过程设备设计基础教学大纲

1、过程设备设计基础课程教学大纲英文名称：Basic Theory and Design of Process Equipments 课程编号： 适用专业：过程装备与控制工程学时：46学分：2.5课程类别：学科大类基础课 课程性质：必修课一、课程的性质和目的 本课程是过程设备与控制工程专业的学科大类基础课程。其目的是综合运用基础课和技术基础课的基本理论，培养学生具有进行压力容器设备的工程设计初步能力，主要包括：遵从国家标准进行压力容器的结构、强度设计及稳定性设计。能从材料、强度、结构、制造、检验等各个方面对压力容器进行综合分析和设计，保证设计质量。二、课程教学内容 1、压力容器导言主要内容：了解过

2、程设备的应用，特点，基本要求、设计步骤及影响参数设计的因素；压力容器总体结构；压力容器国内外标准规范。 教学重点：压力容器分类；介质毒性及易燃性对压力容器选材、设计、制造和管理的影响。2、压力容器材料、环境和时间对材料性能的影响主要内容：压力容器材料，包括常用钢材、有色金属和非金属；压力容器制造工艺对钢材性能的影响，包括塑性变形，焊接，热处理；环境对压力容器用钢性能的影响，包括温度、介质及加载速率；压力容器用钢基本要求及选择。3、压力容器应力分析主要内容：a、回转薄壳应力分析：薄壁圆筒应力，回转薄壳的无力矩理论、基本方程及应用，回转薄壳的有力矩理论及不连续分析；b、厚壁圆筒应力分析：弹性应力：

3、压力载荷引起的应力，热应力，强度计算公式；弹塑性应力：残余应力，屈服压力和爆破压力；提高屈服承载能力的措施；c、平板应力分析：平板轴对称弯曲微分方程，圆平板中应力，受轴对称载荷环板的应力。重点：回转薄壳的无力矩理论及其应用。难点：回转薄壳的有力矩理论，厚壁圆筒的弹性应力分析及弹塑性应力分析。4、内压容器设计 主要内容：a、概述：设计要求，设计文件，设计条件。b、设计准则：压力容器失效形式及判据，强度失效设计准则，刚度失效设计准则，稳定性失效设计准则，泄漏失效设计准则；c、常规设计思想与设计方法；内压圆筒设计：厚壁圆筒结构，内压圆筒的强度设计：薄壁圆筒，厚壁圆筒，多层圆筒；设计技术参数的确定；内

4、压封头设计：凸形封头：半球形，椭圆形，碟形及球冠形封头；锥形封头：无折边及折边锥形封头；平盖：圆形平盖，非圆形平盖，锻制平封头；d、压力试验。重点：内压圆筒及封头设计，设计技术参数的确定。5、外压容器稳定性设计 主要内容：a、外压容器稳定性概述：弹性失稳，塑性失稳，临界压力；b、外压薄壁圆筒弹性失稳分析：外压长圆筒，外压短圆筒，临界长度，轴向受压圆筒，形状缺陷的影响。c、外压圆筒设计：解析法，图算法原理及步骤，圆筒轴向许用压应力，设计参数，外压圆筒加强圈设计计算；d、外压球壳及锥壳的临界压力；e、外压封头设计：半球形封头，碟形封头，椭圆形封头，锥形封头。重点：外压圆筒及外压封头设计，包括解析法

5、和图算法。难点：外压薄壁长圆筒的稳定性分析。6、容器零部件设计 主要内容：密封装置设计：密封机理及分类，影响密封性能主要因素，螺栓法兰连接设计，高压密封；开孔及开孔补强设计,支座和检查孔；焊接结构设计；压力容器典型局部应力：内压壳体与接管连接处的局部应力，降低局部应力的措施。三、课程教学的基本要求 使学生掌握容器设计的基本理论和方法、包括：设计原则、容器部件载荷及应力分析。失效方式、设计方法、提高承载能力的途径。对学生进行容器设计能力训练，包括：设计参数确定、结构设计和设计计算。培养学生能从材料行为、强度、稳定性、结构、制造、质量保证及经济性等方面对容器的工程设计进行综合性分析和设计。四、课程学时分配 讲 课 内 容学 时1、压力容器导言22、压力容器材料、环境和时间对材料性能的影响23、压力容器应力分析10 4、内压容器设计 105、外压容器稳定性设计 86、容器零部件设计 87、实验6合 计 =SUM(ABOVE) 46五、建议教材与教学参考书 建议教材：1、郑津洋等编，过程设备设计，化学工业出版社，2005年7月；教学参考书：1、GB15098钢制压力容器，中国标准出版社，1998年5月；2、王志文编，化工容