第一篇：过程装备与控制工程专业专业英语翻译9
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Heat Treatment of Steel
Types of Heat Treating OperationsFive operations are detailed in this lesson as the basis of heat treatment.Explanations of these
Operations follow.Stress RelievingWhen a metal Is heated，expansion occurs which is more or less proportional to the temperature rise.Upon cooling a metal,the reverse reaction takes place.That is, a contraction is observed．When a steel bar or plate is heated at one point more than at another，as in welding or during forging，Internal stresses are set up．During heating, expansion of the heated area cannot take place unhindered，and it tends to deform．On cooling，contraction is prevented from taking place by the unyielding cold metal surrounding the heated area．The forces attempting to contract the metal are not relieved，and when the metal is cold again，the forces remain as internal stresses．stresses also result from volume changes, which accompany metal transformations and precipitation．Internal or residual stresses are bad because they may cause warping of steel parts when they are machined．To
0relieve these stresses，steel is heated to around 595C，assuming that the entire
part is heated uniformly, then cooled slowly back to room temperature．This procedure is called stress relief annealing, or merely stress relieving.Because of characteristics inherent in cast steel, the normalizing treatment is more frequently applied to ingots prior to working，and to steel castings and forgings prior to hardening.NormalizingThe process of normalizing consists of heating to a temperature above the third transformation temperature and allowing the part to cool in still air.The actual temperature required for this depends on the composition of the steel,0but is usually around 870C.Actually, the term normalize does not describe the
purpose.The process might be more accurately described as a homogenizing or grain-refining treatment.Within any piece of steel, the composition is usually not uniform throughout.That is, one area may have more carbon than the area adjacent to it.These compositional differences affect the way in which the steel will respond to heat treatment.If it is heated to a high temperature, the carbon can readily diffuse throughout, and the result is a reasonably uniform composition from one area to the next.The steel is then more homogeneous and will respond to the heat treatment in a more uniform way.During cold deformation, steel has a tendency to harden in deformed areas, making it more difficult to bend and liable to breakage.Alternate deforming and annealing operations are performed on most manufactured steel products.Full annealingFull annealing, where steel is heated 50 to 100C above the third transformation temperature for hypoeutectoid steels, and above the lowest transformation temperature for hypereutectoid steels, and slow cooled, makes the steel much easier to cut, as well as bend.In full annealing, cooling must take place very slowly so that a coarse pearlite is formed.Slow cooling is not essential for
process annealing, since any cooling rate from temperatures below the lowest transformation temperature will result in the same microstructure and hardness.Process annealingProcess annealing consists of heating steel to a temperature just below the lowest transformation temperature for a short time.This makes the steel easier to form.This heat treatment is commonly applied in the sheet and wire industries, and the temperatures generally used are from 550 to 650C.Annealing The two--stage heat treating process of quenching and tempering is designed to produce high strength steel capable of resisting shock and deformation without breaking.On the other hand, the annealing process is intended to make steel easier to deform or machine.1n manufacturing steel products, machining and severe bending operations are often employed.Even tempered steel may not cut or bend very easi1y and annealing is often necessary.The effect of tempering may be il1ustrated as follows.If the head of a hammer were quenched to a fully martensitic structure, it probably would crack after the first few blows.Tempering during manufacture of the hammer imparts shock resistance with only a slight decrease in hardness.Tempering is accomplished by heating a quenched part to some point below the transformation temperature, and holding it at this temperature for an hour or more, depending on its size.Most steels are tempered between 205°C and 595°C.As higher temperatures are employed, toughness or shock resistance of the steel is increased, but the hardness and strength decrease.TemperingDuctility is the ability of a metal to change shape before it breaks.Fleshly quenched martensite is hard but not ductile;in fact, it is very brittle.Tempering is needed to impart ductility to the martensite, usually at a small sacrifice in strength.In addition, tempering greatly increases the resistance of martensite to shock loading.Heat TreatmentThe hardest condition for any given steel is obtained by quenching to a fully martensitic structure.Since hardness is directly related to strength, a steel composed of 100% martensite is at its strongest possible condition.However, strength is not the only property that must be considered in the application of steel parts.Ductility may be equally important.Change or modify the magnetic properties of steel.Improve the electrical properties;
Improve the machinability;
Increase the toughness;that is, to produce a steel having both a high tensile strength and good ductility, enabling it to withstand high impact;
Increase the hardness so as to increase resistance to wear or to enable the steel to withstand more service conditions;
Decrease the hardness and increase the ductility;
Secure the proper grain structure;
Refine the grain structure of hot worked steels which may have developed coarse grain size;
Remove stresses induced by cold working or to remove stresses set up by nonuniform cooling of hot metal objects;
Reasons for Heat TreatingHeat treatment of steel is usually intended to accomplish any one of the following objectives:
Stress relievingStress relieving is the heating of steel to a temperature below the transformation temperature, as in tempering, but is done primarily to relieve internal stress and thus prevent distortion or cracking during machining.This is sometimes called process annealing.Tempering Tempering consists of reheating a quenched steel to a suitable temperature below the transformation temperature for an appropriate time and cooling back to room temperature.How this process makes steel tough will be discussed later.Hardening Hardening is carried out by quenching a steel, that is, cooling it rapidly from a temperature above the transformation temperature.Steel is quenched in water or brine for the most rapid cooling, in oil for some alloy steels, and in air for certain higher alloy steels.After steel is quenched, it is usually very hard and brittle;it may even crack if dropped.To make the steel more ductile, it must be tempered.NormalizingNormalizing is identical with annealing, except that the steel is air cooled;this is much faster than cooling in a furnace.Steel is normalized to refine grain size, make its structure more uniform, or to improve machinability.Full annealingFull annealing is the process of softening steel by a heating and cooling cycle, so that it may be bent or cut easily.In annealing, steel is heated above a transformation temperature and cooled very slowly after it has reached a suitable temperature.The distinguishing characteristics of full annealing are:(a)temperature above the critical temperature and(b)very slow cooling, usually in the furnace.阅读材料9
钢的热处理
各种不同的热处理操作 本单元介绍了五种热处理的基本方法。这些方法介绍如下。
完全退火完全退火是对钢进行反复的加热和冷却使钢软化的过程，这样就容易弯曲和切割。在退火中，使钢加热到转变温度以上的一个适宜温度后缓慢地冷却。完全退火的突出的特点是：（a）温度高于临界温度（b）缓慢冷却，通常是炉冷。
正火正火和退火相同，除了钢是被空冷的；这比在炉中冷却得更快。钢的正火是为了改善晶粒大小，使它的结构更加均匀，或者是提高机械性能。
淬火淬火就是通过冷浸钢，那就是使钢从转变温度以上的一个温度快速冷却。为了最快的冷却，钢被冷浸在水中或是盐水里，合金钢的是在油里，某些更高合金钢的要在空气中冷却。当钢被淬火之后，它通常是硬和易碎的；甚至落地会破碎，为了使钢更有韧性，它必须被回火。
回火回火是指重新加热已经被淬火的钢到转变温度以下的一个适当温度一段时间后再冷却到室温。至于该过程怎样使钢变得有韧性，我们将在以后讨论。
去应力是指加热钢到转变温度以下的适宜温度，正如回火一样，但这样做是为了减少内应力从而避免在加工过程中的变形和破裂。这有时也被称作退火过程。
热处理的原因钢的热处理通常是为了达到以下的任一目的：
消除冷却过程中产生的内应力和高温金属物体因冷却不均匀而产生的应力。
改善热处理钢可能产生的粗糙晶粒的晶粒结构。
得到适当的晶粒结构
降低硬度，提到塑性。
增加硬度，以提高到钢的抗耐磨性和加强钢使之能承受更多的使用条件。
增加韧性，这就是使钢同时拥有高的拉伸强度和好的延展性，使它能承受高的撞击。提高切削性能
提高导电性。
改变或修正钢的磁性。
热处理任何一种钢通过淬火而获得完全的马氏体是最难的。由于硬度直接关系到强度，一种钢由100%的马氏体组成是其处于最高强度的可能条件。但是，在钢的应用部分里，强度不是唯一的必需考虑的性能。延展性同样重要。
回火延展性是金属在破裂前改变形状的能力。淬火马氏体很硬但不能延展，事实上它是非常碎的。回火是用来使马氏体获得可延展性，通常强度会降低一些。另外，回火大大增加马氏体抵抗冲击负荷的能力。
回火的影响举例说明如下:如果一个锤头被淬火到完全马氏体结构，它可能在前几次敲击就会破碎。回火在锤头的制造中能增加抗敲击能力，而硬度只有一点点的下降。回火过程是这样达到的：把淬火后的部分加热到转变温度的某点，然后维持这温度一个小时或更多，这要根据部件的大小判断。大多的钢是被加热到205°C到595°C，更高的温度，钢的韧性和抗敲击能力会增加，但硬度和强度会下降。
退火淬火和回火两个热处理过程来生产高强度的钢以便抵抗冲击和变形而不受破坏。另一方面，退火过程的目的是为了使钢更容易变形和机器加工。在钢产品的制造中，机器加工和严格的弯曲操作经常被运用到。即使回火钢也不会被经意的切割和弯曲，退火就常常是不可缺少的。
退火过程退火过程就是加热钢到稍低于最低转变温度的一个温度后保持一会儿。这使钢更容易成形。这种热处理通常应用于薄板和电线工业，它的温度一般在550度到650 度之间。
完全退火完全退火对于亚共析钢要将温度加热到第三转变温度以上50~100℃，对于过共析钢，要加热到最低转变温度以上，然后缓慢冷却，使钢更容易切割和弯曲。在完全退火中，冷却必须要非常缓慢地进行从而形成粗糙的珠光体。退火过程不必需要缓慢冷却，因为最低转变温度下的任何冷却速度都会得到相同的微观结构和硬度。
在冷变形中，钢有一种在变形中变硬的趋势，使之更难于弯曲和被破坏。大多数的机械加工钢产品都需要交替变形和退火操作。
正火正火过程包括将温度加热到第三转变温度以上，然后让该加热部分在空气中冷却直到与空气温度相同。实际所需的温度要根据钢的组成部分来确定，但通常在870°C左右。其实正火这个术语不是描述目的，该过程被描述成均匀或细化晶粒处理会更准确。任何一块钢，它的组成部分通常是不统一的。那就是说，一块区域可能比周围的含有更多的碳。这种成分的不同会影响热处理的方法。如果加热到一个高的温度，其中的碳能扩散到四周，结果理所当然的刀均匀的成分。这样钢的成分就会更均匀从而使热处理方法更统一。
由于铸铁的固有性质，对工作前的铸铁块，硬化前的钢的铸件和锻件，正火处理会运用得更频繁。
去应力当一块金属被加热时就会发生膨胀，膨胀的多少跟温度的上升成比例。当冷
却一金属，就会发生相反的反应。那就是说，金属的收缩可以被观测到。当一根钢棒或钢板被加热到一个点高于另一个点，就像焊接或锻造一样，内应力就会产生。在加热过程中，被加热部分不能自由膨胀，就会转为变形。在冷却时，热部分周围的冷金属就会阻止收缩。打算使金属收缩的力并没有减少，当金属再次被冷却时，这个力与内应力一样不变。体积的变化同样能产生应力，这个应力随着金属转变和沉淀。内应力和残余应力是不好的因为它使钢的加工部分产生弯曲。为了减少这种应力，钢被加工到约595°C，假设所有的部分被均匀加热，然后缓慢冷却到室温。这步骤就叫做去应力退火，或仅仅叫去应力。
第二篇：过程装备与控制工程专业英语翻译
1、In our comparison of the net electrical power output of both combined heat and power(CHP)and power-only plants, the electrical output of the CHP plants is assumed to be the output that could the oretically be produced if there were no heat output.net electrical power净电力
combined heat and power热电联供
Plant设备
be assumed to be假设为
Theoretically理论地；理论上
在我们的热电联供和只供电的设备的净电力输出比较中，热电联供设备的电力输出是看做理论上如果没有热输出时产生的输出量。
2、The lower heating value is defined here as the higher heating value(HHV)minus the energy necessary to evaporate the water that is created by the combustion of the hydrogen in the fuel and minus the energy needed to evaporate the moisture that was already part of the fuel before combustion.heating value热值
Evaporate [ɪ'væpəret]
vt.使……蒸发；使……脱水；使……消失
vi.蒸发，挥发；消失，失踪
Combustion [kəm'bʌstʃən] n.燃烧，氧化；骚动
moisture ['mɒɪstʃə] n.水分；湿度；潮湿；降雨量
低热值在这里定义为高热值减去使水分蒸发所需要的能量，这些能量包括使燃料中的氢燃烧产生的水分蒸发所必需的能量和使燃料燃烧前所含有的水分蒸发所需要的能量。
3、In the case of biomass combustion , however, this will be possible on only very large scales, whereas atmospheric biomass gasification is projected to attain these efficiencies on considerably smaller scales。
biomass [‘baɪə(ʊ)mæs] n.生物质
biomass combustion 生物质能
large scales 大规模
gasification [,ɡæsifi'keiʃən] n.气化
可是对于生物质能，它将可能仅在非常大的范围内获得，然而在大气中的生物质气化将在相当小的范围内获得这些效能。
1、In developing countries like Ghana where solid waste disposal is increasingly an environmental burden with its attendant health hazards, the idea of converting the organic fraction of municipal solid waste into energy for the national grid is a welcome proposition towards reducing volumes of domestic waste to be disposed of or land-filled.disposal—n.处理；
burden—n.负担；
attendant—随员、伴随的；
hazard—n.危害；
convert—v.转化；
organic fraction—有机部分；
municipal—市政的；
the national grid—国家电网；
proposition—提议
volumes of—大量的；
在像加纳这样的发展中国家中，因为伴随着健康危害，固体垃圾处理正日益成为环境负担，而把城市生活垃圾转换成电能并输送到国家电网中的想法，对于减少将被处理或填埋的大量的生活垃圾来说，是一个不错的提议。
2、In spite of the perceived low heating values of biodegradable waste, the increasing volumes of MSW as well as the generally high percentage of the organic component observed in Ghana’s MSW means that the amount of energy that can be obtained from the waste is not insignificant.perceive—v.感觉、认知；
biodegradable—可生物降解的；
insignificant—微不足道的；
尽管我们所感知的可生物质降解的垃圾热值低，但加纳持续增长的大量的城市生活垃圾和其被观察到的普遍高含量的有机成分意味着蕴藏其中的可被利用的能量值是不容小觑的。
3、Thus, a combined cycle plant can be designed that uses the hot flue gases produced from organic waste combustion to generate steam and gasify liquid methane in stages to turn a steam turbine and a gas turbine respectively , and the flue gases, cooled down, can be used to pre-dry the organic waste in a cycle for use as fuel to increase the efficiency of the plant.gasify—v.气化；
turbine—涡轮机；
因此，一个联合循环电厂可以被设计成这样：使用有机垃圾燃烧产生的热烟气分步地去生产蒸汽去转动蒸汽轮机和气化液态甲烷去转动燃气轮机，然后被冷却下来的烟气可作为燃料循环地用于预热有机垃圾以提高电厂的效率。
4、It is further comparable to a coal-fueled power plant with respect to flue gas emissions and solid residues from the combustion process and flue gas cleaning.emission—n.排放；
combustion—n.燃烧；
flue—烟道；
这是进一步就烟气排放和在燃烧过程、烟气清理中的固体残留与燃煤发电厂的比较。
王局长：
Hydrogen production from biomass can contribute not only to large-scale development and utilization of renewable energy, improve energy structure and reduce pollution as well as to meet people's demand for clean energy, but also is the most viable hydrogen production methods from renewable energy near the medium-term.biomass: n.生物质
large-scale:adj.大规模的，大量的utilization:n.使用，利用
renewable:adj.可持续的，可再生的viable:adj.切实可行的利用生物质制氢不仅可以促进可再生能源的大规模开发利用，改善能源结构，减少环境污染，满足人们对清洁能源的需求，而且是近中期最为可行的可再生能源制氢方式。
Biomass gasification in supercritical water(SCW超临界水)is a promising technology for Hydrogen production from biomass, which is based on the special physical and chemical properties of water near the critical point.
第三篇：过程装备与控制工程专业英语翻译(部分)
Unit 16 压力容器及其部件
压力容器时不泄露的容器。它们有各种尺寸。最小的直径不到一英寸，最大的直径能达到150英尺甚至更大。某些是埋在地下或海洋深处，多数是安放在地上或支撑在平台上，还有一些实际上是在航天飞行器中的贮槽和液压装置中。
由于内部压力，容器被设计成各种形状和尺寸。内部的压力可能低到1英寸，水的表面压力可能达到300000多磅。普通的单层表面建筑压力是15到5000磅，虽然有很多容器的设计压力高出或低于这个范围。ASME锅炉和压力标准中第八卷第一节指定一个范围从15磅在底部到上限，然而，内部压力在3000磅以上，ASME标准，第八卷第一节，指出考虑特殊设计的情况是必要的。
压力容器的典型部件描述如下：
圆柱壳体在石化工业中对于结构压力容器圆柱壳体是经常被用到的，它是很容易制造、安装并且维修很经济。虽然在一些场合应用载荷和外压控制，要求的厚度通常由内压决定。其他因素如热应力和不连续压力可能有要求厚度决定。
成型的封头许多的端封头和过度部分有设计工程师选择。用一种结构相对另一种依靠很多因素，如成型方法、材料成本、和空间限。一些经常应用的成型封头是：
带凸缘的封头 这些封头通常在较低压力的压力设备中，例如汽油罐和锅炉。有些也应用在较高压力的但是较小直径的设备中。设计和结构的许多细节在ASME标准，第八卷第一节中给出。
半球形封头通常，在一个给定温度和压力下半球形的要求厚度是相同直径和材料圆柱壳体的一半。假如我们用镍和钛昂贵的合金建造实心或覆盖形半球形封头，这样是很经济的。假如使用碳钢，然而，由于这高价的制造费用就不比凸缘形和碟形的封头经济。
半球形封头经常通过部分三角形结构加工，也可以通过旋转法或施压法加工。由于半球形封头比与它们连接的圆柱壳体薄，所以在封头与壳体连接区域必须是等高的，以便减小不连续区域的影响。
椭圆与准球形封头这样的封头是十分普遍的在压力容器中。它们的厚度与连接壳体是一样的。这就简化了焊接安装的工作。因此，由于这边意外的区域所需的厚度小于封头的实际厚度，多余的部分就可以用于这些区域内接管的补强。许多工厂都可以提供不同直径和厚度的封头而且在价格上有很强的竞争力。
锥型和准锥形封头这些封头在漏斗型和塔容器中作为底部封头应用，而且它们也可用做不同圆柱直径的过渡区域。由于在链接区不平衡应力，这圆锥到圆柱的链接区必须考虑成圆锥形设计的一部分。因为较大的力，ASME标准，八卷一节中，规定当锥形内部施加压力顶角限制成小于30度。
盲板，覆盖版，和法兰一个较为普遍形式的压力容器封头是无支撑的扁平封头或覆板。这可能由完整壳体组成或由壳体焊接而成，可能由螺栓或快速开关装置连接而成。可能是圆形、方形、矩形或其他形状。螺栓被安装应用垫圈的地方的扁平封头称为盲板。通常，盲板被连接在两个边缘区之间放一个垫圈的容器封头上。虽然扁平的封头可能是圆形或非圆形的，但是它们有均匀的厚度。
开口和接管所有的工艺容器都需要有输入和输出的物料。对于一些容器，物料是大量的或内部经常变化的，通常是通过连接的整个封头或一部分来给开一个较大的通道。然而，对于大多数容器，物料的进口与出口通过与管道相连接的封头或壳体的开口。另外还有一些开口还是需要的，例如方便人进入的人孔。对以一些从外面检测容器的手孔的开口也是必要的。另外一些清理容器的和排水口也必须有。这些开口不总是有一个接管被安装在开口。有时闭口有一个人孔盖或或手孔盖直接被焊接或用螺栓连接在容器上。
支撑大多数直立容器由裙座支撑。由于它们传递剪切力所以裙座是经济的。它们总是通过地脚螺栓和轴承板把力传递到地基上。支脚容器是较轻的并且支脚到容器的底部提供较容易的通道。一个经济的设计是支脚直接连在容器上并且力是由剪切产生的。水平容器通常由鞍座支撑。由于壳体太薄有时加强环可能被用把力传递到鞍座上。热膨胀问题应该被考虑。
Unit 17压力容器的设计
容器的选择虽然很多因素决定着容器的选择，但是影响选择的两个基本要求是安全和经济。许多内容都被考虑，像材料的可获取性，抗腐蚀能力，材料的强度，类型和载荷的大小，安装的位置包括风载荷和地震载荷，制造的地点，容器安装的方位和在设备制造地点劳动力的可用性。
随着特殊压力容器在石油化工和其他工业的广泛应用，恰当材料的应用很快变成一个主要问题。对于容器的最主要的材料是碳钢。许多其他特殊材料也被应用在抗腐蚀或者储存液体材料的性质不衰减的能力方面。材料的替代十分广泛并且覆盖层和涂层被广泛应用。设计工程师必须与过程工程师进行交流为的是所有备用材料归因于容器的整体完整性。对于这些容器要求野外安装与在现场建造的相比，尽管容器制造的不利条件，但是在焊接处的质量安全必须保证。对射线探伤，应力消除，和其他在野外的操作预测必须建立。
对于那些在低温环境下运行或盛装液体的容器，必须注意保证材料在低温下的抗击能力。为了满足性能容器可能要求高合金钢，有色金属，或一些特别的高温要求。
那种压力容器标注被应用首先考虑的是是否有一项标准在安装方面。如果有就按规定标准进行。如果管辖部门已经决定采用ASME规范的第八篇，那么需要确定的只是选用第一分篇还是第二分篇。
有很多操作需要用第一分篇而不是第二分篇，但是底线是经济的情况下。第一分篇用近似的公式，图表，和曲线图在简单的计算。第二分篇，在另一方面，用复杂的公式、图表、在压力报告中必须被描述的分析设计方法。有时，由于对按第一分篇设计的容器在最低要求之外又增加了许多附加要求，因此按第二分篇设计选取较高的需用应力可能更为经济。
特殊的设计要求在所有单元增加标准信息，像压力、设计温度、形状和尺寸，其他的信息内容也是必要的并且必须被记录下来。腐蚀和侵蚀量被给并且一个合适的材料和保护方法必须被记录。液体的类型必须被包含，像致命因子，必须被提到由于要求的特殊设计细节。支撑位置，水平或竖直，并且支撑点像来自支撑容器和管子的力一样必须被记录。坐落位置也得给出一边风、雪、地震的要求可能被确定。冲击力和周期要求也要包括。
对于ASME标准，第八篇第二分篇，是否作为疲劳分析的说明已经通过AD-160给出。如果疲劳分析被要求，这个特殊的周期和力也被给出。另外，设计说明书指出是否包括恒力或瞬时力。需用压力包含很多种形式的力
设计报告和计算ASME标准，第八篇第二分篇，规定一种正式形式的带有假设设计报告在使用说明书中在压力分析计算方面。这些计算被准备和鉴定由一个专业的工程师在压力容器的设计试验中。如同用户设计条件一样，制造商的设计报告以及有关制造厂数据报告的证书嗾使强制性的。这有制造厂保存成文件保存五年。
材料的说明书所有的标准都有材料的详细说明书和要求用于描述哪种材料是允许的。被允许的这些材料特殊的标准被列出或被限制在被允许的应力值范围内。根据这个章程和标准，对于一个特殊进程的容器的许用材料是被规定的。例如，仅SA与SB的标准材料可能用在ASME锅炉和压力容器制造中。
安全因素为了提供一个设计与实际公式的差距，那个被建立在复杂的理论与不同失效模式下，实际的设计公式应用在减小厚度和压力水准，一种安全因素被应用在多种材料性能，这种性能决定着许用应力。安全因素直接与理论和失败模型、没中规定的特殊设计要求和被确定和估计的多种真实压力水准的程度有关。
纵观世界，多种安全因素被用在材料的寿命上去建立锅炉、压力容器和管子的设计许用压力。对于这个温度变化到建立许用压力的缓慢破坏的温度，这所有建立的许用压力是在屈服强度的基础上的。在许多国家，一种因素被应用在经过许多次试验而建立起来的一系列数据上。在其他国家，数据是由低的屈服强度和高的屈服强度决定的。在另外的一些国家，对于设计部件这真正的数据是由多次测试而确定的。部分的设计归因于设计的公式。并不是所有国家用极限抗拉强度作为确定许用应力的标准。
Unit 19换热器的种类
换热器起初是为了在热流和冷流中传热。对两种冷热流体一般有单独的通道，一般是连续性操作。最通用的换热器是壳管式换热器。但是不同种类板式和其他形式是有价值的和经济竞争能力。虽然一些其他形式也被讨论，但是接下来大部分都在讨论壳管式的。起初是因为它们的重要性也是应为他们在文献中由较完整的记载。因袭它们可以以一种适当过程的准确标准被设计。其他类型的基本上市带有专利性的，并且多数必须有他们的制造厂来进行工艺设计。
板框式换热器板框式换热器是在一个结构上压紧波纹板的装配体。围在边缘的够槽中密封垫片含有液体，并且控制板间液体的流入与流出空间。紧密的缝隙和波纹的板框换热器，在两侧的上部达到了管壳式换热器的几倍，而且板框式换热器的污垢系数较小。换热表面对于清扫的容易性德尔板框式换热器特别适用于污垢设备，也适用于卫生要求较高的行业，比如制药和食品工业，受到可能的垫圈式的密封材料性能的影响，一般最高压力值为300 psig，最高温度为400 0F.。
由于较少气液制造板框式换热器，大多数关于板框式换热器的工艺设计资料到有专利性，但也许提供给负责的工程师。摩擦饮食和热传递系数碎着班的空间和波纹的种类变化。泵花费的每个热传递单元比壳管式设备低。用纯钢制造板框式换热器的费用是管壳式的50~70%。
螺旋型换热器在螺旋形换热设备中，热流进入螺旋单元的中心，并且流到边缘。冷流体是逆流的。在边缘进入并在中心位置流出。在两边热传递系数较高。由于真正的逆流形式没有原来形式的温差，这些因素可能导致表面要求20%或更小的壳管式换热器。螺线形式对于中等压力的高粘性流体比较适合。
翘片式换热器翘片式换热器首先被应用在油气设备中。典型的翘片式换热器在单位体积上有1200平方米的表面积，翘片高度3.8～11.8 mm，翘片的厚度是0.2～0.6 mm,片的密度是230～700片每米。在单位体积上翘片式换热器是壳管式换热器的4倍。
翘片式换热器的操作压力设计为80atm。因为翘片式换热器之间的间距小，所以不适合易堵塞的设备。从商业上说，翘片式换热器适用于低温设备，也是用于与汽轮机相关的高温恢复设备。对于动力设备来说，比如在有发动机的交通工具中，翘片式换热器有结构紧凑和质量轻的优点。错流和逆流的任何排列形式都是可行的，并且在同一设备中可以安排三种或三种以上的流束，压力下降、热交换关系的设计其他方面被很好的记载。
空气冷却器这种设备是指由流体流过翘片式的管道，并且有风扇冷却的空气通过管道。考虑空气冷却器的经济性，可以允许流体与周围空气和出口的温差为25~40
济上不分上下。
套管式换热器套管式换热器是由一个尺寸比较大的和中间一个尺寸比较小的中央管通过塑料密封套连接而成。直线长度被限制在20 ft，否则中心管将下沉并且使环面的分配空间较小。一般情况，高温、高压、高密度和腐蚀性的液体放在内管上，较小要求的液体被放在外侧管子上。当在处理石油脱蜡和液体结晶时，内表面上应该提供刮刀。在环状的空间上，轴向翘片可以改善气体和粘性流体的热交换效率。假如应用较大的热交换表面。套管可以排布堆积起来，也可以应用平行方式。这些套管式换热器已经逐渐被管壳式换热器所取代。在以下情况下，是值得考虑的。
（1）当壳侧系数比管侧系数一样小时，这时壳侧系数可以与管侧相比了
（2）我们可以在套管式换热器中采用真正意义上的逆流来代替，因为温度较高需要多个套管单元。
0F。荡船热效率超过每小时1千万英热时单位时，空气冷却器与水满足要求且供应量充足时，与水冷在经
（3）在与大直径壳体相比，我们的环装空间是使用较高压力来满足经济性能
（4）而与开放式壳体换热器相比，当我们的换热器表面仅仅是100 ~ 200sqft时，我们套管式换热器有较高的经济性
壳管换热器这种换热器将在以后几章讨论。
21泵
1．介绍
泵是提出，转移或压缩液体和气体的设备。下面介绍四种类型的泵。在所有的这些中，我们一步步采取措施防止气蚀，气蚀将减少流量并且破坏泵的结构。用来处理气体和蒸汽的泵称为压缩机，研究流体的运动的科学成为流体动力学。
水泵是用管子或其他机械把水从一个地方传到另一个地方。水泵的操作压力从一磅到一万磅每平方英尺。日常生活中，泵是很多的，有用于在鱼池和喷泉使水循环和向水中充气的电泵，还有用于从住宅处把水引走的污水泵。
现在，两种典型的排水泵是容积泵和离心泵。容积泵通过由真空产生的吸力把水引到一个紧凑的地方。这种类型泵的一个实例就是提升或压力泵，在20世纪中叶美国农村普遍使用。提升泵的操作是通过一个与被管子包住的活塞手柄来进行的。当我们提升活塞时在管子下部产生一个局部的真空，这样我们就用管子从下面的取水，并且送到泵的一个空间。当水被泵吸入时，单向阀关闭，阻止水流回到井下。接着泵的活塞吸入更多的水进入泵的膛体中。这样最后形成溢流，水从管口处流出。而离心泵时使用了一种螺旋推进器，旋转时使水流动，而且推进器的切片是在泵送水时侵入水中的。而且，当推进器旋转时，水进入位于刃片的轴部的间隙并且以很高的压力甩向底部。与它类似，离心泵的早期形式，螺杆泵，通过一个管子螺丝钉的组成，当旋转时，把水提升上去。螺旋泵经常用在污水处理厂中，因为他们可以运输大量的水，而不会因为碎片而堵塞。在远古的中东，因为对农场进行灌溉的需求，所以有一种强大的动力去推进水泵的进程。在这些区域里，早期的泵是为了将水一桶一桶的从水源或河渠中提升到容器中。古希腊的发明家和数学家的阿基米德泵认为是公元前3世纪首先提出螺旋泵的发明家。之后，古希腊发明家发明了第一个提水泵。在十七世纪末和十八世纪初，英国的工程师Thomas Savory，法国的物理学家Denis Pa]pin，和英国的铁匠和发明家Tomas Newcomen,它们发明了用蒸汽驱动活塞的水泵。蒸汽驱动的水泵首先广泛的被应用在从煤矿往外输水过程中。现在离心泵使用的例子，可以是在哥伦比亚河上使用的大古利水坝。这个泵有超过灌溉一百万英亩的土地能力。
2.往复泵
往复泵有一个在圆筒中上下移动的活塞，可以使水规则的流入或流出圆筒。这些泵可以是单作用的，也可以是双作用的。在单作用的泵中，泵的作用仅仅发生在活塞的一侧，典型的例子就是升液泵。在升液泵中，活塞通过手上下移动。在双作用的水泵中，泵的作用发生在活塞的两侧，比如说电动的或气动的锅炉给水泵，水以高压通过蒸汽锅炉供给。这些泵可以是单级的也可以是多级的。多级的往复泵的泵系列有多个刚体。离心泵
离心泵被认为是旋转泵，它是有一个旋转地叶轮，也有刃片，刃片是侵入液体中。液体也是由叶轮轴向进入泵，并且旋转的叶轮将液体甩向叶片根部。同时叶轮也给液体一个较高的过度，这个过度能够使泵的一个固定部件转化成压力。我们一般称为扩压器。在高压泵里，很多叶轮可以被系列选用，并且在一个叶轮后有一个扩压器，也可能含有导轮，可以逐渐的降低液体的过度。对于低压泵来说，扩压泵一般就是一个螺旋形的通道，成为蜗壳，作用原理是拦截面逐渐增加可以有效降低流体的过度。在泵工作前，叶轮必须被灌注，也就是在泵启动时，叶轮必须被液体包围。也可以通过在吸入线上放另一个截止阀来实现，截止阀在泵停止工作时是液体保留在泵内。如果阀泄露了，泵可以通过阀的入口，从外面的水源比如说蓄水池来取水灌注。一般离心泵在排水线也有一个阀控制流体和压力。对于小流量和高压力来说，叶轮作用很大部分是放射状的。对于高速流体和低压排水压力，泵中流体的方向可以近似于与轴的轴向平行，这时泵有一个轴流。这时叶轮就近似于螺旋推进器。从一种流的状态转换到另一种流的状态是渐进的，对于中间状态，设备可称为混流泵。射流泵
射流泵是通过一个流量相对较小的液体或蒸汽，以较高速度移动到较大的液流。因为高速流体要通过液体，它从泵里带走液体一部分，同时，高速流产生一个真空，这个真空又把液体吸入泵内。射流泵经常给蒸汽锅炉注水。另外，也应用来推动的船只，特别是在正常的推进器可能被破坏的浅水里。其他类型的泵
仍然存在其他很多类型的容积泵，一般用带有很多保密配合的圆形突出的回转件。液体被收集在耳朵之间，而且被转送到一个压力较高的区域。这种泵的一个典型设备是齿轮泵，包含有一对网状齿轮，在齿轮泵里耳朵就是齿牙。也可通过一个在外壳旋转的螺杆来构造一个简单而低效的泵，螺杆推动也提前进。一个相似的泵在公元前3世纪被希腊数学家和物理学家阿基米德发明了。在所有的泵里，液体被一些列脉冲排出，并且不连续。因此我们必须注意在排除线上来避免共振，因为共振可能会损伤或破坏整个设备。对往复泵来说，真空经常放在排除线上，可以减少振动，并使流动均衡。
Unit 24阀
阀，是一种控制液体或气体流动的机械。例如截止阀，是保证流体沿一个方向流动。阀的尺寸范围很大，小的用在汽车轮胎的阀，大的用在控制水闸和大坝上。大阀的直径可能超过五米。小阀和低压阀通常由黄铜，铸铁，塑料制造，而较高压力的阀是用锻钢制造的。其他合金，比如不锈钢可能用在控制流体有腐蚀作用的流体上。阀可以手工操作，可以由伺服机构机械操作，或由所控制液流操作。
基本上由四种类型的阀，回转阀，提升阀，滑阀，活塞阀。而且毫无疑问它们的发展也是这个顺序。
四种基本类型有很多种变体。然而所有变体与母体在原理上是相似的。尽管目前发展趋势越来越标准化，越来越简化。新型工艺和技术的出现预计新的发现和外来的，结构材料的发现。将促进这些变形，也许速度越来越快。
四种基本设计以及变形，在一般使用中，都依赖手动操作，在最初的四章中讨论，对于警惕的设计者，他们会毫不犹豫将所有的推理与通过实例选择与相似特性的设计配合起来。
最初的四章是按阀的发展来安排的，但是我们要注意时间分布稍微有对数的特征。例如，早期的阀，旋塞阀，是在公元前发明的。螺杆阀，大约是在1790年，闸阀是在1839年，平行滑阀是在1884年。所有这些堵塞阀都是用手操作的，到了最近它们才通过某些形式的动力来操作。那些自动工作的阀，比如安全阀或泄压阀，减压阀，非回流阀，凝气阀和相似的设备。另外属于一类，并且在下面的五章中进行讨论，这些阀假如用精确意义上的要求来表达就是自动机器。在正确的设计和安装之后，每一个阀都很正确的执行相应的功能，毫不夸张的说有的是一天到头，有的是一年到头。
对已认定的压力容器的设备，安全阀或减压阀是必要的附件。特别值得注意的，因为它是我们生命和财产安全的防护装置。有压力到绝对压力，因为容器在大气压力下操作，如果它们容易受到大气压力起决定影响的试问情况，他们需要一些形式上的自动保护，同时在容器内部存在真空不管在任何情况时。另一个例子，各自的作用也很重要。如果它们在工作地点失效，也不会造成太大的损失。但是由于粗心在设计方面没有注意会浪费过多的篇幅。
对于那些面临这些设备设计和安装的学生，工程师，设计者，起草者来说还有认识他们必要性的人来说，我们希望通过一篇小记成为一个手册。
如果有合适的结构材料，对设计精心考虑，对于高温高压的气体来说平行滑阀是最好的选择。
这简单并且最有作用的结构形式是一种带有盘片的弹簧装置，圆盘装配体一般用较小的的阀。
在紧密圆盘的预压缩的螺旋状的弹簧作用下，套管式装配体的两个相对圆盘又分开的趋势。而对弹簧来说，为了节省纵向空间，一般来说将盘制造成矩形截面，这个结构将两个圆盘压缩以适应阀的较小尺寸。大尺寸阀，两个盘同样压缩并覆盖着一个外接的壳体。
我们应该了解到弹簧的作用并不像我们想象那样用来保护这个压力的贴片的。如果需要保护这个贴片就需要一个很大面积的弹簧。它不是必须的，而且只有在较低线性压力下才可以保护贴片。它的作用主要是防止振动或颤动。在适当的线性压力条件下将阀内壁打扫干净。在圆盘运动中，任何尺寸或其他不需要的情况时，将粘到贴片上并且破坏它。
在重要管线上，因为不同区域不同材料的部件的膨胀，并且将增加变形和扭曲。对于盘片和弹簧这种节写结构就要考虑这个。盘片应该能够自由的吸气而且弹簧同时屈服。
压力密封性只有在下游侧才能获得，如果将这个闭合机械作为整体考虑时，就可以发现作用在相反的或上游的盘片上的线性压力迫使盘片离开阀座。将合力通过弹簧来传递，并在线性压力下，传递到下游的盘片，这样工作的六日进入阀的两级。
可以简单的通过滑动的盘片到最低可能达到的位置，并利用线性压力来关闭阀，这与蒸汽机的滑动阀有类似之处。与蒸汽机的差别在于蒸汽机没有弹簧帮助或任何外部的其他影响只有作用于滑阀两侧的蒸汽压力。
如果尺寸相同，并且在相同压力下操作，平行阀与螺旋阀相比，所要求的轴向力较小，而轴向力是由正闭合包围，只要稍加考虑就可以知道原因。
忽略侧面的二次压力，用来关闭螺旋阀的最小的力就是线性压力与底出口面积的乘积。对于平行阀最小的力就是用来将下游盘片滑过贴片的而且也包含作用在底座区域上的线性压力。
Unit 25密封分类
任何物件的分类，技术的还是非技术的，目的是确定一些种类，是更加容易的分析它们所包含的问题。因此密封可以分为两大类，静态的和动态的。
静态密封由三个密封物件组成，包括垫片密封，密封胶密封，和直接接触密封。
动态密封又可以被细分为两个基本的密封，一种是针对旋转轴密封，另一种是针对往复轴密封。在数量上，两种密封占了工业上的绝大多数。而且对于主要的定做密封的设备要进行特殊考虑。在动密封分类时，需要用商标来确定不同分类的设备。这些商标必须使用，因为没有任何一种方法更加精确地区分设备。
因为旋转轴密封在主要工业中有重要地位，所以必须给与特别细致的考虑。被分为两种类型，界面密封和间隙密封。
界面密封别细分为轴密封和径向密封。截面密封提出了工业密封是一个大家族。主要是密封件和旋转轴之间有一个接触。
间隙密封描绘了包括四个截然不同的种类的家族。与旋转轴成比例的部件。密封元件允许一部分泄露来控制外力作用下的流体可以通过的间隙尺寸。
间隙密封的功能是在被密封的流体上产生一个压降，同时允许在自由的部件运动中存在相对运动。间隙密封能在机器内部与环境之间产生一个压力差。不想界面密封，移动的部件之间没有接触是故意的。将摩擦降低到一个最小值。为了以一种控制方式来限制流体，然而，必须允许稍微的流动。
间隙密封的实例是黏胶密封，速度密封和轴封。铁磁流体是一个例外，按间隙的大小充满磁介质，在一个磁场或多或少的帮助下，将磁介质约束在间隙内，需要建立一个密封的机械部件不重要，因为间隙密封无任何滑动接触，因此运动部件之间的摩擦或磨损全部被消除。
作为轴向密封的设备的机械端面密封
与垫片密封相比，端面密封是机械密封，使用单一的和不同的密封原则。机械密封第一次被大规模的应用在汽车工业中，用于发动机冷却液和给水系统。现在使用的更加广泛而且证明了对一种工业的重要性。
在化工，石油化工，公共事业，机关事业，随着密封技术以及用于密封配件的结构材料的技术的不断改进，机械密封体现了很大的价值。除了轴转速的要求提高以及不断增长的温度和压力的要求，所以现代密封设计者要不断扩大视野。
机械端面密封的原理
机械端面密封被成千上万的世界知名的密封设计公司制造。
机械密封目前的技术水平已发展到这样的程度，从105托的高真空度到5000磅/平方英寸都能处理。新型材料，特别是金属波纹管，使得机械密封的适应范围到达1000℃低的达到低温允许范围内。轴的旋转达到50000 RPM不是不可能的了。
机械密封是复杂的，包括一系列单各组件的设计，主要通过两个带有贴片的密封环来防止泄露实现密封。重要密封环的一个是连在轴承上并且随它一起运动，另一个密封环是固定的并与壳体相连。对于一个离心泵轴密封来说，这个固定的密封环固定在密封管板环上。在泵轴旋转中，链接到轴上重要密封环，用它的密封沿着固定环的密封面摩擦。因此这两个界面的连接区域像轴承一样工作，而且受摩擦力磨损。任何流体泄露时都流过这个表面
因为作用在轴线方向的里使得摩擦接触一直存在。轴向推力可能是机械力也可能是水力。在很多设计中是两者共同作用。推理来建立并保持在轴部间的连续接触并形成界面。稳定的接触防止了或最小化了摩擦区域的泄露。
在固体接触区域摩擦作用产生的热和磨损的存在良好的润滑下。热积累并最终导致摩擦区域的破坏。为了防止这样，应用具有双重作用的润滑剂，首先将摩擦接触产生的热带走进而减少了热的积累。其次，润滑剂用一个微小的薄膜将介质覆盖从而减小摩擦同时建立以份额紧密的密封。
润滑剂流体可以是泵系统流体，也可以是另一种流体，可以被输送并与系统任何其他液体相协调。
非常薄的润滑薄膜使我们机械断面密封产生良好密封性的关键。，作用依然是一个谜。
对一个机械断面来说做一个轴的可靠性分析是不可能的，因为，每一个机械密封都是在一个纯经验注意基础上设计发展的，任何新的密封都设计都必须以经验为主的测试，因为对密封特性是最后表现预测并没有可靠性理论基础。
第Ⅵ部分过程控制
UNIT26过程控制的介绍
（一）现代的化学过程变得非常复杂，简单的控制程序已不再实用。今天的化学工厂采用最新的电子硬件，自动控制器，计算机控制，先进的分析监测，以及先进的控制理念。为了掌握这种类型的控制和检测仪器，我们必须先了解的发展中高度自动化的化学过程。自动化化学过程原因
某些或所有可能的下列基本利益的实现当自动控制时引入化学过程：
（1）一种化工过程，不管是在实验规模的设备内或在中间实验装置内，还是在生产规模装置内进行，都能够在无操作人员活化工技术员看管的情况下连续运行。这将减少人力需求，因此，降低劳动力成本
（2）减少需要操作人员以消除或减少人为错误。
（3）在整个过程的质量选择加入最佳条件改善的结果
（4）必要的操作调整可从一个集中位置往往导致减少过程单元所需的空间的。
（5）操作安全是增加提供预警异常情况，并自动采取纠正行动。此外，自动化控制，无需人员在邻近的危险设备。什么是自动控制？
更加深刻的认识和理解，自动控制系统，可如果我们首先考虑一个简单的手动控制程序。作为举例来说，假设我们要控制的温度，解决载于烧杯的炉具，温度在50 ℃ ±2 ℃。这可能是由放置一个水银温度计中填充的解决方案，观测的温度，然后手动调整电压的炉具通过变阻器加热元件，使温度保持在理想的范围。这本手册控制系统包含四个基本要素：（1）检测设备，汞灯泡;）测量装置，水银柱和匹配标定规模;
（3）控制设备，观察（4）最后的控制因素，变阻器。
基本上，这一功能的控制系统，来衡量变量的值，温度，然后产生一个反应限制其偏离参考点，在50 ℃下。这是对所有的实际目的，定义的自动化控制。然而，在一个自动控制中，观察者，更准确的说是操作者，在控制回路中被一个叫做自动控制器的装置所替代②。
基本布局自动控制回路中显示图。6.1。可以看出，这个系统包含相同的四个基本要素的手动控制系统前段所述。除了上述四个因素，发射器的因素往往是补充。然而，这取决于特定的变量加以控制，一个以上的元素可能是设计成相同的工具，因此，环并不总是包含四个不同的单位。是什么在控制化工过程？
一些更重要的变量，控制化学过程的后续。
流动这种情况是可以预想，重要的是物料平衡要求的过程中，他任何时候都保持人。连续化工过程，这需要控制的物质的流动。由于大多数的化学反应很敏感，反应的比例，它常常是要求准确流量控制得到维持，使产品质量和产量能够达到标准。
温度控制反应温度是非常重要的，因为前几节中讨论，转换，产量和产品品质的职能温度。另外，适当的温度控制常常是十分必要的成功运作了许多分离过程，如蒸馏，结晶。
压力 由于许多化学反应很敏感，压力条件下，压力控制是一个需要在大多数化学反应器。大多数化学离职也需要加以控制的压力。例如，蒸馏往往表现的压力下减少，而吸收和吸附进行了在较高的压力。
液位水平控制往往与流量控制;然而，有些情况下，它与正常运作的一台设备，如一级的溶剂中的溶剂萃取塔或液位在溶剂萃取塔或液位的反应堆。
上面提到的四个控制参数,大多数控制应用在化学工业。但是，控制的变量组成的有关问题，也经常遇到。
成分控制根据物料的性质，采用一系列不同的技术，就可实现物质组成的控制③。大部分的这些技术是根据三个不同类型的分析：成分分析，物理性能分析，或化学性质的分析。大多数以成分分析为基础的重要控制回路，都采用色谱分析技术来确定混个物的组分④。虽然红外和其他形式的光谱也可以在某些进程。混合物的确切成分往往拥有一套独特的物理特性。这些属性实际上可能的组成部分的产品规格，或可能被用来作为衡量产品的成分。一些较常见的物理特性是衡量和用于控制目的包括密度，初步和最后沸点，颜色，凝固点和粘度。组成的混合物常常与一套独特的化学性能。化学特性，往往是监测控制的目的包括pH值，氧化还原电位和电导率。
（选：克里斯答：克劳森，原则工业化学，John Wiley ＆ Sons出版公司，1978。）
第四篇：过程装备与控制工程专业英语翻译4
Reading Material4
Stresses in Cylindrical Shells due to Internal Pressure
The classic equation for determining stress in a thin cylindrical shell subjected to pressure isobtained from Fig.1.16.Summation of forces perpendicular to plane ABCD gives:PL ．2r =2σ
Ltorσ
=
Prt
WhereP=pressure,L=length of cylinder ,σThe strain εε
=
is defined as
_
2rr2rr
=hoop stress ,r=radius, t=thickness
2(rW)2rr
r=
orε
=
Wr
Alsoε
dWdr
The radial deflection of a cylindrical shell subjected to internal pressure is obtained by substituting the quantity into Eq.(1.18).Hence for thin cylindersW=
PrEt
2Where W= radial deflection, E= modulus of elasticity
Equations(1.17)and(1.20)give accurate results when r>0.As rt decreases,however , a more accurate expression is needed because the stress distribution through the thickness is not uniform.Recourse is then made to the “thick shell” theory first developed by Lame.The derived equations are based on the forces and stresses shown in Fig.1.18.The theory assumes that all shearing stresses are zero due to symmetry and a plane that is normal to the longitudinal axes before pressure is applied remains plane pressurization.In other words ,ɛ1 is constant at any cross section
A relationship between σ
r
and σ
can be obtained by taking a free-body diagram of
ring dr as shown in Fig.118b.Summing forces in the vertical direction and neglecting higher-orde terms ,we then haveσ
—σ
r=
dσdr
r
A second relationship is written asσ σ
r=
=
E
（1μ）（12μ）
E
[ε
(1-μ)+μ（ε
r
+ε）]
σ1=
（1μ）（12μ）
E
[ε
r
(1-μ)+μ（ε(1-μ)+μ（ε
+ε+ε）]）]
（1μ）（12μ）
[ε
1r
Substituting Eqs.(1.18)and(1.19)into the first two expressions ofEq.(1.22)and substituting the result into Eq.(1.21)results in:
dwdr
+
1dwrdr
—
wr
=0
A solution of this equation isW=Ar+
Br
Where A and B are constants of integration and are determined by first substituting Eq.(1.23)into the first one ofEq.(1.22)and applying the boundary conditions
σ
r
= —piatr=riatσ
r
= —poatr=ro
Expression(1.23)then becomes: w= — μrε
1+
1Er(rOri)
［r2(1-μ-2μ)（Piri-POrO）+rirO(1+μ)（Pi-PO）］
2222
Once w is obtained, the values of σand expressed for thick cylinders as
PiriPOri(PiPO)（rOri
are determined from Eqs.(1.18),and ,(1.19),and(1.22)
rirO
σ
=
r)
σ
r
= —
POriPiri(PiPO)（rOri
rirO
r)
whpressure
σ
r
=radial stressσ
=hoop stressPi=internal pressurePO=external
ri=inside radiusrO=outside radiusr=radius at any point
The longitudinal stress in a thick cylinder is obtained by substituting Eqs.(1.18),(1.19),and(1.24)
into the last expression of Eqs.(1.22)to giveσ1=Eε
+
2μ(PiriPOrO）
r
2O
ri
This equation indicates that σ1 is constant throughout a cross section because ε
is constant
and r does not appear in the second term.Thus the expressionσ1 can be obtained from statics As
σ1=
PiriPOrO
r
2O
ri
With σ1 known, Eq.(1.24)for the deflection of a cylinder can be expressed asw=
r(PiriPOrO)(12μ)(PiPO)rirO(1μ)
Er(rOri)
阅读材料4
圆柱壳体的应力源于内部压力
圆柱形薄壳体源于内部压力的经典应力决定方程式可以从图1.16中得出。累积力通过正交于平面ABCD给出：PL ．2r =2σ
Ltorσ
=
Prt
说明： P=压力，L=圆柱体的长度，σ正应变εε
=
由下面式子决定：
_
2rr
=环绕切应力，r=半径，t=壳体的壁厚
2(rW)2rr
r
并且：ε=
2rrdWdr
orε
=
Wr
圆柱状壳体的半径偏差源于内部压力，这可以通过代入在图示1.118中的量得出。因此，对薄壳体有：W=
PrEt
说明：W=半径的偏差值，E=弹性横量
当rt>0时，方程式（1.17）和（1.20）给出精确的结果。随着r的减少，然而，一个更精确的表述是非常必要的，因为厚度的压力分配并不是均衡的。接着要求助于Lame首先提出来的“厚壳”理论。从中派生的由力和应力决定的方程式并在图1.18中展示出来。该理论假定所有的剪切力都为0是由于对称性和一个正常纵轴的平面，在施压前仍然是平面压力。换句话说，ɛ1 是恒在任意横截面上。
σ
r
和σ
的关系可以通过一个环dr的自由体示意图获得，如图118b.所示。综合垂直
dσdr
方向上的力和不计高阶的项，于是我们得到σ
E
—σ
r=
r
第二种关系可以表达为：σ
=
（1μ）（12μ）
[ε
(1-μ)+μ（ε
r
+ε）]
σ
r=
E
σ1=
（1μ）（12μ）
E
[ε
r
(1-μ)+μ（ε(1-μ)+μ（ε
+ε+ε）]）]
（1μ）（12μ）
[ε
1r
把式1.18和1.19代入前两个表达式Eq.(1.22)与及把结果代入Eq.(1.21)得：
dwdr
+
1dwrdr
—
wr
=0
Br
方程的一个值为W=Ar+
r
A和B是常数一体化和由式1.23代入式1.22的第一个公式再加上边界条件σatr=riatσ
表达式1.23于是变为：w= — μrε
1+
= —pi
r
= —poatr=ro
O
Er(rri)
r2(1-μ-2μ
（）Piri-POrO）+rirO(1+
2222
μ)（Pi-PO）］ 当W被求得，σ
的值是由式1.18、1.19和1.22决定的，圆柱的厚度可以表达为：
rirO
σ
=
PiriPOri(PiPO)（r
O
r)
ri
σ
r
= —
POriPiri(PiPO)（r
2O
rirO
r)
ri
σ
r
=径向应力σ
=环向应力Pi=内部压力PO=外部压力
ri=内半径rO=外半径r=任意点的半径
厚圆柱的纵向应力是通过把式1.18、1.19和1.24代入最终表达式1.22得到。其为： σ1=Eε
+
2μ(PiriPOrO）
r
2O2
ri
这个表达式说明了σ1是一个横截面的常数因为ε的表达式可以由静态值表示:σ1=
PiriPOrO
r
2O2
是常数和r不会在第二项出现。因此σ
ri,随着σ1知道了，偏向圆柱的式子1.24可以
表示为：w=
r(PiriPOrO)(12μ)(PiPO)rirO(1μ)
Er(rri)
2O
22222
第五篇：过程装备与控制工程专业英语翻译 17
Reading Material 17
Stress Categories
The various possible modes of failure which confront the pressure vessel designer are:
(1)Excessive elastic deformation including elastic instability.(2)Excessive plastic deformation.(3)Brittle fracture.(4)Stress rupture/creep deformation(inelastic).(5)Plastic instability-incremental collapse.(6)High strain-low cycle fatigue.(7)Stress corrosion.(8)Corrosion fatigue.In dealing with these various modes of failure, we assume that the designer has at his disposal a picture of the state of stress within the part in question.This would be obtained either through calculation or measurements of the both mechanical and thermal stresses which could occur throughout the entire vessel during transient and steady state operations.The question one must ask is what do these numbers mean in relation to the adequacy of the design? Will they insure safe and satisfactory performance of a component? It is against these various failure modes that the pressure vessel designer must compare and interpret stress values.For example, elastic deformation and elastic instability(buckling)cannot be controlled by imposing upper limits to the calculated stress alone.One must consider, in addition, the geometry and stiffness of a component as well as properties of the material.The plastic deformation mode of failure can, on the other hand, be controlled by imposing limits on calculated stresses, but unlike the fatigue and stress corrosion modes of failure, peak stress does not tell the whole story.Careful consideration must be given to the consequences of yielding, and therefore the type of loading and the distribution of stress resulting therefrom must be carefully studied.The designer must consider, in addition to setting limits for allowable stress, some adequate and proper failure theory in order to define how the various stresses in a component react and contribute to the strength of that part.As mentioned previously, different types of stress require different limits, and before establishing these limits it was necessary to choose the stress categories to which limits should be applied.The categories and sub-categories chosen were as follows:
A.Primary Stress.(a)General primary membrane stress.(b)Local primary membrane stress.(c)Primary bending stress.B.Secondary Stress.C.Peak Stress.The major stress categories are primary, sec9ondary, and peak.Their chief characteristics may be described briefly as follows:
(a)Primary stress is a stress developed by the imposed loading which is necessary to satisfy the laws of equilibrium between external and internal forces and moments.The basic characteristic of a primary stress is that it is not self-limiting.If a primary stress exceeds the yield strength of the material through the entire thickness, the prevention of failure is entirely dependent
on the strain-hardening properties of the material.(b)Secondary stress is a stress developed by the self-constraint of a structure.It must satisfy an imposed strain pattern rather than being in equilibrium with an external load.The basic characteristic of a secondary stress is that it is self-limiting.Local yielding and minor distortion can satisfy the discontinuity conditions or thermal expansions which cause the stress to occur.(c)Peak stress is the highest stress in the region under consideration.The basic characteristic of a peak stress is that it causes no significant distortion and is objectionable mostly as a possible source of fatigue failure.The need for dividing primary stress into membrane and bending components is that, as will be discussed later, limit design theory shows that the calculated value of a primary bending stress may be allowed to go higher than the calculated value of a primary membrane stress.The placing in the primary category of local membrane stress produced by mechanical loads, however, requires some explanation because this type of stress really has the basic characteristics of a secondary stress.It is self-limiting and when it exceeds yield, the external load will be resisted by other parts of the structure, but this shift may involve intolerable distortion and it was felt that must be limited to a lower value than other secondary stresses, such as discontinuity bending stress and thermal stress.Secondary stress could be divided into membrane and bending components, just as was done for primary stress, but after the removal of local membrane stress to the primary category, kit appeared that all the remaining secondary stresses could be controlled by the same limit and this division was unnecessary.Thermal stress are never classed as primary stresses, but they appear in both of the other categories, secondary and peak.Thermal stresses which can produce distortion of the most complete suppression of the differential expansion, and thus cause no significant distortion, are classed as peak stresses.One of the commonest types of peak stress is that produced by a notch, which might be a small hole or a fillet.The phenomenon of stress concentration is well-known and requires no further explanation here.Many cases arise in which it is not obvious which category a stress should be placed in, and considerable judgment is required.In order to standardize this procedure and use the judgment of the writers of the Code rather than the judgment of individual designers, a table was prepared covering most of the situations which arise in pressure vessel design and specifying which category each stress must be placed in.The potential failure modes and various stress categories are related to the Code provisions as follows:
(a)The primary stress limits are intended to prevent plastic deformation and to provide a nominal factor of safety of the ductile burst pressure.(b)The primary plus secondary stress limits are intended to prevent excessive plastic deformation leading to incremental collapse, and to validate the application of the elastic analysis when performing the fatigue evaluation.(c)The peak stress limit is intended to prevent fatigue failure as a result of cyclic loading.(d)Special stress limits are provided for elastic and inelastic instability.Protection against brittle fracture are provided by material selection, rather than by analysis.Protection against environmental conditions such as corrosion and radiation effects are
the responsibility of the designer.The creep and stress rupture temperature range will be considered in later condition.阅读材料17
应力种类
压力容器设计者们面临的各种各样可能的破坏模式包括：
(1)过度的弹性变形，包括弹性失稳；
(2)过度的塑性变形；
(3)脆性弯折；
(4)压力破坏/逐渐变形（非弹性）；
(5)塑性失稳-递增破坏；
(6)高应变低周期疲劳；
(7)应力腐蚀；
(8)腐蚀疲劳；
为了解决这种种失效问题，我们假设设计者们在心里已经形成了问题部件的受力图。这可以通过计算或测量瞬变或连续操作时在整个容器上产生的机械或热应力获得。有人肯定会问：这些数字对设计来说意味着什么？它们能保证部件安全有效地运转吗？面对这种种的失效模式，设计者们必须比较和解释这些应力值。例如,弹性变形和弹性失稳（褶皱）不能仅归结于施加其上的限制应力。除材料的属性外，必须还考虑到部件的几何性质和刚度。
塑性变形，从另一方面来说，可以由施加于其上的应力控制，但不同于疲劳和应力腐蚀破坏，峰值应力并不能解释所有的问题。还必须仔细考虑到产量的问题，所以必须仔细研究负载的类型和由此产生的应力分布。除了在构件上施加允许的限制应力外，设计者们还必须考虑足够的可能的失效理论来解释构件内的复杂的应力是如何相互作用，如何对构件产生力的。
正如之前提到的，不同的铰支会产生不同的应力，在建立这些铰支前，有必要选择应力的种类来决定需要用何种铰支。应力的种类和其分支的选择如下：
A.主应力
(a)普遍的主要薄膜应力。
(b)内部主要薄膜应力。
(c)主要的弯曲应力。
B.副应力.C.最大应力.主要的应力种类即主应力、副应力、最大应力。它们的主要特征可以简要地描述如下：
(a)主应力是由附加的满足内外受力和力矩平衡方程的必要负载产生的。主应力的主要特征是自身不受限制。如果主应力在整个厚度上的值超过材料的承受能力的话，防止破坏就全部依靠材料的应变刚度属性了。
(b)副应力是构件的自身约束产生的。它必须满足附加的应力模式而不仅仅是外部的负载平衡。副应力的基本特征是自身受限制。局部屈服和小变形可以满足不
连续条件或者因热产生的应力。
(c)最大应力是允许条件下的最大应力。其基本特征是它不产生显著地变形，但是
引起疲劳破坏最有可能的原因。
需将主应力划分入薄膜和弯曲应力部分的时候，就是稍后即将讨论的，限制设计理论表明：计算的薄膜弯曲主应力可以比主要的薄膜应力高时。由机械载荷产生的自身薄膜应力的分类需要一些解释，因为这种应力确实有副应力的特征。它受自身限制，并且当它超过屈服值时，外部载荷就会被构件的其他部分抵消，但这种变化也许会包括不可改变的变形且似乎其必须小于其他副应力，比如不连续的弯曲应力和热应力。
副应力可以被划分到薄膜和弯曲应力中，正如主应力那样，但将自身薄膜应力划分移到主应力中后，似乎剩下的所有副应力都可以由同一种限制控制，因此这种划分没必要。
热应力从未被划入主应力中，但它们出现在另外两种类型中，副应力和最大应力。能够通过大部分抑制小膨胀而产生变形，以及不会引起严重变形的热应力，被归为最大应力。
最大应力中有一种最常见的是由槽口产生的，槽口可能是一个小孔或一个圆角。这种应力集中的现象很常见，不需要更多的解释。
很多情况下要把应力划分入哪种类型并不是很明显，此时就需要更仔细地判断。为了规范这个步骤，运用规范作者的判断而不是每个单独设计者的判断，出现了一份涵盖在绝大多数情况下该怎样设计和将应力归结为何种类型的表格。
潜在的破坏形式和各种应力类型均和一下提供的规范有关：
(a)主应力限制的目的是防止塑性变形，并为抵抗韧性爆裂压力提供提供一个
名义安全因素；
(b)主应力和副应力组合限制是用以防止过度的塑性变形导致的递增破裂，并
用以确认疲劳评价是弹性分析的应用；
(c)最大应力是用以防止周期载荷的疲劳失效；
(d)特殊应力限制是用以防止弹性和非弹性失稳。
脆性弯折的保护是由材料的选择提供的，而不是分析。针对环境条件的保护措施诸 和辐射等是设计者的责任。渐变和应力破裂温度范围是在其他条件下要考虑的。
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