《化工设备设计基础》课程教学大纲.docx

化工设备设计基础教学大纲一、课程基本信息课程名称化工设备设计基础Basic Design of Chemical Equipment课程编码CNE122211020开课院部新能源学院课程团队(未设置)学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业化学工程与工艺授课语言中文先修课程高等数学(2-1).高等数学(2-2).大学物理(2-1).大学物理(2-2)、认识实习课程简介(必修)本课程为化学工程与工艺专业设置的专业基础必修课，主要内容包括静力分析、直杆拉伸与压缩、直梁弯曲、应力状态及强度理论、 化工设备材料、化工设备概述、内压薄壁容器应力分析、内压容器设计、外压容器设计、压力容器零部件和塔设备设计等，既有一定的基 础理论，又具有一定的实践性。通过本课程的学习，使学生获得从事化工设备机械设计所必需的力学理论基础知识，培养学生综合运用基 本知识对设备进行力学分析的基本能力。了解化工设备采用材料的基本性能、化工设备结构设计和机械设计的基本特点和设计方法。初步 掌握压力容器设计的基本方法，并能进行简单设备的设计和主要部件的选用及核算。通过课程项目的实践，培养学生运用所学知识解决实 际工程问题的能力，增强工程意识。This course is a professional basic course of chemical engineering and technology specialty, it mainly includes straight beam bending, stress state and strength theory, chemical equipment materials, chemical equipment overview, internal pressure thin wall container stress analysis, internal pressure vessel design, external pressure vessel design, Pressure vessel parts and tower equipment design. Through the study of this course, making the students get the basic knowledge of mechanical theory in mechanical design of chemical equipment, training students' basic ability of using the basic knowledge to carry out mechanical analysis, understanding the basic characteristics of chemical equipment, the basic characteristics and design methods of chemical equipment structure design and mechanical design, students also can master the basic method of pressure vessel design, and can carry on the design of simple equipment and the selection of main components and accounting. Through the practice of curriculum project, students can use the knowledge to solve the practical engineering problems, and enhance the engineering consciousness.负责人、大纲执笔人、审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：使学生获得从事化工设备机械设计所必需的力学理论基础知识，培养学生综合运用基本知识 对设备进行力学分析的基本能力。了解化工设备常用材料的基本性能。是1.11. 12M2目标2 ：要求学生了解化工设备结构设计和机械设计的基本特点和设计方法，了解国内外压力容器常 见的设计规范和关键标准。是6. 16. 13M3目标3 ：初步掌握压力容器设计的基本方法，并能进行简单设备的设计和主要部件的选用及核算。通 过课程项目的实践，培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力，增强工程意识。是3.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章第1章绪论介绍工艺专业学习设备课的目的和意义，本门课的主要内容。Ml1讲授1自学2第2章第2章构件受力 分析本章重点难点：受力分析与受力图，平面一般力系的合成与平 衡条件。/32. 12.1力的概念与基 本性质力的概念，力的基本性质，约束与约束反力，受力图。Ml1讲授1自学42.22.2平面一般力系平面力系的分类，力的平移定理，平面一般力系的合成，平衡 条件Ml2讲授2自学、作 业5第3章第3章直杆的拉 伸与压缩本章重点难点：杆件在轴向拉伸和压缩时的内力、应力分析及 其强度条件，轴向拉伸和压缩时的变形，材料的机械性能。/63. 13.1构件变形的基 本形式材料力学的基本假设，构件的分类，变形的基本形式及轴向拉 伸压缩概念Ml0.5讲授0. 5自学73.23.2轴向拉伸和压 缩时的内力和应力内力，截面法，轴力图，应力，轴向拉伸压缩时横截面上的应 力Ml1讲授1自学83.33.3轴向拉伸和压 缩时的强度条件和 变形基本概念，强度设计准则，三种强度计算，应变，泊松比，胡 克定律Ml0.5讲授0. 5自学、作 业93.43.4轴向拉伸和压 缩时材料的机械性 能试验条件和方法，低碳钢应力应变曲线，无明显屈服现象的塑 性材料拉伸曲线，材料压缩时的机械性能，安全系数，许用应 力，极限应力。Ml1讲授1自学10第4章第4章直梁的弯 曲本章重点难点：纯弯曲时梁横截面上的正应力分析，截面惯性 矩和截面抗弯模量的概念，梁的弯曲强度计算。/114. 14. 1平面弯曲弯曲，平面弯曲，计算简图，梁的型式Ml0.5讲授0.5自学124.24.2直梁弯曲时的 内力分析剪力，弯矩，内力图，分布荷载、剪力和弯矩间的关系Ml0.5讲授0. 5自学、作 业134.34.3纯弯曲时梁横 截面上的正应力基本概念及假设，弯曲变形与应力的关系，最大正应力，惯性 矩与抗弯截面模量Ml0.5讲授0. 5自学144.44.4梁的弯曲强度 计算及提高梁弯曲 强度的主要途径危险截面与危险点，正应力强度条件，提高梁弯曲强度的主要 途径Ml0.5讲授、讨 论0. 5自学15第5章第5章复杂状态 下的强度计算本章重点难点：应力状态的概念，强度理论/165. 15. 1应力状态一点的应力状态，单元体，主单元体，主应力，单向应力状 态，二向应力状态，广义胡克定律Ml0.5讲授0. 5自学175.25. 2强度理论材料的破坏形式，四个强度理论。Ml0.5讲授0.5自学18第6章第6章化工设备 常用材料本章重点难点：金属材料的力学性能，钢材的种类及其牌号/196. 16.1金属材料的基 本性能力学性能，物理性能，化学性能，其他性能Ml1讲授1自学206.26. 2金属材料的分 类及牌号金属材料的分类，金属材料的牌号命名规则Ml1讲授1自学21第7章第7章化工设备 设计的基本知识本章重点难点：容器的分类与结构，零部件的标准化/227. 17.1容器的分类与容器的结构，容器的分类M20.5讲授0.5自学结构237.27. 2容器零部件的 标准化标准化的意义，标准化的参数M20.5讲授0. 5自学247.37.3压力容器的安全监察体系安全监察的必要性及重要性，我国压力容器法规标准体系M20.5讲授0.5自学257.47. 4容器机械设计 的基本要求容器机械设计条件及程序，机械设计的基本要求M20.5讲授0.5自学26第8章第8章内压薄壁 容器的应力分析本章重点难点：薄膜应力理论及其应用/278. 18. 1内压薄壁圆筒 的应力分析薄壁容器及其应力特点，内压圆筒的应力计算公式M32讲授2自学288.28.2薄膜应力理论基本概念与基本假设，经向应力计算公式-区域平衡方程式， 环向应力计算公式-微体平衡方程式，轴对称回转壳体薄膜理 论的应用范围M31.5讲授1.5自学、作 业298.38. 3薄膜理论的应 用受气体内压的圆筒形壳体，受气体内压的球形壳体，受气体内 压的椭球壳（椭圆形封头），受气体内压的锥形壳体，受气体内 压的碟形封头M31.5讲授、讨 论1.5自学308.48. 4内压圆筒边缘 应力的概念边缘应力概念，边缘应力特点，对边缘应力的处理M31讲授1自学31第9章第9章内压薄壁 圆筒与封头的强度 设计本章重点难点：强度理论及其相应的强度条件，强度计算公 式，设计参数的确定。/329. 19.1强度设计的基 本知识弹性失效的设计准则，强度理论及其相应的强度条件M30.5讲授0. 5自学339.29.2内压薄壁圆筒 的强度设计强度计算公式，设计参数的确定，容器的壁厚和最小壁厚，压 力试验及其强度校验。M31.5讲授、讨 论1. 5自学、作 业349.39.3内压圆筒封头半球形封头，椭圆形封头，碟形封头，无折边球形封头，锥形M32讲授2自学的设计封头，平板封头，封头的选择35第10第10章外压容器 设计本章重点难点：外压容器的稳定性，外压圆筒的工程设计/3610. 110.1概述外压容器失稳，容器失稳型式的分类M30.5讲授0.5自学3710.210.2临界压力临界压力概念，影响临界压力的因素，外压圆筒的分类，临界 压力的理论计算公式，临界长度M30.5讲授0. 5自学3810.310.3外压圆筒工 程设计-图算法设计准则，外压圆筒壁厚设计的图算法，外压圆筒的耐压试 验M31.25讲授、讨 论1.25自学、作 业3910.410.4外压球壳与 凸形封头的设计外压球壳和球形封头的设计，凸面受压封头的设计M30. 25讲授0. 25自学4010.510.5加强圈设计加强圈的作用与结构，加强圈的间距，加强圈尺寸设计，加强 圈与筒体间的连接M30.5讲授0.5自学41第11章第11章容器零部 件的选用本章重点难点：法兰的标准及其选用/4211. 1H.1法兰连接法兰连接结构与密封原理，法兰结构与分类，法兰密封的影响 因素，法兰标准及选用M31讲授1自学4311.2H.2容器支座卧式容器支座，立式容器支座M30. 25讲授0. 25自学4411.311.3容器的开孔 补强开孔应力集中现象及其原因，开孔补强设计的原则与补强结 构，等面积补强的设计方法M30.5讲授0.5自学4511.4H.4压力容器附 件接口管，凸缘，手孔与人孔，视镜M30. 25讲授0. 25自学46第12第12章塔设备设 计本章重点难点：塔体承受的各种载荷的计算，塔体危险工况， 应力校核/4712. 112. 1塔体壁厚的计算按设计压力计算塔体及封头壁厚，塔体承受的各种载荷的计 算，塔体轴向应力校核，塔体耐压试验应力校核M32讲授2自学4812.212.2裙座设计裙座结构，裙座与塔体的连接M31讲授1自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .每周布置23道题目，平均每次课1道题以上。2 .成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对化工设备设计基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、 分析和计算题。20%2在线测试1 .采用石大云课堂，均为客观题，5次，每次20分，共计100分。2 .内容为各个章吊基础知识。20%3期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分10。分。2 .主要考核学生对化工设备设计基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有 简答题、作图题、分析题、计算题等。50%4考勤随机点名、刷卡点名等5%5课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业20%A-按时提交作业，对化工设备设计的关键环节和参数等知识点理解无误。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误。c-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误。D不按时提交作业，或对上述知识点理解存在大量错误。2Ml课堂表现15%A-积极B-不积极3Ml期末考试50%（见试卷评分标准）4Ml在线测试15%（见试卷评分标准）5M2平时作业20%A-按时提交作业，化工设备设计、常用金属材料性能等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，化工设备设计、常用金属材料性能等基本知识点理解存在少量错误。6M2课堂表现30%A-积极B-不积极7M2期末考试50%（见试卷评分标准）8M3平时作业20%卜按时提交作业，化工设备设计、常用金属材料性能等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，化工设备设计、常用金属材料性能等基本知识点理解存在少量错误。9M3课堂表现30%A-积极B-不积极10M3期末考试50%（见试卷评分标准）评分等级说明：A, B, C, D, E=90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C=90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1化工设备设计基础，刘仁桓，中国石化出版社，2015. 08, ISBN:978-7-5114-3475-3. （*主教材）2图书1化工设备机械基础，喻健良，大连理工大学出版社，2009, ISBN:9787561146255.