本书根据国家和相关部委颁布的*标准，针对医药类学生的课程学习特点，按照药学类学生对制药设备专业知识学习时所需要掌握的基础知识的要求，查阅多种文献、参考书，结合诸位编者多年的教学一线实践经验，经统一整理后编写而成。全书包括力学基础、材料学基础、容器基础、设备基础四部分内容，详细划分为刚体受力分析及平衡规律、制药设备常用金属的力学性能、拉压弯曲扭转、制药设备材料及选择、容器设计基本知识、内压薄壁容器、外压容器、容器零部件、管壳式换热器、塔类制药设备设计、带搅拌器的制药设备设计十一章。每章均安排了适量的例题，通过实例阐明各类制药设备设计的具体步骤和方法，各章附有习题，供读者进一步复习和巩固相关知识使用。本书可供各高等院校本科或专科医药类各专业，如制药工程、生物工程、中药制药、药物制剂、生物制药、应用化学等专业及成人教育医药类专业作为教材使用，也是制药企业与科研院所工程技术人员的实用参考书。
制药设备是医药生产中的重要组成部分，制药设备设计的基本流程和模式，也是医药类学生必须学习和掌握的内容，特别是对于药学中偏工科的专业尤其重要。中药制药专业要求学生具备常用中药制剂生产制备的职业能力以及分析、解决生产中出现问题的能力，学生必须掌握中药制药设备，涉及操作、拆卸、保养等环节，了解中药设备的基本理论和结构，才能更好地正确处理常用设备故障，维护保养设备以保障正常生产的进行。制药工程是一个化学、生物学、药学（中药学）和工程学交叉的工科类专业，以培养从事药品研发制造，新工艺、新设备、新品种的开发、放大和设计人才为目标，对于设备的了解和掌握也是至关重要的。鉴于此，本书将制药设备需要的很多基础、支撑和辅佐知识加以汇总，构建了本书的理论框架。以力学基础、制药设备常用材料、制药容器设计、典型制药设备等为主要内容，使学生掌握制药设备的设计、使用、管理和维护的基本知识和基本技能，逐步培养和深化学生的工程意识，提高其分析问题和解决实际问题的能力，对全面提高学生的职业素养和职业能力具有非常重要的作用。《制药设备设计基础》由浙江大学、上海工程技术大学、沈阳药科大学、辽宁中医药大学、佳木斯大学等高校具有多年教学、研究、设计经验的一线教师和工程技术专家编写而成。按照医药类专业36～48计划学时的教学大纲要求，内容分为四大部分。第1篇力学基础，包括刚体受力分析及平衡规律、金属的力学性能、受力分析等。第2篇材料基础，包括设备材料的性能、制药设备设计常用材料的分类及选择等。第3篇容器基础，包括容器的分类与结构、压力容器规范、内压薄壁容器薄膜理论及应用、内外压容器设计、容器零部件等。第4篇设备基础，包括管壳式换热器、塔设备等。本书收录的大量例题，是各位编写人员根据多年的教学经验总结而来的。书中还在每一章后安排了适量的习题，以供学生在学习了每章内容之后，巩固和复习之用。教材内容比较全面，专业特色突出，既可以作为高校学生的学习教材，也可作为行业工程技术人员的参考书。本书第1章由刘扬编写，第2、11章由刘宝庆编写，第3章由滕杨编写，第4章由雷雪霏编写，第5、8章由吴淑晶编写，第6、7章由韩静编写，第9、10章由赵宇明编写。鉴于编者水平有限，不妥之处在所难免，恳请广大师生与读者热心指正。编者2017年8月
韩静，沈阳药科大学，教授。先后承担生物制药设备、中药制药工程原理与设备、干燥技术及其应用、机械制图、制药工程制图与化工制图等课程的教学工作。被评为辽宁省普通高校教学名师。近年来，围绕天然抗氧化剂等研究项目获得国家知识产权局授权专利8项，已实现企业转让3项。
第1篇力学基础
第1章刚体受力分析及平衡规律 002
1.1力的概念及其性质 002
1.1.1力的概念 002
1.1.2力的基本性质 002
1.2刚体的受力分析 003
1.2.1约束与约束反力 003
1.2.2常见的约束类型 004
1.2.3物体的受力分析和受力图 005
1.3平面汇交力系的简化与平衡 006
1.3.1平面汇交力系的简化（解析法） 006
1.3.2平面汇交力系的平衡条件 007
1.4力矩、力偶、力的平移定理 007
1.4.1力矩 008
1.4.2力偶与力偶矩 008
1.4.3力的平移定理 009
1.5平面一般力系的简化与平衡 009
1.5.1平面一般力系的简化 009
1.5.2平面一般力系的平衡条件 009
1.5.3固定端约束的受力分析 010
习题 011
第2章制药设备常用金属的力学性能 013
2.1弹性变形与内力 013
2.1.1变形与内力的概念 013
2.1.2直杆受拉（压）时的内力 013
2.1.3受拉（压）直杆内的应力 015
2.1.4直杆受拉（压）时的变形 017
2.2材料的力学性能 018
2.2.1拉伸试验 018
2.2.2压缩试验 021
2.2.3冲击试验 022
2.2.4硬度试验 023
2.2.5弯曲试验 024
习题 024
第3章拉压、弯曲、扭转 026
3.1受拉（压）直杆的强度计算 026
3.1.1受拉（压）直杆的材料力学原理 026
3.1.2强度条件的建立与许用应力的确定 027
3.1.3剪切变形与剪力 030
3.2弯曲变形 034
3.2.1弯曲概念与梁的分类 034
3.2.2梁的内力分析 036
3.2.3纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件 038
3.2.4直梁弯曲时的切应力 043
3.2.5梁的刚度校核 044
3.3扭转 045
3.3.1扭转变形的概念 045
3.3.2扭转时所受外力分析与计算 045
3.3.3纯剪切、角应变、剪切胡克定律 046
3.3.4圆轴在外力偶作用下的变形与内力 047
3.3.5圆轴扭转时的强度条件与刚度条件 050
习题 051
第2篇材料基础
第4章制药设备材料及选择 056
4.1概述 056
4.2材料的性能 056
4.2.1力学性能 056
4.2.2物理性能 057
4.2.3化学性能 057
4.2.4加工工艺性能 058
4.3金属材料 058
4.3.1金属材料的分类及牌号 059
4.3.2碳钢与铸铁 059
4.3.3低合金钢及化工设备用特种钢 061
4.3.4有色金属材料 067
4.3.5非金属材料 069
4.3.6制药设备的腐蚀及防腐措施 071
4.3.7制药设备材料的选择 074
习题 074
第3篇容器基础
第5章容器设计基本知识 076
5.1容器的分类与结构 076
5.1.1容器的分类 076
5.1.2容器的结构 077
5.1.3压力容器类别 077
5.2容器零部件的标准化 079
5.2.1标准化的意义 079
5.2.2标准化的基本参数 080
5.3压力容器规范 081
5.3.1压力容器相关的法规和标准 081
5.3.2我国压力容器常用法规和标准 082
5.3.3容器设计基本要求 084
习题 085
第6章内压薄壁容器 086
6.1薄膜理论 086
6.1.1薄壁容器及其应力特点 086
6.1.2基本概念与基本假设 087
6.1.3平衡方程式 089
6.2薄膜理论的应用 091
6.2.1应用范围 091
6.2.2受气体内压的圆筒形壳体 091
6.2.3受气体内压的球形壳体 092
6.2.4受气体内压的椭圆形封头 092
6.2.5受气体内压的锥形壳体 094
6.3内压圆筒边缘应力 094
6.3.1边缘应力的概念 094
6.3.2边缘应力的特点 094
6.3.3对边缘应力的处理 095
6.4内压薄壁圆筒与封头的强度设计 095
6.4.1强度设计的基本知识 095
6.4.2内压薄壁圆筒壳与球壳的强度设计 095
6.4.3内压圆筒封头的设计 099
6.5内压容器的强度校核 103
6.5.1压力试验 103
6.5.2强度校核 104
习题 105
第7章外压容器 106
7.1概述 106
7.1.1外压容器的失稳 106
7.1.2失稳形式的分类 106
7.2临界压力 107
7.2.1概念及影响因素 107
7.2.2外压圆筒分类 107
7.2.3临界压力的理论计算公式 108
7.2.4临界长度和计算长度 108
7.3外压圆筒设计 109
7.3.1设计准则 109
7.3.2外压圆筒壁厚设计 110
7.3.3外压容器的试压 113
7.4外压凸形封头设计 114
7.4.1半球形封头 114
7.4.2碟形和椭圆形封头 114
7.5外压圆筒加强圈的设计 114
7.5.1加强圈的结构与作用 114
7.5.2加强圈的间距 115
7.5.3加强圈的尺寸设计 115
7.5.4加强圈的设置 115
习题 117
第8章容器零部件 118
8.1法兰连接 118
8.1.1法兰连接结构与密封 118
8.1.2法兰结构与分类 119
8.1.3影响法兰密封的因素 120
8.1.4法兰标准及选用 122
8.2容器支座 126
8.2.1卧式容器支座 126
8.2.2立式容器支座 128
8.3容器的开孔补强 132
8.3.1应力集中 132
8.3.2开孔补强设计的原则、形式与结构 132
8.4容器附件 135
8.4.1接管 135
8.4.2凸缘 135
8.4.3手孔与人孔 135
8.4.4视镜 136
习题 137
第4篇设备基础
第9章管壳式换热器 139
9.1概述 139
9.1.1管壳式换热器的结构与分类 139
9.1.2管壳式换热器的型号 142
9.1.3管壳式换热器的设计 143
9.2管壳式换热器结构 148
9.2.1管子 148
9.2.2管板 150
9.2.3附属板件 152
9.2.4温差应力 153
9.2.5管箱与壳程接管 157
9.3管壳式换热器强度计算 157
习题 160
第10章塔类制药设备设计 161
10.1塔设备概述 161
10.2塔设备结构 161
10.2.1塔体与裙座 162
10.2.2板式塔结构 166
10.2.3填料塔结构 168
10.3塔类制药设备设计举例 173
10.3.1设计条件 174
10.3.2塔体强度计算 175
10.3.3各种载荷引起的应力 178
10.3.4筒体壁厚校核 179
10.3.5附件 180
习题 183
第11章带搅拌器的制药设备设计 184
11.1概述 184
11.1.1搅拌操作的目的 184
11.1.2搅拌操作分类 184
11.1.3机械搅拌设备工作原理 184
11.1.4搅拌设备的基本结构 185
11.2搅拌釜 186
11.2.1结构 186
11.2.2几何尺寸的确定 186
11.2.3换热元件 187
11.3搅拌器的形式与选型 188
11.3.1流型 189
11.3.2搅拌器的分类 189
11.3.3典型搅拌器的特征及应用 190
11.3.4搅拌器的选用 192
11.4搅拌器的功率 194
11.4.1搅拌器功率和搅拌作业功率 194
11.4.2搅拌器功率的影响因素及计算 194
11.4.3搅拌作业功率 196
11.5传动装置及搅拌轴 197
11.5.1传动装置 197
11.5.2搅拌轴设计 199
11.6轴封 201
11.6.1填料密封 201
11.6.2机械密封 202
11.6.3全封闭密封磁力搅拌装置 203
习题 203
参考文献 204
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