说课化工设备张剑锋.ppt

精品课程化工设备，张剑峰副教授高级工程师，一，课程地位，化工生产基本构成流程：压力流量流速设备：静设备和动设备静设备：塔、釜、罐、槽。 二、课程设计，一、课程性质、任务和基本要求是工程性和应用性强的课程，必须反映最新的工程应用标准。 教学主要介绍化工容器和设备机械设计的基础知识，其中以化工容器的工程设计方法为主线，分析容器应力(重点放在中低压容器上)、设备结构和设计、容器材料选择和最新工程应用标准等。 通过本课程的学习，使学生掌握化工设备的概念、典型化工设备和主要部件的结构、原理、功能、应用特点和基本要求，学习压力容器的分类、构成和常用材料的选择原则，培养初步认识容器常用规范的学生如何全面思考、分析和解决工程实际问题，初步建立完善的容器设计思想。 根据学生掌握典型化工设备如反应设备、换热设备、塔设备和外压设备等的分类、结构功能的相关标准和规范，对基本构件进行简单的强度计算。 了解与化工设备配套使用的主要部件，如密封件、法兰连接、开孔加固和台座、膨胀节、搅拌装置等的结构和使用特点，并可利用相关标准和规范进行选择。 2、课程目标，本课程研究化工设备的结构和设计、容器材料的选择和最新工程应用标准等，培养学生的形状设计能力和应用化工容器和设备机械设计的基础知识解决实际问题的能力。、3、 课程内容第一章化工设备的概要1 .化工设备及其应用2 .化工设备的特征3 .化工设备的基本要求4 .压力容器及其分类5 .压力容器常用材料6 .压力容器常用规范介绍7 .该课程的任务和性质第二章化工设备的强度基础1 .典型的旋转薄壁壳体的应力分析2 .边应力3 .厚壁圆柱应力分析第三章内压薄壁壳体1 .内压薄壁壳体强度计算2 .设计参数的确定3 .内压密封结构和计算4 .压力试验和致密性试验第四章外压容器1 .外压容器的稳定性2 .外压圆筒和外压球壳体的图算法3 .外压圆筒的加强环计算4 .外压容器密封设计5 .轴向受压圆筒第五章厚壁容器1 .厚度选项2 .厚壁容器的筒体结构形式3 .厚壁的强度计算4 .厚壁圆筒的自加强5 .厚壁容器的主要部件第六章化工设备的主要部件1 .凸缘连接2 .开孔和加强3 .底座4 .安全附件第七章换热设备1 .换热设备的应用2 .换热设备的分类3 .管壳式换热器的分类4 .管壳式换热器的分类管式热交换器主要结构5 .管壳式热交换器的标准及其选定第八章塔设备1 .塔设备应用2 .板式塔3 .填料塔第九章反应设备1 .概要2 .搅拌反应器的罐体3 .搅拌装置4 .搅拌反应器的传动装置5 .搅拌反应器的轴封第六章化工设备主要部件1 .法兰连接2 .开孔和加强3 .支架4 .安全附件第7章换热设备1 .换热设备的应用2 .换热设备的分类3 .管壳式换热器的分类4 .管壳式换热器的主要结构5 .管壳式换热器的基准及其选定第8章塔设备1 .塔设备的应用2 .板式塔3 .填充塔第9章反应设备1 .概要2 .搅拌反应器的罐体3 搅拌装置4 .搅拌反应器的传动装置5 .搅拌反应器的轴封，4 .课程要求，1 )掌握化工设备的概念，掌握应用特点和基本要求，学习压力容器的分类、构成和常用材料的使用原则。 2 ) .掌握典型薄壁壳体的基本结构和几何特征，通过对圆柱形、球形、圆锥形和椭圆形等多种壳体的受力分析，掌握典型薄壁壳体的应力计算方法和应力分布对其强度的影响。3 ) .基于应力分析，掌握内压薄壁壳体和内压密封强度计算公式建立的主要依据，掌握内压薄壁壳体和密封强度计算的基本方法，了解内压薄壁容器进行压力试验的目的和相关规范要求。 4 ) .掌握外压容器的故障形式、临界压力概念，掌握受外压的典型外壳和盖的基本计算方法，了解加强环设置的作用和加强环的图计算方法。 5 ) .了解厚壁容器的结构、厚壁筒体的自我强化，可设计计算常用平盖、封头。 6 ) .了解法兰的分类、密封、标准和应用，了解容器开孔目的、开孔应力、尺寸限制、开孔加固设计标准，了解支架和安全附件在化工设备中的类型和应用情况。 7 ) .掌握换热设备的分类和应用时熟悉管壳式换热器的结构特点、分类和应用场所，掌握选择原则，了解使用中的常见问题。 8 .了解塔设备的作用和基本要求，熟悉不同类型塔设备的基本结构，了解主要特性和运行场景，了解塔设备和主要部件选型的基本思路。 9、掌握反应设备的分类、特点和应用，熟悉搅拌式反应器的基本结构，掌握主要部件的选型原则和基本方法。 5、课时分配，化工设备以机械制图、机械设计基础、工程力学、机械工程材料等课程为基础，通过本课程的学习，培养学生解决初步工程问题的能力，具有一定的分析和计算能力，是后续课程和专业技术工作的基础。 6、教学方法和手段教学方法启发引导法讨论法指导自学法演示法练习法实验法，3 .实训设备和实训环境1，校内现有专业的金工实习工厂，机械制图和CAD室，电气电子实训基地，设备拆装实训室，配管拆装实训室，化工模拟实训室， 按设有化工实训基地的需要，(1)夹紧实训(2)车实训(分为普通车和数控车实训) (3)制图测绘和CAD实训(4)离心泵拆装实训(5)减速机拆装实训(6)管道拆装实训(7)电气电子实训(440万) (8) 精馏塔模拟实践训练(9)离心泵性能测试模拟训练(10 )化工装置拆装实践训练(800万)、反应压力容器、 图1-2高压反应器，图1-3合成塔，图1-4吸收塔，热交换压力容器，图1-5列管式热交换器，图1-6大型集成热交换器，图1-7蒸发器，图1-8废热锅炉，分离压力容器，图1-9双介质滤波器，图1-10旋风式除氧器，储存压力容器，图1-11液氨罐， 图1-12上层罐，图1-13球形罐，2 .校外实习基地建设和利用化工设备长期与校企合作的实习，同时在锻炼学生的同时丰富教师的实践教学经验。 现在的实习基地是： (1)呼和浩特市纳顺设备制造厂(2)呼和浩特市飞鹰齿轮厂(3)内蒙古天野化工集团(4)呼和浩特市金山水泥厂(5)铀水泥厂，3 )培养青年教师工作1 )培养青年教师、新教师。 2 )骨干教师的培养。 3 )专业领导人的培养4 )鼓励青年教师取得硕士学位5 )支持青年教师在国内外进修6 )支持青年教师参加社会实践7 )加强青年教师的职业技能训练8 )注重学校内外青年教师的学术交流9 ) .职业生涯计划10 ) .政策和经济保障4、建设计划1 ) 专业建设计划2 ) .教材建设计划3 ) .师资队伍建设计划4 ) .课程建设计划4、课程概述1化工容器的基本结构(生产过程：技术和设备)根据化工设备的适用场所不同，设备内部结构也不同，但这些都有个案，这个案例叫容器，化工设备叫化工容器化工容器特点：常在高温高压下工作，内部介质易燃易爆，有毒有害腐蚀性。由、化工容器构成，化工容器常见结构包括筒体、封头、台座、密封装置、开孔及各种技术的交接和附件等。图1-1卧式容器结构示意图，不同类型的化工容器服务对象不同，操作条件不同，结构形式多样，但大多是能承受一定压力、容积达到一定数值的密闭容器，化工容器又称压力容器。 为了理解各种压力容器的结构特点、适用场所以及设计、制造、管理等要求，有必要对压力容器进行分类，本课程重点介绍中国压力容器安全技术监察规程的分类方法。 2、化工容器的分类： (1)、内压容器：容器壁内部的压力高于容器外表面承受的压力。 低压容器(L)0.1MPaP1.6MPa中压容器(M)1.6MPaP10.0MPa高压容器(H)10.0MPaP420； 合金钢450； 奥氏体不锈钢550(3)，中温容器是指壁温在常温和高温之间的容器(4)，低温容器是指在壁温低于-20的条件下工作的容器。 其中壁温为-20-40以下称为浅冷容器. 壁温低于-40的是深冷容器。 根据容器壁厚的不同，压力容器分为薄壁容器和厚壁容器。 判别条件如下： (1)径比k=d0/di1.2为薄壁容器(2)，径比K=D0/Di1.2为厚壁容器D0容器外径Di容器内径，3 .化工生产是化工设备的基本要求，许多化工生产过程在高温、高压下进行，处理材料也有毒、有害， 易燃易爆，为保证化工生产安全正常，化工设备必须具有充分的安全可靠性。 1 )、安全要求：Example:(CNGV)(1)、强度：设备及其部件抵抗外力破坏的能力。 (2)、刚性：设备及其部件抵抗外力作用变形的能力。 (3)、稳定性：设备及其部件应在外力作用下保持原有能力。 (4)、耐腐蚀性：指设备的耐腐蚀性。 (5)、密封性：设备阻止介质泄漏的能力。 2 )、经济要求、化工设备除了要满足安全可靠性，还要满足经济要求。 (1)、尽量降低设备成本：节约材料、优化加工制造工艺等。 (2)、操作维护方便：考虑设备在使用中装卸、检查、清洗等操作方便。双向应力状态、4、内压薄壁壳体的强度计算、1