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出版者:

作者:Frankel, Michael L.

出品人:

页数:1040

译者:

出版时间:2009-10

价格:$ 169.50

装帧:

isbn号码:9780071597210

丛书系列:

图书标签:

• 管道系统
• 管道工程
• 流体输送
• 机械工程
• 工业管道
• 石油化工
• 过程工程
• 设备设计
• 管道材料
• 工程手册

流体动力学与工程实践指南：现代管道设计、安装与维护 一本深入探讨工业与民用流体输送系统的权威参考书 本书核心关注点： 本手册旨在为工程师、技术人员、项目经理以及所有从事流体输送系统（管道系统）设计、安装、操作和维护的专业人士提供一套全面、深入且高度实用的技术指导。本书不侧重于特定制造商的产品目录或狭隘的安装流程，而是聚焦于流体力学的基础原理如何转化为可靠、高效且安全的工程实践。 第一部分：流体输送基础与核心原理 本部分奠定了理解复杂管道系统的理论基石。我们详尽分析了流体的基本性质，包括密度、粘度、比热容以及它们的温度和压力依赖性。重点章节深入探讨了流体在管道中运动的动力学： 稳态与瞬态流动分析： 详细解析了雷诺数在判断层流与湍流中的作用，并提供了精确计算摩擦损失（如达西-威斯巴赫公式的应用及修正）的工程方法。对于瞬态现象，如水锤效应，本书提供了从原理推导到实际预防措施（如缓冲罐尺寸计算、泄压阀的正确选型与安装位置）的完整案例分析。 能量守恒与伯努利方程的拓展应用： 超越基础的理想流体模型，本书着重讲解了在存在不可逆损失（局部阻力、摩擦）情况下，如何准确应用广义伯努利方程进行系统压力剖面计算。这包括对动能修正系数在不同截面（如弯管、扩大、缩小段）处的实际取值指导。 流体物性数据库的工程应用： 提供了关键工业流体（包括水、蒸汽、常见烃类、腐蚀性化学品）在不同操作条件下的热力学和输运性质参考数据，并指导读者如何利用现代工程软件接口整合这些数据进行精确模拟。 第二部分：系统设计与组件选型 本部分是本书的实践核心，它将理论知识转化为可执行的设计规范。设计流程被分解为数个关键步骤，确保系统的完整性和可操作性： 管径优化与经济性分析： 探讨了如何平衡初始投资成本（泵、管道尺寸）与长期运营成本（能源消耗、维护）。本书提出了基于生命周期成本（LCC）的管径确定模型，帮助设计者在满足最小允许流速和最大允许压力降之间找到最佳平衡点。 泵与压缩机选型： 深入剖析了不同类型泵（离心泵、容积泵、轴流泵）的工作特性曲线，以及如何根据系统阻力曲线（系统特性曲线）进行精确匹配。关键章节详细介绍了联用系统（多泵并联或串联）的操作策略、变频驱动（VFD）对系统动态性能的影响以及气蚀（Cavitation）的预防和诊断。 管道材料与腐蚀控制： 提供了针对碳钢、不锈钢、合金钢以及非金属材料（如FRP、PVC）的详细选型指南。重点关注了腐蚀机制（电化学腐蚀、应力腐蚀开裂SCC、点蚀）的识别，并提供了缓蚀剂选择、阴极保护设计以及牺牲阳极系统的工程设计参数。 管件与连接技术： 不仅罗列了标准法兰、螺纹连接，更侧重于特殊连接（如胀接、坡口焊接的质量控制）以及柔性连接（如波纹补偿器、膨胀节）的正确选型与安装间距计算，以吸收热胀冷缩和设备振动。 第三部分：应力分析、布局与结构支撑 管道系统远非简单的输送通道，其结构完整性至关重要。本部分聚焦于机械载荷与环境载荷的综合管理： 管道应力分析基础（Zick法与有限元法）： 详细介绍了确定管道系统在热膨胀、外载荷（如风载、地震载荷）和内压作用下应力的基本方法。重点讲解了位移分析、应力应变图的解读，以及如何应用ASME B31系列规范中的应力容许值进行校核。 支撑系统设计与布置： 阐述了不同类型支架（固定支点、滑动支架、弹簧支吊架、导向约束）的功能与适用场景。本书提供了关于如何精确计算支吊架荷载、确定弹簧支吊架的预载范围以及设置冷紧（Cold Springing）值的实用技术。 热膨胀控制策略： 详细分析了U型弯、L型弯和机械补偿器在吸收热位移中的效率与局限性。提供了热补偿路径的优化设计原则，以避免应力集中于关键阀门或设备接口处。 第四部分：仪表、控制与系统操作 现代管道系统是高度自动化的集成单元。本部分涵盖了实现精确控制和安全监测的必要技术： 流量测量技术： 对孔板流量计、涡街、涡轮、超声波（跨流束与时差法）以及质量流量计（科里奥利）的工作原理、精度等级、安装要求和适用流体进行了深入对比分析。特别强调了流量计前的直管段要求和流场修正系数的确定。 压力与温度监测仪表： 涵盖了压力变送器、热电偶/热电阻的选型，以及它们在危险区域（如本安电路设计）的应用规范。 阀门选型与执行机构： 详细区分了调节阀、截止阀、球阀、蝶阀和隔膜阀在控制回路中的作用。重点讨论了执行机构的选型（气动、电动、液动）及其在紧急关断（ESD）系统中的响应时间与可靠性要求。 第五部分：安装、调试与维护 一本优秀的工程手册必须涵盖系统的“生命周期后半程”： 无损检测（NDT）与质量保证： 介绍了管道焊接质量的关键控制点，包括射线检测（RT）、超声波检测（UT）和磁粉/渗透检测（MT/PT）的应用范围和判读标准。 系统预调试与冲洗/吹扫： 提供了高纯度系统（如半导体、制药）的清洁度要求、化学清洗（CIP）的介质选择和循环参数，以及蒸汽吹扫的安全性规程。 可靠性与故障诊断： 基于实际运行数据，分析了管道系统常见的故障模式，如局部振动、管道松弛、泵的早期失效等，并提供了基于状态监测（Condition Monitoring）的预防性维护策略。 本书特色总结： 本书的价值在于其对工程细节的深度挖掘和对设计规范的综合运用。它不是一本简单的图集或规范汇编，而是将复杂的流体力学、材料科学和结构力学融汇于一体的实践工具。通过大量的工程案例和计算示例，读者将能够掌握从概念设计到现场实施的全过程控制能力，确保所构建的每一个流体输送系统都达到最高的性能、安全与经济标准。 目标读者： 石油与天然气、化工、电力、水处理、暖通空调（HVAC）及制药行业的机械、管道和工艺工程师。

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