《过程设备设计基础》课程教学大纲 英文名称: Basic Theory and Design of process Equi pments 课程编号: 适用专业:过程装备与控制工程 学分:2.5 课程类别:学科大类基础课 课程性质:必修课 、课程的性质和目的 本课程是过程设备与控制工程专业的学科大类基础课程。其目的是综合运用基础课和技 术基础课的基本理论,培养学生具有进行压力容器设备的工程设计初步能力,主要包括 1、遵从国家标准进行压力容器的结构、强度设计及稳定性设计。 2、能从材料、强度、结构、制造、检验等各个方面对压力容器进行综合分析和设计,保证 设计质量 二、课程教学内容 1、压力容器导言 主要内容 了解过程设备的应用,特点,基本要求、设计步骤及影响参数设计的因素:压力容器总 体结构;压力容器国内外标准规范。 教学重点: 压力容器分类:介质毒性及易燃性对压力容器选材、设计、制造和管理的影响。 2、压力容器材料、环境和时间对材料性能的影响 主要内容 压力容器材料,包括常用钢材、有色金属和非金属;压力容器制造工艺对钢材性能的景 响,包括塑性变形,焊接,热处理;环境对压力容器用钢性能的影响,包括温度、介质及加 载速率;压力容器用钢基本要求及选择。 、压力容器应力分析 主要内容 a、回转薄壳应力分析:薄壁圆筒应力,回转薄壳的无力矩理论、基本方程及应用,回 转薄壳的有力矩理论及不连续分析;b、厚壁圆筒应力分析:弹性应力:压力载荷引起的应 力,热应力,强度计算公式:弹塑性应力:残余应力,屈服压力和爆破压力:提高屈服承载 能力的措施;c、平板应力分析:平板轴对称弯曲微分方程,圆平板中应力,受轴对称载荷 环板的应力 重点: 回转薄壳的无力矩理论及其应用 难点: 回转薄壳的有力矩理论,厚壁圆筒的弹性应力分析及弹塑性应力分析 4、内压容器设计 主要内容 a、概述:设计要求,设计文件,设计条件。b、设计准则:压力容器失效形式及判据
《过程设备设计基础》课程教学大纲 英文名称：Basic Theory and Design of Process Equipments 课程编号： 适用专业：过程装备与控制工程 学时：46 学分：2.5 课程类别：学科大类基础课 课程性质：必修课 一、课程的性质和目的 本课程是过程设备与控制工程专业的学科大类基础课程。其目的是综合运用基础课和技 术基础课的基本理论，培养学生具有进行压力容器设备的工程设计初步能力，主要包括： 1、 遵从国家标准进行压力容器的结构、强度设计及稳定性设计。 2、 能从材料、强度、结构、制造、检验等各个方面对压力容器进行综合分析和设计，保证 设计质量。 二、课程教学内容 1、压力容器导言 主要内容： 了解过程设备的应用，特点，基本要求、设计步骤及影响参数设计的因素；压力容器总 体结构；压力容器国内外标准规范。 教学重点： 压力容器分类；介质毒性及易燃性对压力容器选材、设计、制造和管理的影响。 2、压力容器材料、环境和时间对材料性能的影响 主要内容： 压力容器材料，包括常用钢材、有色金属和非金属；压力容器制造工艺对钢材性能的影 响，包括塑性变形，焊接，热处理；环境对压力容器用钢性能的影响，包括温度、介质及加 载速率；压力容器用钢基本要求及选择。 3、压力容器应力分析 主要内容： a、回转薄壳应力分析：薄壁圆筒应力，回转薄壳的无力矩理论、基本方程及应用，回 转薄壳的有力矩理论及不连续分析；b、厚壁圆筒应力分析：弹性应力：压力载荷引起的应 力，热应力，强度计算公式；弹塑性应力：残余应力，屈服压力和爆破压力；提高屈服承载 能力的措施；c、平板应力分析：平板轴对称弯曲微分方程，圆平板中应力，受轴对称载荷 环板的应力。 重点： 回转薄壳的无力矩理论及其应用。 难点： 回转薄壳的有力矩理论，厚壁圆筒的弹性应力分析及弹塑性应力分析。 4、内压容器设计 主要内容： a、概述：设计要求，设计文件，设计条件。b、设计准则：压力容器失效形式及判据
强度失效设计准则,刚度失效设计准则,稳定性失效设计准则,泄漏失效设计准则 常 规设计思想与设计方法:内压圆筒设计:厚壁圆筒结构,内压圆筒的强度设计:薄壁圆筒, 厚壁圆筒,多层圆筒:设计技术参数的确定;内压封头设计:凸形封头:半球形,椭圆形 碟形及球冠形封头:锥形封头:无折边及折边锥形封头;平盖:圆形平盖,非圆形平盖,锻 制平封头;d、压力试验。 重点 内压圆筒及封头设计,设计技术参数的确定。 5、外压容器稳定性设计 主要内容 a、外压容器稳定性概述:弹性失稳,塑性失稳,临界压力:b、外压薄壁圆筒弹性失稳 分析:外压长圆筒,外压短圆筒,临界长度,轴向受压圆筒,形状缺陷的影响。c、外压圆 筒设计:解析法,图算法原理及步骤,圆筒轴向许用压应力,设计参数,外压圆筒加强圈设 计计算;d、外压球壳及锥壳的临界压力;e、外压封头设计:半球形封头,碟形封头,椭圆 形封头,锥形封头 重点 外压圆筒及外压封头设计,包括解析法和图算法 难点 外压薄壁长圆筒的稳定性分析。 6、容器零部件设计 主要内容 密封装置设计:密封机理及分类,影响密封性能主要因素,螺栓法兰连接设计,高压密 封:开孔及开孔补强设计,支座和检查孔:焊接结构设计:压力容器典型局部应力:内压壳 体与接管连接处的局部应力,降低局部应力的措施 三、课程教学的基本要求 1、使学生掌握容器设计的基本理论和方法、包括:设计原则、容器部件载荷及应力分析。 失效方式、设计方法、提高承载能力的途径 2、对学生进行容器设计能力训练,包括:设计参数确定、结构设计和设计计算。 3、培养学生能从材料行为、强度、稳定性、结枃、制造、质量保证及经济性等方面对容器 的工程设计进行综合性分析和设计 四、课程学时分配 1、压力容器导言 2 2、压力容器材料、环境和时间对材料性能的影响 3、压力容器应力分析 10 4、内压容器设计 5、外压容器稳定性设计 8
强度失效设计准则，刚度失效设计准则，稳定性失效设计准则，泄漏失效设计准则；c、常 规设计思想与设计方法；内压圆筒设计：厚壁圆筒结构，内压圆筒的强度设计：薄壁圆筒， 厚壁圆筒，多层圆筒；设计技术参数的确定；内压封头设计：凸形封头：半球形，椭圆形， 碟形及球冠形封头；锥形封头：无折边及折边锥形封头；平盖：圆形平盖，非圆形平盖，锻 制平封头；d、压力试验。 重点： 内压圆筒及封头设计，设计技术参数的确定。 5、外压容器稳定性设计 主要内容： a、外压容器稳定性概述：弹性失稳，塑性失稳，临界压力；b、外压薄壁圆筒弹性失稳 分析：外压长圆筒，外压短圆筒，临界长度，轴向受压圆筒，形状缺陷的影响。c、外压圆 筒设计：解析法，图算法原理及步骤，圆筒轴向许用压应力，设计参数，外压圆筒加强圈设 计计算；d、外压球壳及锥壳的临界压力；e、外压封头设计：半球形封头，碟形封头，椭圆 形封头，锥形封头。 重点： 外压圆筒及外压封头设计，包括解析法和图算法。 难点： 外压薄壁长圆筒的稳定性分析。 6、容器零部件设计 主要内容： 密封装置设计：密封机理及分类，影响密封性能主要因素，螺栓法兰连接设计，高压密 封；开孔及开孔补强设计,支座和检查孔；焊接结构设计；压力容器典型局部应力：内压壳 体与接管连接处的局部应力，降低局部应力的措施。 三、课程教学的基本要求 1、 使学生掌握容器设计的基本理论和方法、包括：设计原则、容器部件载荷及应力分析。 失效方式、设计方法、提高承载能力的途径。 2、 对学生进行容器设计能力训练，包括：设计参数确定、结构设计和设计计算。 3、 培养学生能从材料行为、强度、稳定性、结构、制造、质量保证及经济性等方面对容器 的工程设计进行综合性分析和设计。 四、课程学时分配 讲 课 内 容 学 时 1、压力容器导言 2 2、压力容器材料、环境和时间对材料性能的影响 2 3、压力容器应力分析 10 4、内压容器设计 10 5、外压容器稳定性设计 8
6、容器零部件设计 7、实验 合 计 五、建议教材与教学参考书 建议教材 1、郑津洋等编,《过程设备设计》,化学工业出版社,2005年7月; 教学参考书 1、GB150—98《钢制压力容器》,中国标准出版社,1998年5月 2、王志文编,《化工容器设计》(第二版),化学工业出版社,1999年2月 3、陈国理等编,《压力容器及化工设备(上)》,华南理工大学出版社 年5月 制订者:李晓红 校对者:樊玉光 审定者: 批准者
6、容器零部件设计 8 7、实验 6 合 计 46 五、建议教材与教学参考书 建议教材： 1、郑津洋等编，《过程设备设计》，化学工业出版社，2005 年 7 月； 教学参考书： 1、GB150—98《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998 年 5 月； 2、王志文编，《化工容器设计》（第二版），化学工业出版社，1999 年 2 月； 3、陈国理等编，《压力容器及化工设备（上）》，华南理工大学出版社， 1995 年 5 月。 制订者：李晓红 校对者： 樊玉光 审定者： 批准者：