过程装备与控制工程专业英语翻译重点章课文+阅读材料综合各版精华.docx
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过程装备与控制工程专业英语翻译重点章课文+阅读材料综合各版精华
Unit5MechanicalVibrations
Amechanicalvibrationisanoscillatory,periodicallyrepeatedmotionofaparticleorbodyaboutapositionofequilibrium.Anengineerisfrequentlyconfrontedwiththeproblemofmachineryandstructures.
机械振动是质点或物体在其平衡位置附近所作的震荡的,周期性的往复运动。
工程师经常面临机械振动的问题,因为在某种程度上他们在几乎所有的机械和结构中遇到过这些问题
Mostvibrationsareundesirableinmachinesandstructuresbecausetheyproduceexcessivestressesorrepeatedstresses;
大多数的震动在机械和结构中是不希望存在的,因为震动会产生附加应力或者交变应力。
causeaddedwear;increasebearingloads;inducefatigue;createacutepassengerdiscomfortinplanes,ships,trains,buses,andautomobiles;andabsorbenergythatcouldotherwisedousefulwork.
引起额外磨损,增大轴承载荷,导致疲劳破坏,使飞机、船、火车及汽车上的乘客产生严重的不舒服感,并且振动会吸收本可以做有用功的能量。
ThecollapseoftheTacomaNarrowsBridgein1940isanexampleofstructuralfailureduetoexcessivestressesproducedbyvibrations.
Theaccuracyofprecisioninstruments,tools,andmachinesmaybeimpairedbyexcessivevibrations.
1940年(发生的)塔克马窄桥的垮塌事件就是一个因为震动产生的附加应力导致结构失效的例子。
精密仪器、工具和电脑的准确性可能被附加的震动所损坏
Rotatingmachinepartsrequirecarefulbalancinginordertopreventdamagefromvibration
originaltext
旋转机械零件需要仔细的平衡,以防止振动的造成的伤害。
Whenpartofthepropellerofanairplaneisshotofforbreaksoffinflightthepropellerisnolongersymmetrical,andthevibrationsfromtheenginemayteartheenginefromtheplaneunlessitcanbestoppedintime.
originaltext
当飞机的螺旋桨的(某)部分在飞行中被打掉或断裂,(这时)螺旋桨不再是对称的,来自引擎的振动会把引擎从飞机上扯下来,除非它可以被及时的停止。
Thevibrationsproducedinanautomobilebytheengineorbydrivingonroughroadssetuprepeatedstressesincertainpartsthatcaneventuallyleadtofatiguefailureofthemembers.
originaltext
由引擎产生的震动或由于在崎岖的道路上行驶产生的震动施加在某部分的交变应力最终会使其发生疲劳失效
Whenaparticleorbodythatissupportedbyasystemofsprings,ashaft,abeam,oranyotherelasticsystemisdisturbedfromitspositionofequilibriumbytheapplicationandsuddenremovalofanadditionalforcetheparticleorbodywillvibrate.
originaltext
当被弹簧,杆,线或者其他弹性系统支撑的质点或物体,在被干扰或者受到外力的作用使其偏离平衡位置,质点或物体就会发生震动。
SomecommonexamplearetheverticalvibratorymotionofbodyAinFig.1.19.(a)whenitisdisplacedverticallyfromitsequilibriumpositiononahelicalspringandthenreleased;
theverticalvibratorymotionofbodyBofFig.1.19.(b)whenitisdisplacedfromitsequilibriumpositiononaflexible
translatedtext
andthemotionofthependulumbobCinFig.1.19.(c)asitswingsinaverticalplanewhensupportedbyacordofnegligiblemass
originaltext
Fig.1.20(a)showsabodyWsuspendedfromasupportbyaspringandhangingatitsequilibriumposition.IfthebodyispulledfromitsequilibriumpositionbyaforceFandreleased,itwill,intheabsenceofanyfrictionalforces,continuetooscillateabouttheequilibriumpositionindefinitely.
originaltext
图1.20a中所示的物体W,悬挂弹簧上,处于平衡位置。
当它在力F的作用下拉离平衡位置时被释放,在没有摩擦阻力时,它将在平衡位置附近做连续性不断地摆动。
translatedtext
Fig.1.20(b)showsagraphofthedisplacement,y,ofthebodyWfromitsequilibriumpositionasafunctionoftime.Oneofthefundamentalpropertiesofmechanicalvibrationsisthatthemotionrepeatsitselfatdefiniteintervaloftime.Theperiod,T,oftheoscillationistheminimumamountofelapsedtimebeforethemotionstartstorepeatitself.Themotioncompletedinoneperiodcycle.
图1.20b中所示为物体W偏离平衡位置的距离y对时间的图像。
机械振动的基本内容之一就是在一段时间内的重复运动。
震动的周期,T,是它开始重复运动之前,运动时间的最小值。
运动在一个周期内完成。
Thefrequency,f,oftheoscillationisthenumberofcycleswhichoccurinagivenunitoftime;thecustomaryunitiscyclespersecond,cps,orhertz,Hz,Itshouldbenotedthatthefrequencyisthereciprocaloftheperiod,or,inequationform,f=1/T
震动的频率,f,是单位时间内所做的循环的次数。
常用的单位是周期/秒,cps,赫兹,hz。
值得注意的是,频率和周期是互相联系的或者说,用一个方程式f=1/T。
Theamplitude,A,oftheoscillationisthemaximumdisplacement,eitherlinearorangular,ofthebodyfromitsequilibriumposition.
震动的振幅,A,是距其平衡位置(震动的)最大位移,不管是直线运动还是摆动。
Mechanicalvibrationswhicharemaintainedbyelastic,andsometimesgravity,forcesarecalledfreevibrations.Oncestarted,afreevibration,frequentlycalledanaturalvibration,continuestooscillateatitsnaturalfrequency.
被松紧带保持的机械振动,有时同时在重力,及其他力的作用下被称作自由振动。
一旦开始,自由振动经常被称作固有振动,连续的以它的固有频率摆动。
Aforcedvibrationisproducedandmaintainedbyaperiodicexcitingforceexternaltothesystem,andittakesplaceatthefrequencyoftheexcitingforce.Ifthesystemisnearlyfrictionlessandcontainsnodissipativeelements,theamplitudeoftheforcedoscillationwillbecomeverylargewhenthefrequencyoftheexcitingforceisclosetothenaturalfrequencyofthesystem.
受迫振动是振动系统在周期性的外力作用下产生并保持的,并以外力的频率运动。
如果系统是无摩擦的而且不包含任何能量损失,在驱动力的频率接近固有频率的时候是,受迫振动的振幅会变得越来越大。
Thus,althoughthefrequencyofaforcedvibrationisindependentofthenaturalfrequencyoftheelasticsystem,theresultingamplitudeisaffectedbybothfrequencies.Vibrationsarealsoclassifiedasdampedorundamped.Whenfriction,airresistance,viscousdamping,andallotherresistingforcesarenegligiblethevibrationisundamped.
因此,尽管受迫振动的频率和弹性系统的固有频率无关,但是产生的振幅却受这两个频率的影响。
振动也可以分类为阻尼振荡和无阻尼振荡。
当摩擦力,空气阻力,粘滞阻力,及其他阻力可忽略时,这时的振动式无阻尼振动。
Whenanyoftheseeffectsisappreciablethebodyhasdampedvibrations.Inpracticethereisalwaysafrictionaldampingforcewhichwilleventuallystopafreevibration,eventhoughitmaybeneglectedformanypurposes.
当这些阻力中的任何一个不可忽略时,物体做阻尼振动。
实际上,总有由摩擦力产生的阻尼力最终使自由振动停止,即使这个力可以因某种目的被忽略。
Ifthemotionofaparticleorbodyisconstrainedsothatitspositioncanbecompletelyspecifiedbyonecoordinate,itissaidtohaveasingledegreeoffreedom.
如果质点或物体的运动是被约束的,以至于它的位置完全可以用一个坐标表示,被称为具有单一的自由度。
Ifthesystemcanvibrateintwodirectionoriscomposedoftwoarticlesthatcaneachvibrateindependentlyinonedirection,itissaidtohavetwodegreesoffreedombecausetwocoordinatesarerequiredtospecifythepositionofthesystematanyinstant.
如果系统可以在两个方向振动,或者由可分别在一个方向上单独振动的两个运动组成的,则被成为有两个自由度,因为任意时刻的系统位置需要两个坐标指定。
。
Forexample,asystemcomposedbyaspringasindicatedinFig.1.21(a),whichvibratedinaverticaldirectiononly,hasonedegreeoffreedom.
例如,如图1.21(a)中,由一个弹簧组成的只在垂直方向上震动的系统,有一个自由度。
AsystemcomposedoftwoparticleswhichmoveverticallyandaresupportedasindicatedinFig.1.21(b)hastwodegreesoffreedombecausetwocoordinatesarerequiredtolocatetheparticlesatanyinstant.
如图1.21(b)中,由两个质点组成的沿垂直方向运动的系统有两个自由度,因为其需要两个坐标指定任意时刻质点的位置。
AsystemcomposedofoneparticlesupportedbyfourspringsandconstrainedtomoveinaverticalplaneasindicatedinFig.1.21(C)hastwodegreesoffreedombecausetwocoordinatesarerequiredtolocatetheparticleintheverticalplaneatanyinstant.
如图1.21(c),由四根弹簧固定的质点组成的系统,在垂直面内运动,有两个自由度,因为其需要两个坐标指定任意时刻质点的位置。
Asinglerigidbodyhas,ingeneral,sixdegreesoffreedom,sinceitmayhavetranslationinthreecoordinatedirectionsanditmayalsorotateaboutthreecoordinateaxes.
一个单一的刚体有六个自由度,因为它可以沿三个坐标轴平移,还可以绕三个坐标轴旋转。
Unit13传热原理
实际的全部的已完成的操作都有化学工程参与生产或以热的形式吸收能量。
因此,控制传热的定律和以控制热流为主要目的的仪器类型都是很重要的。
1.自然的热流动
当两个不同温度的物体进行接触时,热量会有温度高的物体流到温度地的物体。
这种流动经常朝着温度下降的方向,热的流动有三种途径:
传导,对流,和辐射。
传导如果一个连续的实体中存在着温度变化,热量可能流动不伴随物质的任何运动。
热量的这种流动叫做传导。
在金属体中,热传递的结果来自自由电子的运动,所以热传递和电的传导率很相似。
在电的传导率低的实体中,在大多数的液体中,热传导的结果伴随着温度变化的分子运动的动量。
气体的传导发生在任意的运动的分子,所以热是一种扩散从高温地区传导低温地区。
区普通的传导的例子就是热在不透明的物体中流动,就像火炉里的砖墙或是管子的金属壁。
对流当一个宏观的液体微粒穿过一个特定的表面,例如一个固定容积的范围内,它带有确定数目的焓。
这样的焓的流动来自连续的热的流动或者简单的对流。
由于对流是一种宏观现象,因此,只有当力作用在微团或液流上且该力能够克服摩擦力并维持其运动时,这种传递现象才能发生。
对流的一个例子是焓的变化由于湍流流动和由于热的空气流过普通的冷却器。
自然和强制对流强制对流在液体中有两种形式,如果这种趋势的原因是密度不同和液体中温度变化引起的密度不同所产生的浮力。
这个作用叫做自然对流。
流动的空气穿过加热的冷却器就是自然对流的一个例子。
如果这个气流产生的运动被机械力的作用分开如泵和搅拌器,这种流动域密度的变化程度无关叫做强制对流。
热流动由液体被泵入以个加热的管子就是强制对流的例子。
这两种力有可能同时在同一种液体中作用,这是自然对流和强制对流共同作用。
辐射辐射是一个术语来自于能量以电磁波的形式穿过空间,如果辐射正在穿过空的空间,它不会改变热或其它任何形式的能量。
也不会使它偏离原来的路径。
然而。
在它自己的路径中,辐射将会被传播,被反射或者被吸收。
它仅通过吸收能量来产生热量,这种改变是数量上的,例如,融化的石英传播所有的辐射当它受到打击是;一个磨亮的不透明的表面将会吸收大多数的辐射,并将会改变这样吸收能量数量上的在热中。
单元子和双原子气体对热射线是可以通过的,经常发现热经过某种气体团是,它可以通过辐射的方式也可以传导。
例子是;从散热器或未保温的蒸汽管道向周围环境气体损失热量在熔炉传热以及其它高温气体加热损失。
这两个机制是互相独立并且是并行产生的。
所以一种类型的热流动可以被控制或与其它独立的。
传热,对流和辐射都被分开和避免相互间造成影响二者都很重要。
在一般的条件下,射线变得重要并与液体流动的情况无关。
传热传导它们对流动状态是非常敏感的收温度影响的。
2.传热率
热通量传热计算是基于热的传热表面的面积用平方英尺每小时的单位表示。
每单位面积的传热率叫做热通量。
许多类型的传热装备都是用管子构成的。
热通量也可以在内表面上,或者在管子的外表面。
尽管这个选择是随意的,但它必须得明确的规定因为热通量的重要的数值是不同的。
流体流动的平均温度当一个流体正在变热或者变冷时,流体横截面的温度会变化。
如果流体被加热,流体靠近加热表面的温度最高,中心外温度逐渐降低,如果流体被冷却,流体靠近冷却表面的温度最低,从中心到表面温度组件升高。
应为这个温度变化遍及整个流体的横截面。
为了明确,我们必须指出,流体的温度是指什么。
大家一致认为,流束的温度就是假设把流过所研究截面的全部流束取出并绝热混合后所达到的均匀温度。
这个温度所以明确的叫做平均或流体混合温度。
(Selectedfrom:
WarrenL.McCabe,UnitOperationsofChemicalEngineering,5thEdition,
McGraw'-HillInc.,1993.)
Unit16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
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