化工设备机械基础的作品目录

第1篇 工程力学基础

第1章 引言

1.1 构件

1.2 强度、刚度与稳定性

1.3 基本变形形式

第2章 轴向拉伸与压缩

2.1 拉伸与压缩的基本概念

2.2 物体的内力截面法

2.2.1 内力的概念

2.2.2 截面法求内力

2.3 拉伸与压缩时的应力分析

2.3.1 应力的概念

2.3.2 轴向拉压时横截面上的应力

2.4 拉伸与压缩变形胡克定律

2.4.1 纵向变形

2.4.2 横向变形

2.4.3 胡克定律

2.5 轴向拉伸与压缩时的强度计算

2.5.1 许用应力与安全系数

2.5.2 轴向拉伸与压缩时的强度条件

2.6 热应力的概念

2.7 应力集中的概念

习题

第3章 剪切与圆轴扭转

3.1 剪切与挤压

3.1.1 剪切

3.1.2 挤压

3.1.3 剪切与挤压的强度计算

3.1.4 剪应变与剪切胡克定律简介

3.2 扭转

3.2.1 扭转的基本概念

3.2.2 扭转时外力的计算

3.2.3 扭转时内力的计算

3.3 圆轴扭转时的应力及强度条件

3.3.1 剪应变分布规律

3.3.2 剪应力分布规律

3.3.3 以静力平衡求剪应力

3.3.4 截面的几何性质、强度条件

3.4 圆轴扭转时的变形及刚度条件

3.4.1 圆轴扭转时的变形分析

3.4.2 圆轴扭转时的刚度条件

习题

第4章 梁的弯曲

4.1 基本概念

4.2 弯曲时的内力分析

4.2.1 弯曲内力

4.2.2 剪力和弯矩符号规则

4.3 弯矩图

4.4 弯曲时的应力和强度计算

4.4.1 平面假设与变形的几何关系

4.4.2 物理方程与应力分布

4.4.3 静力平衡方程

4.4.4 弯曲正应力公式适用范围的讨论

4.5 截面几何性质

4.5.1 常用截面的几何性质

4.5.2 组合截面的几何性质

4.6 弯曲正应力的强度条件

4.7 梁的优化设计

4.7.1 支承的合理安排

4.7.2 载荷的合理布置

4.7.3 截面形状的合理设计

4.8 梁的弯曲变形

4.8.1 梁的弹性曲线、挠度和转角

4.8.2 弹性曲线的近似微分方程

4.8.3 用叠加法求梁的变形

4.8.4 粱的刚度校核提高抗弯刚度的措施

习题

第5章 强度理论与组合变形

5.1 强度理论简介

5.2 组合变形的概念

5.3 拉伸(压缩)与弯曲组合变形

5.4 扭转与弯曲组合变形

5.4.1 扭转与弯曲组合变形时的应力分析

5.4.2 扭转与弯曲时的强度计算

习题

第6章 压杆稳定

6.1 工程中的稳定性问题

6.2 两端球铰支细长压杆的临界力

6.3 杆端不同约束条件下细长压杆的临界力

6.4 压杆临界应力与欧拉公式的适用范围

6.4.1 临界应力和柔度

6.4.2 欧拉公式的适用范围

6.4.3 中柔度压杆的临界应力公式

6.5 压杆稳定性校核

6.5.1 压杆稳定性安全准则

6.5.2 压杆稳定性校核的安全系数法

6.6 工程中提高压杆稳定性的措施

6.7 其他构件稳定问题简介

习题

第二篇 化工设备材料

第7章 材料基础知识

7.1 钢材生产基本知识

7.1.1 炼钢炉

7.1.2 炉外精炼

7.1.3 脱氧工艺

7.1.4 几个基本术语

7.1.5 钢材分类

7.1.6 钢铁牌号及表示方法

7.1.7 钢材的热处理

7.2 材料的性能

7.2.1 力学性能

7.2.2 物理性能

7.2.3 化学性能

7.2.4 工艺性能

第8章 化工设备材料及其选择

8.1 碳钢

8.2 低合金钢及化工设备用特种钢

8.2.1 合金元素对钢性能的影响

8.2.2 低合金钢

8.2.3 锅炉和压力容器用钢板

8.2.4 不锈耐酸钢

8.2.5 耐热钢

8.2.6 低温用钢

8.2.7 钢材的品种和规格

8.2.8 化工设备用钢的选材原则

8.3 有色金属材料

8.3.1 铝及其合金

8.3.2 铜及其合金

8.3.3 铅及其合金

8.3.4 钛及其合金

8.4 非金属材料

8.4.1 无机非金属材料

8.4.2 有机非金属材料

第9章 化工设备的腐蚀及防腐措

9.1 金属的腐蚀

9.1.1 金属腐蚀的评定方法

9.1.2 化学腐蚀

9.1.3 电化学腐蚀

9.2 晶间腐蚀和应力腐蚀

9.3 金属腐蚀破坏的形式

9.4 金属设备的防腐措施

习题

第3篇 化工容器设计

第10章 容器设计的基本知识

10.1 容器的分类与结构

10.1.1 容器的分类

10.1.2 容器的结构

10.2 容器零部件的标准化

10.2.1 标准化的意义

10.2.2 标准化的基本参数

10.3 压力容器的安全监察

10.3.1 我国压力容器的基本状况

10.3.2 我国压力容器安全监察体制

10.4 现行压力容器安全监察法规、规范介绍

10.5 压力容器建造标准规范

10.5.1 压力容器建造标准的基本内容

10.5.2 压力容器标准化体系

10.6 压力容器国内外标准简介

10.6.1 各国主要压力容器标准的性质和地位

10.6.2 各国压力容器分类的原则

10.6.3 各国主要标准的压力适用范围

10.6.4 在标准中及时体现先进技术的应用

10.6.5 我国主要压力容器建造标准瓶食

10.7 《钢制压力容器》简介

10.7.1 适用范围

10.7.2 不适用范围

10.7.3 超出标准规定范围的设计问题

10.8 设计载荷条件

10.9 压力容器设计寿命

10.10 容器机械设计的基本要求

习题

第11章 内压薄壁容器的应力分析

11.1 回转壳体的应力分析——薄膜应力理论

11.1.1 薄壁容器及其应力特点

11.1.2基本概念与基本假设

11.1.3 经向应力计算公式——区域平衡方程式

11.1.4 环向应力计算公式——微体平衡方程式

11.1.5 轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围

11.2 薄膜理论的应用

11.2.1 受气体内压的圆筒形壳体

11.2.2 受气体内压的球形壳体

11.2.3 受气体内压的椭球壳体(椭圆形封头)

11.2.4 受气体内压的锥形壳体

11.2.5 受气体内压的碟形壳体(碟形封头)

11.2.6 例题

11.3 内压圆筒边缘应力

11.3.1 边缘应力的概念

11.3.2 边缘应力的特点

11.3.3 对边缘应力的处理

习题

第12章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计

12.1 强度设计的基本知识

12.1.1 关于弹性失效的设计准则

12.1.2 强度理论及其相应的强度条件

12.2 内压薄壁圆筒壳与球壳的强度设计

12.2.1 强度计算公式

12.2.2 设计参数的确定

12.2.3 容器的厚度和最小厚度

12.2.4 压力试验及其强度校核

12.2.5 例题

12.3 内压圆筒封头的设计

12.3.1 半球形封头

12.3.2 椭圆形封头

12.3.3 碟形封头

12.3.4 球冠形封头

12.3.5 锥形封头

12.3.6 平板封头

12.3.7 例题

12.3.8 封头的选择

习题

第13章 外压圆筒与封头的设计

13.1 概述

13.1.1 外压容器的失稳

13.1.2 容器失稳型式的分类

13.2 临界压力

13.2.1 临界压力的概念

13.2.2 影响临界压力的因素

13.2.3 弹性失稳的理论计算方法

13.2.4 长圆筒、短圆筒和刚性圆筒

13.2.5 临界压力的理论计算

13.2.6 临界长度

13.3 外压圆筒的工程设计

13.3.1 设计准则

13.3.2 外压圆筒壁厚设计的图算法

13.3.3 外压容器的试压

13.3.4 例题

13.4 轴向受压圆筒失稳计算

13.5 外压球壳与凸形封头的设计

13.5.1 外压球壳和球形封头的设计

13.5.2 凸面受压封头的设计

13.5.3 例题

13.6 外压圆筒加强圈的设计

13.6.1 加强圈的作用与结构

13.6.2 加强圈的间距

13.6.3 加强圈的尺寸设计

13.6.4 加强圈与圆筒间的连接

13.6.5 例题

习题

第14章 容器零部件

14.1 法兰连接

14.1.1 法兰连接结构与密封原理

14.1.2 法兰的结构与分类

14.1.3 影响法兰密封的因素

14.1.4 法兰标准及选用

14.2 容器支座

14.2.1 卧式容器支座

……

第4篇 典型化工设备的机械设计

第15章 管壳式换热器的机械设计

第16章 塔设备设计

附录

参考文献

绝缘电阻是电气设备和电路最基本的绝缘指标。电气代码中绝缘电阻的检测标准是每千伏电压的绝缘电阻不小于1兆欧。常见的安全测试项目介绍如下：

GM系列 绝缘电阻测试仪

1. 输入测试

安全调节输入测试的目的是考虑输入在正常工作期间是否满足产品所需的电流，以及输入电路在工作期间是否可以承受产品所需的电流。产品标准规定，最大功耗的输入电流不得大于产品标称值的110%。该标称值还告诉用户产品安全运行所需的最小电流，以便用户在使用设备之前应准备这样的电气环境。

2. 安全标志的稳定性试验

用户的安全警示标志必须稳定可靠，不能被用户误用或因使用一段时间后变得模糊而直接导致危险。所以我们需要测试稳定性。安全标准规定，15s用水测试，15s用汽油测试，标识不得含糊不清。

3. 电容器放电测试

对于带有可插拔电源线的设备，其电源线通常会从插座上拔下。拔掉插座的电源插头经常被人玩或随意放置。这会导致一个问题。拔出的电源插头充电，电力随时间消失。如果这个时间太长，会对玩插头的人造成触电，随意放置的电源插头会损坏其他设备或设备本身。因此，每个整机安全标准对此都有严格的规定。我们在设计产品时需要考虑这个时间，我们需要为产品安全认证测量这个时间

4. 电路稳定性测试

1）SELV电路SELV电路是一种安全的电压电路。该电路对用户是安全的。例如，从手机充电器的直流输出端到手机，它们是安全的，可以随意触摸而不会有危险。

2） 功率限制源电路

由于功率限制源电路的输出功率非常小，在已知的经验中，它们不会造成火灾危险。因此，在安全标准中，这种电路的外壳被特别缩小，其阻燃等级为UL94V-2。因此，需要测量此类电路以证明它们是功率限制源电路。

3）从事过限流电路电工的人都知道AC220V电路在一定电阻后对人没有危险。那么什么是阻力，对电阻的要求是什么。也许你不知道。安全标准中有这个规定，就是限流源电路。限流源电流要求在正常电路和单故障出电流低于安全限值，不会对人造成小于0.25mA的危险。对于一次和二次回路的隔离电阻，要求满足特殊标准的抗冲击性。

5. 连续接地测试

从事电气安装的人都知道，有些设备必须接地，否则其可触摸表面上会有危险的电压。这些危险的电压必须通过接地释放。安全调节测试指定需要使用多少电流，需要多长时间，并且测量的电阻必须小于0.1欧姆，或压降必须小于2.5V（如果可能，使用此值）

6. 湿度测试

湿度测试是为了模拟设备在极端密封下的安全性能。设备制造后，可以在任何湿度下安全运行。你不能告诉用户设备不能使用，因为现在是雨季，湿度很高。因此，在设计中，必须考虑到设备在可预见的湿度下符合安全要求，因此需要进行湿度测试。根据标准，测试要求略有不同。

7. 扭矩测试

扭转试验是指设备外线在外力作用下的弯曲变形。该测试是为了测试电线可以承受的弯曲次数，并且在产品生命周期内不会因外力而断裂，并且AC220V电线会暴露在外。

8. 稳定性试验

在正常使用中，设备往往有不同的外力，如：人会靠在它比较高的时候，或者有人在维护时会爬上去;相对较短的设备看起来像凳子，有人可能会站在上面等待。由于这些外力作用在设备上，在设备设计中没有考虑周全会造成的设备倒塌和倾覆的危险。因此，这些测试是在设备设计完成后进行的。检查它们是否符合安全要求。

9. 壳体应力测试

设备在使用过程中，会受到各种外力的影响，可能使设备外壳变形，可能导致设备内部危险，或指标不符合要求。因此，在设计设备时必须考虑这些影响，并且在安全认证期间必须对这些指标进行测试。

10. 跌落测试

在正常使用过程中，小型设备或桌面设备可能会从手或工作台上掉落到地面。这些跌落可能会导致设备的内部安全指标不符合要求。因此，在设计设备时必须考虑这种影响，并且在安全认证时需要对这些指标进行测试。要求是设备跌落后，功能可以丢失，但不能对用户造成危险。

11. 应力释放试验

如果设备内部有危险回路，如果设备外壳在正常使用过程中变形，导致危险暴露，则不允许使用。在设计设备时必须考虑这些影响，并且在安全认证期间必须测试这些指标。

12. 电池充放电测试

如果设备内部有可充电电池，则需要在单个故障下进行充放电测试，充电测试和过充电测试。这是因为设备处于正常使用、充放电状态，设备出现故障，但主要功能并未丢失，用户不会发现设备故障。在这种情况下，脉冲和放电要求是安全的，因此不会发生爆炸和其他危险

13、设备温升试验（正常运行下内外表面温度）

在安全测试中，温升测试是最重要的。虽然试验使用的设备和仪器与人工气候环境试验相同，但试验调查项目和试验装置及目的却大不相同。设备的适应性和可靠性主要在人工气候环境下进行研究。安全法规检查设备是否可以安全工作。

14. 球压试验

作为绝缘材料或支撑危险电压的塑料部件，需要进行球压试验，以确保塑料部件在高温下工作时具有足够的支撑强度。试验温度为最高温度加15°C，但不低于125°C。在所需温度下，压球时间为1H。

15. 接触电流测试

接触电流通常称为漏电流。该电流受到严格控制，所有安全标准都有严格的规定。因此，该电流应在设计中严格控制，并在产品认证时进行测试。

16. 耐压试验

耐压试验又称耐压试验或高压试验。主要用于考察设备绝缘的电阻以及设计的绝缘是否符合设计要求。不同的绝缘有不同的测试电压。耐压测试是在湿度处理后进行的，以调查设备在潮湿时的电阻。

17. 异常测试

异常测试分为单次故障测试、错误使用测试和常见异常使用测试。单故障测试是指要求设备在故障状态下是安全的。不正确使用意味着设备具有调节装置或其他装置，并且在错误的位置或状态下进行测试。要求设备安全，这允许设备功能丧失。常见的异常使用测试：是指由于人们喜欢美观而可能添加到设备中的一些装饰部件，而这些装饰品对设备的散热极为不利。例如，盖上电视上的防尘罩，使用电视时忘记取下它。手机装在手机包里。

18. 安全设计

安全规程设计是在设备产品中满足产品安全要求的设计。每个标准的具体要求不同，但目的是保护用户的安全。