《压力容器设计》课程标准.doc

压力容器设计课程标准课程名称：压力容器设计 总学时： 90学分：5.5 开课单位：机械工程学院课程类别：必修课适用专业：化工装备技术专业一、课程的性质压力容器设计是化工装备技术专业的一门核心专业课程，是学生在具备了必要的数学、物理、工程制图、机械基础和化工原理等基础知识之后必修的技术专业课。压力容器设计课程的任务是使学生获得常见化工设备的基本知识、基础理论和基本计算能力及研究和解决工程技术问题的能力，为学生学习后续专业课程和将来从事化工设备的安装和修理打下必要的基础。二、课程的设计思路本课程总体设计思路是以化工设备设计与制造、维修钳工和设备管理员、工艺员等岗位相关工作任务和职业能力分析为依据确定课程目标，设计课程内容，以工作任务为主线构建的任务引领型课程。本课程具体是以典型化工设备设计为线索进行课程内容的选取，共包括材料的选择、薄壁壳体及薄壁应力理论、薄壁壳体强度计算、外压容器筒体的失稳、标准附件的选用方法、典型设备结构等工作项目。课程内容与要求的确定充分考虑了化工设备设计及维修钳工职业资格标准（中级工）的相关要求。为了充分体现任务引领、项目导向的课程设计思想，本课程的教学内容共设计了9个学习情境，以工作任务为中心选取课程内容，充分考虑高等职业教育对理论知识学习、技能训练和素质培养的需要；通过理实一体化的教学模式，循序渐进地完成工作任务，学习理论知识、强化技能训练、培育职业素养，以满足岗位职业能力的要求。三、课程培养目标通过课程学习，学生能够了解和掌握GB150等国家标准的基本内容、典型化工设备的强度计算和稳定性计算的原理和方法、理解典型设备的构造及结构设计的方法，为今后走向社会、入职工作打下基础。1、 知识目标：了解各单元操作及常见反应器的基本原理；了解化工过程设备的选型和初步的经济技术分析、掌握薄壁壳体的设计方法及其标准附件的选用方法、外压容器筒体失稳时临界压力的意义和当前化工设备状况及今后的发展方向。典型设备的强度计算方法、结构设计的方法；理解典型设备的构造、性能及开孔补强的意义。2、职业能力培养目标： 培养学生初步具有几种典型化工设备的设计能力。 培养学生的自学能力、独立工作能力。 培养学生的创新能力和审美能力。3、职业素质培养目标： 培养耐心细致的工作作风和严肃认真的工作态度；质量意识的养成。 增强学生的自信心，并逐渐形成竞争出效益；成功意识的养成。 具有吃苦耐劳和团队合作精神；集体意识的养成。4、职业技能证书考核要求：化工维修钳工中级工四、先修课程：作为化工装备技术专业核心专业课，本课程开课前要求学生已完成工程材料与成型、机械基础、化工制图等课程的学习。 五、内容标准情境一 化工设备概述教学目标1. 使学生对本课程有一个初步的了解，引发学习的兴趣，树立学好本课程的信心。2. 了解化工设备的类型及基本特点，压力容器常用标准规范的内容和使用要求。3. 掌握常用钢材的性能特点、标准规范和选用原则。 教学内容1. 本课程的性质和任务，对学习本课程的要求。2. 化工设备的类型、一般结构及特点；对化工设备的基本要求。3. 化工设备常用钢材介绍。4. 压力容器常用标准规范介绍。 重点难点重点：1、 化工设备的结构、特点2、 化工设备的类型。难点：无学时分配 课时情境二 压力容器强度计算基础教学目标1. 了解旋转壳体几何特征及无力矩理的概念，可直接给出基本方程式，重点讲清公式的含义和应用。2. 熟悉圆筒、球壳、锥壳在气体压力作用下的薄膜应力计算公式，3. 理解边缘应力的概念、特点及处理方法（即在工程设计中的考虑）。 教学内容1. 旋转壳体及无力矩理论的概念、基本方程。2. 常见壳体的薄膜应力计算， 3. 边缘问题及边缘应力。 重点难点重点：1、 旋转壳体及无力矩理论的概念；2、无力矩理论的基本方程。难点： 旋转薄壁壳体的几何性质学时分配 课时情境三 内压薄壁容器强度设计教学目标1. 熟悉圆筒、球壳、锥壳在内压作用下设计及校核计算公式。2. 明确各设计参数的含义，掌握其确定方法，特别是设计压力和设计温度。3. 明确计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度及最小厚度的含义。4. 明确压力试验的目的、对象、方法及要求；掌握试验压力确定的方法，试验应力的计算及校核方法。5. 常用封头的结构特点、适用场合及设计计算方法；熟悉标准椭圆封头计算公式。学完本部分内容，教师应就圆筒设计计算、校核计算，凸形封头设计各举一例，说明内压容器设计方法及各公式的应用。学生至少应就圆筒、标准椭圆封头做23道习题，以加深理。6. 理解边缘应力的概念、特点及处理方法。 教学内容1. 圆筒及球壳的强度计算公式。2. 设计参数的确定。3. 各厚度的含义及相互关系。4. 容器的压力试验。5. 常用封头的结构特点、适用场合及计算公式。 重点难点重点：1、 强度计算公式中设计参数的确定；2、各厚度的含义及相互关系。难点：各厚度的含义及相互关系学时分配 课时情境四 外压容器教学目标1. 了解外压薄壁圆筒失稳时的几何特征及影响失稳的因素。2. 掌握临界压力、临界长度及计算长度的概念和计算方法。3. 了解加强圈的作用、结构及对其的要求。4. 能理解外压薄壁圆筒解析法设计的原理。5. 熟练掌握外压薄壁圆筒、加强圈及封头图算法设计的方法和步骤。 教学内容1. 外压容器稳定性的概念。2. 临界压力、临界长度的计算，计算长度的确定；外压容器设计压力的确定。3. 外压薄壁圆筒及封头厚度的确定。4. 外压薄壁圆筒加强圈的设计。 重点难点重点：1、了解外压薄壁圆筒失稳时的几何特征及影响失稳的因素2、长圆筒、短圆筒和刚性圆筒区分和确定；3、确定外压薄壁圆筒及封头厚度的图算法。难点：1、 确定外压薄壁圆筒及封头厚度的图算法；2、 外压薄壁圆筒加强圈的设计。学时分配 课时情境五 厚壁容器教学目标1. 了解单层厚壁圆筒的弹性应力及其分布；2. 掌握厚壁圆筒的结构特点、选材要求；3. 理解厚壁圆筒的各种不同的结构形式；4、掌握厚壁圆筒壁厚计算的中径公式；5、了解厚壁圆筒的自增强及其方法。 教学内容1. 单层厚壁圆筒的弹性应力及其分布情况分析；2. 厚壁圆筒的结构特点、选材要求；3. 厚壁圆筒的各种不同结构形式及其特点；4、厚壁圆筒壁厚计算分析；GB150采用的中径公式介绍及应用。5、厚壁圆筒的自增强及其方法。 重点难点重点：1、单层厚壁圆筒的弹性应力及其分布；2、厚壁圆筒各种不同的结构形式；3、GB150采用的中径公式介绍及应用。难点：1、厚壁圆筒的各种不同结构形式及其特点； 学时分配 课时情境六 压力容器主要零部件教学目标1. 掌握压力容器法兰、管法兰的结构，材料及适用范围；掌握公称直径、公称压力的含义及标准法兰的选用原则。对非标准法兰的设计、螺栓强度计算等内容可定性略加说明，不必进行定量推导。2. 了解容器开孔类型、开孔后对容器的影响及补强结构，会用等面积补强法进行补强计算。3. 掌握GB1501998中对容器开孔的限制条件，标准补强圈的结构、选用及补强圈、接管、壳体三者间的连接关系。4. 了解人、手孔的结构及选用方法。5. 掌握设备安全附件的作用、结构及选用方法。教学内容1. 法兰结构、标准及选用。2. 容器的开孔及补强。3. 容器支座。4. 人、手孔的结构及选用。. 设备的安全附件。 重点难点重点：1、压力容器法兰、管法兰的结构，材料及适用范围；2、公称直径、公称压力的含义及标准法兰的选用原则；3、补强结构；等面积补强准则及其补强计算。难点：1、等面积补强准则及其补强计算； 学时分配 课时情境七 换热设备教学目标1. 了解换热设备的作用原理、不同类型换热器的结构和应用。2. 掌握四种管壳式换热器、特别是固定管板式和浮头式换热器的结构特征。3. 掌握四种管壳式换热器各自的优缺点和适用场合。4. 了解换热器的日常维护要求，使用和清洗的方法。教学内容1. 换热设备的类型及应用。 2. 管壳式换热器的类型与标准。 3. 管壳式换热器的结构。 4. 其他类型换热设备。 .换热设备的使用与维护。 重点难点重点：1、不同类型换热器的结构和应用；2、四种管壳式换热器的结构；各自的优缺点和适用场合；3、壳体与管板的连接。难点：无 学时分配 课时情境八 塔设备教学目标1. 了解塔设备的作用及总体结构。 2. 了解板式塔和填料塔工艺原理和内部结构特征。 3. 掌握板式塔的塔盘结构、填料塔的主要零部件。 教学内容1. 塔设备的作用、要求及总体结构。 2. 板式塔。 3. 填料塔。 重点难点重点：1、化工生产对塔设备的基本要求；2、塔设备的分类和总体结构；3、塔盘结构、几种典型填料。难点：板式塔的塔盘结构。 学时分配 课时情境九 反应设备教学目标1. 了解反应设备的作用、种类及特点、搅拌反应器的总体结构；2. 了解搅拌反应器的搅拌装置、搅拌器的类型及选择、传动装置及搅拌轴；3. 掌握搅拌器的填料密封、机械密封原理及结构；.掌握搅拌反应器罐体尺寸的确定方法；. 了解反应设备的传热装置、工艺接管。 教学内容1. 反应设备概述；2. 搅拌反应器的搅拌装置；3. 搅拌器的密封；.搅拌反应器的罐体； 重点难点重点：1、反应设备的作用、种类及特点；2、搅拌反应器的总体结构；3、搅拌反应器的罐体尺寸确定。难点：机械密封原理及结构。 学时分配 8课时六、建议学时分配学时分配表序号主要内容学时分配其中讲授实验上机习题其它1情境一 绪论882情境二 压力容器强度计算基础106223情境三 内压薄壁容器128224情境四 外压容器121025情境五 厚壁容器10826情境六 压力容器主要零部件10827情境七 换热设备8628情境八 塔设备8629情境九 反应设备862机 动44合 计90704124七、实施建议1课程组织安排说明实验内容（1）薄膜应力的测定2课时（2）容器的爆破实验（观看录像）2课时2教学方法建议（1）在教学过程中，应立足于加强学生岗位能力的培养，开展项目教学，以工作任务为引领，采用引导文的教学方法，提高学生学习兴趣，激发学生的成就感；（2）在教学过程中，要创设工作情境，加强能力训练，使学生掌握压力容器、化工设备设计的基本技能，提高学生的岗位工作能力；（3）在教学过程中，要关注本专业领域新技术、新工艺、新设备发展趋势，贴近生产现场。为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生的职业能力、创新精神和创业意识；（4）教学过程中通过完成工作任务，教师应积极培养学生的爱岗敬业的职业精神、严谨科学的工作作风、一丝不苟的工作态度和相互合作的团队意识，提升学生的职业素质。3教学资源的利用使用教材：邢晓林主编 化工设备 化学工业出版社 2008年2月第4版参考书：1. GB150钢制压力容器2. GB151钢制管壳式换热器3. JB4710钢制塔式容器4. 马秉骞主编化工设备化学工业出版社多媒体资源：压力容器设计多媒体平台校内实训室利用：化工设备实训室八、教学评价建议1考核性质：考试2课程考核评价内容（1）学习态度（2）任务（作业等）考核（任务完成过程与完成结果）（3）考试3考试内容权重表： 考试内容权重学习情境评价方式权重（%）情境一 绪论基本知识基本理论8情境二 压力容器强度计算基础14情境三 内压薄壁容器22情境四 外压容器16情境五 厚壁容器8情境六 压力容器主要零部件14情境七 换热设备6情境八 塔设备6情境九 反应设备6合计100加权分值：10060%=604考核方式及成绩构成由三部分组成： （1）平时成绩20分。其中到课情