《化工机械》课程教学大纲

1、 化工机械课程教学大纲课程名称：化工机械英文名称：Chemical Machinery课程编号：x3030891学时数：24其中实践学时数： 0 课外学时数：0学分数：1.5适用专业：应用化学一、课程简介化工机械作为化工学院应用化学的专业必修课，应用广泛。化学工业是多品种的基础工业，化工设备在化工工艺中占据重要地位，化工设备使工艺过程得到实现，合理的化工设备机械设计尤为重要。课程内容包括化工设备材料的性质及其选择方法；化工容器设计的基本知识；内压薄壁容器的应力分析；内压薄壁圆筒与封头的强度设计方法；容器零部件的特点与选用方法以及典型压力容器机械设计分析。通过化工机械课程的学习可以使学生掌握化工

2、设备机械设计涉及到的基本理论和方法，具有进行典型化工设备机械设计的初步能力。二、课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求课程目标1：使学生掌握化工设备机械设计涉及到的基本原理和方法。1-4：掌握相关化学工程基础知识，并能将其用于解决化学相关工程技术问题。2-2：能够应用工程基础知识对研究对象进行正确的表达、分析工程问题。课程目标2：使学生具有进行典型化工设备机械设计的初步能力。3-2：能够运用相关工程知识，设计满足特定工程需求的系统或单元。三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）化工设备材料及其选择（4学时）1. 教学内容概述；材料的性能；金属材料的分类及牌号；碳钢与铸铁；低合金钢；化工设

3、备的腐蚀及防腐措施。2. 基本要求：了解选材的一般要求；准确掌握材料的力学性能；掌握材料的物理性能和理解材料的化学性能；掌握金属材料的分类；理解钢铁牌号及表示方法；准确掌握铁碳合金的组织结构；了解铁碳合金状态图；了解碳钢中元素对其性能的影响与钢的热处理方法；了解合金元素对钢性能的影响；知道低合金钢等；准确掌握金属的腐蚀与晶间腐蚀和应力腐蚀；掌握金属腐蚀破坏的形式及防腐措施。3. 重点是：材料的力学性能；材料的物理性能；金属材料的分类；铁碳合金的组织结构；金属的腐蚀与晶间腐蚀和应力腐蚀；金属腐蚀破坏的形式及防腐措施。4. 难点是：铁碳合金的组织结构；钢铁牌号及表示方法。（二）容器设计的基本知识（

4、2学时）1. 教学内容：容器的分类与结构；容器零部件的标准化；特种设备安全监查；固定式压力容器安全监察规程；特种设备法规、安全技术规范和标准；容器机械设计的基本要求。基本要求：掌握容器的分类方法与结构及压力容器的类别；理解标准化的意义；准确掌握标准化的基本参数；了解特种设备安全监查、固定式压力容器安全监察规程以及特种设备法规、安全技术规范和标准；知道理解容器机械设计的基本要求。重点是：容器的分类方法与结构及压力容器的类别；标准化的基本参数。难点是：无。（三）内压薄壁容器的应力分析（6学时）1. 教学内容：回转壳体基本概念、薄膜理论；薄膜理论的应用；内压圆筒边缘应力。2. 基本要求：理解薄壁容器

5、及其应力特点；掌握薄膜理论基本概念与基本假设；学会经向应力计算公式推导并准确掌握区域平衡方程式；学会环向应力计算公式推导并准确掌握微体平衡方程式；知道轴对称回转壳体薄膜理论的应用范围；准确掌握受气体内压的圆筒壳、球壳、椭球壳的应力计算公式；掌握受气体内压的锥壳的应力计算公式；知道受气体内压的蝶形壳的应力计算公式；了解边缘应力。3. 重点是：薄膜理论基本概念与基本假设；经向应力计算公式推导与区域平衡方程式；环向应力计算公式推导与微体平衡方程式；受气体内压的圆筒壳、球壳、椭球壳的应力计算公式；受气体内压的锥壳的应力计算公式。4. 难点是：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

6、方程式；受气体内压的椭球壳；受气体内压的锥壳。（四）内压薄壁圆筒与封头的强度设计（6学时）1. 教学内容：强度设计的基本知识；内压薄壁圆筒与球壳强度设计；封头的设计。基本要求：理解关于弹性失效设计准则；了解强度理论及其相应的强度条件；准确掌握内压薄壁圆筒与球壳强度计算公式；掌握设计参数的确定方法；理解容器厚度和最小厚度；准确掌握耐压试验；准确掌握半球形封头、椭球形封头设计；掌握锥形封头设计；理解蝶形封头设计；知道球冠形封头设计；了解封头的选择。3. 重点是：内压薄壁圆筒与球壳强度计算公式；设计参数的确定；耐压试验；半球形封头、椭球形封头及锥形封头设计。4. 难点是：准确掌握内压薄壁圆筒与球壳强

7、度计算公式；掌握锥形封头设计。（五）容器零部件（4学时）1. 教学内容：法兰联接；容器支座；容器开孔补强；容器附件。2. 基本要求：掌握法兰联接结构与密封原理；掌握法兰的结构与分类；了解影响法兰密封的因素；准确掌握法兰标准及选择；掌握卧式容器支座受力分析与选型；了解立式容器支座；知道开孔应力集中现象及其原因；理解开孔补强设计原则、形式与结构；理解等面积补强设计方法；知道手孔与人孔等。3. 重点是：法兰联接结构与密封原理；法兰的结构与分类；法兰标准及选择；卧式容器支座受力分析与选型。4. 难点是：卧式容器支座受力分析与选型；等面积补强设计方法。（六）压力容器机械设计分析（2学时）1. 教学内容：

8、典型压力容器机械设计分析；相关公式与标准的应用。2. 基本要求：知道相关公式与标准的应用；学会典型压力容器机械设计。3. 重点是：典型压力容器机械设计分析。4. 难点是：相关公式与标准的应用。四、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一1化工设备材料及其选择1.1概述1.2材料的性能1.3金属材料的分类及牌号1.4碳钢与铸铁1.5低合金钢1.6化工设备的腐蚀及防腐措施讲授41：0.5二2容器设计的基本知识2.1容器的分类与结构2.2容器零部件的标准化2.3特种设备安全监查2.4固定式压力容器安全监察规程2.5特种设备法规、安全技术规范和标准2.6容器机械设计的基本要求讲

9、授21：0.5三3内压薄壁容器的应力分析3.1回转壳体基本概念、薄膜理论3.2薄膜理论的应用3.3内压圆筒边缘应力讲授61：0.5四4内压薄壁圆筒与封头的强度设计4.1强度设计的基本知识4.2内压薄壁圆筒与球壳强度设计4.3封头的设计讲授61：0.5五5容器零部件5.1法兰联接5.2容器支座5.3容器开孔补强5.4容器附件讲授41：0.5六6压力容器机械设计分析6.1典型压力容器机械设计分析6.2相关公式与标准的应用讲授21：0.5五、课程其他教学环节要求序号主要内容学时作业题类型及数量概念填空判断问答计算一化工设备材料及其选择466244/二容器设计的基本知识2/5/3/三内压薄壁容器的应力

10、分析61091036四内压薄壁圆筒与封头的强度设计651315/7五容器零部件4515/1/六压力容器机械设计分析2/3/合计242648491413六、本课程与其他课程的联系（一）先修课程：CAD制图课程、认识实习等。（二）后修课程：化工机械课程设计。七、建议教材及教学参考书目（一）教材：1.化工设备机械基础，刁玉玮等，大连理工大学出版社，2006。（二）参考书：1.化工设备机械基础，董大勤，化学工业出版社。2.中华人民共和国国家标准：GB150压力容器。八、课程考核方式与成绩评定办法本课程考核采用期末课程考试与平时成绩相结合的方式。考核成绩由平时成绩和期末课程考试成绩组成，平时成绩*30%+课程考试成绩*70%=总成绩。评价项目评价环节课程目标平时成绩（30分）作业、查阅资料、出