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绪论 1

0.1 压力容器的组成 1

0.2 压力容器的分类 2

0.3 压力容器设计的基本要求 4

0.4 压力容器常用规范 5

0.4.1 美国ASME规范 5

0.4.2 国内主要规范标准简介 6

思考题 7

第1章 化工设备常用材料 8

1.1 金属材料的基本性能 8

1.2 压力容器用钢的基本要求 9

1.3 压力容器的常用钢材 10

1.3.1 碳素结构钢 10

1.3.2 压力容器用碳素钢和低合金结构钢 11

1.3.3 低温压力容器用低合金钢钢板 12

1.3.4 不锈钢 13

1.3.5 管材用钢 14

1.4 有色金属及合金 14

1.4.1 铝及铝合金 15

1.4.2 铜及铜合金 15

1.4.3 钛及其合金 15

1.4.4 铅及其合金 15

1.5 常用非金属材料 16

1.5.1 无机非金属材料 16

1.5.2 有机非金属材料 17

1.5.3 非金属复合材料 18

思考题 19

第2章 压力容器设计基础 20

2.1 概述 20

2.1.1 压力容器设计要求 20

2.1.2 压力容器设计方法 20

2.1.3 压力容器设计条件 21

2.1.4 设计的基本步骤 21

2.1.5 设计文件 21

2.2 压力容器设计准则 21

2.2.1 压力容器失效 22

2.2.2 压力容器设计准则 23

2.3 回转薄壳和无力矩理论 25

2.3.1 回转薄壳的几何概念 25

2.3.2 回转薄壳的无力矩理论 26

2.4 无力矩理论的应用 27

2.4.1 承受气压作用的圆筒形壳体 27

2.4.2 承受气压作用的球壳 28

2.4.3 锥形壳 28

2.4.4 承受气压作用的椭圆形壳体 29

2.4.5 承受液体内压作用的回转薄壳 30

2.5 边缘应力 31

2.5.1 边缘应力的产生 31

2.5.2 边缘应力的性质 32

思考题 33

第3章 内压薄壁容器 34

3.1 设计参数的确定 34

3.1.1 压力 34

3.1.2 设计温度 35

3.1.3 许用应力 35

3.1.4 钢板厚度附加量 35

3.1.5 公称直径和公称压力 36

3.1.6 焊接接头系数 37

3.2 内压薄壁容器筒体与封头厚度的设计 37

3.2.1 内压薄壁圆筒的厚度设计 37

3.2.2 内压球壳的厚度设计 39

3.2.3 内压封头的厚度设计 40

3.3 压力试验 53

3.3.1 压力试验目的 53

3.3.2 耐压试验 53

3.3.3 气密性试验 56

思考题 57

第4章 外压容器 59

4.1 外压容器稳定性 59

4.1.1 外压容器的失效形式 59

4.1.2 临界压力 59

4.2 外压容器的稳定性计算 60

4.2.1 长圆筒、短圆筒、刚性圆筒和临界长度 60

4.2.2 设计参数的确定 61

4.3 外压圆筒的设计 62

4.3.1 图算法的原理 62

4.3.2 外压圆筒的图算法 65

4.3.3 外压球壳的图算法 69

4.4 外压封头的设计 70

4.4.1 外压凸形封头 70

4.4.2 外压锥形封头 71

4.5 加强圈的设计计算 72

4.5.1 加强圈的结构和设置 72

4.5.2 加强圈的图算法 75

4.6 圆筒的轴向稳定性校核 78

思考题 78

第5章 化工设备主要零部件 80

5.1 法兰连接 80

5.1.1 法兰的类型 80

5.1.2 法兰的密封 81

5.1.3 法兰标准 85

5.1.4 压力容器法兰 85

5.1.5 管法兰连接 96

5.2 容器的开孔与补强 99

5.2.1 开孔附近的应力集中 100

5.2.2 压力容器的开孔限制 101

5.2.3 补强结构 101

5.2.4 等面积补强计算 103

5.2.5 补强圈的结构尺寸 104

5.2.6 检查孔 107

5.2.7 视镜 109

5.2.8 接管 112

5.3 容器支座 114

5.3.1 卧式设备支座 115

5.3.2 立式设备支座 120

5.3.3 球罐支座 129

5.4 安全泄放装置 130

5.4.1 安全阀 131

5.4.2 爆破片 132

思考题 133

第6章 高压容器 136

6.1 厚壁圆筒应力分析 136

6.1.1 弹性应力分析 136

6.1.2 温度变化引起的温差应力 139

6.2 高压容器的结构 141

6.2.1 高压容器的结构特点 141

6.2.2 高压容器的结构 142

6.3 高压筒体的失效及强度计算 145

6.3.1 高压容器的失效及强度设计准则 145

6.3.2 高压圆筒的强度计算 147

6.4 高压筒体的自增强 148

6.4.1 厚壁圆筒自增强方法 149

6.4.2 自增强圆筒的特点 150

6.5 高压容器的密封结构 150

6.6 高压容器的开孔 154

6.6.1 高压容器补强结构 154

6.6.2 高压容器结构补强的强度设计准则 154

6.7 高压容器的主要零部件设计 155

6.7.1 高压容器连接螺栓的设计 155

6.7.2 高压容器的封头设计 156

6.7.3 高压容器筒体端部的设计 157

思考题 160

第7章 换热器 161

7.1 换热器的类型及特点 161

7.1.1 按作用原理或传热方式分类 161

7.1.2 间壁式换热器分类 162

7.2 管壳式换热器的基本类型 167

7.2.1 固定管板式换热器 168

7.2.2 浮头式换热器 168

7.2.3 U形管换热器 169

7.2.4 填料函式换热器 170

7.2.5 釜式换热器 170

7.3 管壳式换热器的主要结构 171

7.3.1 壳体 171

7.3.2 换热管 171

7.3.3 管板 173

7.3.4 折流板与挡板 176

7.3.5 管箱 179

7.3.6 膨胀节 180

7.4 列管式换热器设计或选用中应注意的问题 180

7.4.1 流体流经管程或壳程的选择原则 180

7.4.2 流体流速的选择 181

7.4.3 流体进出口温度的确定 181

7.4.4 提高管内膜系数的方法——多管程 182

7.4.5 提高管外膜系数的方法——装置挡板 182

7.4.6 管子的规格 182

思考题 182

第8章 塔设备 184

8.1 概述 184

8.2 板式塔 186

8.2.1 板式塔分类 186

8.2.2 板式塔种类 186

8.2.3 板式塔的结构 190

8.3 填料塔 202

8.3.1 填料 202

8.3.2 液体喷淋装置 207

8.3.3 液体收集再分布器 210

8.3.4 填料支承结构 210

8.3.5 填料床层限位圈和填料压板 211

思考题 211

第9章 反应设备 213

9.1 概述 213

9.1.1 反应设备的应用 213

9.1.2 反应设备的种类和特点 213

9.2 搅拌反应器 215

9.2.1 总体结构 215

9.2.2 搅拌釜体和传热装置 216

9.2.3 搅拌装置 221

9.2.4 传动装置 225

思考题 232

附录一 压力容器常用钢板许用应力 234

附录二 压力容器常用钢管许用应力 237

附录三 常用锻件许用应力 239

附录四 椭圆形封头尺寸和质量（JB/T 4746—2002） 241

附录五 热轧型钢 243

参考文献 251