化工设备机械基础

模块一 化工设备材料及其选择 / 1

【学习目标】 / 1

单元一 材料的性能 / 1

一、物理性能 / 2

二、化学性能 / 2

三、力学性能 / 3

四、工艺性能 / 4

单元二 钢的分类及牌号 / 5

一、钢的分类 / 5

二、钢的牌号及表示方法 / 6

单元三 碳钢与铸铁 / 7

一、铁碳合金的组织结构 / 7

二、铁碳合金状态图 / 8

三、碳钢 / 11

四、钢的热处理 / 11

五、铸铁 / 12

单元四 低合金钢及化工设备用特种钢 / 14

一、合金元素对钢的影响 / 14

二、低合金钢 / 18

三、高合金钢 / 18

四、化工设备常用钢 / 20

五、钢材的品种和规格 / 21

六、有色金属及其合金与非金属材料 / 21

单元五 化工设备的腐蚀及防腐措施 / 24

一、金属的腐蚀及其危害 / 24

二、金属腐蚀破坏的形式 / 25

三、晶间腐蚀 / 26

四、金属设备的防腐措施 / 27

单元六 化工设备材料的选择 / 28

一、选材的一般原则 / 28

二、选材举例 / 29

小结 / 29

拓展阅读 先进材料“手撕钢”助基国之重器 / 29

思考与练习 / 31

思路点拨 / 32

模块二 力学基础知识 / 33

【学习目标】 / 33

单元一 静力学基础 / 33

一、力的概念与基本性质 / 33

二、力在坐标轴上的投影 / 35

三、力矩与力偶 / 36

四、物体的受力分析 / 38

五、平面力系的平衡 / 41

单元二 拉伸与压缩 / 44

一、拉伸与压缩的概念 / 45

二、轴向拉伸与压缩时横截面上的内力 / 45

三、轴向拉伸与压缩的强度 / 46

四、轴向拉伸与压缩的变形 / 48

五、典型材料拉伸与压缩时的力学性能 / 49

单元三 剪切与挤压 / 52

一、剪切的概念及其强度 / 52

二、挤压概念及其强度 / 53

单元四 扭转变形 / 54

一、扭转的概念 / 54

二、圆轴扭转时的内力 / 55

三、圆轴扭转时的强度 / 56

四、圆轴扭转时的刚度 / 56

单元五 弯曲变形 / 58

一、弯曲变形的概念 / 58

二、直梁弯曲时的内力和弯矩图 / 59

三、直梁弯曲的强度 / 61

四、提高梁弯曲强度的主要措施 / 63

单元六 压杆稳定 / 65

一、压杆稳定性的概念 / 65

二、压杆的临界力和临界应力 / 65

三、压杆稳定性计算 / 66

四、提高压杆稳定性的措施 / 69

小结 / 69

拓展阅读 国际知名力学大师——钱学森 / 69

思考与练习 / 70

思路点拨 / 73

模块三 常用传动与连接 / 74

【学习目标】 / 74

单元一 概述 / 74

一、传动的概念 / 74

二、传动的类型及功用 / 75

三、机械传动的传动比和效率 / 75

单元二 带传动与链传动 / 76

一、带传动的类型 / 76

二、普通V带和V带轮 / 78

三、普通V带传动的安装与维护 / 80

四、链传动 / 80

单元三 齿轮传动 / 83

一、齿轮传动的特点和类型 / 83

二、渐开线标准直齿圆柱齿轮 / 84

三、齿轮传动的失效形式 / 86

四、齿轮的材料 / 87

五、齿轮传动的润滑 / 88

单元四 液压传动 / 88

一、液压传动的工作原理 / 88

二、液压传动的特点及应用 / 89

三、液压传动系统的组成 / 90

单元五 连接 / 96

一、键连接 / 96

二、销连接 / 100

三、螺纹连接 / 100

四、联轴器和离合器 / 104

单元六 轴和轴承 / 109

一、轴 / 109

二、滑动轴承 / 113

三、滚动轴承 / 118

小结 / 124

拓展阅读 盾构机 / 125

思考与练习 / 125

思路点拨 / 127

模块四 压力容器基础 / 128

【学习目标】 / 128

单元一 容器的基础知识 / 129

一、压力容器的基本结构 / 129

二、压力容器的分类 / 130

三、压力容器标准规范 / 133

四、压力容器的安全监察 / 134

单元二 内压薄壁容器 / 135

一、内压薄壁圆筒容器 / 135

二、内压薄壁圆筒边缘应力 / 137

三、内压薄壁球形容器 / 138

四、圆筒和球壳的强度计算 / 139

五、压力容器参数的确定方法 / 140

六、压力试验和气密性试验 / 145

单元三 内压容器封头 / 148

一、椭圆形封头 / 148

二、半球形封头 / 149

三、碟形封头 / 150

四、锥形封头 / 151

五、平板封头 / 152

单元四 外压容器 / 152

一、外压容器的失稳 / 152

二、临界压力及其确定方法 / 153

三、临界长度与计算长度 / 154

四、外压容器的加强圈 / 156

单元五 容器附件 / 158

一、法兰 / 158

二、人孔与手孔 / 162

三、支座 / 162

四、压力容器的开孔与补强 / 169

五、安全装置 / 170

六、其他附件 / 171

小结 / 173

拓展阅读 上天有“天宫” 下海有“蛟龙” / 173

思考与练习 / 174

思路点拨 / 175

模块五 塔设备 / 176

【学习目标】 / 176

单元一 塔设备的结构与应用 / 176

一、塔设备的基本要求 / 176

二、塔设备的总体结构 / 177

三、塔设备的选用原则 / 177

单元二 板式塔 / 178

一、总体结构与基本类型 / 178

二、塔盘结构 / 181

三、除沫装置 / 190

四、进出口管装置 / 191

单元三 填料塔 / 194

一、总体结构 / 194

二、填料 / 194

三、填料支承装置 / 195

四、喷淋装置 / 196

五、液体再分布装置 / 201

单元四 塔设备日常维护与故障处理 / 202

一、塔设备的操作及维护 / 202

二、塔设备常见机械故障及排除方法 / 203

小结 / 204

拓展阅读 亚洲最大单体石化塔器运抵广东石化建设现场 / 204

思考与练习 / 205

思路点拨 / 206

模块六 换热器 / 207

【学习目标】 / 207

单元一 换热器的应用与分类 / 208

一、换热器的应用 / 208

二、换热器的分类及特点 / 208

三、换热器的选用 / 210

单元二 管壳式换热器 / 211

一、管壳式换热器主要结构类型及特点 / 211

二、管壳式换热器主要零部件 / 213

三、管壳式换热器标准简介及型号表示方法 / 218

单元三 其他类型换热器 / 220

一、板面式换热器 / 220

二、废热锅炉 / 224

三、套管式换热器 / 226

四、热管换热器 / 226

单元四 换热器日常维护与故障处理 / 228

一、换热器的日常维护 / 228

二、换热器的压力试验 / 229

三、换热器的清洗 / 231

四、换热器常见故障与处理方法 / 232

小结 / 233

拓展阅读 我国著名石油化工机械专家——时铭显 / 233

思考与练习 / 234

思路点拨 / 235

模块七 反应设备 / 236

【学习目标】 / 236

单元一 反应设备的应用与分类 / 236

一、反应设备的应用 / 236

二、反应设备的分类 / 237

单元二 釜式反应器 / 238

一、搅拌反应釜的结构 / 238

二、釜体及传热装置 / 239

三、搅拌装置 / 242

四、传动装置 / 247

五、轴封装置和内部构件 / 248

单元三 其他类型反应器 / 252

一、固定床反应器 / 252

二、流化床反应器 / 254

三、管式反应器 / 260

单元四 反应器的操作与维护 / 261

一、釜式反应器的操作与维护 / 261

二、固定床反应器的操作与维护 / 264

三、流化床反应器的操作与维护 / 266

小结 / 267

拓展阅读 催化裂化工程技术奠基人——陈俊武 / 267

思考与练习 / 268

思路点拨 / 270

模块八 泵 / 271

【学习目标】 / 271

单元一 泵的类型和主要性能参数 / 271

一、泵的应用与分类 / 272

二、泵的特性及适用范围 / 272

三、泵的主要性能参数 / 273

单元二 离心泵 / 274

一、离心泵的结构、类型及编号 / 274

二、离心泵的工作原理 / 276

三、离心泵的主要零部件 / 276

四、离心泵的汽蚀及预防 / 278

五、离心泵的操作与维护 / 281

六、离心泵的润滑 / 284

七、离心泵的常见故障及消除方法 / 284

单元三 其他类型泵 / 286

一、其他类型泵简述 / 286

二、典型化工用泵的特点和选用要求 / 294

小结 / 296

拓展阅读 泵行业技术的创新与未来的展望 / 297

思考与练习 / 297

思路点拨 / 298

模块九 化工管道与阀门 / 299

【学习目标】 / 299

单元一 化工管道 / 299

一、管道分类 / 299

二、管道布置 / 303

三、管道安装和连接 / 305

四、管道配件 / 307

五、管道的使用与维护 / 308

单元二 阀门 / 309

一、阀门的分类和型号 / 309

二、常用阀门的结构及特点 / 312

三、阀门的操作、维护与检修 / 315

四、阀门常见故障及排除方法 / 316

小结 / 317

拓展阅读 西气东输四线管道工程 / 317

思考与练习 / 318

思路点拨 / 319

参考文献 / 320