本書(shū)共分九章。主要內(nèi)容為:化工生產(chǎn)的特點(diǎn)及對(duì)化工設(shè)備的基本要求、化工容器與設(shè)備的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、化工設(shè)備常用材料及腐蝕與防護(hù);物體受力與構(gòu)件承載能力分析;機(jī)械傳動(dòng)和連接;內(nèi)壓容器和外壓容器;塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)機(jī)械故障及排除方法;換熱器的主要類型、基本結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)及選用、常見(jiàn)故障及排除方法;攪拌反應(yīng)釜總體結(jié)構(gòu)、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置;化工管路與閥門(mén);化工設(shè)備故障診斷技術(shù)。
1.“十三五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材;
2.引用新的國(guó)家化工設(shè)備及機(jī)械類的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);
3.配有PPT電子教案。
前言
科學(xué)基礎(chǔ)能力是國(guó)家綜合科技實(shí)力的重要體現(xiàn),是國(guó)家創(chuàng)新體系的重要基石,是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的戰(zhàn)略支撐,黨的二十大報(bào)告提出,加強(qiáng)科學(xué)基礎(chǔ)能力建設(shè)。隨著科技進(jìn)步發(fā)展,化工過(guò)程持續(xù)化,新工藝、新材料不斷創(chuàng)新,高職教育改革逐步深入,教育技術(shù)應(yīng)用日趨普及,且國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)適時(shí)更新。為適應(yīng)這些新變化和新發(fā)展,對(duì)第三版《化工設(shè)備基礎(chǔ)》教材進(jìn)行修訂,勢(shì)在必行。
本次教材修訂的內(nèi)容主要包括:
1.對(duì)本書(shū)涉及的所有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、原部頒標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),全部進(jìn)行了替換更新。
2.對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)更新涉及的有關(guān)概念進(jìn)行了重新闡釋。
3.對(duì)涉及采用新標(biāo)準(zhǔn)和新材料的計(jì)算類例題進(jìn)行了重新核算。
4.按照新標(biāo)準(zhǔn),對(duì)有關(guān)章節(jié)的示圖和表格及設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行了替換更新。
5.融入了課程思政元素,對(duì)有關(guān)文字內(nèi)容進(jìn)行了修改與完善。
為滿足教育技術(shù)現(xiàn)代化要求,根據(jù)現(xiàn)有教育資源,制作了相應(yīng)的電子課件,供師生選用。
本次教材修訂和電子課件制作,由副主編(湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院)何鵬飛老師負(fù)責(zé)完成。
由于時(shí)間緊,工作量大,可能存在疏漏與不妥之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
編者
第一版前言
本書(shū)是根據(jù)高等職業(yè)教育化工工藝類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃和課程教學(xué)大綱的要求編寫(xiě)的,其目的是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使工藝類專業(yè)的學(xué)生獲得必要的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí),擴(kuò)充知識(shí)面,優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu),更好地符合高等職業(yè)教育的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求,適應(yīng)生產(chǎn)、管理第一線高等技術(shù)人才實(shí)際工作的需要。為此,本書(shū)力求突出如下特點(diǎn)。
① 在體系上有所突破。全書(shū)分為化工設(shè)備基本知識(shí)、化工設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械傳動(dòng)與連接、壓力容器、典型化工設(shè)備、化工管路、化工設(shè)備故障診斷等部分,與同類書(shū)相比,突出了塔設(shè)備、換熱設(shè)備、反應(yīng)器等典型化工設(shè)備的內(nèi)容,增加了化工管路、化工設(shè)備故障診斷技術(shù)等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的知識(shí)。
② 在知識(shí)結(jié)構(gòu)上有所調(diào)整。材料選擇、力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械傳動(dòng)與連接等基礎(chǔ)性內(nèi)容,圍繞典型化工設(shè)備所涉及的范圍而取舍,以實(shí)用為主,夠用為度,不強(qiáng)調(diào)各自知識(shí)的系統(tǒng)性和學(xué)科性。
③ 在能力培養(yǎng)上有所側(cè)重。突出結(jié)構(gòu)分析、力學(xué)模型建立、故障診斷與排除及標(biāo)準(zhǔn)選擇等解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng),而對(duì)于高壓容器應(yīng)力分析、換熱器管板強(qiáng)度計(jì)算、邊緣應(yīng)力等工藝類工程技術(shù)人員不常用到且繁雜的內(nèi)容做了刪除。
④ 在內(nèi)容的組織上有所創(chuàng)新。本書(shū)除了吸收同類書(shū)的優(yōu)點(diǎn)和近年來(lái)教學(xué)研究與改革的經(jīng)驗(yàn)外還采用了最新版本的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,注重知識(shí)更新,在一定程度上體現(xiàn)了有關(guān)的新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的成果,反映了學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)。
本書(shū)第一章的第一節(jié)、第二節(jié)和第三節(jié)、第五章、第六章、第七章、第八章由王紹良編寫(xiě),第一章第四節(jié)和第五節(jié)、第三章、第四章、第九章由叢文龍編寫(xiě),第二章由黃開(kāi)旺編寫(xiě)。全書(shū)由王紹良主編并統(tǒng)稿,由吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院欒學(xué)鋼主審。
由于編者水平所限,書(shū)中不妥甚至錯(cuò)誤之處在所難免,敬請(qǐng)讀者指正。
編者
2002年5月
第二版前言
《化工設(shè)備基礎(chǔ)》是為化工類專業(yè)學(xué)生擴(kuò)展機(jī)械方面的知識(shí)而編寫(xiě)的,自2002年出版以來(lái),已連續(xù)多次印刷,受到化工高職院校師生和工程技術(shù)人員的普遍好評(píng)。近年來(lái),高職教育教學(xué)改革不斷深入,化工生產(chǎn)技術(shù)有了新的進(jìn)展,國(guó)家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也已更新,為適應(yīng)發(fā)展變化的需要,第二版在第一版的基礎(chǔ)上,對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了修改、更新和完善。
本次修訂的主要內(nèi)容如下。
① 在每章前,增加了“能力目標(biāo)、知識(shí)要素、技能要求”的內(nèi)容,以便師生把握教與學(xué)的重點(diǎn)。
② 按國(guó)家和行業(yè)頒布的最新標(biāo)準(zhǔn),更新了相關(guān)內(nèi)容。
③ 在化工管路一章中增加了壓力管道的內(nèi)容,以突出化工管路安全運(yùn)行的管理。
④ 對(duì)內(nèi)容結(jié)構(gòu)做了部分調(diào)整。如在第二章中,將剪切和擠壓兩個(gè)相關(guān)內(nèi)容單獨(dú)列為一節(jié);在第五章塔設(shè)備中,按發(fā)展歷史,將填料塔的內(nèi)容放在板式塔之前講授;第三章將機(jī)械傳動(dòng)與連接改為連接與傳動(dòng)等。
向寓華、堇衛(wèi)國(guó)、李群松、張麥秋四位老師為本教材的內(nèi)容修改做了大量的前期調(diào)研工作,收集了豐富的現(xiàn)場(chǎng)資料。趙玉奇、朱方鳴、潘傳九、譚放鳴、董振珂、王靈果、葉青玉、孔見(jiàn)君、魏龍、顏惠庚、陳保國(guó)等教授等對(duì)本書(shū)修改提出了許多很有價(jià)值的建議和意見(jiàn)。在此,一并致以衷心感謝。
本次改版基本維持了原有的體系和結(jié)構(gòu),疏漏和不妥之處期望廣大讀者批評(píng)指正。
編者
2009年3月
第三版前言
隨著化工工藝類專業(yè)教育教學(xué)改革的深入,學(xué)生綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐操作技能的培養(yǎng)得到更加重視,也對(duì)本課程提出了新的、更高的要求,而且近年來(lái)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有所更新,據(jù)此,《化工設(shè)備基礎(chǔ)》編審人員在第二版的基礎(chǔ)上對(duì)本書(shū)做了進(jìn)一步的修改和完善?紤]到使用習(xí)慣,對(duì)第二版中使用的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)未做修改。
本次修訂的內(nèi)容主要如下:
① 根據(jù)國(guó)家和行業(yè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),對(duì)書(shū)中使用的原有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了替換。
② 第五章第三節(jié)塔體強(qiáng)度校核對(duì)于化工工藝類專業(yè)的學(xué)生和工程技術(shù)人員而言實(shí)用性不強(qiáng),因此本次修訂做了整節(jié)刪除。
③ 第四章壓力容器中,有關(guān)壓力計(jì)算的公式推導(dǎo)較煩瑣且無(wú)必要,本次修訂時(shí)做了刪減,重點(diǎn)突出計(jì)算公式中設(shè)計(jì)參數(shù)的內(nèi)涵理解與正確選用。
④ 對(duì)第二版書(shū)中的個(gè)別插圖進(jìn)行了更換,且對(duì)有關(guān)文字做了進(jìn)一步的修改。
本書(shū)可制作成用于多媒體教學(xué)課件的內(nèi)容將免費(fèi)提供給采用本書(shū)作為教材的院校使用。如有需要,請(qǐng)發(fā)電子郵件至cipedu@163.com獲取,或登錄www.cipedu.com.cn免費(fèi)下載。
對(duì)本書(shū)中存在的不足和不妥之處,期望讀者批評(píng)和指正。
編者
2018年11月
王紹良,原湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,副院長(zhǎng) 教授,長(zhǎng)期擔(dān)任《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》、《化工設(shè)備基礎(chǔ)》《化工設(shè)備概論》等課程的主講任務(wù),共計(jì)約20余屆;作為課題主持人完成國(guó)家一般課題一項(xiàng)、省級(jí)重點(diǎn)課題3項(xiàng)、省級(jí)一般課題2項(xiàng),橫向?qū)I(yè)技術(shù)課題3項(xiàng)。
第一章化工設(shè)備基本知識(shí)1
第一節(jié)化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求1
一、化工生產(chǎn)的特點(diǎn)1
二、化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求2
第二節(jié)化工容器的結(jié)構(gòu)與分類3
一、化工容器的基本結(jié)構(gòu)3
二、化工容器與設(shè)備的分類5
第三節(jié)化工容器與設(shè)備有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)介8
一、常用材料標(biāo)準(zhǔn)8
二、壓力容器規(guī)范簡(jiǎn)介9
第四節(jié)化工設(shè)備常用材料11
一、材料的性能11
二、鋼的熱處理12
三、金屬材料14
四、非金屬材料19
五、選材的基本原則20
第五節(jié)金屬材料的腐蝕與防護(hù)21
一、腐蝕的概念21
二、腐蝕的類型21
三、防腐措施22
思考題24
第二章化工設(shè)備力學(xué)基礎(chǔ)25
第一節(jié)物體的受力分析26
一、力的概念與基本性質(zhì)26
二、約束及約束反力28
三、受力圖29
四、平面匯交力系30
五、平面力偶系33
六、平面任意力系36
第二節(jié)軸向拉伸與壓縮38
一、軸向拉伸與壓縮的概念38
二、軸向拉伸與壓縮時(shí)橫截面上的內(nèi)力39
三、軸向拉伸與壓縮時(shí)橫截面上的應(yīng)力40
四、軸向拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算41
五、軸向拉伸與壓縮時(shí)的變形42
六、典型材料拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能43
第三節(jié)剪切與擠壓48
一、剪切概念及其強(qiáng)度計(jì)算48
二、擠壓概念及其強(qiáng)度計(jì)算49
第四節(jié)圓軸扭轉(zhuǎn)51
一、扭轉(zhuǎn)的概念51
二、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的內(nèi)力51
三、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的應(yīng)力52
四、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形53
五、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度和剛度計(jì)算53
第五節(jié)直梁彎曲55
一、彎曲變形的概念55
二、直梁彎曲時(shí)的內(nèi)力56
三、純彎曲時(shí)橫截面上的應(yīng)力60
四、梁的正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算61
五、提高彎曲強(qiáng)度的主要措施62
第六節(jié)壓桿穩(wěn)定64
一、壓桿穩(wěn)定性的概念64
二、壓桿的臨界力和臨界應(yīng)力64
三、壓桿穩(wěn)定性計(jì)算66
四、提高壓桿穩(wěn)定性的措施67
思考題68
習(xí)題69
第三章連接與傳動(dòng)72
第一節(jié)連接72
一、螺紋連接72
二、軸轂連接73
三、軸間連接77
第二節(jié)帶傳動(dòng)79
一、概述79
二、普通V帶和帶輪81
三、帶傳動(dòng)的失效、張緊、安裝與維護(hù)81
第三節(jié)齒輪傳動(dòng)83
一、概述83
二、齒輪常用材料及選擇84
三、齒輪傳動(dòng)失效85
第四節(jié)蝸桿傳動(dòng)86
一、概述86
二、蝸桿傳動(dòng)的失效87
三、蝸桿、蝸輪的常用材料與結(jié)構(gòu)87
四、蝸桿傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑與維護(hù)88
第五節(jié)軸與軸承89
一、軸90
二、滑動(dòng)軸承91
三、滾動(dòng)軸承93
思考題96
第四章壓力容器98
第一節(jié)內(nèi)壓薄壁容器98
一、內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼的應(yīng)力計(jì)算98
二、強(qiáng)度條件與壁厚計(jì)算99
三、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定101
四、容器壓力試驗(yàn)106
第二節(jié)內(nèi)壓容器封頭109
一、常用封頭的形式109
二、標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭及選用110
三、半球形封頭111
四、碟形封頭111
五、錐形封頭112
六、平板形封頭113
第三節(jié)容器附件114
一、容器設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化114
二、法蘭連接115
三、容器的支座124
四、容器的開(kāi)孔與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)129
五、容器安全裝置132
六、其他附件134
第四節(jié)外壓容器135
一、外壓容器的穩(wěn)定性、臨界壓力計(jì)算136
二、外壓容器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定137
三、外壓圓筒圖算法137
四、外壓封頭圖算法140
五、外壓容器的壓力試驗(yàn)141
六、提高外壓容器穩(wěn)定性的途徑142
思考題143
習(xí)題144
第五章塔設(shè)備146
第一節(jié)填料塔147
一、填料147
二、填料支承裝置148
三、液體噴淋裝置150
四、液體再分布裝置152
第二節(jié)板式塔154
一、總體結(jié)構(gòu)與基本類型154
二、塔盤(pán)結(jié)構(gòu)158
三、除沫裝置164
四、進(jìn)出口管裝置166
五、人孔與手孔167
第三節(jié)塔設(shè)備常見(jiàn)機(jī)械故障及排除方法168
一、塔設(shè)備的振動(dòng)168
二、塔設(shè)備的腐蝕168
三、其他常見(jiàn)機(jī)械故障169
思考題170
第六章?lián)Q熱器171
第一節(jié)概述171
一、換熱設(shè)備的分類171
二、間壁式換熱器的主要類型172
第二節(jié)管殼式換熱器176
一、管殼式換熱器的形式與結(jié)構(gòu)176
二、換熱器殼體177
三、換熱管178
四、管板179
五、管箱、折流板與支承板、擋板182
六、溫差補(bǔ)償裝置185
第三節(jié)換熱器技術(shù)的發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)化186
一、傳熱理論創(chuàng)新186
二、設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)187
三、換熱器標(biāo)準(zhǔn)及選用187
第四節(jié)管殼式換熱器的常見(jiàn)故障及排除方法190
一、管子的振動(dòng)與防振措施190
二、管壁積垢190
三、管子的泄漏190
思考題190
第七章攪拌反應(yīng)釜192
第一節(jié)概述192
一、反應(yīng)釜的作用192
二、反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)192
三、攪拌反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)193
第二節(jié)釜體和傳熱裝置193
一、釜體結(jié)構(gòu)194
二、夾套結(jié)構(gòu)195
三、蛇管結(jié)構(gòu)196
四、頂蓋196
五、工藝接管197
第三節(jié)反應(yīng)釜攪拌裝置198
一、攪拌器類型198
二、攪拌器的標(biāo)準(zhǔn)及選用200
三、攪拌軸200
四、擋板與導(dǎo)流筒203
第四節(jié)反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置203
一、電動(dòng)機(jī)的選用203
二、減速器的選用204
三、機(jī)架204
四、凸緣法蘭205
五、安裝底蓋206
第五節(jié)反應(yīng)釜軸封裝置207
一、填料密封207
二、機(jī)械密封209
思考題211
第八章化工管路212
第一節(jié)壓力管道概念212
一、壓力管道的概念213
二、壓力管道的分類與分級(jí)213
三、石油化工管道的分級(jí)213
第二節(jié)管子常用材料214
一、金屬管214
二、非金屬管217
三、管子選材原則217
第三節(jié)管徑選擇與壁厚確定217
一、影響管徑大小的因素217
二、管徑的計(jì)算與選用218
三、管子壁厚計(jì)算與選用218
第四節(jié)管件與閥門(mén)219
一、常用管件219
二、閥門(mén)220
第五節(jié)管路的連接226
一、焊接連接226
二、法蘭連接226
三、螺紋連接226
四、承插式連接227
五、溫差補(bǔ)償裝置228
第六節(jié)管路常見(jiàn)故障及排除方法229
一、做好管路維護(hù)工作229
二、管路常見(jiàn)故障及排除方法229
三、閥門(mén)故障及排除230
思考題231
第九章化工設(shè)備故障診斷232
第一節(jié)概述232
一、故障診斷的概念232
二、故障診斷的分類233
第二節(jié)常用故障診斷技術(shù)234
一、聲振診斷234
二、溫度診斷235
三、污染診斷236
四、無(wú)損診斷237
五、綜合診斷241
第三節(jié)化工設(shè)備的故障診斷242
一、化工管道的故障診斷242
二、壓力容器的故障診斷243
思考題246
參考文獻(xiàn)247