本書分為5篇:緒論簡要地介紹過程裝備的基本概念和范疇,是過程裝備的共性基礎(chǔ)知識;第1篇過程裝備力學(xué)基礎(chǔ),主要介紹過程裝備技術(shù)中涉及的力學(xué)基礎(chǔ)知識和基本工程計算;第2篇工程材料,簡明扼要地介紹常用材料的性能、牌號和用途以及鋼的熱處理等基礎(chǔ)知識;第3篇機械設(shè)計基礎(chǔ),主要從傳遞動力的角度介紹一些常見的機械傳動(如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動)的工作原理、標準規(guī)范、設(shè)計計算方法及其主要零部件的工作原理、組合設(shè)計和選用方法;第4篇壓力容器及壓力管道,主要圍繞壓力容器及壓力管道新的國家標準,重點講述如何正確應(yīng)用標準進行一般壓力容器及壓力管道的設(shè)計和零部件選用,并介紹一般壓力容器及壓力管道的制造、使用與管理;第5篇過程設(shè)備概論,著重介紹工業(yè)生產(chǎn)中較為常見過程設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理、機械特征和選用方法,使讀者能進行合理選型或結(jié)構(gòu)設(shè)計,并能進一步借助相關(guān)的技術(shù)資料進行一般工程計算,以培養(yǎng)解決工程實際問題的能力。
前言
本書第2版2012年8月榮獲“云南省高等學(xué)校精品教材獎”,基于本書第2版的教改研究2013年3月榮獲“第二屆中國化工教育科學(xué)研究成果三等獎”,與此同時,本書第2版也在國內(nèi)更多的高等工科院校得到使用。
自2011年本書第2版出版以來,隨著過程裝備技術(shù)的不斷發(fā)展,國內(nèi)外出現(xiàn)了一些與過程裝備相關(guān)的新概念、新觀點、新方法和新結(jié)構(gòu),相應(yīng)的技術(shù)標準近幾年來也發(fā)生了相當(dāng)大的改變,因此,有必要對本書第2版進行修訂?紤]到本書前兩版的使用范圍較廣,修訂過程中仍遵循了保持編排結(jié)構(gòu)和體系相對穩(wěn)定、著重強調(diào)教學(xué)內(nèi)容科學(xué)性、綜合性和實用性的原則。
本書由朱孝欽教授主持修訂和統(tǒng)稿工作,參加修訂工作的有: 宋鵬云(緒論、第9章和第10章),梁海峰、姜國平、候亭波(第1章、第5章),郭曉霞(第2章),何崢、楊雙全、陳燁(第3章、第4章),林整、劉曦(第6章、第14章),張昱、路智敏(第7章),路智敏(第8章),朱孝欽、王慶均、蔡洪濤(第11章),朱孝欽、別玉、常靜華(第12章),張宇(第13章),戚冬紅、朱孝欽(第15章),朱孝欽(第16章),姜國平、候亭波(附錄),朱孝欽、栗志(附圖)。
使用過本書第2版的教師提出了許多建設(shè)性的意見,對本書的修訂和完善起到了積極的作用,謹此致謝。借此機會,還向參加過本書第2版修訂工作的劉俊明副教授、譚志洪教授、呂碩教授、董永剛講師等深表謝意。
限于編者水平,雖經(jīng)努力,修改后的教材恐仍有不妥及疏漏之處,敬請讀者批評指正。
編者
2016年10月
第1版前言
本書根據(jù)過程工藝類專業(yè)對學(xué)習(xí)過程裝備的基本要求,總結(jié)昆明理工大學(xué)、太原理工大學(xué)、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、南昌大學(xué)和江蘇工業(yè)學(xué)院五所院校長期教學(xué)經(jīng)驗,在參考國內(nèi)其他高校編寫的同類教材基礎(chǔ)上,結(jié)合過程裝備技術(shù)的最新發(fā)展,探索加強基礎(chǔ)、聯(lián)系實際和強化能力訓(xùn)練的教學(xué)模式,精心編寫而成。
本書編寫進行了一些嘗試:一是注重理論與方法的有機結(jié)合, 在不破壞基本理論的系統(tǒng)性、嚴肅性的前提下,著重其實用性;二是力求更全面地介紹過程裝備的基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用知識,以拓寬學(xué)生的知識面;三是注重介紹有關(guān)的標準、規(guī)范且以當(dāng)前最新版的標準、規(guī)范為依據(jù),以適應(yīng)工程實際的需要;四是注意汲取國外同類教材一些好的編寫方法。此外,鑒于過程裝備涉及面廣,我們編寫的原則是面廣而精,努力做到集理論、設(shè)計、資料于一體,使讀者通俗易學(xué)且便于實際應(yīng)用。根據(jù)不同學(xué)科專業(yè)的教學(xué)要求,教師可以選擇講授其中部分內(nèi)容。除了作為教材之外,本書還可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。
本書由朱孝欽主編,劉俊明、白競平、李鳴、高光藩、宋鵬云為副主編,參加編寫工作的有: 宋鵬云(緒論、第10章~第12章), 劉俊明、高光藩(第1章~第5章),楊玉芬(第6章),張昱(第7章),白競平、路智敏(第8章、第9章),朱孝欽(第13章、第14章、第19章、附錄),譚志洪、李鳴(第15章、第16章),李淑蘭、楊培洵(第17章),戚冬紅(第18章)。
全書由胡明輔教授主審。在編寫過程中,楊明、鄧榮群、劉輝等同志對本書例題、習(xí)題及插圖做了大量工作,內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)張東利教授生前對本書提出了不少寶貴意見,特此一并致謝。
由于編者水平有限,書中難免有不妥之處,敬請讀者批評指正。
編者
2006年5月
第2版前言
本書自2006年8月出版以來,在國內(nèi)多所高等工科院校得到使用,受到了使用院校師生的好評。然而,隨著過程裝備技術(shù)的發(fā)展,相應(yīng)的技術(shù)標準近幾年發(fā)生了比較大的改變,有必要對本書第1版進行修訂?紤]到本書的使用范圍較廣,本次修訂基本保持了第1版教材編排結(jié)構(gòu)和體系。只是對教材內(nèi)容及其安排進行了較大幅度的調(diào)整,強調(diào)教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、綜合性和實用性,突出了各篇(章)內(nèi)容的相對獨立和完整,從而便于教師根據(jù)不同學(xué)科專業(yè)的教學(xué)要求、不同學(xué)時情況選擇教學(xué)內(nèi)容。
本書由朱孝欽和劉俊明主編, 路智敏、譚志洪、林整、王慶均、何崢、姜國平、宋鵬云為副主編,胡明輔教授主審。朱孝欽教授和劉俊明副教授主持修訂和統(tǒng)稿工作,參加修訂工作的有:宋鵬云(緒論、第12章和第13章), 劉俊明、姜國平、呂碩(第1章和第5章),郭曉霞(第2章),何崢、董永剛、楊雙全(第3章和第4章),王慶均、蔡洪濤(第6章和第7章),林整、劉曦(第8章和第17章),張昱、路智敏(第9章),路智敏(第10章和第11章),朱孝欽(第14章和第19章),朱孝欽、別玉、常靜華(第15章),譚志洪、張宇(第16章),戚冬紅、朱孝欽(第18章),姜國平、呂碩(附錄)。
使用過本書第1版的教師提出了許多建設(shè)性的意見,對本書的修訂和完善起到了積極的作用,謹此致謝。借此機會,還向參加過本書第1版編寫工作的李鳴教授、李淑蘭教授、白競平副教授、高光藩副教授、楊培洵副教授和楊玉芬副教授等深表謝意。
限于編者水平,修改后的教材不妥甚至錯誤之處在所難免,敬請讀者批評指正。
編者
2011年4月
0緒論1
0.1過程工業(yè)1
0.2過程裝備1
0.2.1過程裝備的基本概念1
0.2.2過程裝備的基本要求1
0.3過程裝備基礎(chǔ)的主要內(nèi)容2
第1篇過程裝備力學(xué)基礎(chǔ)
第1章引論3
1.1構(gòu)件3
1.2強度、剛度與穩(wěn)定性3
1.3桿件變形的基本形式4
思考題5
第2章構(gòu)件受力分析與平衡理論6
2.1基本概念和基本原理6
2.1.1基本概念6
2.1.2基本原理7
2.2平面力系的簡化與平衡8
2.2.1平面匯交力系的合成與平衡8
2.2.2平面平行力系的合成與平面力偶理論9
2.2.3平面力偶系的合成與平衡10
2.2.4平面一般力系的簡化與平衡11
2.3約束和約束力13
2.4受力分析與約束力的求解15
思考題18
習(xí)題19
第3章桿件的內(nèi)力分析22
3.1外力與內(nèi)力的平衡內(nèi)力分量22
3.2內(nèi)力分析與內(nèi)力圖23
3.2.1直桿受軸向拉伸或壓縮時的內(nèi)力圖24
3.2.2圓軸受扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力圖25
3.2.3平面彎曲梁的內(nèi)力圖26
思考題31
習(xí)題32
第4章應(yīng)力與應(yīng)變34
4.1正應(yīng)力與切應(yīng)力34
4.2一點處應(yīng)力狀態(tài)的概念35
4.3正應(yīng)變與切應(yīng)變37
4.4材料的力學(xué)性能及其測試37
4.4.1材料在拉伸時的力學(xué)性能38
4.4.2材料在壓縮時的力學(xué)性能41
4.5線彈性材料的物性關(guān)系42
思考題43
第5章桿件的強度與剛度計算44
5.1概述44
5.1.1強度條件44
5.1.2剛度條件44
5.2直桿軸向拉伸與壓縮時的強度與變形計算44
5.2.1直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算44
5.2.2直桿軸向拉伸與壓縮時的變形計算46
5.3桿件剪切時的強度計算48
5.3.1剪切的概念與實例48
5.3.2剪切與擠壓的實用計算49
5.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度與剛度計算51
5.4.1圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的切應(yīng)力51
5.4.2圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度條件和剛度條件53
5.5平面彎曲梁的強度與剛度計算56
5.5.1平面彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力分析與強度計算56
5.5.2平面彎曲梁的變形計算62
5.6直桿組合變形時的強度計算67
5.6.1彎曲與拉伸(壓縮)的組合67
5.6.2彎曲與扭轉(zhuǎn)的組合68
5.7超靜定問題簡介69
5.7.1超靜定問題的概念69
5.7.2熱應(yīng)力問題70
5.7.3超靜定梁71
思考題72
習(xí)題73
第2篇工程材料
第6章過程裝備材料79
6.1過程裝備用金屬材料79
6.1.1金屬材料的基礎(chǔ)知識79
6.1.2過程裝備常用鋼材83
6.1.3鑄鐵87
6.1.4有色金屬及其合金88
6.2非金屬材料90
6.2.1高分子材料91
6.2.2陶瓷材料91
6.2.3石墨92
6.2.4搪瓷材料93
6.3復(fù)合材料簡介93
思考題93
第3篇機械設(shè)計基礎(chǔ)
第7章螺紋連接95
7.1螺紋連接的基本類型和螺紋連接件95
7.1.1螺紋連接的基本類型95
7.1.2螺紋連接件96
7.1.3螺紋連接件的常用材料和力學(xué)性能等級98
7.2螺紋連接的預(yù)緊和防松98
7.2.1螺紋連接的預(yù)緊98
7.2.2螺紋連接的防松98
7.3提高螺栓連接強度的措施100
7.3.1改善螺紋牙間的載荷分配不均的現(xiàn)象100
7.3.2減小螺栓的應(yīng)力幅100
7.3.3減小應(yīng)力集中101
7.3.4避免附加彎曲應(yīng)力101
7.3.5采用合理的制造工藝102
思考題102
第8章常用機械傳動103
8.1帶傳動103
8.1.1帶傳動概述103
8.1.2帶傳動工作情況分析104
8.1.3V帶傳動及其選用計算106
8.2鏈傳動簡介117
8.2.1鏈傳動的組成117
8.2.2鏈傳動的類型117
8.2.3鏈傳動的特點與應(yīng)用117
8.3齒輪傳動117
8.3.1齒輪傳動概述117
8.3.2齒輪嚙合的基本定律與漸開線齒廓118
8.3.3漸開線標準直齒圓柱齒輪各部分名稱及基本尺寸120
8.3.4漸開線齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件123
8.3.5斜齒圓柱齒輪傳動124
8.3.6齒輪傳動的失效形式和齒輪材料127
8.4蝸桿傳動簡介129
8.4.1蝸桿傳動的特點和應(yīng)用129
8.4.2蝸桿傳動的分類129
8.4.3蝸桿傳動的失效形式與材料選擇130
思考題130
習(xí)題131
第9章軸與軸承132
9.1軸132
9.1.1軸的分類132
9.1.2軸常用的材料132
9.1.3軸徑的初步計算133
9.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計135
9.2軸的連接136
9.2.1聯(lián)軸器137
9.2.2離合器139
9.3軸承141
9.3.1滑動軸承141
9.3.2滾動軸承146
思考題151
習(xí)題152
第10章輪系及減速器153
10.1輪系的分類及功用153
10.1.1輪系的分類153
10.1.2輪系的功用154
10.2定軸輪系的傳動比154
10.3減速器156
10.3.1減速器的主要型式及應(yīng)用特點156
10.3.2減速器的組成、結(jié)構(gòu)和潤滑157
10.3.3標準減速器158
思考題159
習(xí)題159
第4篇壓力容器及壓力管道
第11章壓力容器設(shè)計161
11.1概述161
11.1.1壓力容器設(shè)計內(nèi)容及有關(guān)規(guī)范161
11.1.2壓力容器的總體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計特點161
11.1.3壓力容器的分類162
11.1.4壓力容器的設(shè)計載荷條件163
11.1.5壓力容器的失效形式與設(shè)計準則163
11.1.6壓力容器零部件標準的兩個最基本參數(shù)——公稱直徑(尺寸)與公稱壓力164
11.2內(nèi)壓薄壁容器設(shè)計基礎(chǔ)166
11.2.1概述166
11.2.2回轉(zhuǎn)薄壁殼體的幾何特性167
11.2.3回轉(zhuǎn)薄壁殼體的無力矩理論168
11.2.4特殊回轉(zhuǎn)薄殼中的薄膜應(yīng)力170
11.2.5回轉(zhuǎn)薄壁殼體中的邊緣應(yīng)力173
11.3內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計175
11.3.1壓力容器的結(jié)構(gòu)175
11.3.2內(nèi)壓薄壁容器的設(shè)計177
11.4外壓薄壁容器設(shè)計基礎(chǔ)183
11.4.1概述183
11.4.2外壓圓筒的穩(wěn)定性計算184
11.5外壓容器的設(shè)計186
11.5.1外壓圓筒設(shè)計186
11.5.2外壓球殼設(shè)計191
11.5.3外壓封頭設(shè)計192
11.6法蘭密封設(shè)計193
11.6.1螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理193
11.6.2法蘭結(jié)構(gòu)類型194
11.6.3法蘭密封面和墊片的選擇194
11.6.4法蘭標準196
11.7容器支座202
11.7.1臥式容器支座202
11.7.2立式容器支座204
11.8容器開孔補強206
11.8.1容器主要的開孔裝置206
11.8.2開孔補強的結(jié)構(gòu)與設(shè)計206
11.9耐壓試驗與泄漏試驗210
11.9.1耐壓試驗210
11.9.2泄漏試驗212
思考題212
習(xí)題214
第12章壓力容器的制造、使用與管理216
12.1概述216
12.1.1國內(nèi)壓力容器管理方面的主要法規(guī)和條例216
12.1.2壓力容器的類別劃分217
12.1.3在用壓力容器安全狀況等級的劃分219
12.2壓力容器的制造管理219
12.3壓力容器的使用管理220
12.3.1使用單位的主要基礎(chǔ)工作220
12.3.2壓力容器的定期檢驗222
思考題223
第13章壓力管道224
13.1概述224
13.1.1壓力管道定義224
13.1.2壓力管道的分類224
13.1.3壓力管道的類別和級別劃分224
13.1.4壓力管道的基本組成225
13.2管道元件及其選擇225
13.2.1管子及其選擇225
13.2.2管件及其選擇228
13.2.3閥門230
13.3管道支吊架及其選用233
13.3.1管道支吊架的分類233
13.3.2常用管道支吊架的結(jié)構(gòu)特征及其應(yīng)用234
13.3.3管道支吊架的選用235
13.4壓力管道設(shè)計概論236
13.4.1壓力管道的設(shè)計程序和主要內(nèi)容236
13.4.2壓力管道設(shè)計的一般原則236
13.4.3壓力管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計237
13.5壓力管道的制造、安裝與使用管理簡介238
13.5.1壓力管道的制造管理238
13.5.2壓力管道的安裝管理238
13.5.3壓力管道的使用管理238
思考題239
第5篇過程設(shè)備概論
第14章傳熱與傳質(zhì)設(shè)備241
14.1換熱設(shè)備241
14.1.1概述241
14.1.2管殼式熱交換器243
14.1.3換熱設(shè)備技術(shù)進展概述249
14.2塔設(shè)備250
14.2.1概述250
14.2.2塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)252
14.2.3塔設(shè)備的主要機械特征252
14.2.4塔設(shè)備設(shè)計簡介254
14.2.5塔設(shè)備的技術(shù)進展概述254
思考題255
第15章化學(xué)過程設(shè)備256
15.1概述256
15.1.1化學(xué)過程設(shè)備的應(yīng)用及其特性256
15.1.2化學(xué)過程設(shè)備的類型256
15.2釜式反應(yīng)設(shè)備257
15.2.1釜式反應(yīng)設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)與機械特征257
15.2.2釜式反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計簡介258
15.2.3釜體的結(jié)構(gòu)與設(shè)計258
15.2.4傳熱裝置259
15.2.5攪拌裝置260
15.2.6傳動裝置261
15.2.7密封裝置261
思考題262
第16章機械過程設(shè)備263
16.1物料輸送設(shè)備263
16.1.1液體輸送設(shè)備263
16.1.2氣體輸送設(shè)備264
16.1.3固體物料輸送設(shè)備265
16.2機械分離設(shè)備266
16.2.1固液分離設(shè)備267
16.2.2氣固分離設(shè)備269
16.3粉體加工設(shè)備269
16.3.1粉體粉碎過程設(shè)備269
16.3.2粉體分級設(shè)備271
思考題274
附錄275
附錄1型鋼尺寸規(guī)格表275
附錄2鋼板許用應(yīng)力277
附錄3鋼管許用應(yīng)力279
參考文獻280