前言 为适应科学技术的发展,必须加强基础理论的学习,本书编写时,力求将有关理论阐 述清楚并使条理化,如把过去分散在各章节中的弹性力学的平面、空间和板壳问题以及塑性力 学的有关概念有机的结合起来,作为第一篇化工容器的力学基础”。本书还适当补充了有关结 构分析和工程方面的知识,并对现代压力容器设计中所用的应力分类、低循环疲劳、断裂力 学以及高温蠕变等概念作了介绍。 书中各章均有例题,并附有习题供选用。 本书采用国际单位制。但在引用标准中的某些规定性的数字或图表时,沿用原标准中的 单位制,例如,引用65年版“钢制石油化工压力容器设计规定”中的数字或表时仍保留原工 程单位制,但在引用的数据或图表下面加附注,给出换算成国际单位制的换算系数 本书绪论和第八章由河北工学院胡修慈编写,第一章至第四章由天津大学吴文林编写 第五、六两章由河北工学院胡宗和编写,第七章和第十章由天津大学李儒编写,第九章由河 北工学院程金凤编写,附录由李儒、胡修慈汇編。 本书初稿曾在天津大学、河北工学院、天津轻工业学院化工机械专业试用,同时由天津 轻工业学院潘永康、林振德,河北工学院董大勤及天津大学聂清德、师明泽等同志分别对各 章进行初审。然后根据试用和初审意见作了修改,最后由华东化工学院吴泽炜教投主审 由于编写人员水平有限,经验不足,错误在所难免,衷心希望读者批评指正。 编者 九八六年七月 40907
目 录 绪论 第一节化工设备的甚本要求 安全与可行性方面的要求 技术经济指标 二节化工设备用材料的性能→…… 性能 二、耐蚀性能 勿理性能 四、制造工艺性能 五、组织与成份 第三节化工容器常用钢材及焊接结构…… 碳钢 二、普通低合盒钢 不锈耐酸钢 四、复合钢板… 第一篇化工容器的力学基础 第一章弹-塑性理论分析方法 …10 第一背弹-性力学的内容和分析方法 电uds电命 1-1-1弹性力学的内容…………“m……m……“………………… 1-1-2弹性力学中的几个基本概念 葉〓节彈汔的平面问題……………·…s………… 12 1-2-1平面应力和平面应变……… a甲, 非品 1-2-2平面问题的基本方程 13 问题的边界条件… …:11111:17 1-2-4平面问题的解法…Mw 1-2-5应力函数 第三节弹性力攣平面问題的镊坐标解答 1-3-1·极坐标中的基本方程 23 1-3-2乎面轴对称问题……………………… 1-3-3解注举例…… 第四节弹性力学空闯轴对称问题 1-4-1.空间轴对称问题的基本方程 1-4-2用位移法解空间轴对称问题………41l 1-4=3.解举例 1-4-4.泓度应力问题…… 第五节塑性力学分析方法高述
1-5-1商单应力状志下的弹性力学问题 1-5-2复杂应力状态下的弹塑性力学问题………“…静 习题… 主要参考资料“……………… 第二章圆板理论→…………………………………“……“…… 第一节概述…… 第二节颤搋敏轴对称问题………………… 2-2-1圆板轴对称问题的基本方程…………M………w…… 承受均布载荷的圆板…… 2-2-3承受轴对称载荷的环板… 习题“………………·*…*… 主要参事资料…………………………… 第三章旋转薄壳理论…… ·89 第一节几个本概念 3-1-1旋转薄壳的几何概念 3-1-2基本假设……………“…“ 99 3-1-8外力与内力……… 第二节旋赣薄亮的羌力矩论 3-2-1无力矩理论的基本方程 3-2-2无力矩理论在几种常见壳体上的应用… 96 3-2-3无力矩论的岜范围… 第三节讓转薄亮的边问_… 3-3-1岡筒尧边缘弯曲的甚本方程………………… 106 3-3-2一般旋转壳边缘弯曲的应力和变形表达式 113 3-3-3边缘力和边緣弯矩的求解及边缘应力的计算…… 事击击 3-3-4边綠应力的性质及在设计中的考虑… 习题“…………M“…123 主果参半资料 124 算二篇化工容器设计 第四章内压容器设计…………………………………2 第一节概述““……… 4-1-1容器的分提………… 4-1-2压力容器的材料和钴构“… 4-1-3.内压容器的强度条转…… 中中击中增守平中 第二节内压容■……M 4-2-1缡和球壳的设计公式 4-2-2头的设计公式… 单物钟甲盘验自1 4-2-3几个设计淼数的选用 4-2-4容器结构设计注意事项“…… 4-2-5容器的压力试验………… 节现代压力密骂设话取的几个闯……… wwmnowweeas…161
3·1压力容的应力分类及限制………… 16r 压力容器的低循环疲芳…… 4-3-3压力容器的脆性断裂 4-3-4压力容器的蠕变问题… 习题 主要参考资料 心 第五章外压容器的稳定性及设计…………… 第一节外压客器的失稳及其计算公式………………… 5-1-1外压容器的失稳… 187 5-1-2外压作用下壁園筒体的理论计算公式…… 88 5-1-3外压作用下球形薄亮的瑾论计算公式……… 第二节外压客的图解法… 5-2-1外压圆筒体的图解法……………………… 196 5-2-2外压球壳的图解法… 202 第三节加强的设计 202 5-3-1加强圈的结构 202 5-3-2加强圈的计算…………………………………… 第四节外压封头设计 5-4-1凸形封头的廿算…………………………“… 5-4-2锺形封头及锥形筒体的计算…………… 例5-1 习题 主参考资料………6 12 第六章化工容器零部件设计 第一节客器的密封…… 我213 8-1-1容器密封结构分类及对密封結构的基本要求 213 6-1-2密封原理和影响密封的因素………… 6-1-3强制密封的设计 6-1-4自紧密封概述……………………… 第二节法兰……… 6-2-1法兰的类型………………"………………232 6-2-2法兰标准 6-2-3法兰设计… 例6-1 第三书客的开乳与补强 6-3-1壳体上开孔接管附近的应力集中系数计算……12-6 6-3-2开孔补强设计 的259 非的导H266 第四节容支鏖… 甲手萨卷电分 270 6-4-1立式设备支座…… 6-4-2卧式设备支座……………… 6-4-3球形容器支座…6624 的
例6-s 习题……………… 290 主要参考资料……… 第三篇典型化工设备及防腐蚀 第七章塔没备的结构及强度计算…… 第一节概述 第二节板式塔纯构…… 72一1总体结构………… 7-2-2塔盘结构w… 7-2-3大型塔盘的支承 本率…………298 7-2-4·裙座及阶沫器 299 7-2-5技术要求…4 第三节填料塔结构 7-3-1液体分布装置…… 7-3-2浓体的再分装置…… 7-3-3支承结构 非压看牙 四节塔的强度计算 本影…30 7-4-1塔的受载分析……………… 体的强计算及校核…… 7-4-3裙座的强度计算及校核“…… 例7 主耍参资料………………………… 鼒八章管壳式换热器的结构与强度设计………… 337 ~11·总体结枃与壳程流路……………………………1 -1-2系列型号……………………… -1-3压力与致密性试验 多-1-4换热器的振动……… 第二节结构… 342 各-2-1簣板 342 8-2-3管箱“……………… 8-2-4壳程站构 第正节管板的计算方法… -3-1一般介绍 3-3-2蓄本考虑… 8-3-3强度分析的基本方程……………………………… -3-4固定管板换熟器管板的应力分析………… 8-3-5浮头式换热器的管板计算… 368 8-3-8型管式换热器的管板计算… 时371 第四书影胀节 …371