《化工机械基础》课程教学资源（书籍文献）化工设备机械基础课程设计指导书（第二版，主编：蔡纪宁、张莉彦）.pdf_大学文库

绪论第1章“化工设备机械基础课程设计”以下简称设备课程设计，是针对高等院校化工工艺类专业学生学习化工设备的机械设计而设置的；是为配合学生在学习了有关机械课程的基本理论和基本知识后，对基本技能的训练；是培养学生设计能力和解决实际问题能力的重要教学环节。通过设备课程设计，使工艺类学生掌握化工过程典型设备的结构设计和强度计算，以及机械设计对化工工艺参数的影响。1. 1设备课程设计的目的设备课程设计应达到以下目的。①培养学生把所学“化工设备机械基础”及其相关课程的理论知识，在设备课程设计中综合地加以运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机结合起来，使所学有关机械课程的基本理论和基本知识得以巩固和强化，②培养学生对化工设备设计的基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。树立正确的设计思想，掌握化工单元设备设计的基本方法和步骤，为今后设计化工设备及机械打下一定的基础。③培养学生熟悉并综合运用各种有关的设计手册、安全技术规范、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力基本训练。1.2设备课程设计的要求为了达到以上目的，对设备课程设计的要求如下。（1）树立正确的设计思想在设计中要自始至终本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量地完成设计任务（2）要有积极主动的学习态度和进取精神在设备课程设计中遇到问题不数衍，通过查阅资料和复习有关教科书，通过积极思考，提出个人见解，主动解决问题，注重能力培养。设计中强调独立思考，有创造性的设计，并不等于凭空设想。学生在设备课程设计中学会收集、理解、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面，也是设计能力强的重要表现（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循化工设备设计非常强调标准与规范，这是化工设备的安全性所决定的。当设计与标准、规范相矛盾时，必须经严格计算和验证，直到符合设计要求，否则应优先按标准选用。（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾设计中要注意理论计算结果与实际结构设计相统一。初学的设计者，往往把设计片面地理解为就是理论上的强度、刚度等的计算，认为这些计算结果不可更改。实际上，对于设备的合理设计，其计算结果只是设计时某

2化工设备机械基础课程设计指导书方面的依据，设计时还要考虑结构等方面的要求在设计中还应注意处理好尺寸的圆整。通常按几何关系计算而得的尺寸，一般不能随意圆整变动；按经验公式得来的尺寸，一般应圆整到标准规格尺寸。对于强度、刚度等计算结果，从设备安全性出发，应向上圆整，但向上圆整的同时，要兼顾到经济性。总之，圆整要适度。设备设计还要处理好计算与结构设计的关系。要求计算、制图、选型、修改同步进行，但零件的尺寸，以最后图样标注的为准。对尺寸做出修改后，可以根据修改幅度、原强度裕量及计算准确程度等来判断是否有必要再进行强度计算。1.3设备课程设计的内容根据教学大纲要求，学生应在两周时间内，完成一种典型设备的机械设计，内容包括：设备总装配图一张，零部件图一至二张，设计计算说明书一份。1.4设备课程设计的步骤1.4.1设计准备阶段①设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算绘图工具、图纸和报告纸等；②认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设计内容；②设计前应认真复习有关教科书、熟悉有关资料和设计步骤；④有条件的应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，比较其优缺点，以便选择出较适当的结构为已所用。没有现场条件的，也要先读懂几张典型设备图。1.4.2设计阶段化工设备的机械设计是在设备的工艺设计结束后进行的。要根据设备的工艺条件（包括、结构形式和尺寸、管口方位、标高等），围绕着设备内、工作压力、温度、介质及其特性、外附件的选型进行机械结构设计、围绕着确定壁厚大小进行强度、刚度和稳定性的设计和校核计算。这一步往往通过“边算、边选、边画、边改”的做法来进行，没有一麟而就的做法。其步骤如下（1）全面考意按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材，先按压力因素选材；当温度高于200℃或低于一40℃时，温度就是选材的主要因素；在腐蚀强烈或对反应物及物料污染有特定要求的，腐蚀因素又成了选材的依据。在综合考虑以上几方面同时，还要考虑材料的加工性能、焊接性能及材料的来源和经济性（2）零部件选用设备内部附件结构类型，如塔板、搅拌器型式，常由工艺设计而定；外部附件结构形式，如法兰、支座、加强圈等，在满足工艺要求条件下，由受力条件、制造、安装等因素决定（3）外载荷计算”包括内压、外压、设备自重、零部件的偏载、风载、地震载荷等，常用列表法，分项统计的方法来进行。（4）强度、刚度、稳定性设计和校核计算根据结构形式、受力条件和材料的力学性能、耐腐蚀性能等进行强度、刚度和稳定性计算，最后确定出合理的结构尺寸。因大多数工况下强度是主要矛盾，所以有的设备设计常不作后两项计算

5第2章化工设备结构及其图示表达特点（2）尺寸相差悬殊化工设备的总体尺寸和局部尺寸相比，往往相差悬殊。特别是塔，塔径约几米，而壁厚仅为几毫米或几十毫米器，塔高几十米为满足化工工艺要求，在设备壳体和封头上，往往设有（3）设备的开孔和接管口较多较多的开孔和管口（如物料进出口、仪表接口等），以备安装各种零部件和连接接管。（4）大量采用焊接结构绝大多数化工设备都是承压设备（内压或外压），除力学上有严格要求外，还有严格的气密性要求，焊接结构是满足这两者最理想的结构。因此，大量采用焊接是化工设备一个突出特点。（5）广泛采用标准化、通用化、系列化的零部件因为化工设备上的一些零部件具有通用性，所以大都由有关部门制定了标准和尺寸系列。因此在设计中可根据需要直接选用。如设备上的人孔、法兰、封头、液面计等均属标准化零部件。（6）对材料有特殊要求化工设备的材料除考患强度、刚度外，还要考患耐腐蚀、耐高温、耐高压、耐高真空、耐深冷等。因此，材料使用范围广，有特殊要求的，还要考虑使用衬里等方法，以满足各种设备的特殊要求对处理有毒、易燃、易爆介质的化工设备，要求密封结构好，安（7）安全结构要求高全装置可靠。因此，除对焊缝进行严格的检查外，对各连接面的密封结构提出了较高要求。2.2化工设备的图示表达特点化工设备图的特点，是由化工设备结构特点决定的。2.2.1基本视图灵活配置因为设备的基本形体多由回转体组成，所以用两个视图就可以表达它的主体结构。卧式设备一般以主、左（右）视图来表达设备的主体结构，而立式设备常用主、俯视图表达其主体结构。有时对特别高大或狭长形体的设备，当视图难以e按投影关系配置时，允许将俯（左）视图配置在图样的其F他空白处，但必须标注“俯（左）视图”或“×向”等字样。当设备需较多视图才能表达清楚时，允许将部分视图画在数张图纸上，但主视图及该设备的明细表、技术要求设计数据表、管口表等内容均应安排在第一张图纸上，同AE时在每张图样的附注中应说明视图间的关系。：多次旋转的表达方法2.2.2在设备的壳体圆周上常装有结构方位不同的管口和零部件，为了在同一视图（主视图）上反映出真实形状和位置，常按机械制图中旋转视图（旋转剖视）的方法，假想X地将其经过多次旋转，正好旋转到能在主视图的投影面上@反映其真实形状和位置为止，再画下它的视图，这种画法称为多次旋转画法。如图 2-2 中的人孔经过逆时针 45°旋转，在主视图的投影面上仍不能反映其原形；然后再将人孔本身沿顺时针旋转90°，这时才能在投影面上反映出原形。管口d无论按顺时针还是逆时针旋转，都会出现图形图 2-2 多次旋转的表达重叠现象，这是不允许的。遇到这种情况，常用局部剖视