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第一章 化工容器设计概述 1

一、对化工容器设计、制造、检验工作加强监察管理的重要性及容器分类 1

二、化工容器设计中应予考虑的主要因素 1

三、化工容器的失效准则和破坏方式 3

四、化工容器设计简述及有关参数的确定 5

五、有关压力容器设计规范简介 7

参考文献 7

第二章 旋转薄壳与平板的基本理论及应用 8

第一节 旋转薄壳的基本方程 8

一、旋转薄壳的几何特性 8

二、外力与内力 9

三、微体平衡微分方程 10

四、变形的几何关系 10

五、物理方程 11

第二节 旋转薄壳的无力矩理论 11

一、无力矩理论的一般方程 11

二、应用无力矩理论的条件 11

三、无力矩理论的应用 12

第三节 旋转壳体弯曲及边缘弯曲解 20

一、边缘力和边缘弯矩作用下的内力素与变形 21

二、旋转壳体在边缘力和边缘力矩作用下的近似解 23

第四节 承受轴对称载荷的圆平板的应力分析 30

一、平衡方程 30

二、几何方程 30

三、物理方程 30

四、挠度微分方程及其解 30

第五节 边缘力与边缘弯矩的求解 34

一、边缘的变形协调条件 34

二、几种连接边缘的边缘力和边缘弯矩 35

三、边缘附近的应力计算 39

四、边缘应力的性质及在设计中的考虑 41

参考文献 42

第三章 筒体和封头 43

第一节 内压薄壁圆筒的强度设计 43

一、强度条件 43

二、受内压薄壁圆筒的壁厚计算公式 43

第二节 封头的设计 44

一、受内压封头的强度设计 44

二、各种封头的比较 53

第三节 筒体和封头的稳定计算 54

一、圆环的稳定性及其临界压力 54

二、圆筒壳体的稳定性 55

三、加强圈设计 64

四、外压封头计算 65

第四节 在内压或外压作用下带法兰的凸形封头设计 70

一、类型 (a) 70

二、类型 (b) 71

三、类型 (c) 71

四、类型 (d) 73

第五节 筒体和封头设计的参数选择 74

一、设计压力 P 74

二、设计温度 t 75

三、许用应力［σ］和安全系数n 75

四、焊接接头系数φ 75

五、壁厚附加量 C 75

六、直径系列与板材厚度 76

七、最小壁厚 76

第六节 筒体与夹套的连接 76

第七节 压力容器的近代设计准则 78

一、应力分类 78

二、极限设计法 80

三、关于安定性的概念 81

四、压力容器强度全面校核的计算步骤 82

五、压力容器疲劳设计 83

六、断裂力学在压力容器中的应用 89

七、压力容器的蠕变 96

参考文献 99

第四章 特殊形状容器 101

第一节 基本分式 101

第二节 椭圆形容器 102

第三节 近似椭圆形容器 102

第四节 矩形容器 103

一、应力分析及计算 103

二、矩形容器的设计 108

第五节 长圆形容器 112

第六节 两种相贯壳体的计算 113

一、串联球壳的计算 113

二、斜锥的计算 114

第七节 带底板半圆筒形容器的计算 114

一、底板 114

二、半圆筒 115

三、端板 115

第八节 几种异形管的计算 115

一、偏心厚壁圆筒的应力 115

二、带圆孔矩形管的计算 115

三、带椭圆孔的圆管的强度 116

四、带方孔的圆管屈服压力 116

五、带矩形孔的矩形管的屈服压力 116

第九节 几种管件的受力分析和计算 116

一、弯头 116

二、焊制三通的强度计算 119

三、虾米腰弯头的计算 121

四、等径叉形管的计算 122

参考文献 122

第五章 局部应力 123

第一节 施加于圆筒上的局部载荷产生的应力计算 124

一、局部径向载荷 124

二、局部弯矩 136

三、应力的合成与强度校核和失稳校核 137

第二节 施加于球壳上的局部载荷产生的应力计算 138

一、局部薄膜力和弯矩的图算法 139

二、应力集中系数 144

三、图表使用范围 145

第三节 常见结构的局部载荷和局部应力 146

一、支腿式支座形成的局部载荷 146

二、耳座形成的局部载荷 148

三、管系形成的局部载荷 151

四、裙座外螺栓压紧盖板处局部应力 153

五、夹套连接处局部应力 154

六、不同壁厚对接焊缝处的局部应力 155

第四节 卧式放置的圆筒形容器应力计算 156

一、鞍式支座引起的应力计算 156

二、环式支座引起的应力计算 168

三、支腿式支座对卧式容器引起的应力 169

第五节 容器接管处瞬时热应力的估算 170

一、概述 170

二、计算方法 171

三、应力校核 174

参考文献 176

第六章 开孔补强 177

第一节 开孔接管引起的应力集中 177

一、平板开圆孔附近的应力集中 177

二、平板开椭圆孔附近的应力集中 179

三、球形容器接管附近的应力集中 180

四、压力容器开孔接管的应力集中系数 182

第二节 开孔补强设计 185

一、开孔补强设计方法 185

二、开孔补强结构设计 185

第三节 等面积补强设计法 190

一、适用的开孔范围 190

二、内压容器开孔所需补强面积 190

三、外压容器所需补强面积 191

四、有效补强范围 191

五、补强面积 191

第四节 基于弹塑性失效的补强方法 192

一、采用弹塑性失效补强的限制条件 192

二、补强区的有效范围 193

三、补强计算 193

第五节 大开孔的补强设计 193

一、圆筒形和球形壳体的开孔补强 194

二、平盖中心开单个圆形孔 (d〉0.5D。) 的强度计算 195

第六节 多个开孔的补强设计 197

一、多个开孔补强要求 197

二、排孔的补强要求 198

参考文献 200

第七章 法兰设计 202

第一节 概述 202

一、对法兰连接的基本要求 202

二、法兰的分类与结构 202

第二节 法兰连接的密封 204

一、影响密封的主要因素 204

二、法兰密封面与垫片 210

第三节 法兰设计 211

一、Timoshenko 方法 212

二、Taylor-Waters 方法 213

三、DIN 2505 方法 222

四、其他类型法兰设计 238

参考文献 242

第八章 支座设计 243

第一节 耳式支座 244

一、结构和选型 244

二、设计计算 244

第二节 腿式支座 248

一、结构和选型 248

二、设计计算 248

第三节 支承式支座 253

一、结构和选型 253

二、设计计算 254

第四节 鞍式支座 254

一、结构和选型 254

二、设计计算 254

参考文献 258

第九章 爆破片装置设计 259

第一节 概述 259

一、爆破片装置在国民经济中的作用 259

二、爆破片装置的特点 259

三、爆破片和夹持器的结构型式 259

第二节 爆破片装置的材料 262

一、爆破片选材原则 262

二、金属膜片材料 263

三、非金属膜片材料 263

四、覆层膜片材料 263

五、夹持器材料 265

第三节 爆破片泄放面积的计算 265

一、气体 266

二、饱和蒸汽 266

三、液体 268

第四节 爆破片的爆破压力计算及其影响因素 268

一、爆破片的爆破压力计算 268

二、影响爆破片爆破压力 (失稳压力) 的因素 269

第五节 爆破片的爆破压力和容器设计压力、操作压力的关系 272

一、爆破片的爆破压力和容器的设计压力、操作压力的关系 272

二、容器上爆破片爆破压力容许超压的限度 273

第六节 爆破片的配置及安装注意事项 274

一、爆破片的配置 274

二、爆破片安装注意事项 275

参考文献 275

第十章 容器附件 277

第一节 人孔和手孔 277

一、人孔的分类与结构形式 277

二、手孔的结构形式 278

三、人孔和手孔尺寸的确定 279

四、设计计算 280

五、人孔和手孔的装设与选用原则 280

第二节 视镜 282

一、视镜的结构形式 282

二、设计计算 283

三、材料 286

四、视镜的选型与装设 287

第三节 液面计 288

一、液面计的结构与设计 288

二、材料 294

三、玻璃管液面计的装设 294

四、液面计的选型 295

第四节 接管 296

一、接管的结构形式 296

二、法兰的选用 300

三、接管长度及细长管的加强 302

第五节 防涡流挡板 303

一、装设防涡流挡板的作用 303

二、装设防涡流挡板的条件 303

三、结构形式 304

参考文献 306

第十一章 容器焊接、制造及检验要求 307

第一节 容器焊接 307

一、焊缝的形式及焊缝缺陷的消除方法 307

二、常用焊接结构的设计原则 308

三、焊条的选用原则 323

四、焊接方法 324

五、不锈钢的焊接 326

六、复合钢板和异种钢焊接 326

第二节 容器制造上的要求 329

一、对材料的要求 329

二、制造公差要求 331

第三节 容器的热处理 333

一、热处理的要求 333

二、热处理方法 337

三、热处理时需注意的几个问题 337

第四节 容器的检验 338

一、无损探伤 338

二、强度检验 339

三、致密性试验 340

参考文献 340

第十二章 容器保温结构 342

第一节 概述 342

一、绝热材料 342

二、绝热结构 342

三、施工方法 342

第二节 常用绝热材料 343

一、性能 343

二、选材原则 348

第三节 绝热原理和绝热厚度计算 349

一、绝热原理 349

二、绝热经济厚度计算 349

三、绝热材料其他厚度计算方法 353

第四节 绝热结构 353

一、紧固装置 354

二、防潮层 362

三、保护层和防水结构 365

四、容器附件保温结构 367

第五节 施工与验收 374

一、施工前准备 374

二、保温 (冷) 层的施工 374

三、防潮层施工 375

四、保护层施工 375

五、质量检查和验收 375

参考文献 376