化工设备基础

第一章化工设备基本知识1

第一节化工生产对化工设备的基本要求1

一、化工生产的特点1

二、化工生产对化工设备的基本要求2

第二节化工容器结构与分类3

一、化工容器的基本结构3

二、化工容器与设备的分类4

第三节化工容器与设备有关标准规范简介6

一、常用材料标准6

二、压力容器规范简介7

第四节化工设备常用材料10

一、材料的性能10

二、钢的热处理11

三、金属材料12

四、非金属材料17

五、选材的基本原则18

第五节金属材料的腐蚀与防护19

一、腐蚀的概念19

二、腐蚀的类型19

三、防腐措施20

思考题22

第二章化工设备力学基础23

第一节物体的受力分析24

一、力的概念与基本性质24

二、约束及约束反力26

三、受力图27

四、平面汇交力系28

五、平面力偶系31

六、平面任意力系34

第二节轴向拉伸与压缩37

一、轴向拉伸与压缩的概念37

二、轴向拉伸与压缩时横截面上的内力38

三、轴向拉伸与压缩时横截面上的应力39

四、轴向拉伸与压缩时的强度计算40

五、轴向拉伸与压缩时的变形41

六、典型材料拉伸与压缩时的力学性能42

第三节剪切与挤压46

一、剪切概念及其强度计算46

二、挤压概念及其强度计算47

第四节圆轴扭转49

一、扭转的概念49

二、圆轴扭转时横截面上的内力50

三、圆轴扭转时横截面上的应力51

四、圆轴扭转时的变形52

五、圆轴扭转时的强度和刚度计算52

第五节直梁弯曲54

一、弯曲变形的概念54

二、直梁弯曲时的内力55

三、纯弯曲时横截面上的应力58

四、梁的正应力强度计算60

五、提高弯曲强度的主要措施61

第六节压杆稳定63

一、压杆稳定性的概念63

二、压杆的临界力和临界应力63

三、压杆稳定性计算65

四、提高压杆稳定性的措施66

思考题67

习题68

第三章连接与传动72

第一节连接72

一、螺纹连接72

二、轴毂连接73

三、轴间连接76

第二节带传动79

一、带传动的原理、特点、类型及应用场合79

二、普通V带和带轮80

三、带传动的失效、张紧、安装与维护81

第三节齿轮传动82

一、齿轮传动的特点、类型及应用场合82

二、齿轮传动比计算83

三、齿轮常用材料及选择84

四、齿轮传动失效84

第四节蜗杆传动85

一、蜗杆传动的特点、类型85

二、蜗杆传动的失效86

三、蜗杆、蜗轮的常用材料与结构86

四、蜗杆传动装置的润滑与维护88

第五节轴与轴承89

一、轴89

二、滑动轴承90

三、滚动轴承92

思考题95

习题96

第四章压力容器97

第一节内压薄壁容器97

一、内压薄壁圆筒与球壳的应力计算97

二、强度条件与壁厚计算99

三、设计参数的确定101

四、容器压力试验104

第二节内压容器封头107

一、常用封头的形式107

二、标准椭圆形封头及选用108

三、半球形封头109

四、碟形封头109

五、锥形封头110

六、平板形封头110

第三节容器附件111

一、容器设计的标准化112

二、法兰连接113

三、容器的支座121

四、容器的开孔与补强结构126

五、容器安全装置129

六、其他附件131

第四节外压容器132

一、外压容器的稳定性、临界压力计算133

二、外压容器设计参数的确定134

三、外压圆筒图算法134

四、外压封头图算法137

五、外压容器的压力试验138

六、提高外压容器稳定性的途径139

思考题140

习题141

第五章塔设备143

第一节填料塔144

一、填料144

二、填料支承装置145

三、液体喷淋装置147

四、液体再分布装置149

第二节板式塔151

一、总体结构与基本类型151

二、塔盘结构155

三、除沫装置161

四、进出口管装置163

五、人孔与手孔164

第三节塔体强度校核165

一、各种载荷计算166

二、塔体不同工况时的组合应力计算与校核170

三、塔体壁厚确定方法172

四、裙座结构172

第四节塔设备常见机械故障及排除方法174

一、塔设备的振动174

二、塔设备的腐蚀174

三、其他常见机械故障175

思考题176

第六章换热器177

第一节概述177

一、换热设备的分类177

二、间壁式换热器的主要类型178

第二节管壳式换热器182

一、管壳式换热器的形式与结构182

二、换热器壳体183

三、换热管184

四、管板185

五、管箱、折流板、挡板188

六、温差补偿装置191

第三节换热器技术的发展及标准化192

一、传热理论创新192

二、设备结构的改进193

三、换热器标准及选用193

第四节管壳式换热器的常见故障及排除方法196

一、管子的振动与防振措施196

二、管壁积垢196

三、管子的泄漏196

思考题196

第七章搅拌反应釜198

第一节概述198

一、反应釜的作用198

二、反应釜的设计198

三、搅拌反应釜的总体结构199

第二节釜体和传热装置199

一、釜体结构200

二、夹套结构201

三、蛇管结构202

四、顶盖202

五、工艺接管203

第三节反应釜搅拌装置204

一、搅拌器类型204

二、搅拌器的标准及选用206

三、搅拌轴206

四、挡板与导流筒208

第四节反应釜传动装置209

一、电动机的选用209

二、减速器的选用210

三、机架210

四、凸缘法兰211

五、安装底盖212

第五节反应釜轴封装置213

一、填料密封213

二、机械密封215

思考题217

第八章化工管路218

第一节压力管道概念218

一、压力管道的概念219

二、压力管道的分类与分级219

三、石油化工管道的分级219

第二节管子常用材料220

一、金属管220

二、非金属管221

三、管子选材原则222

第三节管径选择与壁厚确定222

一、影响管径大小的因素222

二、管径的计算与选用222

三、管子壁厚计算与选用223

第四节管件与阀门224

一、常用管件224

二、阀门225

第五节管路的连接231

一、焊接连接231

二、法兰连接231

三、螺纹连接231

四、承插式连接232

五、温差补偿装置233

第六节管路常见故障及排除方法234

一、做好管路维护工作234

二、管路常见故障及排除方法234

三、阀门故障及排除235

思考题236

第九章化工设备故障诊断237

第一节概述237

一、故障诊断的概念237

二、故障诊断的分类238

第二节常用故障诊断技术239

一、声振诊断239

二、温度诊断240

三、污染诊断241

四、无损诊断242

五、综合诊断246

第三节化工设备的故障诊断247

一、化工管道的故障诊断247

二、压力容器的故障诊断248

思考题251

参考文献252

　　本教材在第一版的基础上进行了修改、更新和完善。修订的主要内容如下：1.在每章前，增加了“能力目标、知识要素、技能要求”的内容，以便师生把握教与学的重点。2.按国家和行业颁布的最新标准，更新了相关内容。3.在化工管路一章中增加了压力管道的内容，以突出化工管路安全运行的管理。4.对内容结构作了部分调整。如在第二章中，将剪切和挤压两个相关内容单独列为一节；在第五章塔设备中，按发展历史，将填料塔的内容放在板式塔之前讲授；第三章将机械传动与连接改为连接与传动等。　　本书是根据高等职业教育化工工艺类专业教学计划组织编写的。旨在使工艺类学生通过本课程的学习，获得必要的机械基础知识。　　全书共分九章。主要内容为：化工生产的特点及对化工设备的要求、化工设备的有关规范、化工设备常用材料及腐蚀与防护；物体受力与构件承载能力分析；机械传动和连接；内压容器和外压容器；塔设备的结构、强度校核、常见故障及排除方法；换热器的常见类型、基本结构、标准及选用、常见故障及排除；搅拌反应釜基本结构、搅拌装置、传动装置、轴封装置；化工管路与阀门；化工设备故障诊断技术及常用仪器仪表。　　本书除了作为工艺类学生教材之外，还可供相关专业选用和有关工程技术人员参考。