化工设备第一章资料
化工设备机械基础-总复习
第一章 静力分析（刚体）
分析： 未知数与平衡方程数 BE与CE为二力杆
［例题］图示结构由曲梁ABCD及杆CE、BE和GE构成，A、B、C、E、G均为铰接。已知F=20kN，均布载荷q=10kN／m，M=20kN·m，a=2m。试求A、G处的反力及杆BE、CE所受之力。
第一章 静力分析（刚体）
贮运设备
按承压高低分类
常压容器：p < 0.1 MPa
低压容器：0.1≤p < 1.6 MPa
中压容器：1.6≤p < 10 MPa
高压容器：10≤p < 100 MPa
超高压容器：100 MPa ≤p
按综合安全管理分类
I类容器－II类容器－III类容器
第六章 化工设备设计概述
第六章 化工设备设计概述
第三章 弯曲(梁)
梁的弯曲强度公式
02
梁的弯曲要解决的三类问题
03
强度校核
04
确定梁的截面形状、尺寸
05
计算梁的许可载荷
06
首先进行静力分析，求解约束反力；
其次内力分析画出正确的剪力图和弯矩图，确定危险截面；
08
求解危险截面的最大弯曲应力；
09
利用弯曲强度条件（或其公式的变形）求解问题。
第四章 应力状态和强度理论
第三章 弯曲(梁)
［例题］已知梁的载荷F=10kN，q=10kN／m，b=1m，a=0.4m，列出梁的剪力、弯矩方程，并做出剪力、弯矩图。 解：⑴ 画受力图，列平衡方程，求支反力； NB=1kN Nc=19 kN ⑵ 利用截面法分别列出AC、CB段的剪力和弯矩方程； AC段：Q(X)=-10 M(X)=-10X (0≤X<0.4) CB段：Q(X)=13-10X M(X)=-5X2 + 13X - 8.4 (0.4<X≤1.4) ⑶ 画出剪力图和弯矩图
化工原理第一章主要内容
化⼯原理第⼀章主要内容第⼀章流体流动流体：⽓体和液体统称流体。
流体的特点：具有流动性；其形状随容器形状⽽变化；受外⼒作⽤时内部产⽣相对运动。
质点：⼤量分⼦构成的集团。
第⼀节流体静⽌的基本⽅程静⽌流体的规律：流体在重⼒作⽤下内部压⼒的变化规律。
⼀、流体的密度ρ1. 定义：单位体积的流体所具有的质量，kg/m 3。
2. 影响ρ的主要因素液体：ρ=f(t)，不可压缩流体⽓体：ρ=f(t ，p)，可压缩流体3.⽓体密度的计算4.混合物的密度5.与密度相关的⼏个物理量⽐容υ⽐重(相对密度) d ⼆、压⼒p 的表⽰⽅法定义：垂直作⽤于流体单位⾯积上的⼒ 1atm=760mmHg=1.013×105Pa=1.033kgf/cm 2 =10.33mH2O 1at=735.6mmHg=9.807×105Pa =1kgf/cm 2 =10mH20 表压 = 绝对压⼒ - ⼤⽓压⼒真空度 = ⼤⽓压⼒ - 绝对压⼒三、流体静⼒学⽅程特点：各向相等性；内法线⽅向性；在重⼒场中，同⼀⽔平⾯上各点的静压⼒相等，但其值随着点的位置⾼低变化。
1、⽅程的推导 2、⽅程的讨论液体内部压强 P 随 P 0 和 h ⽽改变的； P ∝h ，静⽌的连通的同⼀种液体内同⼀⽔平⾯上各点的压强相等；当P 0改变时，液体内部的压⼒也随之发⽣相同的改变；⽅程成⽴条件为静⽌的、单⼀的、连续的不可压缩流体；h=(P-P 0)/ρg ，液柱⾼可表⽰压差，需指明何种液体。
3、静⼒学⽅程的应⽤ (1)压⼒与压差的测量 U 型管压差计微差压差计（2）液位的测定（3）液封⾼度的计算 m Vρ=(),f t p ρ=4.220M =ρ000T p p T ρρ=PM RT ρ=12121n m n a a a ρρρρ=+++1122......m n nρρ?ρ?ρ?=+++mm PM RTρ=1/νρ=41/,gh p p ρ+=0()12A C P P gR ρρ-=-() gz21A B A gR P P ρρρ+-=-第⼆节流体流动的基本⽅程⼀、基本概念（⼀）流量与流速1.流量：单位时间流过管道任⼀截⾯的流体量。
化工设备基础知识第一章-第二讲
常温下抵抗外力的常温强度 按环境温度可分为 高温下抵抗外力的高温强度 低温下抵抗外力的低温强度
3
(2)、塑性 (2)、塑性
材料的塑性是指材料受力时，当应力超过屈服点后， 材料的塑性是指材料受力时，当应力超过屈服点后，能产生显著 的变形而不即行断裂的性质. 的变形而不即行断裂的性质 工程上以延伸率δ和断面收缩率 和断面收缩率ψ作为衡量金属静载荷下塑性变 工程上以延伸率 和断面收缩率 作为衡量金属静载荷下塑性变 形能力的指标
低温容器所用钢板α 值不得低于30J/cm 低温容器所用钢板αk值不得低于30J/cm2
2011-2-20
6
(5)、疲劳： (5)、疲劳：
许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等， 许多机械零件，如各种轴、齿轮、弹簧等，经常受到大 小不同和方向变化的交变载荷作用。这种交变载荷常常会使 小不同和方向变化的交变载荷作用。 材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下， 材料在应力小于其强度极限，甚至小于其弹性极限的情况下， 经一定循环次数后，并无显著的外观变形却会发生断裂。 经一定循环次数后，并无显著的外观变形却会发生断裂。这 种现象叫做材料的疲劳。 种现象叫做材料的疲劳。
• 3、化学性能
•
金属的化学性能是指材料在所处介质中的化学 稳定性， 稳定性，即材料是否会与周围介质发生 化学或电 化学作用而引起腐蚀。 化学作用而引起腐蚀。金属的化学性能指标主要 有耐腐蚀性和抗氧化性。 有耐腐蚀性和抗氧化性。
（1） 耐腐蚀性 ） 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵 抗能力叫做耐腐蚀性。 抗能力叫做耐腐蚀性。 腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。 腐蚀速度表示材料的耐腐蚀性。
根据经验， 大部分金属的硬度和强度之间有如下 近似关系 低碳钢 σb = 0.36 HB 高碳钢 σb = 0.34 HB 灰铸铁 σb = 0.1 HB
炼油化工设备基础知识
炼油化工设备基础知识第一章液体输送设备第一节概述在石油和化工生产装置中，流体输送是必不可少的单元操作。
做功以完成输送任务的机械或设备称为“流体输送设备”。
流体输送设备是石油、化工和其它领域最常用的机械设备。
生产上对流体输送的要求差别很大，输送的流体流量和扬程各不相同；流体种类繁多、性质千差万别；温度、压力等操作条件也有较大的差别。
为了适应生产上各种不同的要求，所以输送设备的型式种类是多种多样的，规格更是十分广泛，常见的如泵、风机、压缩机等。
泵通常是指为液体提供能量的流体输送设备。
泵的种类很多，其中离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵是工业生产中应用最为广泛的一种液体输送设备。
除了在高压小流量或计量时常用往复式泵，液体含气时常用旋涡泵和容积式泵，高粘度介质常用转子泵外，其余场合，绝大多数使用离心泵。
据统计，在石油、化工生产装置中，离心泵的使用量占泵总量的70%〜80%。
第二节泵的分类及特点离心泵的类型很多：按叶轮数目可分为单级泵（只有一个叶轮）和多级泵（有两个以上的叶轮，级数越多，扬程越高）；按叶轮进液方式可分为单吸式（液体从一侧进入叶轮）和双吸式（液体从叶轮两侧吸入，吸入性能较好，多见于大流量的离心泵）；按泵壳剖分形式可分为水平剖分泵和垂直于泵轴剖分泵；按泵壳的结构还可分为蜗壳式泵（具有像蜗牛壳形状的泵壳）和透平式泵（在叶轮外围安装有几个固定叶片的泵，用于多级泵）。
此外，按泵扬程的大小分为低压泵（扬程小于20米水柱）、中压泵（20〜160米水柱）和高压泵（高于160米水柱）；按泵转速的高低分为普通离心泵和高速离心泵；桉输送介质不同又分为水泵、轻烃泵、油泵以及耐腐蚀泵等；按用途可以分为进料泵、循环泵、回流泵、塔底泵或重沸器泵、产品泵等;按密封形式分为屏蔽泵、磁力泵和外加密封泵等。
2.1离心泵的分类按离心泵的结构分类，见表1.2.1图1.2.1单级单吸卧式泵图1.2.2双吸泵1－泵盖；2－泵壳；3－叶轮；4－轴；5－密封环6－轴套；7－密封组件；8－轴承图1.2.3多级泵1－吸入段；2－中段；3－平衡盘；4－轴；5－轴承；6－首级叶轮；7－密封环；8－末级叶轮；8－密封组件图1.2.4液下泵按离心泵的工作介质分类，见表1.2.2。
化工机械设备基础
第一章刚体的受力分析及平衡规律一、基本概念1、刚体：在任何情况下都不发生变形的物体。
约束：限制非自由体运动的物体。
（三种约束）二、力的基本性质三、二力平衡定律三力平衡定理三力平衡定理：如果一物体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点。
四、平面汇交力系、平面一般体系五、力的平移定理力的平移定理:作用在刚体上的力可以平移到刚体内任意指定点，要使原力对刚体的作用效果不变，必须同时附加一个力偶，此附加力偶的力偶矩等于原力对新作用点的力矩，转向取决于原力绕新作用点的旋转方向。
第二章金属的力学性质⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===∑∑∑omYX一基本概念弹性模量：材料抵抗弹性变形的能力拉伸试件的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值。
线应变：反应杆的变形程度，杆的相对伸长值。
蠕变：金属试件在高温下承受某已固定的应力时，试件会随着时间的延续而不断发生缓慢增长的塑性形变。
应力松弛：总变形量保持不变，初始的弹性变形随时间的推移逐渐转化为塑性变形并引起构件内应力减小的现象二拉伸曲线(重要，看书！！！)第四章直梁的弯曲中性层：梁内纵向长度既没有伸长也没有缩短的纤维层。
中性轴：中性层与横截面的交线。
剪力与弯矩的计算剪力：抵抗该截面一侧所有外力对该截面的剪切作用，大小应该等于该截面一侧所有横向外力之和。
弯矩：抵抗该截面一侧所有外力使该截面绕其中性轴转动，大小应等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取距之和。
εεμ'=μεε-='泊松比横向线应变剪力的符号约定计算剪力的法则：梁的任一横截面上的剪力等于该截面一侧所有横向外力的代数和；截面左侧向上的外力和截面右侧向下的外力取正值，截面左侧向下的外力和截面右侧向上的外力取负值。
据此法则：截面左侧 Q 左=R A －P 1截面右侧 Q 右=P 2 + P 3 －R B弯矩的符号约定计算弯矩法则：梁在外力作用下，其任意指定截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面中性轴取矩的代数和；凡是向上的外力，其矩取正；向下的外力，其矩取负值。
第一章化工设备图样的基本知识.
第一章化工设备图样的基本知识第二章化工设备图的表达特点第三章化工设备的焊接及焊缝表达第四章化工设备常用零部件简介第五章化工设备图的绘制第六章化工设备图的阅读第七章工艺流程图第八章车间布置设计与建筑图第九章设备布置图第十章管道布置图第一章化工设备图样的基本知识本节重点：图幅布置及各种表格内容化工图样包括化工机器、化工设备图样和化工工艺图样。
化工设备图样包括化工设备总图、装配图、部件图、零件图、管口方位图、表格图及预焊接图等。
化工工艺图样包括化工工艺流程图、设备布置图、管路布置图等。
一、化工设备图样：1、总图2、装配图3、部件图4、零件图5、管口方位图6、表格图7、标准图8、通用图二、化工设备图样的安排格式：1、装配图兼作总图2、装配图附零件图3、部件装配图4、部件装配图附有零件图5、零件图6、装配图附数据表三、图幅排列原则：装配图、零件图、部件图可排列在同一张纸上。
如果不能排列在同一张图纸上，也可分排在几张纸上，但要保证以下两个条件。
第一、主要视图及所属的技术要求、技术特性表、管口表、明细表、选用表及图纸目录等均应安排在第一张图纸上。
第二、在每一张图纸的技术要求下方，应加“注”，注明几张图纸之间的相互联系。
四、标题栏：1、大主标题栏2、小主标题栏2、简单标题栏3、标准图或通用图标题栏五、明细表：六、管口表：七、技术特性表：用于表示设备本身所有的和所能承受的工艺参数等。
类别有：换热器专用技术特性表和一般化工设备技术特性表两种。
第二章化工设备图的表达特点一、化工设备的基本结构特点：1、回转体形体为主2、部件尺寸相差悬殊3、壳体上孔和管口多4、零部件标准化5、焊接结构多6、材料特殊7、密封要求高二、化工设备图的视图表达特点： 1、视图配置2、夸大画法3、断开画法4、分层画法5、旋转视图6、管口方位图：用来表达化工设备的管口及其它附件分布情况。
三、简化画法： 1、标准化零部件 2、外购部件3、单线示意画法4、液面计的画法5、重复结构标准化零部件外购部件 3单线示意画法液面计的画法重复结构五、化工设备的尺寸分析：1、规格性能尺寸2、装配尺寸3、外形尺寸4、安装尺寸5、其它尺寸六、化工设备图尺寸标注基准线的确定：1、设备筒体和封头的轴线2、设备筒体与封头的环焊缝3、设备法兰的连接面4、设备支座、裙座的底面5、接管轴线与设备表面交点第三章化工设备的焊接及焊缝结构的表达焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法，是一种不可拆连接。
化工机械基础-第01章 物体的受力分析和静力平衡方程
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化工设备机械 基础
{F1, F2 ,, Fn} {FR}
合力：与某力系等效的力
FR ：该力系的合力(resultant force) Fi（i=1,2,…n)：合力的分力(component force)
平衡力系(equilibrium force system): 对刚体不产生任何作用效果的力系。
• 参考资料、补充知识
• 参考教材（补充教材的部分内容） • 文献、资料（网络检索）
化工设备机械 基础
参考教材
化工设备机械 基础
• 赵军等编．化工设备机械基础（第三版）．北京：化学工业出版 社. 2016.
• 陈国桓编．化工机械基础（第二版）．北京：化学工业出版社， 2015.
• 董大勤，高炳军，董俊华编．化工设备机械基础（第四版）．北 京：化学工业出版社，2012.
FRy F1y F2y Fny Fy
FRz F1z F2z Fnz Fz
合力的大小
( ) ( ) ( ) FR FR2x FR2y FR2z
Fx 2 Fy 2 Fz 2
合力R 的方向余弦
cos
ห้องสมุดไป่ตู้
FRx FR
Fx
FR
,
cos FRy
FR
Fy
FR
,
cosg FRz
力对某点的矩等于该力沿坐标轴的分力对 同一点之矩的代数和
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化工设备机械 基础
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化工设备机械 基础
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化工设备机械 基础
二、 力偶和力偶矩
1、力偶——大小相等的二反向平行力。
化工设备机械基础第一章
§1-2刚体的受力分析
§1-2刚体的受力分析
二、约束的类型和确定约束反力方向的方法
§1-2刚体的受力分析
1、柔软体约束
§1-2刚体的受力分析
§1-2刚体的受力分析
§1-2刚体的受力分析
2、光滑接触面约束 面间摩擦力远小于其它各力时可忽略不计而认为接触
面是光滑的。光滑接触面给被约束物体的力，方向必沿着 接触面在接触点的公法线。
● 平面一般力系--各力作用线任意分布的平面力系（上例中半个梯子的
受力图）。
F2 F1
F3
可传性原理
F1 F2
可合性
A
F3 A
பைடு நூலகம்
AR
Fn
Fn 平面汇交力系
平面共点力系
合力
§1-3平面汇交力系的简化与平衡
平面汇交力系的简化 把求取一个力系合力的过程称为力系的简化。 简化方法有两种：一是几何作图法，二是解析法。 平行四边形法：只要依次两两合成就可以求得最后的合力R。 力多边形法则：各分力矢依一定次序首尾相接，形成一力矢 折线链，合力矢是封闭边，合力矢的方向是从第一个力矢的 起点指向最后一个力矢的终点。
再以平板为对象，由
X 0 , R A s 6 i N D s 0 n 3 i 0 , R A 0 n N D s 3 / s i 6 0 n i 2 G / 0 n 3
Y 0 , N D c 3 R o A c 0 6 s t o 0 , 0 T N s D c 3 R o A c 0 6 s 2 o G / 0 3
解：分别以整个梯子、以及AC、BC为研究对象，画受力图如下：
§1-2刚体的受力分析
§1-2刚体的受力分析
学生常犯的错误
§1-3平面汇交力系的简化与平衡
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6. 刚化原理: 若变形体在某一力系作用下处于平衡，则可将其视为刚 体，而应用刚体的平衡理论。
一、常见约束类型及其反力: 1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束
T
S1 S'1
P
P
S2 S'2
柔性体约束只能承受拉力，所以它们的约束反力是作用 在接触点，方向沿柔性体轴线，背离被约束物体。是离点而 去的力。
例：分别画出圆及杆AB的受力图。
B
解：
N2
B SBC
P 600
A
N1 C
N2 A
P
XA
YA
画约束反力时，一定要按照约束的固有
性质画图，切不可主观臆断！
三、平面汇交力系的合成和平衡条件
１、合成的几何法.平衡的几何条件
F1
F2
F1 F2
O
O
F3
F3RFnFn NhomakorabeaF1 F2
F2
F1
F3
O O
F3
Fn
R Fn 合力 R=ΣFi
TB cos 600 TC cos 300 Q 0
四、平面力偶系的合成和平衡条件
１）、力对点的矩(力矩)
mo(F)=±Fd
矩心
逆正 顺负
+
力臂 －
F
.
Od
合力矩定理:
结论:mo (R) mo (F)
２、平面力偶系
力偶： 等值、反向、不共线的两个平行力 1）力偶的性质
（F，F’） 力偶臂
结论:
Rx Fx X Ry Fy Y
x P 8-9
4）合成的解析法
∵ Rx Fx
∴ R Rx2 Ry2 ( Fx )2 ( Fy )2
Ry Fy
arctg Fy Fx
5).平面汇交力系的平衡方程及其应用
平面汇交力系平衡
R=0
∴
Fx 0
Fy 0
上式即为平面汇交力系的平衡方程
第二部分 传动零件及减速机
V带传动 齿轮传动 蜗杆传动 轴与联轴器 轴承 轮系与减速机
第三部分 常压与低压容器
内压容器 外压容器 化工设备通用零部件 塔设备机械设计 反应釜的机械设计
第一章 零部件受力分析 静力学: 研究物体在力的作用下处于平衡的规律
基本概念
1、力的基本概念. 力: 定义:
A
A
L
L
B
B
解：研究工件，受力如右图所示。主动力系为一力偶系，根据力偶
的性质，反力也必为一反力偶，由力偶系的平衡方程
RA 链杆约束
滚动铰支座（辊轴支座）的几种表示: P4
实例
P.18
4. 固定端约束
简图： R
固定端约束反力有三个分量： 两个正交分力，一个反力偶
P5
实例
P1
实例
P24
二、受力图
1、取研究对象（隔离体）——将所要研究的物体从周围物体中单 独拿出来，
2、在其上画出所有的主动力和所有的约束反力。
P9
例:图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂，求AB、AC的约束反 力。
B
600 300 C
y
A
A.
x
Q
Q
解：
1) 取研究对象 -------力系的汇交点A 2）作受力图
3)建立坐标系
Fx 0
4)列出对应的平衡方程 Fy 0
5)解方程
TB sin 600 TC sin 300 0
向是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线矢量,其作用点不变. 也即: 合力等于两分力的矢量和。
R
F1
F2
R F1 F2
合力必大于分力，分力必小于合力？
推论： 三力平衡汇交定理 若刚体的A、B、C三点分别作用有力F1、F2、F3且使刚体处 于平衡，那么这三个力若不彼此平行，则必定汇交于一点。
5. 作用与反作用力定律: 任何两物体间的相互作用力总是成对出现，并
用途: 已知两力的作用，确定其作用线。
3. 加减平衡力系公理: 在作用于刚体的任何一个力系上，加上或减去一对平衡
力系，则不改变原力系对刚体的作用效果。
推论: 力的可传性原理: 作用于刚体上的力，可以沿其作用线滑移，而不改变对
刚体的作用效果。
A
F
F2
B
F1
A
F1=F2=F
F2
B
4. 力的平行四边形法则: 作用于同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的大小和方
P 12
2.平面力偶系的合成与平衡条件 P 13
R
R’
结论: 平面力偶系可以合成, 合成的结果为一合力偶, 合力偶的力偶 矩等于各个分力偶的力偶矩的代数和。
M=Σm 平面力偶系的平衡方程： Σm =0
P 14
例：一工件上需钻三个孔，钻头力偶矩分别为m1=100kNm， m2=200kNm， m3=300kNm。求夹具对工件的约束反力。
②力偶对任一点的矩完全取决于力偶矩 m =±Fd
mo (F) mo (F)
逆正 + － 顺负
F • x F (d x) Fd
O. x
三要素: 大小、转向、作用平面
d
③只要保持力偶矩不变，力偶可以在作用平
面内任意转移； 只要保持力偶矩不变，可以
调整力偶中力和力臂的大小，而不改变力偶
对物体的作用效果。
R
合力 R 为力多边形 的封闭边
汇交力系平衡的几何条件: 力多边形自行封闭
２、合成与平衡的解析法
y
1）.力在轴上的投影
=Fcosα
α
x
a
b
F Fx2 Fy2
2）.力的分解 一个力在没有限制的情况下,可以分解为无 数组力。只有在正交坐标系下，分力的大小才等于投影。
F P8
3）. 合力投影定理 y
化工设备机械基础
主讲: 张晓红
绪论
《化工设备机械基础》它是综合多门学科、理论与 实用并重的机械类专业基础课。
主要内容：杆件、板壳力学的基础理论 金属材料的基本知识 中低压压力容器与几种典型化工设备的设计计算
第一部分 力学基础
零部件受力分析 拉伸与压缩 平面弯曲 剪切与扭转 复杂应力情况下的强度计算 压杆的稳定性 化工设备材料
G
力的三要素: 大小,方向,作用点
力是矢量，可以用带箭头的线段来表 示。书写时用黑体字母F、P等表示
2、静力学公理
静力学公理以Newton力学的基本定律为基础 N
1、二力平衡原理 作用于刚体上的两个力平衡的必要充分条件是---
等值、反向、 共线。
重要名词:
二力杆(二力体，二力构件): 仅在两点受力而处于平衡 的物体或构件
P3
实例
约束反力的指向总是和物体企图运动的方向相反？ P7
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
P P
N
N
NB NA
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力 物体是向点而来的力。
P3
3.光滑圆柱铰链约束 ①圆柱铰链
销钉
A A
A
NAY
A
NAX
②固定铰支座 P4
固定铰支座的几种表示: