化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)

前言

　　隨著教學(xué)改革的不斷深人，不同學(xué)校對過程機(jī)械相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提出了不同的要求?？紤]化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、高分子材料、環(huán)境科學(xué)、生物化學(xué)等專業(yè)的課程設(shè)置，結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐，將“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”和“工程力學(xué)”內(nèi)容進(jìn)行整合，編寫了本書?！　”緯闹饕攸c(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：　?。?）通過相互滲透、融會(huì)貫通、精選特色等保持了原系列教材的特點(diǎn)　　由刁玉瑋教授主編的《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》一直是國內(nèi)許多院?；すに囶悓I(yè)的首選教材，已經(jīng)再版6次，作為“十五”和“十一五”規(guī)劃教材，深受廣大師生的歡迎。本書的“化工設(shè)備材料”“化工容器設(shè)計(jì)”篇按照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》一書的基本構(gòu)架編寫，主要內(nèi)容保持不變；“典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)”篇重新進(jìn)行編寫。由銀建中副教授主編的《工程力學(xué)》作為高等學(xué)校理工科規(guī)劃教材一直是化工工藝類學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)教材。本書的“工程力學(xué)基礎(chǔ)”篇保留了《工程力學(xué)》一書的特色內(nèi)容。　?。?）在內(nèi)容和表達(dá)方面，盡可能反映學(xué)科的最新發(fā)展趨勢，保證教材與時(shí)俱進(jìn)　　根據(jù)最新國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)范，在“化工設(shè)備材料”篇中，將最新材料標(biāo)準(zhǔn)、材料牌號等進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整，有助于教師和學(xué)生對新標(biāo)準(zhǔn)的了解?！暗湫突ぴO(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)”篇中塔設(shè)備設(shè)計(jì)內(nèi)容完全符合最新標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，便于學(xué)生在掌握基本設(shè)計(jì)理論的同時(shí)，適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)對典型設(shè)備的設(shè)計(jì)要求?！　。?）注重解決工程實(shí)際問題的能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)　　在典型壓力容器結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析時(shí)，注重與工程實(shí)際問題緊密結(jié)合，以典型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工程意義為重點(diǎn)，對典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析與討論，提高解決工程實(shí)際問題的能力，把復(fù)雜的推導(dǎo)和理論分析留給學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和資料自主學(xué)習(xí)解決?！　”緯峁┝诉m量的習(xí)題，通過精選習(xí)題，讓學(xué)生有問題可思考，有問題可研究?！　⒓颖緯帉懝ぷ鞯挠校河鹘×肌ⅠR源、銀建中、夏遠(yuǎn)景、劉學(xué)武、李岳、伊軍。全書由喻健良教授統(tǒng)稿并最終定稿?！　≡诒緯帉戇^程中，伊軍高級工程師提出了關(guān)于適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)范要求的寶貴建議。　　在本書編寫過程中，參考借鑒了許多優(yōu)秀教材和工程設(shè)計(jì)資料，使編者受益匪淺，在此表示衷心的感謝！　　限于編者的學(xué)識和水平，書中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤之處在所難免，懇請讀者指正。

內(nèi)容概要

　　隨著教學(xué)改革的不斷深入，不同學(xué)校對過程機(jī)械相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提出了不同的要求?？紤]化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、高分子材料、環(huán)境科學(xué)、生物化學(xué)等專業(yè)的課程設(shè)置，結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐，將“化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)”和“工程力學(xué)”內(nèi)容進(jìn)行整合，編寫了《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》?！　　痘ぴO(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：　?。?）通過相互滲透、融會(huì)貫通、精選特色等保持了原系列教材的特點(diǎn)　　由刁玉瑋教授主編的《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》一直是國內(nèi)許多院?；すに囶悓I(yè)的首選教材，已經(jīng)再版6次，作為“十五”和“十一五”規(guī)劃教材，深受廣大師生的歡迎。《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》的“化工設(shè)備材料”“化工容器設(shè)計(jì)”篇按照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》一書的基本構(gòu)架編寫，主要內(nèi)容保持不變；“典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)”篇重新進(jìn)行編寫。由銀建中副教授主編的《工程力學(xué)》作為高等學(xué)校理工科規(guī)劃教材一直是化工工藝類學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)教材。《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》的“工程力學(xué)基礎(chǔ)”篇保留了《工程力學(xué)》一書的特色內(nèi)容。　?。?）在內(nèi)容和表達(dá)方面，盡可能反映學(xué)科的最新發(fā)展趨勢，保證教材與時(shí)俱進(jìn)　　根據(jù)最新國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)范，在“化工設(shè)備材料”篇中，將最新材料標(biāo)準(zhǔn)、材料牌號等進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整，有助于教師和學(xué)生對新標(biāo)準(zhǔn)的了解?！暗湫突ぴO(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)”篇中塔設(shè)備設(shè)計(jì)內(nèi)容完全符合最新標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，便于學(xué)生在掌握基本設(shè)計(jì)理論的同時(shí)，適應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)對典型設(shè)備的設(shè)計(jì)要求。　?。?）注重解決工程實(shí)際問題的能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)　　在典型壓力容器結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析時(shí)，注重與工程實(shí)際問題緊密結(jié)合，以典型結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工程意義為重點(diǎn)，對典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析與討論，提高解決工程實(shí)際問題的能力，把復(fù)雜的推導(dǎo)和理論分析留給學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)和資料自主學(xué)習(xí)解決。

書籍目錄

第1篇 工程力學(xué)基礎(chǔ)第1章 引言1.1 構(gòu)件1.2 強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性1.3 基本變形形式第2章 軸向拉伸與壓縮2.1 拉伸與壓縮的基本概念2.2 物體的內(nèi)力截面法2.2.1 內(nèi)力的概念2.2.2 截面法求內(nèi)力2.3 拉伸與壓縮時(shí)的應(yīng)力分析2.3.1 應(yīng)力的概念2.3.2 軸向拉壓時(shí)橫截面上的應(yīng)力2.4 拉伸與壓縮變形胡克定律2.4.1 縱向變形2.4.2 橫向變形2.4.3 胡克定律2.5 軸向拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算2.5.1 許用應(yīng)力與安全系數(shù)2.5.2 軸向拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度條件2.6 熱應(yīng)力的概念2.7 應(yīng)力集中的概念習(xí)題第3章 剪切與圓軸扭轉(zhuǎn)3.1 剪切與擠壓3.1.1 剪切3.1.2 擠壓3.1.3 剪切與擠壓的強(qiáng)度計(jì)算3.1.4 剪應(yīng)變與剪切胡克定律簡介3.2 扭轉(zhuǎn)3.2.1 扭轉(zhuǎn)的基本概念3.2.2 扭轉(zhuǎn)時(shí)外力的計(jì)算3.2.3 扭轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)力的計(jì)算3.3 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力及強(qiáng)度條件3.3.1 剪應(yīng)變分布規(guī)律3.3.2 剪應(yīng)力分布規(guī)律3.3.3 以靜力平衡求剪應(yīng)力3.3.4 截面的幾何性質(zhì)、強(qiáng)度條件3.4 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形及剛度條件3.4.1 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形分析3.4.2 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度條件習(xí)題第4章 梁的彎曲4.1 基本概念4.2 彎曲時(shí)的內(nèi)力分析4.2.1 彎曲內(nèi)力4.2.2 剪力和彎矩符號規(guī)則4.3 彎矩圖4.4 彎曲時(shí)的應(yīng)力和強(qiáng)度計(jì)算4.4.1 平面假設(shè)與變形的幾何關(guān)系4.4.2 物理方程與應(yīng)力分布4.4.3 靜力平衡方程4.4.4 彎曲正應(yīng)力公式適用范圍的討論4.5 截面幾何性質(zhì)4.5.1 常用截面的幾何性質(zhì)4.5.2 組合截面的幾何性質(zhì)4.6 彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件4.7 梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)4.7.1 支承的合理安排4.7.2 載荷的合理布置4.7.3 截面形狀的合理設(shè)計(jì)4.8 梁的彎曲變形4.8.1 梁的彈性曲線、撓度和轉(zhuǎn)角4.8.2 彈性曲線的近似微分方程4.8.3 用疊加法求梁的變形4.8.4 粱的剛度校核提高抗彎剛度的措施習(xí)題第5章 強(qiáng)度理論與組合變形5.1 強(qiáng)度理論簡介5.2 組合變形的概念5.3 拉伸（壓縮）與彎曲組合變形5.4 扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形5.4.1 扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形時(shí)的應(yīng)力分析5.4.2 扭轉(zhuǎn)與彎曲時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算習(xí)題第6章 壓桿穩(wěn)定6.1 工程中的穩(wěn)定性問題6.2 兩端球鉸支細(xì)長壓桿的臨界力6.3 桿端不同約束條件下細(xì)長壓桿的臨界力6.4 壓桿臨界應(yīng)力與歐拉公式的適用范圍6.4.1 臨界應(yīng)力和柔度6.4.2 歐拉公式的適用范圍6.4.3 中柔度壓桿的臨界應(yīng)力公式6.5 壓桿穩(wěn)定性校核6.5.1 壓桿穩(wěn)定性安全準(zhǔn)則6.5.2 壓桿穩(wěn)定性校核的安全系數(shù)法6.6 工程中提高壓桿穩(wěn)定性的措施6.7 其他構(gòu)件穩(wěn)定問題簡介習(xí)題第二篇 化工設(shè)備材料第7章 材料基礎(chǔ)知識7.1 鋼材生產(chǎn)基本知識7.1.1 煉鋼爐7.1.2 爐外精煉7.1.3 脫氧工藝7.1.4 幾個(gè)基本術(shù)語7.1.5 鋼材分類7.1.6 鋼鐵牌號及表示方法7.1.7 鋼材的熱處理7.2 材料的性能7.2.1 力學(xué)性能7.2.2 物理性能7.2.3 化學(xué)性能7.2.4 工藝性能第8章 化工設(shè)備材料及其選擇8.1 碳鋼8.2 低合金鋼及化工設(shè)備用特種鋼8.2.1 合金元素對鋼性能的影響8.2.2 低合金鋼8.2.3 鍋爐和壓力容器用鋼板8.2.4 不銹耐酸鋼8.2.5 耐熱鋼8.2.6 低溫用鋼8.2.7 鋼材的品種和規(guī)格8.2.8 化工設(shè)備用鋼的選材原則8.3 有色金屬材料8.3.1 鋁及其合金8.3.2 銅及其合金8.3.3 鉛及其合金8.3.4 鈦及其合金8.4 非金屬材料8.4.1 無機(jī)非金屬材料8.4.2 有機(jī)非金屬材料第9章 化工設(shè)備的腐蝕及防腐措9.1 金屬的腐蝕9.1.1 金屬腐蝕的評定方法9.1.2 化學(xué)腐蝕9.1.3 電化學(xué)腐蝕9.2 晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕9.3 金屬腐蝕破壞的形式9.4 金屬設(shè)備的防腐措施習(xí)題第3篇 化工容器設(shè)計(jì)第10章 容器設(shè)計(jì)的基本知識10.1 容器的分類與結(jié)構(gòu)10.1.1 容器的分類10.1.2 容器的結(jié)構(gòu)10.2 容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化10.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的意義10.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化的基本參數(shù)10.3 壓力容器的安全監(jiān)察10.3.1 我國壓力容器的基本狀況10.3.2 我國壓力容器安全監(jiān)察體制10.4 現(xiàn)行壓力容器安全監(jiān)察法規(guī)、規(guī)范介紹10.5 壓力容器建造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范10.5.1 壓力容器建造標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容10.5.2 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化體系10.6 壓力容器國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)簡介10.6.1 各國主要壓力容器標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)和地位10.6.2 各國壓力容器分類的原則10.6.3 各國主要標(biāo)準(zhǔn)的壓力適用范圍10.6.4 在標(biāo)準(zhǔn)中及時(shí)體現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用10.6.5 我國主要壓力容器建造標(biāo)準(zhǔn)瓶食10.7 《鋼制壓力容器》簡介10.7.1 適用范圍10.7.2 不適用范圍10.7.3 超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍的設(shè)計(jì)問題10.8 設(shè)計(jì)載荷條件10.9 壓力容器設(shè)計(jì)壽命10.10 容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求習(xí)題第11章 內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析11.1 回轉(zhuǎn)殼體的應(yīng)力分析——薄膜應(yīng)力理論11.1.1 薄壁容器及其應(yīng)力特點(diǎn)11.1.2基本概念與基本假設(shè)11.1.3 經(jīng)向應(yīng)力計(jì)算公式——區(qū)域平衡方程式11.1.4 環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式——微體平衡方程式11.1.5 軸對稱回轉(zhuǎn)殼體薄膜理論的應(yīng)用范圍11.2 薄膜理論的應(yīng)用11.2.1 受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體11.2.2 受氣體內(nèi)壓的球形殼體11.2.3 受氣體內(nèi)壓的橢球殼體（橢圓形封頭）11.2.4 受氣體內(nèi)壓的錐形殼體11.2.5 受氣體內(nèi)壓的碟形殼體（碟形封頭）11.2.6 例題11.3 內(nèi)壓圓筒邊緣應(yīng)力11.3.1 邊緣應(yīng)力的概念11.3.2 邊緣應(yīng)力的特點(diǎn)11.3.3 對邊緣應(yīng)力的處理習(xí)題第12章 內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)12.1 強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基本知識12.1.1 關(guān)于彈性失效的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則12.1.2 強(qiáng)度理論及其相應(yīng)的強(qiáng)度條件12.2 內(nèi)壓薄壁圓筒殼與球殼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)12.2.1 強(qiáng)度計(jì)算公式12.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定12.2.3 容器的厚度和最小厚度12.2.4 壓力試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核12.2.5 例題12.3 內(nèi)壓圓筒封頭的設(shè)計(jì)12.3.1 半球形封頭12.3.2 橢圓形封頭12.3.3 碟形封頭12.3.4 球冠形封頭12.3.5 錐形封頭12.3.6 平板封頭12.3.7 例題12.3.8 封頭的選擇習(xí)題第13章 外壓圓筒與封頭的設(shè)計(jì)13.1 概述13.1.1 外壓容器的失穩(wěn)13.1.2 容器失穩(wěn)型式的分類13.2 臨界壓力13.2.1 臨界壓力的概念13.2.2 影響臨界壓力的因素13.2.3 彈性失穩(wěn)的理論計(jì)算方法13.2.4 長圓筒、短圓筒和剛性圓筒13.2.5 臨界壓力的理論計(jì)算13.2.6 臨界長度13.3 外壓圓筒的工程設(shè)計(jì)13.3.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則13.3.2 外壓圓筒壁厚設(shè)計(jì)的圖算法13.3.3 外壓容器的試壓13.3.4 例題13.4 軸向受壓圓筒失穩(wěn)計(jì)算13.5 外壓球殼與凸形封頭的設(shè)計(jì)13.5.1 外壓球殼和球形封頭的設(shè)計(jì)13.5.2 凸面受壓封頭的設(shè)計(jì)13.5.3 例題13.6 外壓圓筒加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)13.6.1 加強(qiáng)圈的作用與結(jié)構(gòu)13.6.2 加強(qiáng)圈的間距13.6.3 加強(qiáng)圈的尺寸設(shè)計(jì)13.6.4 加強(qiáng)圈與圓筒間的連接13.6.5 例題習(xí)題第14章 容器零部件14.1 法蘭連接14.1.1 法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理14.1.2 法蘭的結(jié)構(gòu)與分類14.1.3 影響法蘭密封的因素14.1.4 法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用14.2 容器支座14.2.1 臥式容器支座……第4篇 典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)第15章 管殼式換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)第16章 塔設(shè)備設(shè)計(jì)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章 軸向拉伸與壓縮　　2.2 物體的內(nèi)力截面法　　2.2.1 內(nèi)力的概念　　為了對拉壓桿進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，首先介紹內(nèi)力的概念及其計(jì)算方法。構(gòu)件在不受外力作用時(shí)，其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的力，也就是構(gòu)件內(nèi)部本來就有內(nèi)力存在。當(dāng)構(gòu)件在外力作用下發(fā)生變形時(shí)，其內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)問的相對位置要發(fā)生改變（即質(zhì)點(diǎn)被迫離開其原來的平衡位置），伴隨這種改變，各質(zhì)點(diǎn)問原有的相互作用力也必然發(fā)生變化。這種由于外力作用而引起的各質(zhì)點(diǎn)間相互作用力的改變量，稱為“附加內(nèi)力”，簡稱內(nèi)力。顯然，內(nèi)力總是伴隨著構(gòu)件的變形而產(chǎn)生，同時(shí)也具有抵抗外力、阻止其使構(gòu)件進(jìn)一步變形，而且在外力去除后使構(gòu)件變形消失的特性。構(gòu)件的內(nèi)力是由外力引起的，并隨外力的增加而增加。對某一材料來說，內(nèi)力的增大是有一定限度的，如果超過了這個(gè)限度，構(gòu)件就要破壞，可見，內(nèi)力與構(gòu)件的強(qiáng)度密切相關(guān)。為了保證構(gòu)件在外力作用下能安全、正常地工作，就必須研究構(gòu)件的內(nèi)力，并計(jì)算由外力引起的內(nèi)力。內(nèi)力分析是解決構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題的基礎(chǔ)。

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