化工設備操作與維護(第三版)（簡體書）

前言
《化工設備操作與維護》（第三版）是根據化工設備技術的發展及第二版教材使用情況進行修訂的。本版保留了第二版中化工設備設計計算常用基礎數據、化工過程計算的基本參數等主要內容，更新了書中涉及的最新國家標準以及化工設備發展的新知識、新技術和新方法等內容，同時通過二維碼的形式增加了動畫、視頻資源，以便更好地適應現代多媒體教學的需要。
本版教材主要由第二版參編人員進行修訂。除此之外，劉玉星副教授、余永婷副教授參加了本次教材的修訂工作；書中二維碼鏈接的部分動畫素材由北京東方仿真軟件技術有限公司提供，在此一並表示感謝。
《化工設備操作與維護》（第三版）為高職高專化工類專業教材，也可供相關專業及從事化工生產的工程技術人員參考。
因編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編者
2021年5月




第一版前言
本書是按照高等職業教育改革發展的需要而編寫的。編寫本書的基本思路是：適用於目前化工類高職高專教學內容改革的需要，體現化工專業特色和我國化工企業發展需求；在介紹化工設備基本機械知識與理論的基礎上，重點突出化工過程所涉及的各類設備的結構、工作原理及設備操作與維護。
本書的特色在於：突出化工設備基本知識系統化，避免複雜的設計，從學生認識、了解、學習、掌握的層次出發考慮，介紹基本的理論和簡單分析設計計算等；另外，選編的化工過程設備內容具體、全面，重點突出典型化工過程設備的結構與作用，操作與維護。
在編寫的過程中，我們力求做到內容全面、精煉、深入淺出，且便於教學和學生自學。
本書共分十二章，由馬金才、葛亮主編。葛亮編寫第一章，馬金才編寫第三章、第六章、第十二章，祁新萍編寫第四章、第五章、第十一章，林浩編寫第七章，楊振波編寫第十章，龍燕編寫第二章、第八章、第九章。全書由馬金才統稿。
楊清香教授對本書進行了認真細致的審閱，並提出了許多寶貴意見和建議，在此謹表衷心感謝。克拉瑪依職業技術學院、新疆石油學院、中泰化學股份公司的老師專家也對本書提出了寶貴意見和建議，在此一並致以謝意。
因編者水平所限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編者
2009年2月




第二版前言
《化工設備操作與維護》（第二版）是根據化工設備技術的發展及第一版的使用情況進行修訂的。本版保留第一版的化工常用基礎數據、化工過程參數等主要內容，更新了書中涉及的最新國家標準，增減了較有難度的計算應用，更新了化工設備新知識、新技術和新方法的內容，以便更好地適應教學需要。
本教材由第一版的編寫人員參與修訂，除此之外，劉玉星也參加了本書的再版修訂工作，在此一並致以謝意。
《化工設備操作與維護》（第二版）為高職高專化工專業課程的教材，也可供從事化工生產的工程技術人員參考。
因編者水平所限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編者
2015年8月

第一章化工設備基礎001
第一節化工生產及其對化工設備的基本要求001
一、化工生產的特點001
二、化工生產對化工設備的基本要求002
第二節化工容器結構與分類003
一、化工容器的基本結構003
二、化工容器與設備的分類004
第三節化工設備常用材料005
一、材料常用性能005
二、鋼的熱處理007
三、金屬材料008
四、非金屬材料012
五、選材的基本原則014
六、化工容器與設備常用材料規範014
第四節金屬材料的腐蝕與防護015
一、腐蝕基本概念015
二、腐蝕類型及機理015
三、材料防腐方法016
思考題019

第二章化工設備力學基礎020
第一節物體的受力分析020
一、力的概念與基本性質020
二、受力圖022
三、平面匯交力系025
四、力矩和力偶027
五、平面一般力系030
第二節軸向拉伸與壓縮033
一、軸向拉伸與壓縮的概念033
二、軸向拉伸與壓縮時橫截面上的內力033
三、軸向拉伸與壓縮時的強度計算034
四、軸向拉壓時的變形036
五、材料拉伸與壓縮時的力學性能037
第三節剪切與圓軸扭轉040
一、剪切與擠壓040
二、圓軸扭轉043
第四節直梁的彎曲與壓桿的穩定047
一、直梁的彎曲047
二、壓桿的穩定051
思考題053
習題054

第三章壓力容器057
第一節內壓薄壁容器057
一、內壓薄壁圓筒與球殼的應力計算057
二、強度條件與壁厚計算059
三、設計參數的確定060
四、容器壓力試驗063
第二節內壓容器封頭066
一、常用封頭的形式066
二、標準橢圓形封頭及選用067
三、半球形封頭067
四、碟形封頭068
五、錐形封頭069
六、平板形封頭069
第三節容器附件070
一、容器設計的標準化070
二、法蘭連接072
三、容器的支座076
四、容器的開孔與補強結構079
五、容器安全裝置082
六、壓力容器的其他附件083
第四節外壓容器084
思考題085
習題086

第四章物料分離設備088
第一節沉降器088
一、沉降的基本概念088
二、沉降器的結構與分類089
第二節過濾機091
一、過濾091
二、過濾機的結構與分類092
第三節離心機101
一、離心分離基本原理102
二、離心機基本結構與分類103
三、離心機的操作與管理107
四、離心機操作的不正常情況和故障處理109
思考題110

第五章換熱器111
第一節換熱器的分類111
第二節換熱器的基本結構113
一、管式換熱器113
二、板式換熱器117
三、熱管換熱器120
第三節換熱器傳熱過程的強化121
一、傳熱過程的強化途徑121
二、管殼式換熱器的設計與選型123
第四節換熱設備操作與維護132
一、換熱器的基本操作132
二、換熱器的維護和保養133
第五節換熱器技術的發展及標準化135
一、傳熱理論創新135
二、設備結構的改進135
思考題136

第六章反應器137
第一節反應器的作用與分類137
一、反應器的作用137
二、反應器的設計要求137
第二節反應器的結構137
一、反應釜的主要類型137
二、反應釜的基本結構142
第三節反應釜攪拌裝置146
一、攪拌器的類型146
二、攪拌器的標準及選用148
三、攪拌軸148
四、擋板與導流筒150
五、反應釜傳動裝置150
六、反應釜軸封裝置153
第四節反應器的操作與維護156
一、釜式反應器的日常運行與操作156
二、釜式反應器的故障處理及維護157
第五節其他類型的反應器158
一、固定床反應器158
二、流化床反應器160
三、管式反應器167
思考題168

第七章塔設備170
第一節塔設備概述170
一、塔設備在化工生產中的應用170
二、塔設備的分類及構造170
三、塔設備的工藝要求和技術要求173
四、塔設備的發展174
第二節板式塔175
一、塔盤的結構176
二、除沫裝置183
三、進出口管裝置184
四、板式塔的流體力學特性184
五、塔板效率186
六、板式塔的操作及維護187
七、塔設備常見機械故障及排除方法188
第三節填料塔190
一、填料190
二、填料塔的附屬設備194
三、填料塔塔設備的操作與維護200
思考題203

第八章蒸發設備205
第一節蒸發基本原理205
一、蒸發基本原理205
二、蒸發系統206
三、多效蒸發中效數的限制208
四、蒸發熱力方案選擇的原則209
第二節蒸發設備209
一、蒸發設備基本構造209
二、蒸發附屬裝置219
第三節蒸發設備操作條件的選擇及優化220
一、蒸發設備的選用原則220
二、蒸發設備的設計原則221
第四節蒸發設備操作與管理222
一、蒸發器的操作要點222
二、蒸發器的管理常識222
三、不正常現象及處理223
第五節蒸發設備的安全運行223
一、高溫蒸汽運行223
二、管路堵塞224
三、蒸發器視鏡破裂，造成熱濃料液外泄224
四、墜落事故225
五、檢修強制循環泵時，料液衝出傷人225
思考題225

第九章乾燥設備227
第一節乾燥目的及設備分類227
一、乾燥的目的和應用227
二、乾燥器的類型及選用227
三、乾燥附屬設備的配置229
第二節乾燥裝置229
一、氣流乾燥裝置229
二、回轉筒式乾燥裝置232
三、立式轉盤乾燥機234
四、振動式乾燥機234
五、多管式乾燥機235
六、噴霧乾燥器236
七、沸騰床乾燥器244
第三節乾燥設備操作與維護246
一、乾燥系統的正常操作246
二、乾燥系統操作的不正常情況和故障處理247
思考題247

第十章化工機泵249
第一節概述249
一、化工生產對機泵的基本要求249
二、化工機泵的分類249
第二節離心泵250
一、離心泵的工作原理250
二、離心泵主要部件的結構與作用251
三、離心泵的特性254
四、離心泵的密封259
第三節其他形式化工泵264
一、往復泵264
二、噴射泵265
三、螺桿泵266
四、齒輪泵266
五、旋渦泵267
六、真空泵267
七、隔膜泵268
八、磁力泵268
第四節化工泵檢修與維護269
一、常用化工泵零部件的檢修270
二、化工泵常見故障及排除273
第五節風機276
一、風機的類型276
二、離心式鼓風機277
三、離心式通風機278
四、軸流式通風機279
五、羅茨鼓風機280
思考題284

第十一章機械傳動與連接285
第一節帶傳動285
一、帶傳動及分類285
二、普通V帶和帶輪286
三、帶傳動的失效、張緊、安裝與維護287
第二節齒輪傳動289
一、齒輪傳動的特點、類型及應用場合289
二、齒輪傳動比計算289
三、齒輪常用材料及結構290
四、齒輪傳動失效形式及原因291
第三節蝸桿傳動293
一、蝸桿傳動的特點、類型及應用場合293
二、蝸桿傳動的失效形式及原因295
三、蝸桿蝸輪的常用材料與結構295
四、蝸桿傳動裝置的潤滑與維護296
第四節軸與聯軸器297
一、軸297
二、聯軸器299
第五節軸承301
一、軸承的功用和分類301
二、滑動軸承302
三、滾動軸承304
四、滾動軸承的潤滑、密封與維護306
第六節螺紋連接、鍵連接、銷連接308
一、螺紋連接308
二、鍵連接309
三、銷連接311
思考題311

第十二章化工管路313
第一節概述313
第二節化工管路的安裝313
一、管路布置313
二、管路的塗色314
三、管子的材料及其選用315
四、管件和閥門317
五、管路的安裝325
第三節管路的保溫與防腐328
一、 化工管路的保溫328
二、化工管道的防腐331
第四節管路常見故障及排除方法332
一、做好管路維護工作332
二、管路常見故障及排除方法333
三、閥門故障及排除334
思考題335

參考文獻336