緒論1

1壓力容器導(dǎo)言8

1.1壓力容器總體結(jié)構(gòu)8

1.1.1壓力容器基本組成8

1.1.2壓力容器零部件間的焊接10

1.2壓力容器分類10

1.2.1介質(zhì)危害性11

1.2.2壓力容器分類12

1.3壓力容器規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)14

1.3.1國外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)簡介15

1.3.2國內(nèi)主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)介紹16

思考題20

2壓力容器應(yīng)力分析21

2.1載荷分析21

2.1.1載荷21

2.1.2載荷工況22

2.2回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力分析23

2.2.1薄壁圓筒的應(yīng)力23

2.2.2回轉(zhuǎn)薄殼的無力矩理論24

2.2.3無力矩理論的基本方程26

2.2.4無力矩理論的應(yīng)用29

2.2.5回轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析33

2.3厚壁圓筒應(yīng)力分析39

2.3.1彈性應(yīng)力39

2.3.2彈塑性應(yīng)力46

2.3.3屈服壓力和爆破壓力49

2.3.4提高屈服承載能力的措施51

2.4平板應(yīng)力分析52

2.4.1概述52

2.4.2圓平板對稱彎曲微分方程53

2.4.3圓平板中的應(yīng)力56

2.4.4承受軸對稱載荷時環(huán)板中的應(yīng)力60

2.5殼體屈曲分析60

2.5.1概述60

2.5.2均布軸壓圓筒的臨界應(yīng)力62

2.5.3周向受外壓圓筒的臨界壓力63

2.5.4其他回轉(zhuǎn)薄殼的臨界壓力64

2.5.5殼體許用臨界載荷65

2.5.6殼體屈曲數(shù)值模擬方法65

2.6典型局部應(yīng)力66

2.6.1概述66

2.6.2受內(nèi)壓殼體與接管連接處的局部應(yīng)力66

2.6.3降低局部應(yīng)力的措施69

思考題70

習(xí)題71

3壓力容器材料及環(huán)境和時間對其性能的影響73

3.1壓力容器材料73

3.1.1壓力容器常用鋼材73

3.1.2有色金屬和非金屬75

3.2壓力容器制造工藝對鋼材性能的影響76

3.2.1塑性變形76

3.2.2焊接78

3.2.3熱處理81

3.3環(huán)境對壓力容器用鋼性能的影響82

3.3.1溫度83

3.3.2介質(zhì)87

3.3.3加載速率91

3.4壓力容器材料選擇91

3.4.1壓力容器用鋼的基本要求91

3.4.2壓力容器鋼材的選擇93

思考題95

4壓力容器設(shè)計96

4.1概述96

4.1.1設(shè)計要求96

4.1.2設(shè)計文件96

4.1.3設(shè)計條件97

4.2設(shè)計準(zhǔn)則98

4.2.1壓力容器失效98

4.2.2強(qiáng)度失效設(shè)計準(zhǔn)則101

4.2.3剛度失效設(shè)計準(zhǔn)則104

4.2.4屈曲失效設(shè)計準(zhǔn)則104

4.2.5泄漏失效設(shè)計準(zhǔn)則104

4.3常規(guī)設(shè)計105

4.3.1概述105

4.3.2圓筒設(shè)計107

4.3.3封頭設(shè)計124

4.3.4密封裝置設(shè)計134

4.3.5開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計157

4.3.6支座和檢查孔 163

4.3.7超壓泄放裝置165

4.3.8焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計168

4.3.9耐壓試驗174

4.3.10泄漏試驗175

4.4分析設(shè)計176

4.4.1概述176

4.4.2壓力容器的應(yīng)力分類178

4.4.3應(yīng)力強(qiáng)度計算181

4.4.4應(yīng)力強(qiáng)度限制183

4.4.5分析設(shè)計的應(yīng)用186

4.5疲勞分析187

4.5.1概述187

4.5.2低循環(huán)疲勞曲線187

4.5.3壓力容器的疲勞設(shè)計191

4.5.4影響疲勞壽命的其他因素194

4.6壓力容器設(shè)計技術(shù)進(jìn)展194

4.6.1可靠性設(shè)計194

4.6.2優(yōu)化設(shè)計195

4.6.3基于失效模式設(shè)計195

思考題196

習(xí)題196

5儲運(yùn)設(shè)備198

5.1概述198

5.1.1儲存介質(zhì)的性質(zhì)198

5.1.2裝量系數(shù)198

5.1.3環(huán)境對儲存設(shè)備的影響199

5.2儲罐的結(jié)構(gòu)199

5.2.1臥式圓柱形儲罐199

5.2.2立式平底筒形儲罐200

5.2.3球形儲罐203

5.2.4低溫儲槽207

5.3臥式儲罐設(shè)計208

5.3.1支座結(jié)構(gòu)及布置208

5.3.2設(shè)計計算210

5.4移動式壓力容器221

5.4.1汽車罐車221

5.4.2長管拖車224

思考題225

習(xí)題225

6換熱設(shè)備226

6.1概述226

6.1.1換熱設(shè)備的應(yīng)用226

6.1.2換熱設(shè)備分類及其特點(diǎn)226

6.1.3換熱器選型235

6.1.4換熱器相關(guān)技術(shù)發(fā)展動向236

6.2管殼式換熱器237

6.2.1基本類型237

6.2.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)239

6.2.3管板設(shè)計248

6.2.4膨脹節(jié)設(shè)計251

6.2.5管束振動和防止251

6.2.6設(shè)計方法254

6.3傳熱強(qiáng)化技術(shù)255

6.3.1傳熱強(qiáng)化概述255

6.3.2擴(kuò)展表面及內(nèi)插件強(qiáng)化傳熱257

6.3.3殼程強(qiáng)化傳熱261

思考題263

7塔設(shè)備264

7.1概述264

7.1.1塔設(shè)備的應(yīng)用264

7.1.2塔設(shè)備的選型264

7.2填料塔267

7.2.1填料267

7.2.2填料塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計271

7.3板式塔279

7.3.1板式塔的分類279

7.3.2板式塔的結(jié)構(gòu)279

7.3.3板式塔塔盤的結(jié)構(gòu)284

7.4塔設(shè)備的附件293

7.4.1除沫器293

7.4.2裙座294

7.4.3吊柱296

7.5塔的強(qiáng)度設(shè)計296

7.5.1塔的固有周期297

7.5.2塔的載荷分析300

7.5.3筒體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核307

7.5.4裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核308

7.6塔設(shè)備的振動310

7.6.1風(fēng)的誘導(dǎo)振動310

7.6.2塔設(shè)備的防振313

思考題313

8反應(yīng)設(shè)備315

8.1概述315

8.1.1反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用315

8.1.2反應(yīng)設(shè)備的分類與特征315

8.1.3常見反應(yīng)設(shè)備的特點(diǎn)316

8.2機(jī)械攪拌反應(yīng)設(shè)備320

8.2.1基本結(jié)構(gòu)320

8.2.2攪拌容器321

8.2.3攪拌器324

8.2.4攪拌軸設(shè)計333

8.2.5密封裝置337

8.2.6傳動裝置342

8.2.7機(jī)械攪拌設(shè)備技術(shù)進(jìn)展344

8.3微反應(yīng)器346

8.3.1概述346

8.3.2微/納反應(yīng)器347

8.3.3微反應(yīng)器的加工制造348

8.3.4微反應(yīng)器的發(fā)展前景352

思考題352

習(xí)題352

附錄A壓力容器設(shè)計常用標(biāo)準(zhǔn)354

附錄B過程設(shè)備設(shè)計圖樣的表達(dá)特點(diǎn)和設(shè)計實例358

附錄C中英文術(shù)語對照369

附錄D壓力容器材料373

附錄E過程設(shè)備設(shè)計常用381

參考文獻(xiàn)382 2100433B

全書分緒論、壓力容器篇和過程設(shè)備篇。在緒論中綜合介紹過程設(shè)備特點(diǎn)、基本要求和設(shè)計內(nèi)涵；壓力容器篇包括壓力容器結(jié)構(gòu)、應(yīng)力分析、材料及時間和環(huán)境對其性能的影響、設(shè)計準(zhǔn)則、常規(guī)設(shè)計、分析設(shè)計和疲勞設(shè)計等；過程設(shè)備篇包括儲運(yùn)設(shè)備、換熱設(shè)備、塔設(shè)備和反應(yīng)設(shè)備。

本書適合作為“過程裝備與控制工程”專業(yè)的教材或教學(xué)參考資料，也可供其他專業(yè)選用和社會讀者閱讀。

該教材是在董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著的《控制工程基礎(chǔ)》第3版的基礎(chǔ)上重新編寫的?！犊刂乒こ袒A(chǔ)》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相繼出版以來，該教材隨著“控制工程基礎(chǔ)”課程在全國各高等院校的機(jī)械類、儀器類等非控制專業(yè)逐漸普遍開設(shè)，以及本教材聲譽(yù)的不斷提升，對教材的需求量也穩(wěn)步增加。自出版以來根據(jù)需求該教材多次重新印刷，第1版11年時間累計印刷11次，總印數(shù)達(dá)53000冊；第2版5年多時間累計印刷10次，總印數(shù)達(dá)60000冊；第3版不到5年時間就累計12次印刷，總印數(shù)已達(dá)62500冊。

本課程相繼被評為清華大學(xué)、北京市和國家級精品課程，國家級精品資源共享課；清華大學(xué)等院校也將本課程確定為機(jī)械學(xué)院平臺課。除本校使用該教材外，另有約100所兄弟院校的儀器儀表類和機(jī)械類專業(yè)將我們編著的教材選為使用教材和研究生入學(xué)考試參考書。隨著需求量的增加，我們深感責(zé)任的加重，促使我們對于教材的編寫精益求精、與時俱進(jìn)，于是由目前在教學(xué)第一線的教師進(jìn)一步編寫了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基礎(chǔ)上各章都作了或多或少的補(bǔ)充和修改。鑒于LabVIEW是更加直觀方便的圖形化程序編譯平臺，在控制工程中得到越來越多的應(yīng)用，增加了LabVIEW工具在控制工程應(yīng)用的內(nèi)容，獨(dú)立成章，該章節(jié)由劉云峰副教授完成。該章介紹了借助LabVIEW，進(jìn)行控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、時間響應(yīng)分析、頻域響應(yīng)分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)綜合校正設(shè)計等。同時，為了方便更好地理解掌握教材其他章節(jié)論述的概念和方法，特基于LabVIEW設(shè)計編寫了配合教材使用的控制系統(tǒng)動態(tài)仿真、分析、演示軟件，不僅可以完成對控制系統(tǒng)在時域和頻域進(jìn)行特性仿真分析，還可以動態(tài)地分析和演示控制系統(tǒng)中不同參數(shù)及參數(shù)變化對系統(tǒng)特性的影響。

另外，根據(jù)實際工程和科研的基本需求和多年的教學(xué)經(jīng)驗，在各章節(jié)內(nèi)容論述上力求概念表達(dá)清楚準(zhǔn)確，加強(qiáng)對問題的歸納說明，同時也適當(dāng)增加了一些諸如內(nèi)模原理和內(nèi)?？刂坪喴榻B的內(nèi)容。

全書由董景新教授整理統(tǒng)編。

該教材廣泛參考了國內(nèi)外同類教材和其他有關(guān)文獻(xiàn)，保持并突出以下特點(diǎn):第4版前言控制工程基礎(chǔ)（第4版）(1) 突出機(jī)械運(yùn)動作為主要受控對象，并對其數(shù)學(xué)模型和分析綜合重點(diǎn)研究;

(2) 對自動調(diào)節(jié)原理基本內(nèi)容表達(dá)清楚，著重基本概念的建立和解決機(jī)電控制問題的基本方法的闡明，并簡化或略去與機(jī)電工程距離較遠(yuǎn)、較艱深的嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容;

(3) 引入和編寫較多的例題與習(xí)題，便于自學(xué);

(4) 反映機(jī)電一體化新技術(shù)和新分析方法。

對于屬于該書領(lǐng)域的非基本內(nèi)容，但在本領(lǐng)域文獻(xiàn)中時有出現(xiàn)的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關(guān)章節(jié)前注以“”號。

在有關(guān)LabVIEW章節(jié)的編寫中，得到NI公司中國區(qū)劉洋工程師在實驗設(shè)備和技術(shù)方面的支持幫助，并提供了部分素材，在此致謝！

該教材的編寫得到了國家高等教育精品課建設(shè)項目、北京市高等教育精品教材建設(shè)項目和清華大學(xué)精品課建設(shè)項目經(jīng)費(fèi)的支持，納入985清華大學(xué)名優(yōu)教材立項資助，在此表示衷心感謝。

編者2014年10月

(1) 過程設(shè)備設(shè)計（第四版）, 鄭津洋,桑芝富, 化學(xué)工業(yè)出版社, 2015

(2) 化工容器設(shè)計（第三版）. 王志文，化學(xué)工業(yè)出版社，2009

(3) 化工設(shè)備設(shè)計（第二版）. 聶清德，化學(xué)工業(yè)出版社，2002

(1) 過程設(shè)備設(shè)計（第四版）, 鄭津洋,桑芝富, 化學(xué)工業(yè)出版社, 2015

(2) 化工容器設(shè)計（第三版）. 王志文，化學(xué)工業(yè)出版社，2009

(3) 化工設(shè)備設(shè)計（第二版）. 聶清德，化學(xué)工業(yè)出版社，2002 2100433B