化工机械基础(第三版)第八章化工设备材料.

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章化工设备机械基础教案材料

章化工设备机械基础教案材料

第一章化工设备机械基础教案材料教学目标:1. 了解和掌握化工设备机械基础的相关知识。

2. 能够分析并解决化工设备机械方面的问题。

3. 培养学生的实际操作能力和创新思维能力。

教学内容:1. 化工设备的分类和性能2. 化工设备的材料选择3. 化工设备的机械结构设计4. 化工设备的强度计算5. 化工设备的动力系统教学步骤:一、导入(5分钟)1. 引导学生思考化工设备在化工生产中的重要性。

2. 引出本章将要学习的内容:化工设备的机械基础。

二、化工设备的分类和性能(15分钟)1. 讲解化工设备的分类,包括反应器、换热器、塔设备等。

2. 介绍各种设备的性能指标,如压力、温度、流量等。

三、化工设备的材料选择(15分钟)1. 讲解化工设备材料的选择原则,包括耐腐蚀性、耐磨性、强度等。

2. 介绍常用化工设备材料的特点和应用范围。

四、化工设备的机械结构设计(20分钟)1. 讲解化工设备机械结构设计的基本原则,包括安全、可靠、经济等。

2. 介绍化工设备机械结构设计的方法和步骤。

五、化工设备的强度计算(15分钟)1. 讲解化工设备强度计算的基本原理,包括应力、应变等。

2. 介绍常用强度计算方法和计算公式。

教学评估:1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对化工设备机械基础知识的掌握情况。

2. 课后作业:布置相关练习题,要求学生巩固所学知识。

3. 小组讨论:组织学生进行小组讨论,培养学生的合作能力和创新思维能力。

教学资源:1. 教材:化工设备机械基础教材。

2. 课件:制作相关课件,辅助讲解。

3. 实例:提供一些实际化工设备案例,帮助学生更好地理解和应用所学知识。

教学建议:1. 注重理论联系实际,举例说明化工设备机械基础知识在实际工程中的应用。

2. 引导学生参与课堂讨论,培养学生的思维能力和解决问题的能力。

3. 布置多样化的作业,要求学生在课后巩固所学知识。

第二章化工设备机械基础教案材料教学目标:1. 理解和掌握化工设备机械部件的设计与选型。

化工机械基础-第08章 内压薄壁容器设计基础

化工机械基础-第08章 内压薄壁容器设计基础

化工设备机械 基础
例8-2回转壳体薄膜应力分析例题
例:有一圆筒形容器,两端为椭圆形封头, 已知圆筒的平均直径为D=2000mm厚度为 20mm,设计压力为2MPa,试确定:
(1)筒身上的经向应力和环向应力? (2)如果椭圆封头的a/b分别为2、1.414和3, 封头厚度为20mm,分别确定封头的最大经向 应力和最大环向应力所在的位置。
d1
2
2 dl1
d2
2
0
pdl1dl2
m dl1dl2
1 R1
dl1dl2
1 R2
0
m p R1 R2
化工设备机械 基础
经推导,可得环向应力计算公式为:
m p R1 R2
R1: 该点的第一曲率半径,m
:环向应力,MPa
Page16
化工设备机械 基础
薄膜理论适用范围
• 除了要求壳体较薄,还要满足如下条件: • 回转体轴对称,壁面厚度无突变。曲率半径连
n
锥截面
中间面
M
横截面
壁厚在那个截面量取?
Page5
化工设备机械 基础
➢ 三个曲率半径
1) 第一曲率半径:中间面上任一点经线 的曲率半径。R1=MK1(K1点在法线上)
2) 第二曲率半径:通过经线上M点的法 线作垂直于经线的平面,其与中间面相 交得到一平面曲线EM,此曲线在M点 处的曲率半径.R2=MK2(K2点是法线与 回转轴的交点)
1) 直法线假设:壳体在变形前垂直于中间面的直 线段,在变形后仍保持直线段并垂直于变形后的 中间面,且直线段长度不变。
2) 互不挤压假设:壳体各层纤维变形后均互不挤 压。
忽略弯矩作用,对于薄壁壳体,计算结果足够精 确。(无力矩理论)

【免费下载】化工设备机械基础

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金属材料在受力过程中,从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值,叫做抗拉强 度。
由于外力形式的不同,有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。抗拉强度是 压力容器设计常用的性能指标,
(3) 蠕变极限( n )
蠕变现象
联合作用下
高温 (比如:碳素钢>420℃,合金钢>450℃)
一定应力
金属将逐渐产生塑性变形
[实例 1] (某工厂的蒸汽管,由于存在蠕变,管径随时间的延长不断增大,壁厚减薄,最 后导致破裂。) [实例 2] (汽轮机的叶片,可能因蠕变发生过大的塑性变形,以致与轮壳相碰而打碎。)
3
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各在验类最;管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下,安与要全过加,度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装,工置合作调理并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确:指灵在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理在组;事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检,卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

化工设备机械基础 第八章

化工设备机械基础 第八章

M
课本第106页
8.1 回转壳体的几何特性
二. 基本假设
1) 直法线假设:壳体在变形前垂直于中 间面的直线段,在变形后仍保持直线段 并垂直于变形后的中间面,且直线段长 度不变。 2) 互不挤压假设:壳体各层纤维变形后 均互不挤压。
R1=∞ R2= R3=D/2
R1=∞ R2= r/cosα R3=r
课本第107页
8.2
回转壳体的薄膜应力分析
1)经向应力计算公式结果
2)环向应力计算公式
课本第109页
8.2 回转壳体的薄膜应力分析
2.轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围
1)回转壳体曲面在几何上是轴对称的、壳体 厚度无突变;曲率半径连续变化,材料均匀 连续且各向同性; 2)载荷在壳体曲面的分布是轴对称和连续的; 3)壳体边界是自由的; 4)壳体在边界上无横向剪何特性
纵截面
横截面
锥截面
一. 基本概念(四线三平面三半径) 1)纵截面:用通过回轴线的平面截得到的壳体截面 2)锥截面:用与壳体正交的圆锥面截取得到的壳体 截面 3)横截面:用与轴线垂直的平面截得到的壳体截面
课本第105页
8.1 回转壳体的几何特性
经线AB ' AB''
第八章
回 转 壳 体 的 几 何 特 性
母线 经线 法线 纬线 纵截面 横截面 锥截面
R1=MK1(K1点在法线上)
R2=MK2(K2点是法线与回转轴的交点) R3=MK3(K3点是平行圆圆心)
第八章
薄 膜 应 力 计 算 公 式
法线n 一. 基本概念(四线三平面三半径) 纬线
1)母线:形成中间面的平面曲线AB。 母线AB 2)经线:通过回转轴作任一纵截面,其与壳体曲 面相交所得到的交线AB',AB'' 。 3)法线:通过经线上任意一点垂直于中间面的直 线n,称为中间面在该点的法线。 4)纬线:过N点作圆锥面与壳体中间面正交,所 得的交线是一个圆,称为回转曲面的纬线。

精品资料精品文档化工设备机械基础

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1.2 材料 的性能 (cáiliào)
〔2〕缺口敏感性 在带有一定应力集中的缺口条件下,材料抵抗
裂纹扩张的能力,是在静载荷下抵抗裂纹扩张的 能力,这一点(yī diǎn)与冲击韧性不同。两者都属于 材料的韧性范畴。
〔也是通过试验方法获得,一般在油压机上进 行弯曲试验,测定材料的缺口敏感性。〕
第二十三页,共八十页。
绪论
化工生产和化工机械
化工生产是以流体〔气体、液体、粉体〕为原料, 以化学处理和物理处理为手段,以获得设计规定的产 品为目的的工业生产。化工生产过程不仅(bùjǐn)取决于 化学工艺过程,而且与化工机械装备密切相关,化工 机械是化工生产得以进行的外部条件,所以先进的化 工机械,一方面为化学工艺效劳,另一方面又促进化 学工艺过程的开展。
延伸率和断面收缩率越大,表示金属材料的塑性越好。 〔3〕冷弯角
对焊接工艺试板和产品,必须做冷弯实验。
第十九页,共八十页。
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2023/12/31
1.2 材料 的性能 (cáiliào)
3、硬度
衡量材料软硬的一个指标,一般用:
布氏硬度〔HBS、HBW〕,较软;
洛氏硬度-----HRC,较硬; 维氏硬度----HV,另有显微硬度。
韧性断裂:经过大量塑性变形之后才发生 断裂的。
第十二页,共八十页。
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2023/12/31
1.2 材料 的性能 (cáiliào)
〔1〕屈服点〔σs〕
金属材料承受载荷作用,当载荷不再增加或缓慢增加时, 仍继续(jìxù)发生明显的塑性变形,这种现象,习惯上称为“屈 服〞。发生屈服现象时的应力.即开始出现塑性变形时的应力, 称为“屈服点〞,用σs (MPa)表示。它即代表材料抵抗产生 塑性变形的能力。

化工设备机械基础课后答案

化工设备机械基础课后答案

《化工设备机械基础》习题解答第一篇: 化工设备材料第一章化工设备材料及其选择一.名词解释A组:1.蠕变:在高温时,在一定的应力下,应变随时间而增加的现象。

或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。

2.延伸率:试件受拉力拉断后,总伸长的长度与原始长度之比的百分率。

3.弹性模数(E):材料在弹性范围内,应力和应变成正比,即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。

4.硬度:金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

5.冲击功与冲击韧性:冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。

冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。

6.泊桑比(μ):拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。

对于钢材,μ=0.3 。

7.耐腐蚀性:金属和合金对周围介质侵蚀(发生化学和电化学作用引起的破坏)的抵抗能力。

8.抗氧化性:金属和合金抵抗被氧化的能力。

9.屈服点:金属材料发生屈服现象的应力,即开始出现塑性变形的应力。

它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。

10.抗拉强度:金属材料在受力过程中,从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。

B组:1.镇静钢:镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂Si, Al等完全脱氧脱氧,是脱氧完全的钢。

把FeO中的氧还原出来,生成SiO2和Al2O3。

钢锭膜上大下小,浇注后钢液从底部向上,向中心顺序地凝固。

钢锭上部形成集中缩孔,内部紧密坚实。

2.沸腾钢:沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧,是脱氧不完全的钢。

其锭模上小下大,浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应,放出大量CO 气体,造成沸腾现象。

沸腾钢锭中没有缩孔,凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡,布满全锭之中,因而内部结构疏松。

3.半镇静钢:介于镇静钢和沸腾钢之间,锭模也是上小下大,钢锭内部结构下半部像沸腾钢,上半部像镇静钢。

4.低碳钢:含碳量低于0.25%的碳素钢。

5.低合金钢:一般合金元素总含量小于5%的合金钢。

化工设备机械基础 化工设备材料及其选择

化工设备机械基础 化工设备材料及其选择
44
时效热处理:材料经固溶处理或冷塑变 形后,在室温或高于室温条件下,其组 织和性能随时间而变化的过程。 时效可进一步消除内应力,稳定零件尺 寸,它与回火作用相类似。
45
3、表面淬火
使零件表面层比心部具有更高的 强度、硬度、耐磨性和疲劳强度,而 心部则具有一定的韧性。
46
4、化学热处理
有渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰化(碳 与氮共渗)等。 渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性; 渗铝可提高耐热、抗氧化性; 氮化与渗铬的零件,表面比较硬,可显著提高耐磨 和耐腐蚀性; 渗硅可提高耐酸性等。
测量方法(压入硬度):测定一定的压力(F)和 规定的压头所形成的压痕深度或面积。
布氏硬度:HBS-钢球(<450)HBW-硬质合金球(450650) 洛氏硬度:HRA、HRB、HRC,(>650) 其他:维氏硬度(HV)和肖氏硬度(HS)
反映材料弹性、强度与塑性的综合性能指标
14
4、冲击韧性
冲击韧度αk,使其破坏所消耗的功或吸 收的能除以试件的截面面积 低温容器所用钢板αk值不得低于 30J/cm2
38
(4)铸钢和锻钢
铸钢用 ZG表示, ZG25、 ZG35等,用于制造 各种承受重载荷的复杂零件,如泵壳、阀门、 泵叶轮等。 锻钢有08、10、15、…、50等牌号。石油化工 容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。
39
四、钢的热处理
钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式,改变 金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能, 称为热处理。
27
二 铁 碳 合 金 状 态 图
28
其他(自学)
碳钢在常温下的组织 共析钢(0.77%C) 亚共析钢(<0.77%C) 过共析钢(0.77~2.11%C) 铸铁(2.11~4.3%C)

《化工机械基础》第8章 塔设备的机械设计

《化工机械基础》第8章 塔设备的机械设计
(5)水压试验验算。
8.2 裙座设计
四个部分: 1.座体---承受并传
递塔体载荷。 2.基础环---将载荷
传递到基础上。 3.螺栓座---固定塔
S
e
2
式中M
ii max
maxM M
ii W
ii E
Me
25%M
ii W
M e
稳定条件:
组合轴向压应 力要满足:
ii m a x压
[ ]cr
KB
minK[ ]t
式中K——载荷组合系数,取K=1.2; B——见书p168。
(3)塔体拉应力验算
依前述,假设一有效壁厚Se3。 计算σ1,σ2,σ3,并进行组合,满足如下强度条件:
缝截面。 位于塔体上的危险截面——
2-2截面。
2. 塔体应力组合(2-2截面) 组合轴向应力的构成: • σ1——介质压力引起的轴向应力; • σ2——塔体自重引起的轴向应力; • σ3——塔体所受弯矩引起的轴向应力。 例如,内压操作的塔设备在2-2截面处的应力组合:
位于背风面,组合轴向应力为: σ=σ1-σ2-σ3
将质量 离散:
简化力学模 型———
多质点体系 的悬臂梁
发生地 震时的 受力
(1).水平地震力
任一段集中质量mk所引起的基 本振型水平地震力为:
Fk=CZα1ηk mkg
N
式中CZ——结构综合影响系数, 圆筒形直立设备取0.5;
α1 ——对应于设备基本自 振周期T1的地震影响系数;
ηk——基本振型参与系数;
[σ]cr——许用轴向压应力,
[ ]cr
0.9K
minKB
s
塔体壁厚确定方法:
(1)根据内(外)计算压力,确定容器设计计算壁厚, 确定一有效壁厚Se1;

化工设备机械基础-推荐下载

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《化工设备机械基础》教学大纲
(40 学时)
教学要求与目的
本课程是工程性和应用性很强的一门课,它必须反映出最新工程应用标准。教学中主 要介绍化工容器与设备机械设计基础知识,共分三篇,即化工设备材料,化工容器设计, 典型化工设备的机械设计,其中以化工容器的工程设计方法为主线,以此来分析容器的应 力(重点放在中低压容器设计),设备的结构与设计,容器的材料的选择及最新工程应用标 准等。
金属材料在受力过程中,从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值,叫做抗拉强 度。
由于外力形式的不同,有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。抗拉强度是 压力容器设计常用的性能指标,
(3) 蠕变极限( n )
蠕变现象
联合作用下
高温 (比如:碳素钢>420℃,合金钢>450℃)
一定应力
金属将逐渐产生塑性变形
第二节 材料的性能 一、力学性能
材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破坏的能力,叫做材料的力学性能。主要包 括强度、塑性、韧性和硬度,这是设计时选用材料的重要依据
1、强度
强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。常用的强度指标有屈 服点和抗拉强度等。
(我们先看两个实例,再作总结) [实例 1]常温拉应力下 20 号钢的拉抻试验 [实例 2]高碳钢 T10A 的拉伸试验
2
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电通,力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置,机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2,荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷,3各调需类控要管试在路验最习;大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试,况卷要下安加与全强过,看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资;中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整,高核或中对者资定对料值某试,些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位,卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置,地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中,案资要,料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气,设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术,技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式;资,对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资,件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调,并试合且技理进术利行,用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活:。。在对对分于于线调差盒试动处过保,程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试,题技应,术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进,变行需压隔要器开在组处事在理前发;掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时,、,强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试,卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用,关高要技中进术资行资料检料试查,卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

化工设备基础知识试题答案(第三版)前五章

化工设备基础知识试题答案(第三版)前五章

《化工设备机械基础》单元测试题第一章化工设备基础知识一、填空题1.化工设备广泛地应用于化工、食品、医药、石油及其相关的其他工业部门。

虽然它们服务的对象、操作条件、内部结构不同,但是它们都有一个外壳,这一外壳称为容器。

2.要保证化工容器能长期安全运转,化工容器必须具备足够的强度、密封性、耐蚀性及稳定性。

3.化工容器是一个钢制圆筒形结构,主要由钢制圆筒体和两端的封头组成,并设有各种化工工艺接管。

4.按压力容器的设计压力(p),可将容器分为低压压力容器、中压压力容器、高压压力容器和超高压压力容器四个压力等级。

5.根据容器所受压力的大小、介质的毒性和易燃、易爆程度以及压力和体积乘积的大小,可将压力容器分为三类,即一类压力容器、二类压力容器、三类压力容器。

二、简答题1.化工容器与其他行业的容器相比较有哪些特点?它经常在高温、高压下工作,它里面的介质有可能是易燃、易爆、有毒、有害且具有腐蚀性。

2.按照压力容器在生产过程中的作用原理,可将压力容器分为哪几种?①反应压力容器(代号为R)。

它主要用于完成介质的物理、化学反应,如反应釜、分解塔、合成塔、变换炉、煤气发生炉等。

②换热压力容器(代号为E)。

它主要完成介质的热量交换,如热交换器、冷凝器、蒸发器、冷却器等。

③分离类容器(代号为S)。

它主要完成介质的净化分离,如分离器、洗涤塔、过滤器、吸收塔、干燥塔等。

④储存类容器(代号为C,其中球罐的代号为B)。

它主要用于储存或盛装生产用的原料气体、液体、液化气体等,如各种形式的储罐。

3.化工设备在使用年限内,安全可靠是化工生产对其最基本的要求,要达到这一目的,必须对化工设备提出哪几方面的要求?(1)强度(2)刚度(1)强度(2)刚度(3)稳定性(4)耐蚀性(5)密封性4.什么是强度?什么是刚度?化工设备的强度是指设备及其零部件抵抗外力破坏的能力,或在外力作用下不被破坏的能力。

刚度是指容器及其零部件抵抗外力作用下变形的能力。

化工设备基础知识化工设备主要零部件PPT

化工设备基础知识化工设备主要零部件PPT
化工设备基础知识 化工设备主要零部

化工设备基础知识
❖ 绪论
❖ 第一章 ❖ 第二章 ❖ 第三章 ❖ 第四章
化工设备常用材料 内压容器和外压容器 化工设备主要零部件 换热设备
❖ 第五章 塔设备
❖ 第六章 反应设备
❖ 第七章 加热炉和废热锅炉
❖ 第八章 油 罐
第三章 化工设备主要零部件
❖ 法兰连接 ❖ 开孔与补强 ❖ 人孔、手孔 ❖ 安全附件 ❖ 支座 ❖ 章结
标准号(JB/T4704-2000)
法兰在螺栓预紧力的作用下,将压紧面之间的垫片压紧,当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时,垫圈变形,填满法兰密封面
上的不平处 。 流体阻力大,阀体较长,占地较大。
公称压力(MPa)
玻璃破碎或刻度不清的压力表应停止使用。
长颈对焊法兰 三种 检查连接管上旋塞是否处于全开状态。
❖ 常压平盖人孔 ❖ 快开人孔:须经常开启的人孔
✓ 回转拱盖快开人孔 ✓ 手摇快开人孔 ✓ 旋柄快开人孔
❖ 受压人孔 ❖ 手孔:与人孔结构有许多相似的地方
DN小
常压平盖人孔
在带有法兰的接管上加装盲板 用于常压容器(不需经常检修)
回转拱盖快开人孔
通过螺杆拉紧两个半圆的锥面卡环压紧法兰
法兰在螺栓预紧力的作用下,将压紧面之间的垫片压紧,当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时,垫圈变形,填满法兰密封面
1、结构简单、安全可靠、测量数据准确,精度要高,液位指示明显醒目,操作维修方便。
凹面放垫圈,不会挤往外侧
适用于压力、温度高的设备
结构简单、加工方便、垫圈没有定位处,加压时易往两边伸展,不易压紧。
灵敏度高、测量范围大,便于远距离测量和自动记录等。

化工机械基础

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《化工机械基础(第三版)》是2015年化学工业出版社出版的图书,作者是陈国桓、陈刚。

全书共分五篇。

第一篇工程力学,包括物体的受力分析及其平衡条件、直杆的拉伸和压缩、直梁的弯曲、剪切、圆轴的扭转、基本变形小结;第二篇材料与焊接,包括化工设备材料、焊接;第三篇容器设计,包括容器设计基础、容器零部件设计、容器设计举例;第四篇典型化工设备,包括塔设备、管壳式换热器;第五篇机械传动,包括带传动、齿轮传动。

书后有附录等相关内容。

本书可作为高等学校化学工程与工艺专业及相近专业(石化、生化、制药、冶金、环保、能源等)的本科生教材,也可供相关部门的科研、设计和生产单位的工程技术人员参考。

第一篇工程力学/1第1章物体的受力分析及其平衡条件/21.1力的概念和基本性质21.2力矩与力偶51.3物体的受力分析及受力图81.4平面力系的平衡方程13思考题17第2章直杆的拉伸和压缩/182.1直杆的拉伸和压缩192.2拉伸和压缩时材料的力学性能222.3拉伸和压缩的强度条件29第3章直梁的弯曲/333.1梁的弯曲实例与概念333.2梁横截面上的内力--剪力与弯矩343.3弯矩方程与弯矩图363.4弯曲时横截面上的正应力及其分布规律42 3.5梁弯曲时的强度条件453.6梁截面合理形状的选择473.7梁的弯曲变形49思考题52第4章剪切/534.1剪切变形的概念534.2剪力、切应力与剪切强度条件534.3挤压的概念和强度条件554.4剪切变形和剪切虎克定律55思考题56第5章圆轴的扭转/575.1圆轴扭转的实例与概念575.2扭转时的外力和内力585.3扭转时横截面上的应力605.4扭转的强度条件645.5圆轴的扭转变形与刚度条件65第6章基本变形小结/68第一篇习题70参考文献76第二篇材料与焊接/77第7章化工设备材料/787.1概述787.2材料的性能787.3铁碳合金817.4钢的分类867.5有色金属材料957.6非金属材料977.7化工设备的腐蚀及防腐措施99 7.8化工设备的材料选择104思考题105第8章焊接/1078.1电弧焊1078.2焊接材料1098.3焊接接头和坡口形式1128.4焊接缺陷与焊接质量检验114 思考题116参考文献116第三篇容器设计/119第9章容器设计基础/120 9.1概述1209.2内压薄壁容器设计125 9.3外压圆筒设计1349.4封头的设计144思考题153第10章容器零部件设计/154 10.1法兰连接15410.2容器支座16310.3容器的开孔与附件169 思考题173第11章容器设计举例/174 11.1罐体壁厚设计174 11.2封头壁厚设计174 11.3鞍座设计17511.4人孔设计17511.5人孔补强确定176 11.6接口管设计17611.7设备总装配图176第三篇习题178参考文献180第四篇典型化工设备/181第12章塔设备/18212.1概述18212.2板式塔结构18212.3填料塔18812.4塔体强度计算19812.5裙座的强度计算205思考题210第13章管壳式换热器/21113.1概述21113.2管壳式换热器的结构形式21213.3管壳式换热器构件21313.4管壳式换热器的强度计算22513.5管壳式换热器标准简介230参考文献231第五篇机械传动/233第14章带传动/23414.1概述23414.2带传动的工作原理及工作情况分析235 14.3V形带传动的设计计算23714.4V形带轮24114.5V形带的布置、使用和维修24314.6同步齿形带传动简介244思考题246第15章齿轮传动/24715.1概述24715.2齿廓啮合的基本定律24715.3渐开线和渐开线齿廓的啮合特性24815.4渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和基本尺寸25015.5一对渐开线齿轮的啮合传动25215.6齿轮的加工方法及变位齿轮25315.7齿轮轮齿的失效形式25615.8直齿圆柱齿轮传动的强度计算25715.9齿轮材料与许用应力26115.10齿轮的构造262思考题265第五篇习题266参考文献266附录/267附录1我国不锈钢与美国不锈钢牌号近似对照(摘自GB.150-2011)267附录2钢材弹性模量(摘自GB.150-2011)268附录3钢材平均线膨胀系数(摘自GB.150-2011)268附录4钢材许用应力(包括碳素结构钢钢板、压力容器用钢板、低温压力容器用钢板、高合金钢板,摘自GB.150-2011及GB.150-1998)269附录5碳素钢和低合金钢钢管许用应力(摘自GB.150-2011)272 附录6热轧工字钢规格及截面特性参数(摘自GB.706-2008)273 附录7钢制压力容器用甲型平焊法兰的结构形式和系列尺寸(摘自NB/T.47021-2012)274附录8管法兰中,突面、凹凸面、榫槽面的密封面尺寸(摘自HG/T.20592-2009)276附录9板式平焊钢制管法兰参数(摘自HG/T 20592-2009)277 附录10有关筒体和封头的数据280。

《化工设备机械基础》第八章习题解答

《化工设备机械基础》第八章习题解答

第八章 塔设备的机械设计 二、填空题A 组:1.自支撑式塔设备设计时,除了考虑操作压力以外,还必须考虑( 自重载荷 )、( 风载荷 )、( 地震载荷 )、( 偏心载荷 )等载荷。

2.内压操作的塔设备,最大组合轴向压应力出现在( 停车 )时的( 背 )风面,其最大组合轴向压应力为=-ii max σ(ii ii --+32σσ)。

3. 外压操作的塔设备,最大组合轴向拉应力出现在( 非操作 )时的( 迎 )风面,其最大组合轴向拉应力为=-i i max σ(ii i i ---23σσ)。

4.当地震烈度≥( 7 )度时,设计塔设备必须考虑地震载荷。

5.内压操作的塔设备,最大组合轴向压应力的稳定条件是:)(32maxσσσ+=≤中较小值。

6.外压操作塔设备,最大组合轴向拉应力的强度条件是:)(23maxσσσ-=≤)][(φσt K 。

7.裙式支座基底截面水压试验时最大组合轴向压应力满足的强度与稳定条件是:sbsb e w A gm Z M M +++=-max 00max3.0σ≤ 中的较小值。

8.裙式支座人孔或较大管线引出孔处,水压试验时,最大组合轴向压应力应满足的强度与稳定条件是:smsm e w A g m Z M M ⋅++=--11max 11max3.0σ≤ 中的较小值。

9.裙座与塔体的连接焊缝,如采用对接焊缝,则( 只需 )验算焊缝强度;如采用搭接焊缝,则焊缝同时承受( 载荷 )和( 剪力 )作用,所以操作或水压试验时,焊缝承受复合剪切应力作用,其验算的强度条件为:wJJ w J J v J J Z M A F g m ---++⋅maxweJJ w w J J Z M M A g m ++⋅--3.0maxB 组:1.塔设备质量载荷包括:(1)(塔设备壳体(包括裙座)质量)01m ;(2)(塔设备内件质量)02m ; (3)(塔设备保温材料质量)03m ;(4)(平台、扶梯质量)04m ; (5)(操作时塔内物料质量)05m ;)][(t K σ)9.0(s K σ≤(t w K ][8.0σ)≤(s K σ72.0))(KB )9.0(s K σ τ)KB )(KB(6)(人孔、法兰、接管等附属件质量)a m ; (7)(液压试验时,塔器内充液质量)w m ;2.内压操作的塔设备,最大组合轴向拉应力出现在( 正常操作 )时的( 迎 )风面,其最大组合轴向拉应力)(321max σσσσ+-=-i i 。

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一、铁碳合金的组织结构
1.金属的组织与结构 在金相显微镜下看到 的金属的晶粒,简称 组织。
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电子显微镜观察到金属原子各种规则排列,称为金属的晶体结 构,简称结构。 不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格
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(5)莱氏体
珠光体和初次渗碳体的共晶混合物。 具有较高的硬度,是一种较粗而硬的金相组织,存 在于白口铸铁、高碳钢中。 (6)马氏体 钢和铁从高温急冷下来的组织,是碳原子在a-Fe中 过饱和的固溶体。 具有很高的硬度,但很脆,延伸性低,几乎不能承 受冲击载荷。
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(3)渗碳体
碳和铁形成一种化合物(Fe3C)称渗碳体。 熔点约1600℃,硬度高,塑性几乎等于零。 铁碳合金含碳量小于2%时,其组织是在铁素体中散布着渗碳 体,是碳素钢。 含碳量大于2%时,部分碳以石墨形式存在,称铸铁。抗拉强 度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。 (4)珠光体 铁素体与渗碳体的机械混合物。 力学性能介于铁素体和渗碳体之间,即其强度、硬度比铁素 体显著提高;塑性、韧性比铁素体差,但比渗碳体要好得多。
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常温强度指标: n 屈服强度和抗拉(压)强度 屈强比适当 高温强度指标:蠕变极限σn 交变载荷下的强度指标: 疲劳极限r= σmin/σmax ,应力循环系数或应力比 σ-1,以106-107次不被破坏的应力
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(1)铁素体
碳溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体。
a-Fe原子间隙小,溶碳能力低(室温下0.006%),强度 和硬度低,但塑性和韧性很好。
低碳钢是含铁素体的钢,具有软而韧的性能。
(2)奥氏体 碳溶解在γ-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。 γ-Fe原子间隙较大,碳的溶解度比a-Fe中大得多,如在 723℃时可溶解0.8%,在1147℃时可达最大值2.06%。 奥氏体组织是在a-Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥 氏体有较大的溶解度,故塑性、韧性较好,且无磁性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好,而后者的强度高 于前者。
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铸铁一般碳以石墨形式存在,有不同的组织形貌。
球墨铸铁强度最高;细片状石墨次之;粗片状石墨最差。
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2. 纯铁的同素异构转变 体心立方晶格的纯铁称a-Fe,面心立方晶格的铁称为γ-Fe。 a-Fe加热可变为γ-Fe,反之高温下的γ-Fe冷却可变为a-Fe。
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第二篇 材料与焊接
第八章 化工设备材料 第一节 概 述
根据物料与适宜工作条件选材
物料腐蚀性:铸铁抗硫化氢
压力与温度 蠕变、氢腐蚀、低温脆性等
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《化工设备机械基础》教程 第二节 材料的性能
力学性能、物理性能、化学性能和加工性能 一、力学性能 力学性能是指金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能 力,如强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。这些性能是化 工设备设计中材料选择及计算时决定许用应力的依据。 1. 强度 是指材料抵抗外加载荷而不致失效破坏的能力
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铁 碳 合 金 状 态 图
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钢在加热时形成单一的奥氏体组织。
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所有生铁组织中都有莱氏体,多数碳以石墨状存在, 用作铸件的生铁称为铸铁。
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《化工设备机械基础》教程 第三节 碳钢与铸铁
“铁碳合金”由95%以上铁和0.05%~4%碳及1%左右 杂质元素所组成合金 一般含碳量0.02%~2%称为钢; 大于2%称为铸铁; 当含碳量小于0.02%时称纯铁(工业纯铁); 含碳量大于4.3%的铸铁极脆,后二者的工程应用价值 都很小。
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二、物理性能 密度、熔点、比热容、热导率、线膨胀系数、导电 性、磁性、弹性模量与泊松比等。 三、化学性能 1. 耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力 2. 抗氧化性 高温氧化,降低表面硬度和抗疲劳强度 选耐热材料 四、加工工艺性能 1. 可铸性:收缩与偏析 2. 可锻性 3. 焊接性 4. 可切削加工性
在固态下晶体构造随温度发生变化的现象,称“同素异构转 变”。
纯铁的同素异构转变是在910℃恒温下完成的。在固态下重新排 列、结晶过程。是钢进行热处理的依据。 3. 碳钢的基本组织 碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。 (固溶体:两种或两种以上的元素在固态下互相溶解,而仍 然保持溶剂晶格原来形式的物体。) 这三种不同的存在形式,形成了不同的碳钢组织。
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3. 塑性 延伸率 δ 断面收缩率 ψ
A A1 100% A
L1 L P 100% 100% L
化工设备材料一般要求δ5=10%-20% 4. 冲击韧性 冲击韧度α k,使其破坏所消耗的功或吸收的能除以试件 的截面面积 低温容器所用钢板α k值不得低于30J/cm2
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2. 硬度
硬度是指固体材料对外界物体机械作用(如压陷、刻划) 的局部抵抗能力。 弹性、强度与塑性的综合性能指标。 压入硬度:布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB)和维氏 硬度(HV) 用硬度近似的估计抗拉强度: 低碳钢 σb=0.36 HB 高碳钢 σb=0.34 HB 灰铸铁 σb=0.1 HB
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