《化工设备设计基础》课程教学大纲

《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BasicDesignofChemicalEquipment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。Thiscourseisaprofessionalbasiccourseofchemicalengineeringandtechnologyspecialty,itmainlyincludesstraightbeambending,stressstateandstrengththeory,chemicalequipmentmaterials,chemicalequipmentoverview,internalpressurethinwallcontainerstressanalysis,internalpressurevesseldesign,externalpressurevesseldesign,Pressurevesselpartsandtowerequipmentdesign.Throughthestudyofthiscourse,makingthestudentsgetthebasicknowledgeofmechanicaltheoryinmechanicaldesignofchemicalequipment,trainingstudents'basicabilityofusingthebasicknowledgetocarryoutmechanicalanalysis,understandingthebasiccharacteristicsofchemicalequipment,thebasiccharacteristicsanddesignmethodsofchemicalequipmentstructuredesignandmechanicaldesign，studentsalsocanmasterthebasicmethodofpressurevesseldesign,andcancarryonthedesignofsimpleequipmentandtheselectionofmaincomponentsandaccounting.Throughthepracticeofcurriculumproject,studentscanusetheknowledgetosolvethepracticalengineeringproblems,andenhancetheengineeringconsciousness.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1M1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。M11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。M11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M12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M10.5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M11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M10.5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。M11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M10.5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M10.5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M10.5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M10.5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M10.5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。M10.5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M11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M11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容器的分类与结构容器的结构，容器的分类M20.5讲授0.5自学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内压圆筒封头的设计半球形封头，椭圆形封头，碟形封头，无折边球形封头，锥形封头，平板封头，封头的选择M32讲授2自学35第10章第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////4211.111.1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4311.211.2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4511.411.4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章第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2~3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.内容为各个章节基础知识。20%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100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1M1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。2M1课堂表现15%A-积极B-不积极3M1期末考试50%（见试卷评分标准）4M1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%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。9M3课堂表现30%A-积极B-不积极10M3期末考试50%