本书按照“过程装备与控制工程”专业教学大纲的要求，根据多年的教学实践经验编写，在选材上，本着“加强基础，强化工程实践能力”的基本思想，使学生能够掌握过程设备的设计方法、设计内容和设计步骤，具备初步的工程设计能力，为走向工作岗位奠定良好的基础。

本书力求简明扼要，通俗易懂，使用方便，突出基本概念和设计思想，内容包括过程设备与压力容器设计概述、压力容器应力分析、过程设备常用材料及其选择、压力容器设计、换热器设计、塔设备设计、搅拌反应设备设计。

本书具有很强的实用性，学生按本书提供的设计方法，可以独立完成过程设备的设计。本书适合作为过程装备与控制工程专业本科生的教材和进行综合专业课程设计及毕业设计的主要参考书，也可作为化工机械专业研究生的参考书，还可供其他专业师生选用和工程技术人员参考。

前言

第1章过程设备与压力容器设计概述1

11压力容器的应用和意义1

12压力容器及过程设备的基本要求1

13压力容器的构成与分类4

131压力容器的构成4

132压力容器的分类5

14压力容器的标准规范9

141国外压力容器规范简介9

142我国压力容器规范介绍10

15压力容器设计准则12

151压力容器失效形式12

152失效判据与设计准则14

153强度失效设计准则15

154刚度失效设计准则17

155失稳失效设计准则17

156泄漏失效设计准则17

16压力容器设计的内容和基本要求17

161设计要求17

162设计文件17

163设计条件18

思考题19

第2章压力容器应力分析20

21薄壁容器应力分析20

211薄壁容器的应力特点20

212回转壳体的基本概念21

213经向应力计算公式——区域平衡

方程式21

214环向应力计算公式——微体平衡

方程式23

215轴对称回转壳体薄膜理论的应用

范围24

22薄膜理论的应用25

221受气体内压的圆筒形壳体25

222受气体内压的球形壳体26

223受气体内压的椭球壳(椭圆形

封头)27

224受气体内压的锥形壳体29

225承受液体静压作用的圆筒壳30

23薄壁内压圆筒边缘应力33

231边缘应力的概念33

232边缘应力的特点34

233对边缘应力的处理34

24厚壁圆筒应力分析35

241弹性应力36

242弹塑性应力39

243屈服压力和爆破压力42

25圆平板中的应力43

251周边固支圆平板43

252周边简支圆平板44

253支承对平板刚度和强度的影响45

254薄圆平板应力特点46

思考题47

习题47

第3章过程设备常用材料及其选择48

31过程设备常用钢材48

311钢材分类48

312钢材类型49

32过程设备的材料选择54

321选材的总原则54

322材料的力学性能54

33温度对材料力学性能的影响59

331温度对强度指标和塑性指标的

影响59

332高温时的蠕变与应力松弛60

思考题61

第4章压力容器设计62

41内压薄壁容器设计计算62

411内压薄壁圆筒62

412内压薄壁球壳64

413设计参数的规定64

414压力试验67

415内压封头的设计计算70

42外压容器设计80

421外压圆筒的失稳80

422圆筒的临界压力81

423临界长度与计算长度82

424外压圆筒设计83

425外压封头设计91

43开孔补强92

431开孔补强设计方法93

432开孔补强结构设计93

433等面积补强设计95

44法兰连接100

441法兰密封机理101

442影响法兰密封性能的主要因素101

443法兰标准105

444压力容器法兰106

445管法兰115

446法兰设计概要116

45容器支座120

451鞍式支座120

452腿式支座121

453支承式支座123

454耳式支座124

455裙式支座125

46人孔、手孔、检查孔125

461人孔125

462手孔126

463设置原则126

464设置数量127

465装设位置127

466结构形式127

467尺寸选择127

47开口接管128

471结构形式、尺寸128

472接管128

473接管与容器壳壁的连接129

474接管的加固129

思考题130

习题130

第5章换热器设计132

51概述132

52设计方案的初步确定133

521列管式换热器形式选择133

522流程的选择134

523流速的选择135

53结构设计及计算135

531换热管规格和排列方式的选择135

532管板和管箱的设计136

533管束分程139

534壳程结构及折流板设计140

535鞍式支座和拉杆与定距管设计142

536换热管与管板连接及其他构件

设计143

54换热器设计举例146

541工艺设计计算146

542机械设计计算154

543壳体与管板的连接结构166

544管板与管箱的连接167

思考题167

第6章塔设备设计168

61概述168

62填料塔结构设计169

621喷淋装置169

622液体再分布器174

623填料支承装置结构176

63板式塔结构设计181

631分块式塔盘181

632塔盘的支承182

633整块式塔盘186

634降液管188

635受液盘191

64辅助装置及附件192

641裙式支座192

642地脚螺栓与地脚螺栓数194

643梯子196

644排气管196

645引出管通道197

65丝网除沫器的结构198

66塔设备机械设计举例199

661设计条件199

662按计算压力计算塔体和封头

壁厚200

663载荷计算200

664风弯矩计算203

665地震弯矩计算204

666偏心弯矩计算205

667各种载荷引起的轴向应力205

668塔体和裙式支座危险截面的

强度和稳定性校核207

669塔体液压试验和吊装时的应力

校核208

6610基础环板设计209

6611地脚螺栓计算210

思考题211

第7章搅拌反应设备设计213

71搅拌容器213

72换热元件214

721整体夹套215

722半圆管夹套218

723蜂窝夹套219

724内换热盘管222

73搅拌容器上的附件224

731加料管224

732压出管225

733卸料管225

734温度计套管225

735支座227

736安全装置227

737搅拌轴设计227

738反应釜的传动装置228

739反应釜的轴封装置229

74液体搅拌中的表面传热系数关联式230

741努塞尔特准数关联式230

742几种常用的关联式231

75搅拌功率234

76顶盖的结构及强度计算236

761顶盖236

762底座结构236

77搅拌反应釜机械设计举例238

771确定筒体和夹套的直径和高度238

772确定夹套和釜体的材料和壁厚239

773液压试验及其强度校核240

774其他组成部件选择和计算241

思考题243

附录244

附录A过程设备设计常用标准244

附录B压力容器材料245

附录C椭圆形封头（摘自GB/T 25198—

2023）251

附录D补强圈（摘自NB/T 11025—

2022）252

附录E人孔形式、基本参数和尺寸（摘自

HG/T 21515—2014）253

附录F手孔形式、基本参数和尺寸（摘自

HG/T 21530—2014）254

参考文献256