化工设备机械基础(高安全)（第四版）

1.《化工设备机械基础》第四版根据国家及行业现行标准，对第3版进行修订，内容新颖适用；

 

《化工设备机械基础》主要介绍了化工容器设计的基础知识，典型化工设备设计方法和工作原理，常用化工设备、机器的结构及用途。主要内容包括化工容器，化工设备常用材料及选择，内压薄壁容器的设计，外压容器设计，压力容器零部件，搅拌式反应器及其机械设计基础，塔设备及其机械设计基础，换热设备及常用化工设备。 全书采用国家法定计量单位和现行颁布的有关国家标准，内容丰富、概念清晰，从实用出发，深入浅出。适用于高职高专化工类及相关专业的学生选用，也可供有关部门的技术人员参考。

第一章化工容器1

第一节容器的结构与分类1

一、容器的结构1

二、容器的分类1

第二节容器零部件的标准化3

第三节压力容器的安全技术监察5

第四节容器机械设计的基本要求5

习题7

第二章化工设备常用材料及选择8

第一节材料的性能8

一、力学性能8

二、材料的化学性能12

三、材料的物理性能12

四、材料的加工工艺性能12

第二节化工设备常用材料的特性13

一、钢铁牌号及表示方法13

二、铁碳合金的组织结构15

三、碳素钢17

四、铸铁18

五、镇静钢、半镇静钢和沸腾钢19

六、钢的热处理19

第三节低合金钢及化工设备用的特种钢21

一、合金元素对钢的影响21

二、普通低合金钢22

三、容器钢23

四、锅炉钢23

五、不锈耐酸钢23

六、高温用钢24

七、低温用钢24

八、钢材的品种和规格26

第四节有色金属材料27

一、铝及其合金27

二、铜及其合金27

三、铅及其合金28

四、钛及其合金28

五、镍及其合金28

第五节非金属材料29

一、无机非金属材料29

二、有机非金属材料29

第六节金属材料的腐蚀与防腐措施30

一、金属的腐蚀31

二、金属腐蚀的评定方法33

三、金属腐蚀破坏的形式34

四、金属设备的防腐措施34

第七节化工设备材料的选择35

习题37

第三章内压薄壁容器的设计39

第一节内压薄壁容器中的应力分析39

一、薄壁容器应力特点39

二、内压薄壁圆筒的应力计算公式39

第二节内压圆筒边缘应力及其处理41

一、边缘应力的概念41

二、边缘应力的特点42

三、对边缘应力的处理43

第三节内压薄壁圆筒与封头的强度设计43

一、强度计算公式43

二、设计参数的确定45

三、容器最小壁厚52

四、容器的耐压试验及其强度校核52

五、例题54

第四节内压圆筒封头的设计55

一、半球形封头55

二、椭圆形封头55

三、碟形封头56

四、球冠形封头57

五、锥形封头58

六、平板封头63

习题68

第四章外压容器设计71

第一节概述71

一、外压容器的失稳71

二、容器失稳形式与影响因素71

第二节临界压力及其计算72

一、长圆筒72

二、短圆筒73

三、刚性圆筒74

四、临界长度74

第三节外压圆筒的设计计算74

一、图算法75

二、设计参数79

第四节加强圈81

一、加强圈的作用与结构81

二、加强圈间距82

三、加强圈尺寸82

第五节外压封头设计83

一、外压凸形封头83

二、外压圆锥形封头84

习题86

第五章压力容器零部件87

第一节容器法兰与管法兰87

一、法兰连接结构与密封原理87

二、法兰的结构与分类88

三、影响法兰密封的因素92

四、法兰标准及选用94

第二节容器支座106

一、立式容器支座106

二、卧式容器支座109

第三节容器的开孔补强113

一、开孔应力集中现象及其原因113

二、开孔补强设计的原则与补强结构115

第四节容器附件119

一、接口管119

二、凸缘119

三、手孔与人孔120

四、视镜120

第五节容器设计举例121

一、罐体壁厚设计121

二、封头厚度设计121

三、鞍座122

四、人孔123

五、人孔补强124

六、接管124

七、设备总装配图125

习题126

第六章搅拌式反应器及其机械设计基础129

第一节概述129

第二节反应器壳体结构设计130

一、壳体设计130

二、附件的结构132

第三节搅拌器135

一、搅拌器的类型135

二、搅拌器的选型135

第四节传动装置及搅拌轴137

一、电动机137

二、搅拌轴138

第五节轴封141

一、填料密封141

二、机械密封141

习题142

第七章塔设备及其机械设计基础143

第一节概述143

第二节板式塔144

一、塔盘结构144

二、塔盘的结构及支承147

第三节填料塔结构149

一、总体结构149

二、填料149

三、填料支承结构150

四、喷淋装置151

五、液体再分布装置153

第四节塔体与裙座的强度计算154

一、塔体载荷分析154

二、塔体稳定校核和强度校核159

三、裙座及其强度校核161

习题163

第八章换热设备166

第一节概述166

一、管壳式换热器的结构及主要零部件166

二、管壳式换热器的结构类型167

第二节管板式换热器换热管的选用及其与管板的连接169

一、换热管的选用169

二、管子与管板的连接170

第三节管板与管板连接结构172

一、管板172

二、管板材料172

三、管板结构173

四、换热管在管板上的排列形式173

五、管间距174

六、管箱与管束的分程174

七、管程接管与挡板和导流筒175

八、折流板、支承板、旁路挡板及拦液板的作用与结构177

九、管板与壳体的连接结构179

第四节管壳式换热器的温差应力180

一、管壁与壳壁温度差引起的温差应力180

二、管子拉脱力的计算182

三、温差应力的补偿183

第五节管壳式换热器的设计与选型185

一、固定管板式换热器的工艺计算185

二、固定管板式换热器的标准化186

第六节管壳式换热器的机械设计举例187

一、已知条件187

二、计算187

习题193

第九章常用化工设备195

第一节液体输送设备(化工用泵）195

一、液体输送设备概述195

二、离心泵195

三、其他类型化工用泵206

第二节干燥设备214

一、干燥过程的基础214

二、干燥设备分类及选型218

三、主要干燥设备219

第三节离心分离设备243

一、旋风分离器243

二、离心机251

习题261

参考文献263

 

本书自2008年1月出版以来，得到了相关高职高专院校师生和广大读者的厚爱。为了更好地适应化工产业的发展，更好地服务于广大读者，更加符合高职教育改革和人才培养质量提高的要求，我们与河南开元气体装备有限公司合作，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，对本书进行了修订再版。

第四版教材在修订中保持了本书的原有特色，更新了国家最新设计审核使用的标准，使本书的结构体系更为完整，更加贴合工程实际。本书立足高职高专化工类的教学特点，兼顾工科一般院校的教学要求，按照校企合作开发课程建设目标，本着“实用够用、有所拓宽、适当提高”的原则而编写。本书各章配有适量的例题和内容丰富的思考题与习题。适用于高职高专院校化工工艺类及相关专业学生使用，也可供相关技术人员参考。

第四版教材由开封大学高安全、刘明海任主编，由河南开元气体装备有限公司王玮、泰安技师学院张振福、内蒙古化工职业学院韩春杰任副主编。第一章至第三章由高安全、张振福编写，第四章至第五章由刘明海、王玮编写，第六章由韩春杰编写，第七章至第八章由崔金海编写，第九章由王迪编写，全书由高安全统稿并审核。

河南开元气体装备有限公司王玮对全书所用的设计标准规范进行了整理修订。河南质量工程职业学院符明淳参与了本书的资料整理。平原大学杨丽云全篇审阅书稿，并对本书的编写提出了许多宝贵意见和建议。

由于编者水平有限，虽尽努力，难免有不妥之处，诚请广大师生读者指正。

编者

2018年8月