化工設備設計與制造

上篇

第一章緒論2

第一節(jié)課程的性質與任務2

一、課程的性質和任務2

二、課程涉及的條例、規(guī)范和標準3

練習題5

第二節(jié)化工設備專業(yè)綜述6

一、設計、制造許可證制度6

二、安全監(jiān)察管理制度7

三、設計標準化9

練習題11

第二章壓力容器基本知識12

第一節(jié)壓力容器類別劃分12

一、壓力容器類別劃分12

二、介質毒性程度的分級和易燃介質的劃分14

練習題17

第二節(jié)設計的一般規(guī)定17

一、術語和定義17

二、設計的一般規(guī)定19

三、厚度附加量21

四、許用應力23

練習題24

第三節(jié)焊接接頭24

一、焊接接頭分類24

二、焊接接頭系數(shù)25

三、無損檢測26

練習題27

第四節(jié)壓力試驗27

一、耐壓試驗27

二、泄漏試驗29

三、耐壓試驗和泄漏試驗技術要求29

四、《固定容規(guī)》相關規(guī)定31

練習題31

第五節(jié)壓力容器用鋼板32

一、碳素鋼和低合金鋼鋼板32

二、高合金鋼鋼板36

三、復合鋼板39

練習題39

第六節(jié)鋼管、鋼鍛件40

一、鋼管40

二、鋼鍛件44

三、鍛件級別49

練習題50

第七節(jié)鋼制壓力容器焊接規(guī)程50

一、NB/T 47015《壓力容器焊接規(guī)程》標準簡介50

二、鋼制壓力容器焊接材料選用50

三、鋼制壓力容器焊接技術要求54

四、相關標準簡介55

練習題55

第八節(jié)無損檢測55

一、JB/T 4730《承壓設備無損檢測》標準簡介56

二、JB/T 4730??2《射線檢測》標準簡介57

三、無損檢測人員資質61

練習題61

綜合練習61

第三章內壓薄壁容器設計63

第一節(jié)內壓薄壁圓筒設計63

一、內壓薄壁圓筒應力分析63

二、內壓薄壁圓筒壁厚計算公式65

三、邊緣應力66

四、計算示例――100m3（DN3000）C5原料罐筒體壁厚計算66

五、壓力容器公稱直徑67

練習題67

第二節(jié)內壓橢圓形封頭設計68

一、內壓橢圓形封頭應力分析68

二、內壓（凹面受壓）橢圓形封頭的計算69

三、計算示例――100m3（DN3000）C5儲罐標準橢圓形封頭壁厚計算69

四、橢圓形封頭標記71

五、標準橢圓形封頭成形71

六、其他類型封頭71

練習題76

第三節(jié)開孔應力與開孔補強76

一、開孔附近的應力集中現(xiàn)象76

二、開孔范圍及一般要求77

三、單個開孔補強的等面積法78

四、補強圈81

五、接管、殼體、補強圈連接結構83

練習題84

第四節(jié)開孔補強計算示例84

練習題85

綜合練習85

參考資料85

第四章制造、檢驗和驗收89

第一節(jié)冷、熱加工成形與組裝89

一、壓力容器制造、檢驗和驗收的一般原則89

二、材料復驗、分割與標志移植90

三、冷、熱加工成形與組裝90

練習題95

第二節(jié)焊接與熱處理95

一、焊接96

二、熱處理98

三、試件與試樣102

練習題103

第三節(jié)封頭成形質量檢測104

一、封頭加工成形104

二、封頭成形質量檢測105

練習題107

綜合練習107

第五章壓力容器零部件110

第一節(jié)管法蘭體系與結構110

一、HG/T 20592～20635《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》標準簡介110

二、鋼制管法蘭體系及公稱壓力等級110

三、公稱尺寸和鋼管外徑111

四、PN系列（歐洲體系）管法蘭結構型式及管法蘭密封面型式111

五、不銹鋼襯里法蘭蓋113

六、標注示例114

練習題114

第二節(jié)管法蘭選用114

一、各類型法蘭及對應密封面型式適用范圍115

二、PN系列（歐洲體系）管法蘭材料116

三、PN系列（歐洲體系）鋼制管法蘭壓力――溫度額定值117

四、Class系列（美洲體系）管法蘭壓力――溫度額定值118

五、釋義120

練習題121

第三節(jié)管法蘭墊片與緊固件121

一、鋼制管法蘭用非金屬平墊片121

二、其他類型的墊片124

三、鋼制管法蘭用緊固件（PN系列）124

四、釋義127

練習題128

第四節(jié)鋼制人孔和手孔128

一、設置原則128

二、設置數(shù)量和規(guī)格尺寸129

三、鋼制人孔和手孔的類型129

四、標記及標記示例131

五、鋼制人孔和手孔的技術條件（摘選）133

六、釋義134

練習題134

第五節(jié)容器支座134

一、鞍式支座134

練習題137

二、腿式支座138

練習題141

三、耳式支座142

練習題144

四、支承式支座144

練習題147

五、釋義147

第六節(jié)壓力容器法蘭147

一、壓力容器法蘭分類及選用147

二、壓力容器法蘭代號、標記及標記示例151

三、壓力容器法蘭技術條件152

四、壓力容器法蘭結構型式示例（摘選）154

五、壓力容器法蘭墊片156

六、等長雙頭螺柱159

七、釋義159

練習題160

第七節(jié)視鏡、液位計、吊耳、吊柱160

一、壓力容器視鏡160

二、玻璃管液面計164

三、化工設備吊耳166

四、塔頂?shù)踔?69

五、釋義170

練習題171

綜合練習171

參考資料172

第六章高壓厚壁容器180

第一節(jié)厚壁容器設計理論及結構180

一、厚壁容器設計理論180

二、厚壁圓筒結構182

三、多層容器制造183

練習題186

第二節(jié)密封結構及零部件186

一、金屬平墊密封186

二、雙錐密封188

三、其他密封結構191

四、筒體端部191

五、鍛制緊縮口封頭192

六、焊接結構193

練習題193

第七章外壓容器設計194

第一節(jié)外壓容器設計194

一、外壓容器的穩(wěn)定性194

二、外壓圓筒的計算長度195

三、加強圈的設置196

練習題198

四、外壓圓筒的穩(wěn)定性校核198

五、外壓封頭的計算199

六、外壓圓筒加強圈的計算200

練習題201

第二節(jié)外壓容器計算示例201

練習題205

下篇

第八章鋼制臥式容器208

一、JB/T 4731《鋼制臥式容器》標準簡介208

二、雙鞍座支承臥式容器結構208

三、雙鞍座支承臥式容器受力分析209

四、雙鞍座支承臥式容器應力狀態(tài)的定性分析210

五、鞍座設計213

六、釋義213

練習題213

教學設計214

第九章鋼制塔式容器215

第一節(jié)塔式容器結構215

一、JB/T 4710《鋼制塔式容器》標準簡介215

二、鋼制塔式容器結構215

三、制造、檢驗與驗收221

四、釋義223

練習題223

第二節(jié)塔式容器載荷計算223

一、塔式容器載荷223

二、塔式容器自振周期227

三、最大彎矩組合228

四、釋義228

練習題228

第三節(jié)應力計算與校核229

一、圓筒形塔殼軸向應力校核229

二、壓力試驗時的應力校核230

三、裙座殼軸向應力校核230

四、地腳螺栓座231

五、裙座與塔殼連接焊縫234

六、釋義235

練習題235

教學設計235

第十章管殼式換熱器236

第一節(jié)管殼式換熱器基本知識236

一、GB 151《管殼式換熱器》標準適用范圍236

二、換熱器型號表示方法237

三、換熱器部分定義及規(guī)定239

四、釋義241

練習題242

第二節(jié)換熱器結構設計一242

一、管箱242

二、圓筒243

三、接管244

四、換熱管244

五、管板結構245

六、管板與圓筒、管箱的連接249

七、釋義249

練習題250

第三節(jié)換熱器結構設計二250

一、換熱管與管板的連接250

二、折流板和支持板252

三、拉桿、定距管256

四、防沖與導流258

五、雙殼程結構259

六、防短路結構260

七、釋義261

練習題262

第四節(jié)制造、檢驗與驗收262

一、管箱、殼體、頭蓋262

二、換熱管263

三、管板264

四、換熱管與管板的連接265

五、折流板、支持板、管束265

六、換熱器組裝266

七、壓力試驗266

八、釋義266

練習題267

第五節(jié)管板計算簡介267

一、管板與殼體、管箱的連接方式267

二、固定管板式換熱器管板計算簡介267

三、管板計算用表270

四、釋義270

練習題273

第六節(jié)波形膨脹節(jié)273

一、GB 16749《壓力容器波形膨脹節(jié)》標準適用范圍273

二、產品分類及標記273

三、膨脹節(jié)設計計算簡介276

四、膨脹節(jié)基本參數(shù)與尺寸278

五、釋義278

練習題278

教學設計279

第十一章機械攪拌設備280

第一節(jié)攪拌容器結構280

一、HG/T 20569《機械攪拌設備》標準簡介280

二、基本定義和規(guī)定280

三、整體夾套容器的結構282

四、其他類型夾套結構284

五、上蓋和內筒連接結構285

六、換熱方式285

七、釋義285

練習題285

第二節(jié)攪拌器與攪拌軸285

一、攪拌器285

二、傳動軸與攪拌軸287

三、軸頭結構289

四、攪拌軸的輔助支承289

五、釋義290

練習題290

第三節(jié)減速機、機架、聯(lián)軸器291

一、減速機291

二、聯(lián)軸器292

三、機架294

四、釜用立式減速機配套系統(tǒng)300

五、釋義300

練習題301

第四節(jié)凸緣、底蓋、密封301

一、凸緣法蘭和安裝底蓋301

二、填料密封和機械密封304

三、釋義307

練習題307

第五節(jié)攪拌功率與攪拌軸計算307

一、攪拌功率計算簡介307

二、攪拌軸計算簡介309

三、攪拌器計算簡介311

四、釋義312

練習題312

教學設計313

附錄314附錄一100m3（DN3000）C5原料罐314

附錄二DN325分汽缸317

附錄三后熟器319

附錄四31m2換熱器322

附錄五5500L反應釜325

參考文獻3282100433B

本書針對壓力容器設計與制造工作崗位，以培養(yǎng)初學者進入這一領域的基本技術能力為培養(yǎng)目標，突出了學習壓力容器設計和制造相關標準的專業(yè)特點，強化了應用化工設備強度計算軟件（SW6）和AutoCAD繪圖軟件的技能訓練，達到“會干活”的教學目標。本書以GB 150??1～GB 150??4《壓力容器》標準和壓力容器零部件標準為核心內容，以壓力容器四個品種的設計與制造為拓展內容，涵蓋了大部分壓力容器的相關標準。 本書適用于普通本科院?！盎み^程裝備與控制專業(yè)”和高職院校“化工設備維修技術專業(yè)”，同時，也可以作為企業(yè)在職技術人員申報壓力容器設計資格的參考用書。

《化工設備設計與制造》由“上篇”和“下篇”兩部分組成，教材的“上篇”是壓力容器設計與制造的基本知識，以GB 150.1～GB 150.4《壓力容器》標準和壓力容器零部件標準為核心內容；教材的“下篇”是壓力容器四個品種的設計與制造，包括JB/T 4731—2005《鋼制臥式容器》、JB/T 4710—2005《鋼制塔式容器》、GB 151—1999《管殼式換熱器》和HG/T 20569—94《機械攪拌設備》。本教材由朱財主編。