压力容器设计理论与应用：基本知识、标准要求、案例分析

压力容器设计理论与应用:基本知识、标准要求、案例分析 出版时间:2017 内容简介 本书包括压力容器的主要设计方法、主要部件的设计计算、材料选择等基础知识，以及基于结构型式、材料和失效模式介绍了主要类别压力容器的设计和标准要求，并提供了典型案例分析。本书紧扣最新标准变化，注重理论联系实际，对压力容器设计、制造和检验等各环节要求进行了深入分析。本书适合于从事压力容器设计、制造以及检验等从业人员，同时也可作为相关专业人员、大专院校师生的参考书。 目 录 第1章绪论1 第2章压力容器设计基本要求3 2.1安全技术规范对压力容器设计的基本要求3 2.1.1TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》3 2.1.2TSG R0001-2004《非金属压力容器安全技术监察规程》6 2.1.3TSG R0003-2007《简单压力容器安全技术监察规程》7 2.2GB 150《压力容器》对压力容器设计的基本要求7 2.2.1一般规定7 2.2.2载荷7 2.2.3设计压力和计算压力的确定8 2.2.4设计温度的确定8 2.3压力容器设计文件8 2.3.1通用要求8 2.3.2设计总图8 第3章压力容器材料选择10 3.1压力容器钢板选用一般原则10 3.2常用压力容器钢板的种类及性能10 3.2.1碳素钢和低合金结构钢11 3.2.2高合金结构钢11 3.2.3低温钢11 3.2.4抗氢钢12 3.3常用压力容器不锈钢材料的合理选用12 3.3.1水介质12 3.3.2盐酸和氢氟酸介质13 3.3.3硫酸介质13 3.3.4尿素甲铵液介质14 3.4湿硫化氢应力腐蚀环境下压力容器用钢14 3.4.1湿硫化氢环境14 3.4.2钢在湿硫化氢环境下的腐蚀机理15 3.4.3选用原则16 3.5材料代用问题17 3.5.1“以优代劣”问题17 3.5.2“以厚代薄”问题18 3.6案例分析18 3.6.1选材优化18 3.6.2材料标准选择20 第4章压力容器强度计算21 4.1强度失效设计准则21 4.2采用弹性失效设计准则的常规设计方法22 4.3主要受压元件强度计算22 4.3.1内压圆筒22 4.3.2封头23 4.4平盖25 4.4.1圆形平盖厚度25 4.4.2带加强筋平盖封头25 4.5开孔补强计算26 4.5.1计算方法和一般规定26 4.5.2单个开孔补强的等面积法27 4.5.3两种开孔补强方法分析30 4.6案例分析31 第5章压力容器稳定性设计33 5.1失稳现象33 5.2设计理论34 5.2.1图算法原理35 5.2.2解析公式法35 5.2.3外压容器设计计算37 5.2.4外压容器校核计算37 5.3加强圈计算37 5.3.1主要参数确定37 5.3.2加强圈的设置38 5.4案例分析39 5.4.1图算法计算示例39 5.4.2解析公式法设计示例40 5.4.3失稳案例分析41 第6章密封结构及法兰设计44 6.1概述44 6.2密封机理及主要影响因素44 6.2.1密封机理44 6.2.2影响密封性能的主要因素45 6.3螺栓法兰连接设计46 6.3.1法兰结构类型46 6.3.2标准法兰选用47 6.3.3非标法兰设计48 6.4高压双锥密封设计51 6.4.1双锥密封原理51 6.4.2双锥设计计算52 6.4.3双锥环密封比压53 第7章压力容器分析设计方法55 7.1常规设计的局限性55 7.2分析设计的基本思想56 7.2.1极限分析概念56 7.2.2安定性分析概念57 7.2.3疲劳分析概念58 7.2.4应力强度限制59 7.3分析设计标准的应用60 第8章压力容器安全泄放量计算62 8.1概述62 8.2安全阀的分类及选用62 8.2.1安全阀分类62 8.2.2安全阀选用63 8.3安全阀排放量计算63 8.3.1压力容器安全泄放量计算63 8.3.2安全阀排放能力计算64 8.3.3安全阀最小排放面积和口径计算65 8.3.4确定安全阀的公称压力66 第9章卧式容器设计67 9.1结构型式67 9.2设计计算68 9.2.1计算步骤68 9.2.2圆筒轴向弯矩计算69 9.2.3圆筒体的轴向应力及其位置70 9.2.4应力校核71 9.3鞍座设计73 9.3.1鞍座设计要点73 9.3.2鞍座轴向位置74 9.3.3鞍座结构尺寸75 9.3.4加强圈的设置76 9.3.5鞍式支座结构77 9.4卧式容器设计合理性77 9.5标准要求79 9.5.1一般规定79 9.5.2材料80 9.5.3结构81 9.5.4制造、检验与验收81 9.6案例分析82 9.6.1结构优化82 9.6.2三鞍座卧式容器的设计85 第10章塔式容器设计90 10.1基础知识90 10.1.1塔设备的应用90 10.1.2塔设备的分类及结构91 10.1.3裙座、吊耳与吊柱93 10.2设计计算95 10.2.1载荷分析及计算95 10.2.2筒体的强度及稳定性校核96 10.2.3轴式吊耳的强度校核96 10.2.4裙座结构设计98 10.2.5塔地脚螺栓孔中心圆直径的计算99 10.3标准要求100 10.3.1材料100 10.3.2设计参数102 10.3.3标准不适用的塔式容器104 10.4设计问题解析105 第11章钢制球形储罐设计108 11.1基础知识108 11.1.1定义、分类与应用108 11.1.2结构特点109 11.2设计计算112 11.2.1一般规定112 11.2.2支柱计算113 11.2.3接管补强114 11.2.4其他部件计算115 11.3标准要求115 11.3.1一般规定115 11.3.2制造检验要求118 11.3.3低温球罐特殊要求120 11.4案例分析121 11.4.1基本参数121 11.4.2球罐设计121 11.4.3球壳制造、安装技术要求123 第12章热交换器设计125 12.1基础知识125 12.1.1热交换器分类125 12.1.2热交换器的特点126 12.1.3“管式”热交换器的结构128 12.1.4螺旋板式热交换器的结构133 12.2设计计算134 12.2.1筒体、封头、开孔补强134 12.2.2管板与换热管计算135 12.2.3管板设计改进136 12.2.4带膨胀节固定管板热交换器的强度计算138 12.2.5波纹管热交换器管板强度计算方法139 12.2.6螺旋板式热交换器设计141 12.3标准要求141 12.4案例分析144 12.4.1设计常见问题145 12.4.2案例分析145 第13章低温压力容器设计148 13.1基础知识148 13.1.1低温压力容器定义148 13.1.2低温压力容器特点149 13.1.3低温低应力工况149 13.2材料与结构要求150 13.2.1材料要求150 13.2.2结构设计要求151 13.2.3设计思想的变迁152 13.3标准要求155 13.3.1设计温度确定156 13.3.2材料选择156 13.3.3结构设计157 13.3.4制造与检验158 13.4案例分析159 第14章固定式真空绝热深冷压力容器设计162 14.1基础知识162 14.1.1基本构造162 14.1.2材料选用163 14.1.3结构设计要点164 14.1.4绝热设计要点166 14.1.5影响真空度(绝热效果)的因素166 14.2标准要求167 14.2.1载荷及许用应力168 14.2.2结构设计169 14.2.3管路系统设计170 14.2.4检验要求170 14.2.5其他要求171 14.2.6免除疲劳分析条件171 14.3案例分析172 第15章制冷装置用压力容器设计175 15.1基础知识175 15.1.1热交换设备175 15.1.2储存设备177 15.1.3分离以及收集设备178 15.1.4制冷剂180 15.2标准要求182 15.2.1设计要求182 15.2.2制造、检验与验收185 15.2.3泄漏试验与真空试验187 15.3典型制冷装置压力容器设计188 15.3.1中间冷却器188 15.3.2高压储液器189 15.3.3低压循环桶189 15.3.4油分离器190 15.3.5氨液分离器190 第16章搪玻璃压力容器设计192 16.1基础知识192 16.1.1概述192 16.1.2材料选用194 16.1.3结构设计197 16.2标准要求200 16.2.1设计要求200 16.2.2制造要求201 16.2.3检验、验收要求202 第17章铸铁压力容器设计203 17.1基础知识203 17.1.1铸铁材料特性203 17.1.2常见烘缸结构203 17.1.3设计计算204 17.1.4端盖结构优化设计206 17.2标准要求207 17.2.1设计限制207 17.2.2设计要求208 17.2.3制造要求209 17.2.4液压破坏试验规定209 17.3案例分析211 第18章快开门式压力容器设计212 18.1概述212 18.1.1结构分类212 18.1.2安全联锁装置分类215 18.2设计计算216 18.3标准要求218 18.3.1材料218 18.3.2安全联锁功能218 18.3.3制造与检验要求218 18.4爆炸能量计算218 18.4.1压缩气体爆炸能量219 18.4.2水蒸气爆炸能量219 18.5常见的缺陷及检验要求220 18.5.1安全联锁装置220 18.5.2啮合齿部位220 18.6案例分析221 第19章有色金属压力容器设计222 19.1基础知识222 19.1.1有色金属压力容器性能特点222 19.1.2有色金属压力容器结构特点223 19.1.3设计计算224 19.2标准要求226 19.2.1材料要求226 19.2.2设计相关参数229 19.2.3检验要求231 参考文献