《化工機械》課程教學大綱

1、 化工機械課程教學大綱課程名稱：化工機械英文名稱：Chemical Machinery課程編號：x3030891學時數(shù)：24其中實踐學時數(shù)： 0 課外學時數(shù)：0學分數(shù)：1.5適用專業(yè)：應用化學一、課程簡介化工機械作為化工學院應用化學的專業(yè)必修課，應用廣泛。化學工業(yè)是多品種的基礎(chǔ)工業(yè)，化工設(shè)備在化工工藝中占據(jù)重要地位，化工設(shè)備使工藝過程得到實現(xiàn)，合理的化工設(shè)備機械設(shè)計尤為重要。課程內(nèi)容包括化工設(shè)備材料的性質(zhì)及其選擇方法；化工容器設(shè)計的基本知識；內(nèi)壓薄壁容器的應力分析；內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計方法；容器零部件的特點與選用方法以及典型壓力容器機械設(shè)計分析。通過化工機械課程的學習可以使學生掌握化工

2、設(shè)備機械設(shè)計涉及到的基本理論和方法，具有進行典型化工設(shè)備機械設(shè)計的初步能力。二、課程目標與畢業(yè)要求關(guān)系表課程目標畢業(yè)要求課程目標1：使學生掌握化工設(shè)備機械設(shè)計涉及到的基本原理和方法。1-4：掌握相關(guān)化學工程基礎(chǔ)知識，并能將其用于解決化學相關(guān)工程技術(shù)問題。2-2：能夠應用工程基礎(chǔ)知識對研究對象進行正確的表達、分析工程問題。課程目標2：使學生具有進行典型化工設(shè)備機械設(shè)計的初步能力。3-2：能夠運用相關(guān)工程知識，設(shè)計滿足特定工程需求的系統(tǒng)或單元。三、課程教學內(nèi)容、基本要求、重點和難點（一）化工設(shè)備材料及其選擇（4學時）1. 教學內(nèi)容概述；材料的性能；金屬材料的分類及牌號；碳鋼與鑄鐵；低合金鋼；化工設(shè)

3、備的腐蝕及防腐措施。2. 基本要求：了解選材的一般要求；準確掌握材料的力學性能；掌握材料的物理性能和理解材料的化學性能；掌握金屬材料的分類；理解鋼鐵牌號及表示方法；準確掌握鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)；了解鐵碳合金狀態(tài)圖；了解碳鋼中元素對其性能的影響與鋼的熱處理方法；了解合金元素對鋼性能的影響；知道低合金鋼等；準確掌握金屬的腐蝕與晶間腐蝕和應力腐蝕；掌握金屬腐蝕破壞的形式及防腐措施。3. 重點是：材料的力學性能；材料的物理性能；金屬材料的分類；鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)；金屬的腐蝕與晶間腐蝕和應力腐蝕；金屬腐蝕破壞的形式及防腐措施。4. 難點是：鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)；鋼鐵牌號及表示方法。（二）容器設(shè)計的基本知識（

4、2學時）1. 教學內(nèi)容：容器的分類與結(jié)構(gòu)；容器零部件的標準化；特種設(shè)備安全監(jiān)查；固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程；特種設(shè)備法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范和標準；容器機械設(shè)計的基本要求?；疽螅赫莆杖萜鞯姆诸惙椒ㄅc結(jié)構(gòu)及壓力容器的類別；理解標準化的意義；準確掌握標準化的基本參數(shù)；了解特種設(shè)備安全監(jiān)查、固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程以及特種設(shè)備法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范和標準；知道理解容器機械設(shè)計的基本要求。重點是：容器的分類方法與結(jié)構(gòu)及壓力容器的類別；標準化的基本參數(shù)。難點是：無。（三）內(nèi)壓薄壁容器的應力分析（6學時）1. 教學內(nèi)容：回轉(zhuǎn)殼體基本概念、薄膜理論；薄膜理論的應用；內(nèi)壓圓筒邊緣應力。2. 基本要求：理解薄壁容器

5、及其應力特點；掌握薄膜理論基本概念與基本假設(shè)；學會經(jīng)向應力計算公式推導并準確掌握區(qū)域平衡方程式；學會環(huán)向應力計算公式推導并準確掌握微體平衡方程式；知道軸對稱回轉(zhuǎn)殼體薄膜理論的應用范圍；準確掌握受氣體內(nèi)壓的圓筒殼、球殼、橢球殼的應力計算公式；掌握受氣體內(nèi)壓的錐殼的應力計算公式；知道受氣體內(nèi)壓的蝶形殼的應力計算公式；了解邊緣應力。3. 重點是：薄膜理論基本概念與基本假設(shè)；經(jīng)向應力計算公式推導與區(qū)域平衡方程式；環(huán)向應力計算公式推導與微體平衡方程式；受氣體內(nèi)壓的圓筒殼、球殼、橢球殼的應力計算公式；受氣體內(nèi)壓的錐殼的應力計算公式。4. 難點是：經(jīng)向應力計算公式-區(qū)域平衡方程式；環(huán)向應力計算公式-微體平衡

6、方程式；受氣體內(nèi)壓的橢球殼；受氣體內(nèi)壓的錐殼。（四）內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計（6學時）1. 教學內(nèi)容：強度設(shè)計的基本知識；內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼強度設(shè)計；封頭的設(shè)計?；疽螅豪斫怅P(guān)于彈性失效設(shè)計準則；了解強度理論及其相應的強度條件；準確掌握內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼強度計算公式；掌握設(shè)計參數(shù)的確定方法；理解容器厚度和最小厚度；準確掌握耐壓試驗；準確掌握半球形封頭、橢球形封頭設(shè)計；掌握錐形封頭設(shè)計；理解蝶形封頭設(shè)計；知道球冠形封頭設(shè)計；了解封頭的選擇。3. 重點是：內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼強度計算公式；設(shè)計參數(shù)的確定；耐壓試驗；半球形封頭、橢球形封頭及錐形封頭設(shè)計。4. 難點是：準確掌握內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼強

7、度計算公式；掌握錐形封頭設(shè)計。（五）容器零部件（4學時）1. 教學內(nèi)容：法蘭聯(lián)接；容器支座；容器開孔補強；容器附件。2. 基本要求：掌握法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理；掌握法蘭的結(jié)構(gòu)與分類；了解影響法蘭密封的因素；準確掌握法蘭標準及選擇；掌握臥式容器支座受力分析與選型；了解立式容器支座；知道開孔應力集中現(xiàn)象及其原因；理解開孔補強設(shè)計原則、形式與結(jié)構(gòu)；理解等面積補強設(shè)計方法；知道手孔與人孔等。3. 重點是：法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)與密封原理；法蘭的結(jié)構(gòu)與分類；法蘭標準及選擇；臥式容器支座受力分析與選型。4. 難點是：臥式容器支座受力分析與選型；等面積補強設(shè)計方法。（六）壓力容器機械設(shè)計分析（2學時）1. 教學內(nèi)容：

8、典型壓力容器機械設(shè)計分析；相關(guān)公式與標準的應用。2. 基本要求：知道相關(guān)公式與標準的應用；學會典型壓力容器機械設(shè)計。3. 重點是：典型壓力容器機械設(shè)計分析。4. 難點是：相關(guān)公式與標準的應用。四、教學方式及學時分配序號主要內(nèi)容主要教學方式學時分配輔導答疑比例一1化工設(shè)備材料及其選擇1.1概述1.2材料的性能1.3金屬材料的分類及牌號1.4碳鋼與鑄鐵1.5低合金鋼1.6化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施講授41：0.5二2容器設(shè)計的基本知識2.1容器的分類與結(jié)構(gòu)2.2容器零部件的標準化2.3特種設(shè)備安全監(jiān)查2.4固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程2.5特種設(shè)備法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范和標準2.6容器機械設(shè)計的基本要求講

9、授21：0.5三3內(nèi)壓薄壁容器的應力分析3.1回轉(zhuǎn)殼體基本概念、薄膜理論3.2薄膜理論的應用3.3內(nèi)壓圓筒邊緣應力講授61：0.5四4內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計4.1強度設(shè)計的基本知識4.2內(nèi)壓薄壁圓筒與球殼強度設(shè)計4.3封頭的設(shè)計講授61：0.5五5容器零部件5.1法蘭聯(lián)接5.2容器支座5.3容器開孔補強5.4容器附件講授41：0.5六6壓力容器機械設(shè)計分析6.1典型壓力容器機械設(shè)計分析6.2相關(guān)公式與標準的應用講授21：0.5五、課程其他教學環(huán)節(jié)要求序號主要內(nèi)容學時作業(yè)題類型及數(shù)量概念填空判斷問答計算一化工設(shè)備材料及其選擇466244/二容器設(shè)計的基本知識2/5/3/三內(nèi)壓薄壁容器的應力

10、分析61091036四內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強度設(shè)計651315/7五容器零部件4515/1/六壓力容器機械設(shè)計分析2/3/合計242648491413六、本課程與其他課程的聯(lián)系（一）先修課程：CAD制圖課程、認識實習等。（二）后修課程：化工機械課程設(shè)計。七、建議教材及教學參考書目（一）教材：1.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)，刁玉瑋等，大連理工大學出版社，2006。（二）參考書：1.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)，董大勤，化學工業(yè)出版社。2.中華人民共和國國家標準：GB150壓力容器。八、課程考核方式與成績評定辦法本課程考核采用期末課程考試與平時成績相結(jié)合的方式?？己顺煽冇善綍r成績和期末課程考試成績組成，平時成績*30%+課程考試成績*70%=總成績。評價項目評價環(huán)節(jié)課程目標平時成績（30分）作業(yè)、查閱資料、出