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第一章 化工容器及设备设计概论 1

第一节 绪言 1

一、化工容器及设备的应用及地位 1

二、化工容器及设备设计的基本要求 1

第二节 化工容器及设备的分类 3

一、化工容器的分类 3

二、化工设备的分类 4

第三节 化工容器及设备设计基本知识 5

一、化工容器及设备设计步骤 5

二、对化工容器及设备材料的要求 5

第四节 压力容器的质量保证体系 7

一、设计 7

二、材料 8

四、检验 9

三、制造 9

五、定期检验 10

第五节 压力容器规范标准简介 10

一、国外压力容器规范简介 11

二、国内压力容器规范简介 12

第二章 中低压容器设计 18

第一节 薄壁容器壳体的应力分析 18

一、概述 18

二、薄壁回转壳体的无力矩理论 18

三、薄壁容器的薄膜应力与薄膜变形 22

四、圆筒壳体的有力矩理论 29

五、有力矩理论在边缘问题中的应用 35

第二节 圆平板理论 44

一、概述 44

二、圆平板轴对称弯曲微分方程 45

三、均布载荷作用下圆平板中的应力 48

四、轴对称载荷下环形薄板中的应力 52

第三节 内压薄壁容器的设计计算 57

一、概述 57

二、圆筒和球壳的设计计算 58

三、封头的设计计算 60

四、设计参数的确定 73

五、压力试验 82

第三章 外压容器设计 89

第一节 概述 89

一、外压容器的稳定性 89

二、外压容器的临界压力 89

第二节 外压薄壁圆筒的稳定性计算 90

一、受均布侧向外压长圆筒的临界压力 90

二、受均布侧向外压短圆筒的临界压力 95

五、圆筒壳受轴向压缩、弯曲载荷及复合载荷的稳定性计算 97

三、临界长度 97

四、受径向及轴向均布外压时简体的临界压力 97

第三节 外压圆筒的设计计算 99

一、外压容器设计参数的确定 100

二、外压薄壁圆筒的许用应力 101

三、外压厚壁圆筒的许用应力 103

四、图算法 104

第四节 外压圆筒加强圈的设计 111

一、加强圈的结构及作用 111

二、加强圈的计算 113

第五节 外压封头设计 116

一、外压球形封头 117

二、外压凸形封头 118

三、外压锥形封头 118

一、概述 120

第四章 压力容器零部件设计 120

第一节 法兰 120

二、密封设计 121

三、螺栓设计 133

四、法兰计算 139

第二节 容器开孔与补强 160

一、开孔附近的应力分析 160

二、受内压壳体开孔接管处的应力集中 164

三、开孔补强设计 166

第三节 卧式容器的支座设计 174

一、鞍座结构及载荷分析 175

二、简体应力计算与校核 178

三、标准鞍座选用要求及编写说明 183

二、高压容器的结构特点 188

一、高压容器在石油化学工业中的应用 188

第一节 概述 188

第五章 高压容器设计 188

三、高压容器的材料 189

第二节 高压容器筒体的结构设计与强度计算 190

一、高压简体的结构型式及设计选型 190

二、厚壁简体的弹性应力分析 194

三、厚壁简体的弹塑性应力分析 202

四、厚壁圆筒的自增强 205

五、厚壁简体的失效准则与强度计算 209

第三节 高压密封结构设计与设计计算 218

一、高压密封分类与结构型式 218

二、典型密封结构的设计计算 225

三、高压容器主要零部件设计 230

四、高压筒体端部的设计 233

五、高压容器的开孔补强 236

一、容器设计规范的主要进展 238

第六章 化工容器设计技术进展 238

第一节 概述 238

二、近代设计方法的应用 239

第二节 压力容器的失效准则 240

一、容器的失效形式 240

二、容器强度设计准则 242

第三节 压力容器的应力分类及分析设计 243

一、分析设计法与我国规范(JB4732—94) 243

二、容器的应力分类 245

三、分析设计法对各类应力强度的限制 248

四、应力分析设计的程序及应用 255

第四节 压力容器的疲劳设计 258

一、压力容器的低循环疲劳 259

二、疲劳曲线与方程式 260

三、平均应力对低循环疲劳的影响 263

四、结构对低循环疲劳的影响 266

五、疲劳累积损伤 268

六、疲劳设计规范 269

第五节 压力容器的防脆断设计 272

一、容器的低应力脆断问题 272

二、断裂力学基础 273

三、裂纹的亚临界疲劳扩展 279

四、压力容器的防脆断设计方法 282

五、在役压力容器缺陷安全评定 283

六、我国《CVDA—1984》规范有关内容介绍 284

第六节 化工容器的高温蠕变 289

一、金属材料的高温蠕变 289

二、化工容器的高温设计 292

三、高温压力容器的残余寿命 293

四、高温密封螺栓的应力松弛 295

第七章 塔设备 297

第一节 概述 297

一、塔设备在石油化工生产中的作用、地位与特点 297

二、对塔设备设计的基本要求 297

三、塔设备的分类和总体结构 298

四、塔设备的现状与动态 299

第二节 板式塔 299

一、典型板式塔的类型 299

二、塔盘的结构设计 303

三、塔设备的附件设计 314

第三节 填料塔 320

一、填料塔的总体结构 320

二、填料 320

三、液体分布装置 322

四、液体再分布装置 327

五、填料支承装置 328

六、填料塔的发展趋势 329

第四节 塔设备的振动 330

一、振动的产生与分析 330

二、塔设备的自振周期 333

三、诱导共振时的强度分析 338

四、塔设备的防振 342

第五节 塔设备的强度计算 342

一、塔的受载分析及载荷计算 342

二、筒体的强度计算及稳定性校核 348

三、裙座的强度计算及稳定性校核 350

第六节 制造与检验主要技术要求 356

一、塔体应力校核 357

二、裙座强度计算及校核 363

三、裙座与塔体焊缝校核 366

第一节 概述 367

一、石油化工对换热设备的基本要求 367

第八章 换热设备 367

二、换热设备的分类与结构 369

三、换热设备的设计要点 374

四、GB151-89《钢制管壳式换热器》简介 375

五、管壳式换热器设计的基本步骤与有关概念 377

第二节 管壳式换热器的结构设计 378

一、管壳式换热器主要结构类型与特点 378

二、管壳式换热器的结构设计要点 383

第三节 管板的计算 401

一、管板计算概述 401

二、以米勒法为基础的管板计算 402

三、我国GB151-89管板计算原理与计算方法 414

二、膨胀节结构型式 434

第四节 温差应力与U形膨胀节的计算 434

一、温差应力 434

三、U形膨胀节的计算 436

第五节 管壳式换热器的振动与防止 445

一、概述 445

二、振动的产生与分析 445

三、管子的自振频率 449

四、振动判据 451

五、管子振幅的计算 452

六、防止振动的措施 453

第六节 管壳式换热器制造与检验主要技术要求 455

一、管壳式换热器装配图 455

二、管壳式换热器部件图 456

二、反应设备的种类与特点 468

一、反应设备在石油化工中的作用和地位 468

第一节 概述 468

第九章 反应设备 468

第二节 搅拌反应器的总体结构与类型 470

一、搅拌反应器的总体结构 470

二、搅拌反应器的类型 470

第三节 搅拌装置 472

一、搅拌器的型式 472

二、搅拌器型式的选择 474

三、搅拌附件 475

四、搅拌功率的计算 477

五、搅拌器强度计算 486

六、搅拌轴的设计 492

第四节 传动装置 496

一、几种传动的方式 496

三、釜用减速器类型、标准及其选用 497

二、电机选型 497

四、传动装置的机座 499

第五节 轴封装置 500

一、填料密封 501

二、机械密封 507

三、其它密封 513

第六节 搅拌反应器的罐体 516

一、罐体的尺寸 516

二、搅拌反应器的传热 518

三、工艺接管 521

第七节 制造与检验主要技术要求 523

一、搅拌反应器装配图技术要求 523

二、搅拌轴技术要求 524

三、搅拌器技术要求 524

四、机械密封技术要求 525

一、管式加热炉的地位与作用 532

第十章 管式加热炉 532

第一节 概述 532

二、管式加热炉的种类与特点 533

三、管式加热炉的一般构成 537

四、管式加热炉主要技术指标 539

五、炉型选择的基本原则与节能技术 540

第二节 燃烧器 542

一、燃烧器的组成、作用与分类 542

二、燃料气喷嘴 542

三、燃料油喷嘴 544

四、油-气联合燃烧器 546

五、配风器 549

六、燃烧道和预燃筒 550

一、概述 551

二、横管裂解炉 551

第三节 管式裂解炉 551

三、鲁姆斯(Lummus)SRT型裂解炉 552

四、梯台式裂解炉 552

五、区域型裂解炉 553

第四节 炼油装置管式加热炉 555

一、常压炉 555

二、减压炉 556

三、延迟焦化炉 556

四、催化重整炉 557

五、润滑油装置加热炉 558

第五节 烃类蒸汽转化炉 558

一、概述 558

二、I.C.I.型转化炉 559

三、Kellogg型转化炉 560

四、Topsφe型转化炉 564