化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)大綱附件

1、課程編號：0511940 化工設(shè)備機(jī)械根底 Machinery Foundation of Chemical Equipment 總學(xué)時：48 總學(xué)分：3課程性質(zhì)： 必修課開設(shè)學(xué)期：第三學(xué)年第一學(xué)期 周學(xué)時分配：平均3學(xué)時適用專業(yè)及層次：化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科、?？葡刃姓n程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理； 后續(xù)課程：化工過程設(shè)計(jì)與開發(fā)等教材：?化工設(shè)備機(jī)械根底?，董大勤編著，北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社, 2021第一版；推薦參考書：1?化工設(shè)備機(jī)械根底?，湯善甫編著，上海：華東理工大學(xué)出版社，20212?化工設(shè)備機(jī)械根底?，刁玉瑋編著，大連：大連理工大學(xué)出版社, 20213?

2、化工設(shè)備機(jī)械根底?，潘傳九 主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 20214?化工設(shè)備機(jī)械根底?，趙軍 主編，北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2000一、課程目的及要求化工設(shè)備機(jī)械根底是一門綜合性的機(jī)械類必修課，主要針對化工工藝類專業(yè)學(xué)生及其相近專業(yè)學(xué)生開設(shè)。本課程的目的是使學(xué)生獲得必要的機(jī)械根底知識，具有設(shè)計(jì)常、低、中壓化工設(shè)備的初步能力。本課程的主要任務(wù)及根本要求：1、 熟練掌握物體的受力分析、金屬在外力作用下所顯示的機(jī)械性能及桿件承受拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等條件下的強(qiáng)度條件及相關(guān)計(jì)算。2、 了解化工設(shè)備常用金屬材料的根本成分、性能和用途。3、 熟練掌握承受內(nèi)壓、外壓的壓力容器的設(shè)計(jì)計(jì)

3、算方法和有關(guān)開孔補(bǔ)計(jì)算。4、 熟悉壓力容器上各種標(biāo)準(zhǔn)件于附件的選用方法。5、 熟悉壓力容器中的焊縫分類方法及正確選用焊接材料。6、 了解典型化工設(shè)備中的塔器、換熱器和攪拌反響釜的根本結(jié)構(gòu)。二、課程內(nèi)容及學(xué)時分配第1章 剛體的受力分析及其平衡規(guī)律6學(xué)時1.1 力的概念。剛體的概念。平衡的概念，約束及其根本類型、約束反力。別離體、受力圖、二力桿、三力平衡匯交定理。 1.2 平面匯交力系的簡化與平衡平面匯交力系合成的幾何法；力的分解；力在坐標(biāo)軸上的投影；合力投影定理；平面匯交力學(xué)合成的解析法；平面匯交力學(xué)的平衡條件與平衡方程。1.3 力矩、力偶、力的平移定理1.4平面一般力系的簡化與平衡平面一般力系

4、的簡化及簡化結(jié)果分析、平衡條件及平衡方程。固定端約束的性質(zhì)。1.5 靜力學(xué)問題求解方法小結(jié)。第2章 金屬的力學(xué)性能4學(xué)時2.1. 彈性體的變形與內(nèi)力 變形、彈性變形、內(nèi)力、桿件、桿件變形根本形式、材料力學(xué)的根本假設(shè)2.2. 軸向拉伸與壓縮 軸向拉伸與壓縮的概念、截面法、軸力、軸力圖 應(yīng)力、應(yīng)變的概念、直桿在斜截面上的應(yīng)力、正應(yīng)力、剪應(yīng)力2.3. 金屬在外力作用下所顯示的機(jī)械性能 低碳鋼的拉伸試驗(yàn)、載荷變形圖、應(yīng)力應(yīng)變圖、虎克定律、材料的塑性指標(biāo)延伸率、斷面收縮率、其他材料拉伸曲線、名義屈服極限、材料壓縮時的機(jī)械性能、溫度對材料機(jī)械性能的影響、蠕變和松馳現(xiàn)象第3章 受拉壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算與受剪切構(gòu)

5、件的使用計(jì)算條件和拉壓靜不定2學(xué)時3.1. 受拉壓直桿的強(qiáng)度計(jì)算3.2. 拉壓中的靜不定問題3.3. 剪切概念、剪力、名義剪應(yīng)力、擠壓和擠壓應(yīng)力、剪切和擠壓的假定計(jì)算和強(qiáng)度條件第4章 直梁的彎曲5學(xué)時4.1. 梁的概念、梁的支座與反力、梁的分類4.2. 梁的內(nèi)力分析4.3. 剪力法那么及剪力方程、彎矩法那么及彎矩方程、剪力圖及彎矩圖4.4. 純彎曲時梁的正應(yīng)力及正應(yīng)力強(qiáng)度條件 梁純彎曲時的變形分析、正應(yīng)力分布規(guī)律、曲率計(jì)算、正應(yīng)力公式、常用截面的軸慣性矩、拉彎截面模量，正應(yīng)力強(qiáng)度條件、提高梁承載能力的措施。第5章 扭轉(zhuǎn)3學(xué)時 5.1.圓周扭轉(zhuǎn)時所受外力的分析與計(jì)算扭轉(zhuǎn)的概念、軸的概念、軸的三項(xiàng)

6、功能、恒轉(zhuǎn)速下軸扭矩與功率間的關(guān)系 5.2.薄壁圓筒扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力和變形、純剪切、角變形、剪切虎克定律5.3.圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形與內(nèi)力、圓截面的極慣性矩和抗扭截面模量5.4.圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件、剛度條件補(bǔ)充：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論1學(xué)時 一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、二向應(yīng)力狀態(tài)分析、四大強(qiáng)度理論第6章 壓力容器與化工設(shè)備常用材料4學(xué)時6.1. 金屬的晶體結(jié)構(gòu)碳鋼和鑄鐵的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)；鋼的熱處理；碳鋼的分類、牌號、性能和品種；鑄鐵的分類及性能。 合金元素對鋼材性能的影響， 低合金鋼的種類性能、高合金鋼的種類和性能6.5.壓力容器常用鋼板的檢驗(yàn)6.7.有色金屬及其合金：銅合金、鋁合金、鈦簡介第7章 壓力容

7、器中的薄膜應(yīng)力彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力3學(xué)時7.1. 容器的結(jié)構(gòu)、容器的分類(按壓力、按<<容規(guī)>>) 回轉(zhuǎn)薄殼的幾何概念、第一、二主曲率半徑、平行圓半徑。7.2.回轉(zhuǎn)薄殼的薄膜應(yīng)力分析及薄膜應(yīng)力理論在常見回轉(zhuǎn)薄殼上的應(yīng)用第8章 內(nèi)壓容器3學(xué)時 8.1. 壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)確實(shí)定 8.2. 內(nèi)壓容器筒體與封頭的強(qiáng)度計(jì)算及容器的最小壁厚第9章 壓桿穩(wěn)定與外壓容器的計(jì)算3學(xué)時9.1.壓桿穩(wěn)定的概念及外壓容器的穩(wěn)定性問題9.2.細(xì)長桿臨界載荷的歐拉公式、臨界壓力、臨界應(yīng)力、壓桿柔度、歐拉公式的適用范圍 9.3.外壓圓筒臨界壓力、臨界應(yīng)力與臨界應(yīng)變、外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定性圖算法9.4.外壓

8、圓筒軸向穩(wěn)定性校核9.5.外壓球殼與外壓橢圓形封頭的圖算法9.6.加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)第10章 法蘭連接2學(xué)時10.1.壓力容器法蘭連接 法蘭密封原理、壓力容器法蘭類型及密封面型式、容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用；容器法蘭用墊片。管法蘭類型及密封面型式、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用、管法蘭用墊片。10.4緊固件第11章 人孔、手孔、視鏡和液面計(jì)1學(xué)時第12章 壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)與設(shè)備凸緣2學(xué)時12.1.回轉(zhuǎn)殼體上開小孔造成的應(yīng)力集中12.2.GB150-98對容器開孔及補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定12.3.容器開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)及等面積法補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算12.4設(shè)備凸緣第13章 壓力容器支座1學(xué)時第14章 壓力容器的焊接結(jié)構(gòu)2學(xué)時14.1.焊接接頭及其分類

9、14.2.GB150-98對壓力容器焊縫的分類14.3.焊縫缺陷及檢驗(yàn)；14.4.焊接材料的選用。第16章 塔設(shè)備2學(xué)時塔設(shè)備分類；板式塔、填料塔工作原理及根本結(jié)構(gòu)第17章 換熱器2學(xué)時管殼式換熱器種類及型號表示方法，管殼式換熱器的主體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 第18章 攪拌反響釜2學(xué)時反響釜的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選取表1 各章學(xué)時分配表章次學(xué)時數(shù)章次學(xué)時數(shù)第1章 剛體的受力分析及其平衡規(guī)律6第10章 法蘭連接2第2章 金屬的力學(xué)性能4第11章 人孔、手孔、視鏡和液面計(jì)1第3章 受拉壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算及受剪切構(gòu)件的實(shí)用計(jì)算2第12章 開孔補(bǔ)強(qiáng)與設(shè)備凸緣2第4章 直梁的彎曲5第13章 容器支

10、座1第5章 緣軸的扭轉(zhuǎn)4第14章容器的焊接結(jié)構(gòu)2第6章 壓力容器與化工設(shè)備常用金屬材料4第16章 塔設(shè)備2第7章壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力3第17章 換熱器2第8章 內(nèi)壓容器3第18章 攪拌反響釜2第9章外壓容器與壓桿穩(wěn)定的計(jì)算3合計(jì)48學(xué)時三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)第1章 剛體的受力分析及其平衡規(guī)律 重點(diǎn)講解：剛體的受力分析以及受力圖的繪制，一般平面力系的簡化與平衡，能夠正確地建立靜力平衡方程并能根據(jù)外力求解約束反力。第2章 金屬的力學(xué)性能重點(diǎn)講解：桿件拉伸與壓縮時的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)，應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系虎克定律，利用截面法求解內(nèi)力、繪制軸力圖和低碳鋼桿件的應(yīng)力應(yīng)變曲線。第3章 受拉壓構(gòu)

11、件的強(qiáng)度計(jì)算及受剪切構(gòu)件的實(shí)用計(jì)算重點(diǎn)講解：如何正確計(jì)算構(gòu)件的工作應(yīng)力，平安系數(shù)的選取和許用應(yīng)力確實(shí)定，桿件承受拉壓時的強(qiáng)度條件及其應(yīng)用以及桿件受剪切時的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)以及剪切和擠壓的假定計(jì)算和強(qiáng)度條件及其應(yīng)用。第4章 直梁的彎曲 重點(diǎn)講解：梁的概念以及其剪力和彎矩的求解，剪力圖和彎矩圖的繪制，梁純彎曲時正應(yīng)力的分布與計(jì)算，常用截面的軸慣性矩的計(jì)算，正應(yīng)力的強(qiáng)度條件及其應(yīng)用，提高粱承載能力的措施。第5章 圓軸的扭轉(zhuǎn)重點(diǎn)講解：扭轉(zhuǎn)和軸的概念，恒的轉(zhuǎn)速、扭矩與功率間的關(guān)系，純剪切的概念，圓軸扭轉(zhuǎn)時的變形與內(nèi)力的計(jì)算、圓截面的極慣性矩和抗扭截面模量的計(jì)算，圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度條件、剛度條件及其應(yīng)用。

12、一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)和四大強(qiáng)度理論。第6章 壓力容器與化工設(shè)備常用金屬材料重點(diǎn)講解：碳鋼和鑄鐵的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)；鋼的熱處理；碳素鋼的分類、牌號、性能和品種；合金鋼的分類、牌號、性能和品種，鑄鐵的分類。第7章 壓力容器中的薄膜應(yīng)力、彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力重點(diǎn)講解：壓力容器按照所承受壓力的分類，回轉(zhuǎn)薄殼的幾何概念，徑向薄膜應(yīng)力和縱向薄膜應(yīng)力的概念，薄膜應(yīng)力理論在常見回轉(zhuǎn)薄殼上的應(yīng)用。承受均布載荷圓形平板的變形與內(nèi)力分析，應(yīng)力分類，二次應(yīng)力的概念、性質(zhì)和限制條件。概念，薄膜應(yīng)力理論在常見回轉(zhuǎn)薄殼上的應(yīng)用。第8章 內(nèi)壓容器重點(diǎn)講解：壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)確實(shí)定包括：設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、容器內(nèi)徑、許用應(yīng)力和焊縫系數(shù)

13、，內(nèi)壓圓筒的強(qiáng)度計(jì)算，名義壁厚的設(shè)計(jì)，容器的最小厚度確實(shí)定；內(nèi)壓橢圓形封頭、錐形封頭、及平蓋的強(qiáng)度計(jì)算。第9章 壓桿穩(wěn)定與外壓容器重點(diǎn)講解：壓桿穩(wěn)定的概念及外壓容器的穩(wěn)定性問題，外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定性的計(jì)算包括：臨界壓力的計(jì)算、臨界長度的計(jì)算和長圓筒和短圓筒的判定，臨界應(yīng)力與臨界應(yīng)變，外壓圓筒環(huán)向穩(wěn)定性圖算法，外壓球殼與外壓橢圓形封頭的穩(wěn)定計(jì)算，真空容器加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)計(jì)算包括：最小截面慣性矩的計(jì)算，加強(qiáng)圈實(shí)際提供的截面慣性矩計(jì)算，細(xì)長壓桿穩(wěn)定計(jì)算的歐拉公式。第10章 法蘭連接重點(diǎn)講解：法蘭密封原理、壓力容器法蘭類型及密封面型式、容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用，管法蘭類型及密封面型式、管法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用，容器支座的

14、類型和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)及選用，平安閥的作用和根本結(jié)構(gòu)。第11章 人孔、手孔、視鏡和液面計(jì) 重點(diǎn)講解：人孔、手孔、視鏡和液面計(jì)的類型第12章 容器開孔補(bǔ)強(qiáng)與設(shè)備凸緣重點(diǎn)講解：回轉(zhuǎn)殼體上開小孔時所造成的應(yīng)力集中，容器開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)及容器上開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)規(guī)定第13章 容器支座 重點(diǎn)講解：臥式容器支座和立式容器支座第14章 壓力容器的焊接結(jié)構(gòu)重點(diǎn)講解：焊縫的根本型式，GB150-98對壓力容器焊縫的分類，焊縫的布置原那么；焊縫缺陷與檢驗(yàn)。第16章 換熱器2學(xué)時重點(diǎn)講解：管殼式換熱器的總體結(jié)構(gòu)及主要零部件第17章塔設(shè)備2學(xué)時重點(diǎn)講解：塔設(shè)備分類，板式塔、填料塔工作原理及根本結(jié)構(gòu)。第18章 攪拌反響釜2學(xué)時重點(diǎn)講解：反響釜的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選取。四、主要教學(xué)方法課堂教學(xué)，多媒體板書五、典型作業(yè)練習(xí) 表2 各章典型作業(yè)數(shù)章次作業(yè)數(shù)章次作業(yè)數(shù)第1章 剛體的受力分析及其平衡規(guī)律3第10章 壓力容器中的彎曲應(yīng)力與二次應(yīng)力第2章 金屬在外力作用下所顯示的機(jī)械