化工设备机械基础课程介绍.doc

化工设备机械基础课程介绍化工设备机械基础是为青岛科技大学化工学院、环境与安全工程学院相关专业开设的一门专业必修课，是一门综合性很强的机械类课程。化工设备机械基础以力学基础、化工设备常用材料、化工容器设计、典型化工设备、压力容器的使用与管理等为主要教学内容，以使学生掌握化工设备的设计、使用、管理和维护的基本知识和基本技能为教学目的，逐步培养和深化学生的工程意识，提高其分析问题和解决实际问题的能力。对全面提高学生的职业素养和职业能力具有非常重要的作用。 一、课程教学目的 化工设备机械基础课程的教学目的是：通过理论教学和实践教学环节，使学生掌握化工设备及其构件的受力和分析方法、化工设备常用材料及其选择、化工容器规范设计、压力容器使用和管理等方面的基本知识和基本技能，逐步培养和深化学生的工程意识，提高其分析问题和解决实际问题的能力。为学生将来从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 二、课程研究的主要内容： （1）力学基础（包括静力学和材料力学） 能够熟练地对平面一般力系（包括汇交力系、平行力系、和力偶系）进行分析，正确地运用平衡方程求解约束反力。熟练掌握力学性能的有关概念，能够对拉伸和压缩、剪切和挤压压、扭转、弯曲等基本变形进行应力强度分析和变形分析，熟悉常用的几个强度理论及其适用范围。 （2）化工设备常用材料 掌握常用设备常用材料的分类、牌号和性能，能够为化工设备正确的选择材料。 （3）化工容器部分 掌握薄膜应力理论及其适用范围，能够对常低压化工设备的筒体和封头进行强度和稳定性设计，掌握化工设备通用零部件的选用方法。 （4）典型化工设备 介绍塔设备、换热设备、搅拌反应釜的结构及基本计算，介绍有关化工设备图阅读及绘制的内容。使学生掌握典型化工设备的结构与基本原理，进一步培养学生的设计能力，增强学生的工程意识和实践动手能力。 （5）容器的使用与管理 介绍压力容器安全使用、维护与管理的相关知识和国家对压力容器监察管理的有关法律法规，培养和深化学生的安全操作和规范使用压力容器的意识。三、教学内容一览表 教学内容一览表 序号 职业能力要求知识要求 教学内容 教学 模块 1化工设备和构件的受力和分析 具有一定的工程力学基础知识，能够进行化工设备和容器的强度、刚度和稳定性计算。 平面一般力系（包括汇交力系、平行力系、和力偶系）进行分析，正确地运用平衡方程求解约束反力； 力学性能的有关概念； 拉伸和压缩、剪切和挤压压、扭转、弯曲等基本变形的应力强度分析和变形分析； 常用的强度理论及其适用范围。 力学基础 2化工设备常用材料的选择 熟悉化工设备常用材料的种类、性能和牌号； 掌握化工设备用材选取原则 常用金属材料的种类、性能和牌号；常用高分子材料的种类、性能和牌号；常用无机非金属材料的种类、性能和牌号； 化工设备用材选取原则； 材料的腐蚀与防护 化工材料 3化工容器设计能力 掌握薄膜应力理论及其适用范围； 掌握常低压化工设备的筒体和封头进行强度和稳定性设计的方法和步骤； 掌握化工设备通用零部件的选用方法。 薄膜应力理论； 受压（内、外）容器的强度理论；化工容器刚度、稳定性计算； 化工容器及零部件设计、制造等方面的标准、规范。 化工容器的设计 4典型化工设备的使用与操作 掌握典型化工设备的结构与工作原理 塔设备、换热设备、搅拌反应釜的结构及基本计算； 化工设备图阅读及绘制。 典型化工设备 5容器的使用与管理 掌握压力容器安全使用、维护与管理的相关知识； 熟悉压力容器监察管理的法律法规。 压力容器安全使用、维护与管理的相关知识； 压力容器安全使用监察规程等法律法规。 容器管理 四、课程重点： （1）力学基础，主要介绍理论力学和材料力学的基础知识（受力分析、材料受不同外力作用下的应力分析、强度条件）。使学生具有一定的工程力学基础知识，为化工设备和容器进行强度、刚度和稳定计算打下基础。 （2）化工容器，介绍化工容器用材料的特点及选用原则，受压（内、外）容器的强度理论，化工容器刚度、稳定性计算，化工容器及零部件设计、制造等方面的标准、规范。培养学生进行化工容器的初步设计能力。了解一般压力容器的机械设计过程和内容，学会通过查阅资料手册等获取有关数据的方法，基本掌握化工生产中压力容器的设计方法并能动手实施之。 （3）典型化工设备，介绍塔设备、换热设备、搅拌反应釜的结构及基本计算，和有关化工设备图阅读及绘制的内容。与认识实习、生产实习、课程设计、现场教学等实践环节相结合，使学生掌握典型化工设备的结构与基本原理，进一步培养学生的设计能力，增强学生的工程意识和实践动手能力。 （4）容器的使用与管理，介绍压力容器安全使用、维护与管理的相关知识，培养学生的安全意识。五、课程难点： （1）受力分析、材料受不同外力作用下的应力分析、强度条件； （2）内、外压容器的强度计算及设计。六、教学内容及其安排 教 学 内 容（知识点） 课堂教学 绪论、学习方法介绍 2刚体的受力分析及其平衡规律 4金属的力学性质（力学性能的测试实验） 4受拉压构件的强度计算与受剪切构件的实用计算 4直梁的弯曲 5圆轴的扭转 4压力容器与化工设备常用材料 4压力容器中的薄膜应力与弯曲应力 2压力容器的强度计算 4外压容器与压杆的稳定计算 4容器的结构（含容器零部件） 5典型化工设备结构 4压力容器的安全使用与监察管理 2课时数合计 48七、教材及参考书 教材：化工设备设计基础董大勤主编，化学工业出版社。 主要参考书： 1 赵军等主编.化工设备机械基础， 北京：化学工业出版社，2003.5 2 天津大学等院校合编，余国琮主编. 化工容器及设备. 北京：化学工业出版社，1980 3 全国压力容器标准化技术委员会. 国家标准GB15098钢制压力容器及其相关标准. 北京：学苑出版社，1998 4 蔡纪宁，张秋翔.化工设备机械基础课程设计指导书.北京：化学工业出版社，2005年1月 5董大勤.化工设备机械基础，北京：化学工业出版社，2003化工设备机械基础课程教学大纲一、本课程在专业教学中的地位化工设备机械基础是为化工类专业开设的一门专业必修课，是一门综合性很强的机械类课程。学习化工设备机械基础课程之前一般应以学过高等数学物理工程制图等课程。该课程学习是应用化工技术专业的其他专业课学习必备条件。二、课程目标和基本要求(一)课程教学目标本课程目标是培养化工类专业人员在完成工艺设计后，能够进行化工设备及零部件的选材和结构的设计与选用，强化化工类专业学生对化工设备的机械知识和设计能力。(二)课程教学的基本要求通过本课程的学习，应使学生具有一定的工程力学基础知识，能够对化工设备和容器进行强度和稳定计算；应掌握适量的材料知识，能够合理选择和使用化工设备常用材料；应具备必要的结构知识，能够正确的判断化工设备结构的合理性；应熟悉化工设备的零部件标准，能够选出合适的零部件；应了解压力容器的安全技术监察规定，能够对压力容器实施正确的管理。最终，使学生能够较好地掌握化工设备的选材和结构设计原则和方法，增强学生分析问题和解决实际问题的能力。三、本课程教学的基本内容和教学要求(一)工程力学目的要求：学生开始以一种新的方法学习掌握知识，领会材料构件的几种基本受力和变形的条件和计算方法，学会使用截面法求内力和强度条件的应用，对满足一般工程构件(设备)的适用、安全和经济性，有一定的基础理论知识和应用技能。主要内容：1.刚体的受力分析及其平衡规律；力、力矩和力偶的概念及其性质；刚体的受力分析（重点）；力的平移定理（重点）；平面一般力系的简化与平衡（重点）2.金属的力学性质变形与内力的概念；拉压直杆的内力和应力（重点）；材料的力学（机械）性能（此重点）。3.受拉（压）构件的强度计算与受剪切构件的实用计算受拉直杆的强度计算（重点）；拉压中的静不定问题；拉（压）杆连接部分的剪切和挤压强度计算（重点）。4.直梁的弯曲弯曲概念与梁的分类；梁的内力分析；纯弯曲时梁的正应力及正应力强度条件（重点）；直梁弯曲时的剪应力计算（重点）；梁的变形梁弯曲时的位移。5.圆轴的扭转圆轴扭转时所受外力的分析与计算； 纯剪切、角应变、剪切虎克定律（重点）； 圆轴在外力偶作用下的变形与内力； 圆轴扭转时的强度条件与刚度条件（重点）。 (二)化工设备材料 目的要求：通过本篇的学习，掌握设备材料的特性，学会选择合适的设备材料的方法，学到一些典型材料的有关知识，在工作中在化工设计中能得到应用。 主要内容： 1.介绍化工设备材料的力学性能、理化性能和工艺性能等以及它们在设备中的作用和意义。 2.材料的分类及在化工设备中的应用。 3.介绍黑色金属(尤其是各种化工用钢材)的性能特点和用途（重点）。 4.简介有色金属和非金属材料的性能特点和用途。 5.化工设备和材料的腐蚀情况和防腐蚀措施（重点）。 6.化工设备材料选择的原则和一般规律（重点）。 (三)化工容器设计 目的要求：学生应掌握“薄膜应力”的分析和化工容器零部件知识，能对一般压力容器的机械设计过程和内容比较了解，学会通过查阅资料手册等获取有关数据的方法，基本掌握化工生产中压力容器的设计方法并动手实施之。 主要内容： 1.化工容器的各种分类按生产过程原理、按形状、按承受压力、温度和结构材料及按管理的内容分类。 2.化工容器设计的内容和要求，及标准化的意义（重点）。 3.运用“薄膜应力理论”进行应力分析和应用，及“边缘应力”的简介（重点）。 4.内压容器的强度设计和外压容器的简介（重点）。 5.容器设计的有关参数和化工容器的“试压”（重点）。 6.容器壁厚的计算公式和应用实例（次重点）。 7.容器的零部件及查阅和设计计算（次重点）。 8.压力容器的设计实例（重点）。 9.化工设备图的绘制要点（次重点）。 (四)化工设备的机械设计 目的要求：学生掌握化工单元操作中几类主要化工设备的结构、特点和机械设计的要点，初步掌握这几种化工设备的机械设计方法的基础，在今后工作中能进行一般设计和进行实践应用。 主要内容： 1.列管式换热器的设计 介绍了列管式换热器分类和结构及零部件、物件，列管及管板的设计，温差应力引起的管子拉脱力计