設人孔、手孔的規定304

11.1.2鋼製人孔和手孔305

11.1.3襯不鏽鋼人孔、手孔（HG/T 21594～21604—2014）323

11.2視鏡與液面計327

11.2.1視鏡（NB/T 47017—2011）327

11.2.2液面計332

12開孔補強與設備凸緣334

12.1開孔補強334

12.1.1問題的提出——容器接管附近的應力集中334

12.1.2補強結構與計算336

12.1.3容器上開孔及補強的有關規定346

12.2設備凸緣347

12.2.1法蘭凸緣347

12.2.2管螺紋凸緣349

13容器支座350

13.1臥式容器支座（NB/T 47065.1—2018）350

13.1.1鞍式支座的結構與類型350

13.1.2鞍座尺寸與質量351

13.1.3鞍座的選用355

13.1.4鞍座標記356

13.2立式容器支座357

13.2.1耳式支座（NB/T 47065.3—2018）357

13.2.2支承式支座（NB/T 47065.4—2018）363

13.2.3腿式支座（NB/T 47065.2—2018）368

13.2.4剛性環支座（NB/T 47065.5—2018）376

14容器的焊接結構377

14.1焊接接頭及其分類377

14.1.1焊接接頭377

14.1.2壓力容器上的焊接接頭分類379

14.2壓力容器中的焊接接頭（GB/T 150.3、HG/T 20583）380

14.2.1筒體的縱、環向鋼板拼接對接接頭380

14.2.2筒體與封頭連線的非對接接頭383

14.2.3容器法蘭與筒體連線的焊接接頭384

14.2.4管法蘭與接管的焊接接頭385

14.2.5接管與殼體的焊接接頭386

14.2.6法蘭凸緣與殼體的焊接接頭389

14.3焊接結構391

14.3.1設計原則391

14.3.2焊縫選擇391

14.4焊接接頭的檢驗391

14.4.1焊接接頭缺陷391

14.4.2焊接檢驗要點392

14.5焊接材料393

15壓力容器監察管理396

15.1壓力容器監察管理的重要檔案396

15.2壓力容器劃類與分類管理397

15.2.1廣義壓力容器與管轄壓力容器397

15.2.2《大容規》所管轄（適用）的壓力容器397

15.2.3《大容規》對壓力容器範圍的界定398

15.2.4《大容規》對壓力容器的劃類398

15.2.5壓力容器的設計管理401

15.2.6壓力容器的製造管理402

15.2.7壓力容器的使用管理402

15.3壓力容器的定期檢驗403

15.3.1定期檢驗的目的403

15.3.2金屬壓力容器定期檢驗的項目404

15.3.3金屬壓力容器檢驗周期404

15.3.4壓力容器的安全狀況等級404

15.3.5基於風險檢測（RBI）405

15.4壓力容器的壓力試驗及泄漏試驗405

15.4.1耐壓試驗405

15.4.2泄漏試驗406

第三篇典型化工設備

16管殼式換熱器408

16.1管殼式換熱器的總體結構408

16.1.1固定管板式換熱器408

16.1.2浮頭式換熱器408

16.1.3U形管式換熱器411

16.1.4填料函式換熱器412

16.2管殼式換熱器的主要零部件413

16.2.1殼體413

16.2.2管箱418

16.2.3管束418

16.2.4管板423

16.2.5波形膨脹節427

16.2.6折流板和支持板及其固定結構429

16.2.7其他結構432

17板式塔434

17.1概述434

17.2整塊式塔盤的板式塔434

17.2.1定距管支承式塔盤435

17.2.2重疊式塔盤436

17.2.3塔盤圈與密封結構439

17.2.4降液管、溢流堰、出口液封盤441

17.3分塊式塔盤板式塔441

17.3.1組裝結構441

17.3.2塔盤板與通道板442

17.3.3分塊式塔盤的支持結構443

17.3.4塔盤、出口堰、降液板、受液盤的固定443

17.4板式塔的其他結構450

17.4.1板式塔盤上的進料管450

17.4.2塔頂吊柱451

17.4.3裙式支座453

17.4.4塔的保溫裝置456

17.5塔的機械設計458

17.5.1塔體承受的各種載荷計算458

17.5.2筒體的強度及穩定性校核459

17.5.3裙座的強度及穩定性校核460

附錄A型鋼（GB/T 706—2016）461

附錄B圖9-7的曲線數據表（GB/T 150.3—2011）471

附錄C標準目錄474

C-1TSG.特種設備安全技術規範與壓力容器設計474

C-2碳素鋼與低合金鋼及板材474

C-3不鏽鋼和耐熱鋼及板材474

C-4無縫鋼管與焊接鋼管474

C-5複合鋼板475

C-6鑄鐵475

C-7有色金屬475

C-8鍛件476

C-9緊固件476

C-10力學性能試驗476

C-11容器法蘭476

C-12管法蘭476

C-13人孔、手孔477

C-14支座477

C-15視鏡與液面計477

C-16焊接477

C-17補強圈、補強管478

C-18介質毒性478

C-19壓力容器封頭478

C-20無損檢測478