化工设备机械基础教学大纲-附件1：ddud.docx

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1、课程编号号：055119940 化工设备备机械基基础Machhineery Fouundaatioon oof CChemmicaal EEquiipmeent总学时：48总学分：3课程性质质：必修课开设学期期：第三学学年第一一学期 周周学时分分配：平平均3学学时适用专业业及层次次：化学学工程与与工艺专专业（本本科、专专科）先行课程程：高等数数学、大大学物理理； 后续续课程：化工过过程设计计与开发发等教材：化工设设备机械械基础，董大勤勤编著，北京:化学工业出版社,2003（第一版）；推荐参考考书：1化工设设备机械械基础，汤善善甫编著著，上海：华东理理工大学学出版社社，200032化工设设备机械

2、械基础，刁玉玉玮编著著，大连连：大连理理工大学学出版社社, 2200333化工设设备机械械基础，潘传传九主主编，北京：化学工工业出版版社, 200024化工设设备机械械基础，赵军军主编编，北京：化学工工业出版版社, 20000一、课程程目的及及要求化工设备备机械基基础是一一门综合合性的机机械类必必修课，主主要针对对化工工工艺类专专业学生生及其相相近专业业学生开开设。本本课程的的目的是是使学生生获得必必要的机机械基础础知识，具具有设计计常、低低、中压压化工设设备的初初步能力力。本课程的的主要任任务及基基本要求求：1、 熟练掌握握物体的的受力分分析、金金属在外外力作用用下所显显示的机机械性能能及杆

3、件件承受拉拉压、剪剪切、扭扭转、弯弯曲等条条件下的的强度条条件及相相关计算算。2、 了解化工工设备常常用金属属材料的的基本成成分、性性能和用用途。3、 熟练掌握握承受内内压、外外压的压压力容器器的设计计计算方方法和有有关开孔孔补计算算。4、 熟悉压力力容器上上各种标标准件于于附件的的选用方方法。5、 熟悉压力力容器中中的焊缝缝分类方方法及正正确选用用焊接材材料。6、 了解典型型化工设设备中的的塔器、换换热器和和搅拌反反应釜的的基本结结构。二、课程程内容及及学时分分配第1章 刚体体的受力力分析及及其平衡衡规律（66学时）1.1 力的概概念。刚体的概概念。平平衡的概概念，约束及及其基本本类型、约约

4、束反力力。分离离体、受受力图、二二力杆、三三力平衡衡汇交定定理。1.2 平面汇汇交力系系的简化化与平衡衡平面汇交交力系合合成的几几何法；力的分分解；力力在坐标标轴上的的投影；合力投投影定理理；平面面汇交力力学合成成的解析析法；平平面汇交交力学的的平衡条条件与平平衡方程程。1.3 力矩、力力偶、力力的平移移定理1.4平平面一般般力系的的简化与与平衡平面一般般力系的的简化及及简化结结果分析析、平衡衡条件及及平衡方方程。固固定端约约束的性性质。1.5 静力学学问题求求解方法法小结。第2章 金属的的力学性能能（4学时）2.1. 弹性性体的变变形与内内力 变形、弹弹性变形形、内力力、杆件件、杆件件变形基

5、基本形式式、材料料力学的的基本假假设2.2. 轴向向拉伸与与压缩 轴向拉拉伸与压压缩的概概念、截截面法、轴轴力、轴轴力图 应力、应应变的概概念、直直杆在斜斜截面上上的应力力、正应应力、剪剪应力2.3. 金属属在外力力作用下下所显示示的机械械性能 低碳钢钢的拉伸伸试验、载载荷变形图图、应力力应变图图、虎克克定律、材材料的塑塑性指标标延伸率率、断面面收缩率率、其他他材料拉拉伸曲线线、名义义屈服极极限、材材料压缩缩时的机机械性能能、温度度对材料料机械性性能的影影响、蠕蠕变和松松驰现象象第3章 受拉拉压构件件的强度度计算与与受剪切切构件的的使用计计算条件件和拉压压静不定定（2学时）3.1. 受拉拉压直

6、杆杆的强度度计算3.2. 拉压压中的静静不定问问题3.3. 剪切切概念、剪剪力、名名义剪应应力、挤挤压和挤挤压应力力、剪切切和挤压压的假定定计算和和强度条条件第4章 直梁的的弯曲（5学时）4.1. 梁的的概念、梁梁的支座座与反力力、梁的的分类4.2. 梁的的内力分分析4.3. 剪力力法则及及剪力方方程、弯弯矩法则则及弯矩矩方程、剪剪力图及及弯矩图图4.4. 纯弯曲时梁梁的正应应力及正正应力强强度条件件梁纯弯曲曲时的变变形分析析、正应应力分布布规律、曲曲率计算算、正应应力公式式、常用用截面的的轴惯性性矩、拉拉弯截面面模量，正应力力强度条条件、提提高梁承承载能力力的措施施。 4.55.直梁梁弯曲时

7、时的剪应应力和梁梁的变形形简介第5章 扭转转（3学时）5.1.圆周扭扭转时所所受外力力的分析析与计算算扭转的概概念、轴轴的概念念、轴的的三项功功能、恒恒转速下下轴扭矩矩与功率率间的关关系 5.2.薄薄壁圆筒筒扭转时时的应力力和变形形、纯剪剪切、角角变形、剪剪切虎克克定律5.3.圆轴扭扭转时的的变形与与内力、圆圆截面的的极惯性性矩和抗抗扭截面面模量5.4.圆轴扭扭转时的的强度条条件、刚刚度条件件补充：复复杂应力力状态和和强度理理论（1学时） 一点的的应力状状态、二二向应力力状态分分析、四四大强度度理论第6章 压力容容器与化化工设备备常用材材料（4学时）6.1. 金属属的晶体体结构6.2.铁碳合合

8、金6.3.碳素钢钢和铸铁铁碳钢和铸铸铁的化化学成分分和组织织结构；钢的热热处理；碳钢的的分类、牌牌号、性性能和品品种；铸铸铁的分分类及性性能。6.4.合金钢钢合金元素素对钢材材性能的的影响， 低合合金钢的的种类性性能、高高合金钢钢的种类类和性能能6.5.压力容容器常用用钢板的的检验6.6.锻件与与紧固件件6.7.有色金金属及其其合金：铜合金金、铝合合金、钛钛简介第7章 压力容容器中的的薄膜应应力弯曲曲应力与与二次应应力（3学时）7.1. 容器器的结构构、容器器的分类类(按压压力、按按) 回转薄薄壳的几几何概念念、第一一、二主主曲率半半径、平平行圆半半径。7.2.回转薄薄壳的薄薄膜应力力分析及及

9、薄膜应应力理论论在常见见回转薄薄壳上的的应用7.3.圆形平平板承受受均布载载荷时的的弯曲应应力7.4.边界区区的二次次应力7.5.强度条条件第8章 内压容器器（3学时） 8.11.压力力容器设设计参数数的确定定 8.22.内压压容器筒筒体与封封头的强强度计算算及容器器的最小小壁厚 8.33.在用用压力容容器的强强度校核核第9章 压杆杆稳定与与外压容容器的计计算（3学时）9.1.压杆稳稳定的概概念及外外压容器器的稳定定性问题题9.2.细长杆杆临界载载荷的欧欧拉公式式、临界界压力、临临界应力力、压杆杆柔度、欧欧拉公式式的适用用范围 9.3.外压圆圆筒临界界压力、临临界应力力与临界界应变、外外压圆筒

10、筒环向稳稳定性图图算法9.4.外压圆圆筒轴向向稳定性性校核9.5.外压球球壳与外外压椭圆圆形封头头的图算算法9.6.加强圈圈设计第10章章 法兰兰连接（2学时）10.11.压力力容器法法兰连接接法兰密封封原理、压压力容器器法兰类类型及密密封面型型式、容容器法兰兰标准及及选用；容器法法兰用垫垫片。10.22.管法法兰连接接管法兰类类型及密密封面型型式、管管法兰标标准及选选用、管管法兰用用垫片。10.33.密封封垫片10.44紧固件件第11章章 人孔孔、手孔孔、视镜镜和液面面计（1学时）11.11.人孔孔和手孔孔11.22.视镜镜与液面面计第12章章 压力力容器开开孔补强强与设备备凸缘（2学时）1

11、2.11.回转转壳体上上开小孔孔造成的的应力集集中12.22.GBB1500-988对容器器开孔及及补强的的有关规规定12.33.容器器开孔补补强结构构及等面面积法补补强计算算12.44设备凸凸缘第13章章 压力力容器支支座（1学时）13.11.卧式式容器支支座13.22.立式式容器支支座第14章章 压力力容器的的焊接结结构（2学时）14.11.焊接接接头及及其分类类14.22.GBB1500-988对压力力容器焊焊缝的分分类14.33.焊缝缝缺陷及及检验；14.44.焊接接材料的的选用。第16章章 塔设设备（2学时）塔设备分分类；板板式塔、填填料塔工工作原理理及基本本结构第17章章 换热热器

12、（2学时）管壳式换换热器种种类及型型号表示示方法，管壳式式换热器器的主体体结构及及设计 第18章章 搅拌拌反应釜釜（2学时）反应釜的的总体结结构特点点及各部部分的结结构设计计和标准准件的选选取表1 各各章学时时分配表表章次学时数章次学时数第1章刚刚体的受受力分析析及其平平衡规律律6第10章章法兰连连接2第2章金金属的力力学性能能4第11章章人孔、手手孔、视视镜和液液面计1第3章受受拉压构构件的强强度计算算及受剪剪切构件件的实用用计算2第12章章开孔补补强与设设备凸缘缘2第4章直直梁的弯弯曲5第13章章容器支支座1第5章缘缘轴的扭扭转4第14章章容器的的焊接结结构2第6章 压力容容器与化化工设备

13、备常用金金属材料料4第16章章塔设备备2第7章压压力容器器中的薄薄膜应力力、弯曲曲应力与与二次应应力3第17章章 换热热器2第8章 内压容容器3第18章章 搅拌拌反应釜釜2第9章外外压容器器与压杆杆稳定的的计算3合计48学时时三、教学学重点与与难点第1章 刚体体的受力力分析及及其平衡衡规律重点讲解解：刚体体的受力力分析以以及受力力图的绘绘制，一一般平面面力系的的简化与与平衡，能能够正确确地建立立静力平平衡方程程并能根根据已知知外力求求解约束束反力。第2章金金属的力力学性能能重点讲解解：杆件件拉伸与与压缩时时的受力力特点和和变形特特点，应应力与应应变的关关系（虎虎克定律律），利利用截面面法求解解

14、内力、绘绘制轴力力图和低低碳钢杆杆件的应应力应变曲曲线。第3章 受拉压压构件的的强度计计算及受受剪切构构件的实实用计算算重点讲解解：如何何正确计计算构件件的工作作应力，安全系数的选取和许用应力的确定，杆件承受拉压时的强度条件及其应用以及杆件受剪切时的受力特点和变形特点以及剪切和挤压的假定计算和强度条件及其应用。第4章 直梁的的弯曲重点讲解解：梁的的概念以以及其剪剪力和弯弯矩的求求解，剪力图图和弯矩矩图的绘绘制，梁梁纯弯曲时时正应力力的分布布与计算算，常用用截面的的轴惯性性矩的计计算，正正应力的的强度条条件及其其应用，提提高粱承承载能力力的措施施。第5章 圆轴的的扭转重点讲解解：扭转转和轴的的概

15、念，恒的转速、扭矩与功率间的关系，纯剪切的概念，圆轴扭转时的变形与内力的计算、圆截面的极惯性矩和抗扭截面模量的计算，圆轴扭转时的强度条件、刚度条件及其应用。一点的应力状态和四大强度理论。第6章 压力容容器与化化工设备备常用金金属材料料重点讲解解：碳钢钢和铸铁铁的化学学成分和和组织结结构；钢钢的热处处理；碳碳素钢的的分类、牌牌号、性性能和品品种；合合金钢的的分类、牌牌号、性性能和品品种，铸铁的的分类。第7章 压力力容器中中的薄膜膜应力、弯弯曲应力力与二次次应力重点讲解解：压力力容器按按照所承承受压力力的分类类，回转薄薄壳的几几何概念念，径向向薄膜应应力和纵纵向薄膜膜应力的的概念，薄薄膜应力力理论

16、在在常见回回转薄壳壳上的应应用。承受均均布载荷荷圆形平平板的变变形与内内力分析析，应力分分类，二二次应力力的概念念、性质质和限制制条件。概念，薄薄膜应力力理论在在常见回回转薄壳壳上的应应用。第8章 内压容器器重点讲解解：压力力容器设设计参数数的确定定（包括括：设计计压力、设设计温度度、容器器内径、许许用应力力和焊缝缝系数），内内压圆筒筒的强度度计算，名义壁壁厚的设设计，容容器的最最小厚度度的确定定；内压压椭圆形形封头、锥锥形封头头、及平平盖的强强度计算算。第9章 压杆杆稳定与与外压容容器重点讲解解：压杆杆稳定的的概念及及外压容容器的稳稳定性问问题，外压圆圆筒环向向稳定性性的计算算（包括括：临界

17、界压力的的计算、临界长长度的计计算和长长圆筒和和短圆筒筒的判定定，临界界应力与与临界应应变，外压圆圆筒环向向稳定性性图算法法），外压球球壳与外外压椭圆圆形封头头的稳定定计算，真空容容器加强强圈的设设计计算算（包括括：最小小截面惯惯性矩的的计算，加加强圈实实际提供供的截面面惯性矩矩计算），细长压杆稳定计算的欧拉公式。第10章 法兰连接接重点讲解解：法兰兰密封原原理、压压力容器器法兰类类型及密密封面型型式、容容器法兰兰标准及及选用，管法兰兰类型及及密封面面型式、管管法兰标标准及选选用，容器支支座的类类型和相相应的结结构及选选用，安安全阀的的作用和和基本结结构。第11章 人孔、手手孔、视视镜和液液面

18、计重点讲解解：人孔孔、手孔、视镜和和液面计计的类型型第12章章 容容器开孔孔补强与与设备凸凸缘重点讲解解：回转转壳体上上开小孔孔时所造成成的应力力集中，容器开开孔补强强结构及及容器上上开孔补补强的有有关规定定第13章章 容容器支座座重点讲解解：卧式式容器支支座和立立式容器器支座第14章章 压力力容器的的焊接结结构重点讲解解：焊缝缝的基本本型式，GB1150-98对对压力容容器焊缝缝的分类类，焊缝缝的布置置原则；焊缝缺缺陷与检检验。第16章章换热器器（2学时）重点讲解解：管壳壳式换热热器的总总体结构构及主要要零部件件第17章章塔设备备（2学时）重点讲解解：塔设设备分类类，板式塔塔、填料料塔工作作

19、原理及及基本结结构。第18章章 搅拌拌反应釜釜（2学时）重点讲解解：反应应釜的总总体结构构特点及及各部分分的结构构设计和和标准件件的选取取。四、主要要教学方方法课堂教学学，多媒媒体板板书五、典型型作业练练习表2各章章典型作作业数章次作业数章次作业数第1章刚刚体的受受力分析析及其平平衡规律律3第10章章压力容容器中的的弯曲应应力与二二次应力力第2章金金属在外外力作用用下所显显示的机机械性能能第11章章压力容容器的强强度计算算2第3章拉拉压杆的的强度计计算及静静不定问问题3第12章章压杆稳稳定与外外压容器器2第4章剪剪切1第13章章压力容容器的开开孔与补补强1第5章弯弯曲3第14章章压力容容器的标标准件与与附件第6章扭扭转2第15章章压力容容器的焊焊接结构构第7章复复杂应力力状态及及强度理理论第16章章塔设备备第8章化化工设备备常用金金属材料料第17章章 换热热器第9章压压力容器器中的薄薄膜应力力第18章章 搅拌拌反应釜釜合计17七、课程程考核方方式期末进行行闭卷考考试12