制藥設備設計基礎

第1篇力學基礎

第1章剛體受力分析及平衡規(guī)律 002

1.1力的概念及其性質(zhì) 002

1.1.1力的概念 002

1.1.2力的基本性質(zhì) 002

1.2剛體的受力分析 003

1.2.1約束與約束反力 003

1.2.2常見的約束類型 004

1.2.3物體的受力分析和受力圖 005

1.3平面匯交力系的簡化與平衡 006

1.3.1平面匯交力系的簡化（解析法） 006

1.3.2平面匯交力系的平衡條件 007

1.4力矩、力偶、力的平移定理 007

1.4.1力矩 008

1.4.2力偶與力偶矩 008

1.4.3力的平移定理 009

1.5平面一般力系的簡化與平衡 009

1.5.1平面一般力系的簡化 009

1.5.2平面一般力系的平衡條件 009

1.5.3固定端約束的受力分析 010

習題 011

第2章制藥設備常用金屬的力學性能 013

2.1彈性變形與內(nèi)力 013

2.1.1變形與內(nèi)力的概念 013

2.1.2直桿受拉（壓）時的內(nèi)力 013

2.1.3受拉（壓）直桿內(nèi)的應力 015

2.1.4直桿受拉（壓）時的變形 017

2.2材料的力學性能 018

2.2.1拉伸試驗 018

2.2.2壓縮試驗 021

2.2.3沖擊試驗 022

2.2.4硬度試驗 023

2.2.5彎曲試驗 024

習題 024

第3章拉壓、彎曲、扭轉 026

3.1受拉（壓）直桿的強度計算 026

3.1.1受拉（壓）直桿的材料力學原理 026

3.1.2強度條件的建立與許用應力的確定 027

3.1.3剪切變形與剪力 030

3.2彎曲變形 034

3.2.1彎曲概念與梁的分類 034

3.2.2梁的內(nèi)力分析 036

3.2.3純彎曲時梁的正應力及正應力強度條件 038

3.2.4直梁彎曲時的切應力 043

3.2.5梁的剛度校核 044

3.3扭轉 045

3.3.1扭轉變形的概念 045

3.3.2扭轉時所受外力分析與計算 045

3.3.3純剪切、角應變、剪切胡克定律 046

3.3.4圓軸在外力偶作用下的變形與內(nèi)力 047

3.3.5圓軸扭轉時的強度條件與剛度條件 050

習題 051

第2篇材料基礎

第4章制藥設備材料及選擇 056

4.1概述 056

4.2材料的性能 056

4.2.1力學性能 056

4.2.2物理性能 057

4.2.3化學性能 057

4.2.4加工工藝性能 058

4.3金屬材料 058

4.3.1金屬材料的分類及牌號 059

4.3.2碳鋼與鑄鐵 059

4.3.3低合金鋼及化工設備用特種鋼 061

4.3.4有色金屬材料 067

4.3.5非金屬材料 069

4.3.6制藥設備的腐蝕及防腐措施 071

4.3.7制藥設備材料的選擇 074

習題 074

第3篇容器基礎

第5章容器設計基本知識 076

5.1容器的分類與結構 076

5.1.1容器的分類 076

5.1.2容器的結構 077

5.1.3壓力容器類別 077

5.2容器零部件的標準化 079

5.2.1標準化的意義 079

5.2.2標準化的基本參數(shù) 080

5.3壓力容器規(guī)范 081

5.3.1壓力容器相關的法規(guī)和標準 081

5.3.2我國壓力容器常用法規(guī)和標準 082

5.3.3容器設計基本要求 084

習題 085

第6章內(nèi)壓薄壁容器 086

6.1薄膜理論 086

6.1.1薄壁容器及其應力特點 086

6.1.2基本概念與基本假設 087

6.1.3平衡方程式 089

6.2薄膜理論的應用 091

6.2.1應用范圍 091

6.2.2受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體 091

6.2.3受氣體內(nèi)壓的球形殼體 092

6.2.4受氣體內(nèi)壓的橢圓形封頭 092

6.2.5受氣體內(nèi)壓的錐形殼體 094

6.3內(nèi)壓圓筒邊緣應力 094

6.3.1邊緣應力的概念 094

6.3.2邊緣應力的特點 094

6.3.3對邊緣應力的處理 095

6.4內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設計 095

6.4.1強度設計的基本知識 095

6.4.2內(nèi)壓薄壁圓筒殼與球殼的強度設計 095

6.4.3內(nèi)壓圓筒封頭的設計 099

6.5內(nèi)壓容器的強度校核 103

6.5.1壓力試驗 103

6.5.2強度校核 104

習題 105

第7章外壓容器 106

7.1概述 106

7.1.1外壓容器的失穩(wěn) 106

7.1.2失穩(wěn)形式的分類 106

7.2臨界壓力 107

7.2.1概念及影響因素 107

7.2.2外壓圓筒分類 107

7.2.3臨界壓力的理論計算公式 108

7.2.4臨界長度和計算長度 108

7.3外壓圓筒設計 109

7.3.1設計準則 109

7.3.2外壓圓筒壁厚設計 110

7.3.3外壓容器的試壓 113

7.4外壓凸形封頭設計 114

7.4.1半球形封頭 114

7.4.2碟形和橢圓形封頭 114

7.5外壓圓筒加強圈的設計 114

7.5.1加強圈的結構與作用 114

7.5.2加強圈的間距 115

7.5.3加強圈的尺寸設計 115

7.5.4加強圈的設置 115

習題 117

第8章容器零部件 118

8.1法蘭連接 118

8.1.1法蘭連接結構與密封 118

8.1.2法蘭結構與分類 119

8.1.3影響法蘭密封的因素 120

8.1.4法蘭標準及選用 122

8.2容器支座 126

8.2.1臥式容器支座 126

8.2.2立式容器支座 128

8.3容器的開孔補強 132

8.3.1應力集中 132

8.3.2開孔補強設計的原則、形式與結構 132

8.4容器附件 135

8.4.1接管 135

8.4.2凸緣 135

8.4.3手孔與人孔 135

8.4.4視鏡 136

習題 137

第4篇設備基礎

第9章管殼式換熱器 139

9.1概述 139

9.1.1管殼式換熱器的結構與分類 139

9.1.2管殼式換熱器的型號 142

9.1.3管殼式換熱器的設計 143

9.2管殼式換熱器結構 148

9.2.1管子 148

9.2.2管板 150

9.2.3附屬板件 152

9.2.4溫差應力 153

9.2.5管箱與殼程接管 157

9.3管殼式換熱器強度計算 157

習題 160

第10章塔類制藥設備設計 161

10.1塔設備概述 161

10.2塔設備結構 161

10.2.1塔體與裙座 162

10.2.2板式塔結構 166

10.2.3填料塔結構 168

10.3塔類制藥設備設計舉例 173

10.3.1設計條件 174

10.3.2塔體強度計算 175

10.3.3各種載荷引起的應力 178

10.3.4筒體壁厚校核 179

10.3.5附件 180

習題 183

第11章帶攪拌器的制藥設備設計 184

11.1概述 184

11.1.1攪拌操作的目的 184

11.1.2攪拌操作分類 184

11.1.3機械攪拌設備工作原理 184

11.1.4攪拌設備的基本結構 185

11.2攪拌釜 186

11.2.1結構 186

11.2.2幾何尺寸的確定 186

11.2.3換熱元件 187

11.3攪拌器的形式與選型 188

11.3.1流型 189

11.3.2攪拌器的分類 189

11.3.3典型攪拌器的特征及應用 190

11.3.4攪拌器的選用 192

11.4攪拌器的功率 194

11.4.1攪拌器功率和攪拌作業(yè)功率 194

11.4.2攪拌器功率的影響因素及計算 194

11.4.3攪拌作業(yè)功率 196

11.5傳動裝置及攪拌軸 197

11.5.1傳動裝置 197

11.5.2攪拌軸設計 199

11.6軸封 201

11.6.1填料密封 201

11.6.2機械密封 202

11.6.3全封閉密封——磁力攪拌裝置 203

習題 203

參考文獻 204