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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

2.1.1 TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》3

2.1.2 TSG R0001—2004《非金属压力容器安全技术监察规程》6

2.1.3 TSG R0003—2007《简单压力容器安全技术监察规程》7

2.2 GB 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235