本书是将原化工机械与设备专业的化工容器、化工机器和化工设备三门专业课，按照调整后的过程装备与控制工程专业的需要进行整合后编写的一本专业教材，分上、下两册。上册为过程容器及设备，主要介绍压力容器的常规设计、压力容器的分析设计、高压容器设计、球形储罐设计，以及塔、搅拌反应器及换热器等一些典型设备的结构、选型及设计要点。下册为过程机器，主要介绍压缩机、风机、制冷机、泵、离心机等一些典型过程机器的原理、特性、选型及操作维护等。
本书尽量避免窄、专、深、偏，顾及专业知识的系统化和全面化，注重专业基本方法与技能。按层次对过程设备区别对待：对标准化的通用设备，重点介绍选型；对非标准定型设备，重点介绍结构及设计要点；对非标准非定型设备，重点介绍设计方法。对力学问题，不强调推导过程，重视其结果及应用。
本书既适宜作为将过程容器、过程设备及过程机器三方面内容整合后形成的专业课的教材成套选用，也适宜作为单独开设少学时的过程容器及设备专业课和/或过程机器专业课的教材分册选用。本书还适用于化工类专业作为教材或教学参考书选用，也适用于过程装备与控制工程专业及相关专业工程技术人员阅读。
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过程工业是指以改变流程性材料（如气体、液体和粉粒体等）的物理、化学性能为主要目标的加工业，它涵盖诸如化学、化工、石油化工、炼油、制药、食品、冶金等诸多工业门类和行业部门。过程工业通过一系列有机结合的工艺过程得以实现。这些工艺过程基本上可以分为物理过程和化学过程两大类，典型的有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、热力过程和机械过程等。
过程装备是实现过程工业生产的硬件设施。广义地讲，过程装备包括了过程装置（或称工艺装置）和辅助设施（如动力及其它公用工程设施等），但狭义上将其与过程装置同称。过程装置是由过程机械（亦称单元设备）和成套技术两部分组成的设备系统，前者是该系统的“硬件”，后者是其“软件”。过程机械可分为过程设备（或称静设备）和过程机器（或称动设备）两大类。在表述上，有时将过程设备（广义地）与过程机械同称，这时它包含了静设备和动设备。
过程工业的工艺过程是在各种各样的过程机械中实现的。过程机械的种类繁多，例如：进行传质过程的传质设备有蒸馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、干燥器、结晶器、膜分离器等；进行传热过程的传热设备有换热器、蒸发器、工业炉等；进行流动过程的流动设备有泵、压缩机、离心机、风机、过滤机、旋风分离器、沉淀槽、管道、阀门等；进行反应过程的反应设备有固定床反应器、流化床反应器、滴流床反应器、搅拌反应器、生化反应器、合成塔、裂解炉、反应釜等；进行热力过程的热力设备有冰机、冷冻机、锅炉、蒸汽机等；进行机械过程的机械设备有料仓、破碎机、造粒机、混料仓、分级机、流化床、皮带输送机等。在许多情况下，一台单元设备中同时进行着多种工艺过程。
《过程机械》是为适应“过程装备与控制工程”专业改造和教学改革而编写的。1998年，教育部对高等学校本科专业进行了调整，将原“化工机械与设备”（简称“化工机械”）专业调整为“过程装备与控制工程”，从而丰富了专业内涵，拓宽了专业范围与应用领域。因此，进行专业改造以适应专业调整，便成为设置有该专业的高等学校的当务之急。在教育部过程装备与控制工程专业教学指导分委员会的指导下，各相关高校针对调整后专业的培养目标、知识结构、课程体系及教学内容等，进行了积极的探索与实践。许多高校在专业改造和教学改革的实践中，为调整后的“过程装备与控制工程”专业逐步构筑了三大知识平台：以“工程力学”、“热力学”、“流体力学”和“粉体力学”为主体的理论基础平台；以“过程”、“机械”和“控制”为主线的技术基础平台；以“单元设备”、“成套技术”和“控制技术”为核心的专业知识平台。对“单元设备”进行了整合、重组与扩充，将原来的“化工容器”、“化工机器”和“化工设备”三门课程整合为一门“过程机械”。本教材就是为了适应这种课程整合，在多年教学实践的基础上编写而成的。
在编写本教材时，我们力图避免“窄”、“专”、“深”、“偏”，顾及专业知识的系统化和全面化，注重专业基本方法与技能，不搞“解剖麻雀”。将单元设备按层次分类，然后区别对待。对标准化通用设备，重点介绍选型；对非标准化定型设备，重点介绍结构及设计要点；对非标准化非定型设备，重点介绍设计方法。当涉及力学问题时，尽量采用实用的简化分析方法。对于一些复杂的力学问题，一般只介绍求解思路，不作详细推导，重点放在结果的讨论及应用上。同时给出相应的参考文献，供进一步深入和扩充。这样，使得本教材既可适用于力学基础较扎实者使用，给他们留有扩展和深化知识的空间；也可适用于力学基础较弱者（如化工类本科生）使用，使他们能顺利逾越力学障碍。
基于上述编写思想，本教材不仅扩充了内容，而且压缩了学时。本教材分上、下两册：上册主要为过程容器及设备，下册主要为过程机器。这样既便于将“过程容器”、“过程设备”和“过程机器”三方面内容整合成一门“过程机械”课程的高校成套选用，也有利于单独开设少学时“过程容器及设备”和/或“过程机器”课程的高校分册选用。
本教材上册第1章～第4章由李志义编写，第5章由夏远景编写，第6章由刘学武编写，第7章由喻健良编写，第8章由喻健良、李岳编写，第9章由伊军编写；下册第10章～第13章由刘志军编写，第14章由史启才编写，第15章由刘凤霞编写。全书由李志义主编。本教材每章后附有思考题，引导学生巩固和深化教学内容。其中一些思考题是开放性和探索性的，引导学生在掌握本教材基本内容的同时，进行更深、更广泛的探讨。
许多本专业的优秀教材，如余国琮先生主编的《化工容器及设备》、王志文教授主编的《化工容器设计》、郑津洋教授主编的《过程设备设计》、高慎琴教授主编的《化工机器》、姜培正教授主编的《流体机械》等，对本教材的编写启发颇深，本教材学习和吸收了其中许多精华。在此，对这些作者表示诚挚的谢意。教育部过程装备与控制工程专业教学指导分委员会、大连理工大学教务处和大连理工大学化工机械系对本教材的编写和出版给予了大力支持，在此表示感谢。
由于水平有限，认识不深，本教材会有许多不尽如人意之处，请各位专家和学者不吝赐教。
编著者
2007年12月
于大连理工大学 |
（上册）
1压力容器设计概述1
11压力容器及其分类1
111压力容器及其构成1
112压力容器的分类1
12压力容器的设计要求2
121强度要求2
122刚度要求3
123使用寿命要求3
124结构要求3
13压力容器材料及选择3
131压力容器用钢3
132对压力容器用钢的要求4
133压力容器用钢的选择5
14压力容器规范简介5
141国外压力容器规范6
142中国压力容器规范6
思考题8
2压力容器应力分析10
21中低压容器应力分析10
211压力容器的薄膜应力10
212压力容器的边缘应力15
22圆筒形高压容器应力分析17
221弹性应力分析18
222弹塑性应力分析20
223温差应力分析22
224机械应力与热应力的综合应力23
23圆形平盖封头应力分析24
231定解方程及求解24
232变形及应力分布特点28
24压力容器局部应力分析29
241局部应力及分析方法29
242平板开小孔的应力集中29
243压力容器开小孔的应力集中32
244压力容器开孔接管的应力集中33
思考题35
3压力容器常规设计36
31圆筒形容器筒体的强度设计36
32压力容器封头的强度设计38
321半球形封头38
322椭圆形封头39
323碟形封头40
324球冠形封头41
325锥形封头42
326平盖封头43
33法兰连接及密封设计45
331法兰密封及失效45
332法兰密封设计48
333法兰强度设计56
34开孔接管及补强设计58
341补强结构与设计规则59
342等面积补强设计60
35容器支座的结构与选型62
351悬挂式支座63
352支承式支座64
353鞍式支座64
36外压容器稳定性设计66
361圆环的稳定性分析66
362圆柱形筒体的稳定性分析67
363外压圆筒的设计计算69
364外压封头的设计计算73
365加强圈设计74
37设计参数及压力试验77
371设计参数77
372压力试验80
思考题81
4压力容器分析设计83
41分析设计概述83
411常规设计的局限性83
412分析设计的基本思想84
413分析设计与常规设计规范比较84
42应力特性85
421中低压容器86
422高压容器86
423平盖封头88
424壳体不连续区88
425容器支座区90
426容器接管区90
427容器热应力91
43应力分类92
431一次应力92
432二次应力93
433峰值应力93
44应力评定95
441应力强度95
442应力强度设计限制98
443极限载荷设计概念100
444结构安定性概念103
445疲劳分析设计准则104
思考题106
5高压容器设计107
51高压容器设计概述107
511高压容器的结构特点107
512高压容器的材料特点108
513高压容器筒体的结构型式108
52高压圆筒的强度设计113
521高压圆筒强度设计准则113
522单层高压圆筒的强度计算115
523多层高压圆筒的强度计算116
53高压容器的密封结构116
531强制式密封117
532自紧式密封118
533高压管道密封121
54高压容器的自增强技术121
541自增强技术原理121
542自增强处理压力122
543自增强处理应力122
544自增强处理半径123
545自增强处理方法124
思考题124
6球形储罐设计126
61概述126
611球罐的特点126
612球罐分类126
613球罐的设计内容127
62球罐壳体设计127
621橘瓣式球壳的设计128
622足球瓣式和混合式球壳设计130
63球罐支座设计131
631赤道正切柱式支座设计131
632其它形式的支座结构134
64人孔、接管及附件设计137
641人孔结构137
642接管结构137
643球罐附件138
65球罐的抗震结构设计140
651球罐抗震结构设计的一般要求140
652球罐抗震设计的方法与措施140
思考题142
7塔设备143
71概述143
711塔设备的作用和类型143
712塔型比较及选择143
713对塔设备的要求143
72板式塔144
721设计内容144
722总体结构及分类144
723塔盘结构145
73填料塔156
731设计内容156
732总体结构157
733填料类型及选用157
734液体的分布装置和液体再分布
装置161
735填料的支承装置165
736填料压板和床层限制板166
74辅助装置及附件167
741裙座167
742除沫器168
743接管169
744吊柱172
75塔设备的机械设计174
751塔体厚度的计算174
752塔体承受的各种载荷的计算174
753塔体稳定校核181
754塔体拉应力校核182
755水压试验时应力校核183
756裙座设计184
76塔体与裙座的机械设计举例190
761选择材料190
762按计算压力计算筒体和封头的
壁厚191
763塔的质量载荷计算191
764塔的自振周期计算193
765地震载荷计算193
766风载荷和偏心弯矩计算193
767各种载荷引起的轴向应力195
768筒体和裙座危险截面的强度和
稳定性校核195
769筒体和裙座水压试验应力校核196
7610基础环设计197
7611地脚螺栓设计198
思考题198
8换热器199
81概述199
811换热器的应用199
812换热器的类型199
813换热器的选型200
82管壳式换热器201
821基本类型201
822管壳式换热器的总体设计203
823管壳式换热器的主要部件与结构
设计204
83膨胀节设计218
84热管及热管换热器219
841热管简介219
842热管换热器221
思考题223
9搅拌反应设备224
91反应器类型224
92典型搅拌反应器225
921总体结构225
922设计内容及步骤226
93釜体与传热装置227
931釜体设计227
932传热装置设计228
94搅拌器及附件的设计234
941搅拌器的功能234
942典型搅拌器236
943搅拌附件239
944搅拌器选型240
945搅拌器转速与搅拌功率242
946搅拌器的强度计算245
947搅拌轴设计248
95传动装置251
951电动机的基本特性及选用251
952减速机252
953联轴器256
96轴封装置257
961填料密封257
962机械密封260
963机械密封和填料密封的比较262
思考题263
参考文献264
（下册）
10压缩机1
101压缩机的类型及应用1
1011压缩机的分类及比较1
1012压缩机的应用3
102往复活塞式压缩机4
1021往复活塞式压缩机基本原理4
1022往复活塞式压缩机的调节与
控制16
1023往复活塞式压缩机的典型结构及
零部件20
1024往复活塞式压缩机的选型25
103离心式压缩机29
1031离心式压缩机基本原理29
1032离心式压缩机的工作特性及
调节37
1033相似理论在离心式压缩机中的
应用39
1034离心式压缩机主要零部件41
1035离心式压缩机的选型42
104其它压缩机45
1041螺杆式压缩机45
1042单螺杆式压缩机46
1043滚动活塞式压缩机47
1044滑片式压缩机47
1045液环式压缩机47
1046涡旋式压缩机48
1047轴流式压缩机48
1048轴流离心混合式压缩机49
思考题49
讨论题51
11风机53
111风机的类型及性能参数53
1111风机的类型53
1112风机的性能参数53
112离心式风机56
1121离心式风机的工作原理56
1122离心式风机的工作特性及调节57
1123相似理论在离心式风机中的
应用62
1124离心式风机的主要零部件62
1125离心式风机的选型64
113轴流式风机66
1131轴流式风机的结构及工作原理66
1132轴流式风机的特点及性能曲线67
1133轴流式风机的调节68
1134轴流式风机的选型69
114其它型式的风机69
1141罗茨鼓风机与叶氏鼓风机69
1142横流式通风机71
1143筒形离心式风机71
思考题72
12制冷机73
121概述73
1211制冷机的基本原理及分类73
1212制冷剂和载冷剂73
1213润滑油75
122活塞式制冷机75
1221活塞式制冷机的压缩循环75
1222活塞式制冷机制冷循环的工作
参数77
1223活塞式制冷压缩机的选型指南78
1224活塞式制冷机的制冷热交换
设备82
1225活塞式制冷机的辅机系统83
1226活塞式制冷机组88
123螺杆式制冷机89
1231螺杆式制冷压缩机的性能参数及
调节89
1232螺杆式制冷机的形式及参数91
1233螺杆式制冷机的选型指南93
124离心式制冷机95
1241离心式制冷机的特点及应用95
1242离心式制冷机的基本组成和制冷
循环95
1243离心式制冷机的选型指南97
125吸收式制冷机100
1251溴化锂吸收式制冷机100
1252氨水吸收式制冷机104
126其它形式的低温制冷机104
1261斯特林制冷机105
1262维勒米尔制冷机105
1263磁性制冷机106
1264吸附制冷机106
1265气波制冷机106
思考题107
13泵108
131泵的类型及应用108
1311泵的类型108
1312泵的应用109
132离心泵109
1321离心泵的基本结构与工作原理109
1322离心泵的操作与调节112
1323相似理论在离心泵中的应用119
1324离心泵的主要零部件122
1325离心泵的选型123
133其它形式叶片式泵130
1331轴流泵和混流泵130
1332旋涡泵131
134容积式泵132
1341概述132
1342往复泵134
1343转子泵135
135计量泵137
136真空泵138
1361真空泵的性能指标138
1362各类真空泵的工作范围及特征139
1363真空泵的选型139
思考题140
14离心机141
141离心分离的基本知识141
1411离心力场的基本特性141
1412离心机的分类145
1413原料液的特性146
1414原料液的预处理147
142过滤式离心机148
1421各种过滤式离心机的特点及
应用148
1422过滤式离心机的生产能力151
143沉降式离心机151
1431各种沉降式离心机的特点及
应用151
1432沉降式离心机的生产能力152
144分离机153
1441各种分离机的特点及应用153
1442分离机的生产能力157
145离心机功率的确定157
146离心机的主要零部件157
1461转鼓157
1462过滤式离心机滤网158
1463主轴及支承158
147离心机的选型158
1471离心机型号的编制158
1472选型原则158
1473选型指南160
148其它形式的分离机械164
1481旋液分离器164
1482重力过滤机164
1483加压过滤机164
1484真空过滤机165
思考题165
15过程机器的安全可靠性166
151高速转子轴的临界转速166
1511转轴的临界转速166
1512临界转速的计算166
152机器的振动及隔振167
1521隔振的基本原理167
1522隔振器及其布置168
153高速转盘和转鼓的强度170
1531高速转盘的强度170
1532高速转鼓的强度171
154机器的故障诊断172
155流体密封技术174
1551往复运动式轴密封174
1552旋转式轴密封175
1553干气密封178
1554浮环密封装置179
思考题180
参考文献18110压缩机
101压缩机的类型及应用
1011压缩机的分类及比较
1012压缩机的应用
102往复活塞式压缩机
1021往复活塞式压缩机基本原理
1022往复活塞式压缩机的调节与控制
1023往复活塞式压缩机的典型结构及
零部件
1024往复活塞式压缩机的选型
103离心式压缩机
1031离心式压缩机基本原理
1032离心式压缩机的工作特性及调节
1033相似理论在离心式压缩机中的
应用
1034离心式压缩机主要零部件
1035离心式压缩机的选型
104其它压缩机
1041螺杆式压缩机
1042单螺杆式压缩机
1043滚动活塞式压缩机
1044滑片式压缩机件
1045液环式压缩机
1046涡旋式压缩机
1047轴流式压缩机
1048轴流离心混合式压缩机
思考题
11风机
111风机的类型及性能参数
1111风机的类型
1112风机的性能参数
112离心式风机
1121离心式风机的工作原理
1122离心式风机的工作特性及调节
1123相似理论在离心式风机中的应用
1124离心式风机的主要零部件
1125离心式风机的选型
113轴流式风机
1131轴流式风机的结构及工作原理
1132轴流式风机的特点及性能曲线
1133轴流式风机的调节
1134轴流式风机的选型
114其它型式的风机
1141罗茨鼓风机与叶氏鼓风机
1142横流式通风机
1143筒形离心式风机
思考题
12制冷机
121概述
1211制冷机的基本原理及分类
1212制冷剂和载冷剂
1213润滑油
122活塞式制冷机
1221活塞式制冷机的压缩循环
1222活塞式制冷机制冷循环的工作
参数
1223活塞式制冷压缩机的选型指南
1224活塞式制冷机的制冷热交换设备
1225活塞式制冷机的辅机系统
1226活塞式制冷机组
123螺杆式制冷机
1231螺杆式制冷压缩机的性能参数及
调节
1232螺杆式制冷机的形式及参数
1233螺杆式制冷机的选型指南
124离心式制冷机
1241离心式制冷机的特点及应用
1242离心式制冷机的基本组成和制冷
循环
1243离心式制冷机的选型指南
125吸收式制冷机
1251溴化锂吸收式制冷机
1252氨水吸收式制冷机
126其它形式的低温制冷机
1261斯特林制冷机
1262维勒米尔制冷机
1263磁性制冷机
1264吸附制冷机
1265气波制冷机
思考题
13泵
131泵的类型及应用
1311泵的类型
1312泵的应用
132离心泵
1321离心泵的基本结构与工作原理
1322离心泵的操作与调节
1323相似理论在离心泵中的应用
1324离心泵的主要零部件
1325离心泵的选型
133其它形式叶片式泵
1331轴流泵和混流泵
1332旋涡泵
134容积式泵
1341概述
1342往复泵
1343转子泵
135计量泵
136真空泵
1361真空泵的性能指标
1362各类真空泵的工作范围及特征
1363真空泵的选型
思考题
14离心机
141离心分离的基本知识
1411离心力场的基本特性
1412离心机的分类
1413原料液的特性
1414原料液的预处理
142过滤式离心机
1421各种过滤式离心机的特点及应用
1422过滤式离心机的生产能力
143沉降式离心机
1431各种沉降式离心机的特点及应用
1432沉降式离心机的生产能力
144分离机
1441各种分离机的特点及应用
1442分离机的生产能力
145离心机功率的确定
146离心机的主要零部件
1461转鼓
1462过滤式离心机滤网
1463主轴及支承
147离心机的选型
1471离心机型号的编制
1472选型原则
1473选型指南
148其它形式的分离机械
1481旋液分离器
1482重力过滤机
1483加压过滤机
1484真空过滤机
思考题
15过程机器的安全可靠性
151高速转子轴的临界转速
1511转轴的临界转速
1512临界转速的计算
152机器的振动及隔振
1521隔振的基本原理
1522隔振器及其布置
153高速转盘和转鼓的强度
1531高速转盘的强度
1532高速转鼓的强度
154机器的故障诊断
155流体密封技术
1551往复运动式轴密封
1552旋转式轴密封
1553干气密封
1554浮环密封装置
思考题 |
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