化工设备设计基础教学大纲2014化工设备设计基础教学大纲2014.doc

《 化工设备设计基础》教学大纲 课程名称：化工设备设计基础 Fundamentals of Chemical Engineering Equipment课程类别：学科基础教育必修课程 开课单位：化学与化工系 课程编码： 总学时数：48+8 学 分： 3.5 适用专业：化学工程，制药工程 先修课程：机械制图，化工原理等 考核方式：闭卷 一、课程内容 理论部分 （一）工程力学基础 1. 刚体的受力分析及其平衡规律 2. 金属的机械性能，直杆的拉伸, 3. 直梁的弯曲 4. 圆轴的扭转 5. 压杆稳定 （二）化工设备材料及其选择 1. 金属材料各种性能及主要指标 2. 碳钢和合金钢 3. 有的金属和非金属 4. 金属的腐蚀与防护（三）化工容器设计 1. 容器设计的基础知识 2. 压力容器中的薄膜应力、应力分析和边缘应力 3. 内压薄壁圆筒及封头设计 4. 压力容器的强度校核 5. 外压容器设计 6. 压力容器的零部件及其选用 （四）塔设备 1. 板式塔，填料塔的结构设计 2. 板式塔，填料塔的的机械设计管壳式换热器 （五）换热器 1. 换热器的结构设计2. 换热器的机械设计 （六） 反应釜 1. 反应釜的结构 2.搅拌器的结构及设计 实验部分： 实验一 内压薄壁容器的应力测定实验 实验二 外压薄壁圆筒形容器失稳实验 二、大纲说明 （一）课程的性质和任务 本课程是化工、应用化学、环境、安全类专业跨专业大类课程之一，也是化工大类专业学生学习和掌握化工容器和设备知识及其基本设计方法的必修课程, 具有很强的工程性和实用性。本课程的任务是，使学生掌握工程力学基础,化工设备常用材料的主要性能、牌号、用途及选材方法；掌握薄壁容器及其零部件的设计和标准选用的基本方法；掌握典型化工设备的结构和机械设计方法，使学生具有化工容器及设备设计的初步能力。能够为为工艺生产提出合理的设备要求，为从事化工设备的设计、使用、管理打下坚实的基础。 （二）课程教学的基本要求 通过本课程的学习使学生掌握化工容器及设备的力学基础，材料选择，及基本设计方法。 1.熟练掌握静力学基本知识；会分析约束与约束反力，画受力图； 列平衡方程； 2.掌握轴向拉伸与压缩杆件的受力与变形特点， 拉伸和压缩的强度计算，掌握外力偶矩的计算，扭矩及扭矩图；剪应力定理和剪切虎克定律，剪应变.理解圆轴扭转时剪应力分布情况。 熟练掌握梁弯曲正应力计算及强度条件的应用； 熟练掌握和应用扭转强度、刚度条件进行圆轴的设计和校核。 3.了解梁的支座及梁的基本形式；梁弯曲时横截面上内力（剪力Q和弯矩M）的求取，了解压杆稳定的基本概念,知道临界力的含义,掌握压杆稳定的计算. 4.熟练掌握金属材料的机械性能的主要指标概念.了解金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能.了解铁碳合金组织、结构及其对性能的影响；掌握钢的化学成分对钢的性能影响，掌握碳钢、铸铁、低合金钢、不锈钢和特种钢的分类，牌号，特性及用途。了解钢材常用热处理工艺及其作用，了解化工设备形成化学腐蚀、电化学腐蚀的条件，以及化工设备腐蚀破坏的形式及防腐措施，了解选材的原则，会运用选材原则对化工设备进行选材。 5．了解压力容器的分类与管理，掌握容器设计的基本要求，基本掌握容器零部件标准化的概念，了解压力容器基本法规和标准 6．了解薄膜应力理论，掌握圆筒、球壳、椭圆壳、锥壳等壳体的应力分布特点，掌握这些壳体的薄膜应力的计算了解边缘应力的概念及其特性，掌握内压薄壁圆筒的强度设计方法及其设计公式，掌握容器设计中设计参数的选择和确定。掌握椭圆形、球形封头的结构及强度设计方法，了解锥形封头和平板封头的设计方法 7.掌握失稳概念和外压圆筒设计准则，掌握临界压力的概念及影响临界压力的因素，掌握外压圆筒设计的工程图算法，了解加强圈的作用及结构 8.掌握法兰连接的密封原理、结构形式和分类，了解法兰密封垫的选择，掌握法兰标准及其标准的使用方法，掌握容器支座（双鞍支座）的结构、安装方法及其标准选用，掌握容器开孔补强的原则及其设计方法 9.掌握塔设备所受载荷特点及其计算，掌握塔设备危险截面处的应力分布，其应力组合计算，了解塔设备机械设计方法 10．掌握列管式换热器的结构特点；管板与管子、管板与壳体的连接方式，了解温差应力的产生原因、计算方法；温差应力的补偿措施 11.了解搅拌器的作用、型式及选型，搅拌器的功率及影响因素，传动装置及搅拌轴、轴封等结构.掌握反应釜的机械设计步骤及相关计算. （三）课程内容各层次的教学重点、难点、教学环节及教学方法的建议 1 工程力学 重点静力学公理，约束及约束反力的概