過程裝備學(xué)成套技術(shù)

本教材為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。

本課程內(nèi)容包括工藝開發(fā)、項(xiàng)目可行性研究、環(huán)境評(píng)價(jià)、過程工業(yè)生產(chǎn)裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)器設(shè)備選型、單參數(shù)自控設(shè)計(jì)、壓力管道設(shè)計(jì)、絕熱、防腐蝕、安裝、試車等生產(chǎn)裝置建設(shè)有關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)。

新版教材對(duì)管道設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了全面修訂。引入壓力管道的概念，將壓力管道的基礎(chǔ)知識(shí)、材料選擇、零部件、強(qiáng)度計(jì)算、柔性分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、振動(dòng)等各項(xiàng)內(nèi)容全部按最新規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改編，與工程實(shí)踐完全一致?！”緯木帉懽谥际切麚P(yáng)知識(shí)集成，靈活運(yùn)用，密切結(jié)合工程實(shí)踐的理念。

新版中增加了綜合自檢習(xí)題，供讀者自我檢測(cè)對(duì)知識(shí)掌握的程度和綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。綜合自檢習(xí)題是根據(jù)多年考試、考核的題目整理改編成的，具有很強(qiáng)的可行性和很高的可信度。

本書可供過程裝備與控制工程專業(yè)、過程工業(yè)工藝類專業(yè)本、?？茖W(xué)生作為選修課教材，也可供各行業(yè)從事過程工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理工作的技術(shù)人員參考。

本教材為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材，編寫宗旨是宣揚(yáng)知識(shí)集成，靈活運(yùn)用，密切結(jié)合工程實(shí)踐的理念。新版中增加了綜合自檢習(xí)題，供讀者自我檢測(cè)對(duì)知識(shí)掌握的程度和綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。綜合自檢習(xí)題是根據(jù)多年考試、考核的題目整理改編成的，具有很強(qiáng)的可行性和很高的可信度。2100433B

1 概論

1.1 過程工業(yè)與過程裝備成套技術(shù)

1.1.1 過程工業(yè)

1.1.2 過程裝備成套技術(shù)

1.2 典型成套裝備示例

1.3 過程裝備成套技術(shù)的主要任務(wù)和基本要求

學(xué)習(xí)要求

參考文獻(xiàn)

2 工藝開發(fā)與工藝設(shè)計(jì)概述

2.1 工藝過程開發(fā)及工藝路線選擇

2.1.1 工藝過程開發(fā)程序

2.1.2 工藝路線選擇

2.2 工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容及設(shè)計(jì)文件

2.2.1 工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和程序

2.2.2 初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件

2.2.3 施工圖設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件

2.3 工藝設(shè)計(jì)中的全局性問題

學(xué)習(xí)要求

參考文獻(xiàn)

3 經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)

3.1 投資估算與成本分析

3.1.1 工程項(xiàng)目投資估算

3.1.2 工藝裝置投資估算方法

3.1.3 生產(chǎn)成本和費(fèi)用分析

3.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

3.2.1 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)

3.2.2 不確定性分析與方案比較

《過程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南》既可作為選修課教材，也可作為畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的教學(xué)參考書，還可供廣大工程技術(shù)人員作為工程設(shè)計(jì)理論分析與實(shí)踐的有力助手。

1緒論

1.1工業(yè)過程與過程工業(yè)1

1.1.1工業(yè)過程1

1.1.2過程工業(yè)1

1.1.3過程工業(yè)的特點(diǎn)2

1.2典型成套裝備示例2

1.3過程裝備成套技術(shù)的主要任務(wù)和基本要求6

2項(xiàng)目可行性研究與評(píng)價(jià)

2.1項(xiàng)目審核、審批程序與要求8

2.2可行性研究報(bào)告9

2.2.1可行性研究的依據(jù)和基本要求9

2.2.2可行性研究報(bào)告內(nèi)容10

2.3工藝路線的選擇12

2.4經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)14

2.4.1財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)15

2.4.2國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)16

2.4.3不確定性分析與經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)分析18

2.4.4方案經(jīng)濟(jì)比選20

2.5節(jié)能評(píng)估21

2.5.1節(jié)能評(píng)估類型與方法21

2.5.2節(jié)能評(píng)估要求22

2.5.3節(jié)能評(píng)估報(bào)告內(nèi)容23

2.6環(huán)境影響評(píng)價(jià)24

2.6.1環(huán)境影響因素與評(píng)價(jià)方法24

2.6.2環(huán)境影響評(píng)價(jià)程序與要求25

2.6.3環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告26

2.7水土保持方案27

2.7.1水土保持方案編制要求28

2.7.2水土保持方案報(bào)告28

2.8安全評(píng)價(jià)29

2.8.1安全評(píng)價(jià)的分類30

2.8.2安全評(píng)價(jià)的基本程序與方法30

2.8.3安全評(píng)價(jià)報(bào)告31

2.9職業(yè)病危害評(píng)價(jià)33

2.9.1職業(yè)有害因素及職業(yè)病危害評(píng)價(jià)分類33

2.9.2職業(yè)病危害評(píng)價(jià)方法與程序34

2.9.3職業(yè)病危害評(píng)價(jià)報(bào)告內(nèi)容36

學(xué)習(xí)要點(diǎn)37

參考文獻(xiàn)38

3工藝流程設(shè)計(jì)

3.1工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容及設(shè)計(jì)文件39

3.1.1工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和程序39

3.1.2初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件39

3.1.3施工圖設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件42

3.2工藝設(shè)計(jì)中的全局性問題43

3.2.1廠址的選擇與總圖布置43

3.2.2安全防火與環(huán)境保護(hù)43

3.2.3公用工程44

3.2.4自動(dòng)控制45

3.2.5土建設(shè)計(jì)45

3.3工藝流程設(shè)計(jì)及工藝流程圖45

3.3.1工藝流程設(shè)計(jì)45

3.3.2工藝流程圖46

3.3.3工藝流程圖的繪制47

3.4設(shè)備布置圖55

學(xué)習(xí)要求60

參考文獻(xiàn)60

4過程裝備的設(shè)計(jì)與選型

4.1過程設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型61

4.1.1傳熱設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型61

4.1.2傳質(zhì)設(shè)備的設(shè)計(jì)69

4.1.3反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)72

4.1.4儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的設(shè)計(jì)74

4.2過程機(jī)械的選型75

4.2.1過程機(jī)械的選型原則75

4.2.2輸送機(jī)械的選型76

4.2.3分離機(jī)械的選型85

4.2.4干燥機(jī)械的選型88

學(xué)習(xí)要求91

習(xí)題91

參考文獻(xiàn)91

5過程裝備的布置設(shè)計(jì)

5.1過程裝備布置的一般原則93

5.2過程裝備的布置設(shè)計(jì)95

5.2.1管廊的布置95

5.2.2過程設(shè)備的布置設(shè)計(jì)97

5.2.3過程機(jī)械的布置設(shè)計(jì)110

學(xué)習(xí)要求115

參考文獻(xiàn)115

6管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.1過程工業(yè)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容116

6.1.1過程工業(yè)管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求116

6.1.2過程工業(yè)管道設(shè)計(jì)的任務(wù)117

6.1.3過程工業(yè)管道設(shè)計(jì)的一般程序119

6.2過程工業(yè)管道系統(tǒng)的組成與選用120

6.2.1管子120

6.2.2管件121

6.2.3管道附件124

6.3管道布置設(shè)計(jì)133

6.3.1管廊上管道的布置設(shè)計(jì)134

6.3.2過程設(shè)備的管道布置設(shè)計(jì)135

6.3.3過程機(jī)器的管道布置設(shè)計(jì)146

6.3.4管道布置計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖軟件152

6.4管道布置圖153

6.4.1管道布置平面圖的設(shè)計(jì)153

6.4.2管道空視圖156

6.5管道應(yīng)力分析與補(bǔ)償159

6.5.1管道應(yīng)力分析159

6.5.2管道的柔性設(shè)計(jì)161

6.5.3管道熱應(yīng)力補(bǔ)償165

6.5.4管道支吊架168

6.6管道的防振設(shè)計(jì)173

6.6.1往復(fù)式壓縮機(jī)管系的振動(dòng)173

6.6.2液擊引起的管道振動(dòng)176

6.6.3氣液兩相流引起的管道振動(dòng)179

學(xué)習(xí)要求181

參考文獻(xiàn)181

7過程控制工程設(shè)計(jì)

7.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)183

7.1.1過程控制系統(tǒng)方案的確定183

7.1.2過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)184

7.1.3單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則184

7.1.4單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例186

7.1.5串級(jí)控制187

7.2自動(dòng)化裝置的選型189

7.2.1儀表選型189

7.2.2控制閥的選型193

7.3微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)195

7.3.1系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)196

7.3.2總體方案設(shè)計(jì)197

7.3.3硬件設(shè)計(jì)198

7.3.4軟件設(shè)計(jì)198

7.3.5系統(tǒng)聯(lián)調(diào)199

7.4DCS及FCS199

7.4.1基本概念199

7.4.2用Field Point組成的 FCS系統(tǒng)201

7.4.3工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件Lookout203

7.5先進(jìn)過程控制系統(tǒng)介紹203

7.5.1自適應(yīng)控制系統(tǒng)204

7.5.2預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)204

7.5.3模糊控制系統(tǒng)204

7.5.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)205

學(xué)習(xí)要求205

參考文獻(xiàn)205

8絕熱設(shè)計(jì)

8.1絕熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)207

8.1.1絕熱結(jié)構(gòu)的形式207

8.1.2絕熱層材料的選取208

8.1.3防潮層材料的選取211

8.1.4保護(hù)層材料的選取212

8.2絕熱計(jì)算212

8.2.1絕熱層厚度的計(jì)算212

8.2.2經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算213

8.2.3最大允許熱、冷損失下絕熱層厚度計(jì)算方法215

8.3絕熱工程檢驗(yàn)與驗(yàn)收216

8.3.1材料的檢驗(yàn)216

8.3.2施工過程中的檢驗(yàn)217

8.3.3絕熱工程驗(yàn)收及交工218

學(xué)習(xí)要求219

習(xí)題219

參考文獻(xiàn)219

9防腐工程

9.1腐蝕的種類220

9.1.1金屬材料腐蝕的分類220

9.1.2非金屬材料腐蝕的分類221

9.2金屬腐蝕的防護(hù)方法222

9.2.1改善腐蝕環(huán)境222

9.2.2電化學(xué)保護(hù)法223

9.2.3防腐襯里法225

9.2.4耐腐蝕材料法226

9.2.5防腐蝕覆蓋層法227

9.3防腐蝕施工與檢驗(yàn)229

9.3.1施工準(zhǔn)備229

9.3.2施工人員責(zé)任制和安全防范制度229

9.3.3防腐蝕基體的處理與施工229

9.3.4工程驗(yàn)收230

學(xué)習(xí)要求231

參考文獻(xiàn)231

10過程裝備安裝

10.1安裝前的準(zhǔn)備232

10.1.1基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與制作232

10.1.2起吊設(shè)備的選擇與就位233

10.2設(shè)備安裝234

10.2.1大型重設(shè)備的運(yùn)輸和就位234

10.2.2過程設(shè)備的安裝235

10.3機(jī)器安裝237

10.3.1離心壓縮機(jī)的整體安裝237

10.3.2活塞式壓縮機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)組裝238

10.4管道安裝240

10.4.1管道的工廠預(yù)制240

10.4.2管道的安裝241

10.4.3管道支架的安裝242

學(xué)習(xí)要求242

習(xí)題242

參考文獻(xiàn)242

11試車與驗(yàn)收

11.1試車基本規(guī)定243

11.2預(yù)試車244

11.2.1單機(jī)試車244

11.2.2工程中間交接245

11.3冷試車246

11.4熱試車246

11.4.1熱試車方案的內(nèi)容246

11.4.2熱試車條件和要求247

11.5性能考核248

11.6竣工驗(yàn)收248

學(xué)習(xí)要求250

參考文獻(xiàn)250

12過程裝備成套設(shè)計(jì)示例——甲醇制氫

12.1工藝路線的選擇251

12.2工藝設(shè)計(jì)252

12.3工藝計(jì)算252

12.3.1物料衡算252

12.3.2熱量衡算253

12.4設(shè)備設(shè)計(jì)255

12.5機(jī)器選型與管道設(shè)計(jì)255

12.5.1機(jī)器選型255

12.5.2管子選型256

12.6設(shè)計(jì)圖紙259

12.7控制方案設(shè)計(jì)259

12.8經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)259

12.8.1單元設(shè)備價(jià)格估算259

12.8.2總投資估算260

12.8.3總成本費(fèi)用估算與分析261

12.8.4盈利能力分析262

12.8.5盈虧平衡分析262

12.9安全評(píng)價(jià)263

12.9.1裝置中存在的潛在危險(xiǎn)因素分析263

12.9.2應(yīng)對(duì)措施263

12.10環(huán)境影響評(píng)價(jià)264

12.10.1施工期的主要環(huán)境問題及對(duì)策264

12.10.2運(yùn)營期的主要環(huán)境問題及對(duì)策264

參考文獻(xiàn)2652100433B

過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)第l章 概述

1．1 各力學(xué)學(xué)科分支的關(guān)系

1．1．1 各力學(xué)研究對(duì)象

1．1．2 各學(xué)科之間的聯(lián)系與區(qū)別

1．2 過程裝備力學(xué)構(gòu)成

思考題

參考文獻(xiàn)

過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)第2章 彈性力學(xué)基礎(chǔ)

2．1 彈性力學(xué)中的基本假設(shè)

2．2 彈性力學(xué)中的幾個(gè)基本概念

2．2．1 外力

2．2．2 應(yīng)力

2．2．3 形變

2．2．4 位移

2．3 彈性力學(xué)的基本方程

2．3．1 平衡微分方程

2．3．2 幾何方程

2．3．3 物理方程

2．3．4 形變協(xié)調(diào)方程

2．4 邊界條件

2．4．1 位移邊界條件

2．4．2 應(yīng)力邊界條件

2．4．3 混合邊界條件

2．5 彈性力學(xué)平面問題

2．5．1 平面問題分類及基本方程

2．5．2 平面問題的基本方程

2．6 圣維南原理

2．6．1 意義

2．6．2 內(nèi)容

2．7 彈性力學(xué)中的應(yīng)力函數(shù)

2．8 平面問題的笛卡兒坐標(biāo)解答

2．8．1 逆解法

2．8．2 半逆解法

2．9 彈性力學(xué)平面問題的極坐標(biāo)解答

2．1 0有限單元分析與變分原理

思考題

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)第3章 薄板理論

3．1 薄板的基本概念及基本假設(shè)

3．2 圓平板的軸對(duì)稱問題

3．2．1 圓平板軸對(duì)稱彎曲的基本方程

3．2．2 受均布載荷圓平板的應(yīng)力分析

3．2．3 承受軸對(duì)稱載荷的環(huán)板

思考題

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)第4章 旋轉(zhuǎn)薄殼理論

4．1 基本概念

4．1．1 旋轉(zhuǎn)殼體

4．1．2 外力與內(nèi)力

4．2 旋轉(zhuǎn)薄殼的無力矩理論

4．2．1 無力矩理論的基本方程

4．2．2 無力矩理論的應(yīng)用

4．2．3 無力矩理論的應(yīng)用范圍

4．3 旋轉(zhuǎn)薄殼的不連續(xù)分析

4．3．1 概述

4．3．2 圓筒形殼體的有力矩理論

4．3．3 一般旋轉(zhuǎn)殼體邊緣彎曲的應(yīng)力和變形表達(dá)式

4．3．4 邊緣問題的求解

4．3．5 邊緣問題求解實(shí)例

4．3．6 邊緣應(yīng)力的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

思考題

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)第5章 有限元法概論

5．1 有限元法的思想

5．2 有限元法的發(fā)展歷程

5．3 有限元法的特點(diǎn)

5．4 有限元法分析過程概述

5．4．1 結(jié)構(gòu)離散化

第6章 平面問題有限元法

第7章 軸對(duì)稱問題有限元法

第8章 桿梁?jiǎn)栴}有限元法

第9章 等參數(shù)單位

第10章 有限元分析軟件及應(yīng)用

參考文獻(xiàn)