過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)大綱

1、過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱英文名稱：Basic Theory and Design of Process Equipments 課程編號(hào)： 適用專業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程學(xué)時(shí)：46學(xué)分：2.5課程類別：學(xué)科大類基礎(chǔ)課 課程性質(zhì)：必修課一、課程的性質(zhì)和目的 本課程是過(guò)程設(shè)備與控制工程專業(yè)的學(xué)科大類基礎(chǔ)課程。其目的是綜合運(yùn)用基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課的基本理論，培養(yǎng)學(xué)生具有進(jìn)行壓力容器設(shè)備的工程設(shè)計(jì)初步能力，主要包括：遵從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓力容器的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。能從材料、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、制造、檢驗(yàn)等各個(gè)方面對(duì)壓力容器進(jìn)行綜合分析和設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。二、課程教學(xué)內(nèi)容 1、壓力容器導(dǎo)言主要內(nèi)容：了解過(guò)

2、程設(shè)備的應(yīng)用，特點(diǎn)，基本要求、設(shè)計(jì)步驟及影響參數(shù)設(shè)計(jì)的因素；壓力容器總體結(jié)構(gòu)；壓力容器國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 教學(xué)重點(diǎn)：壓力容器分類；介質(zhì)毒性及易燃性對(duì)壓力容器選材、設(shè)計(jì)、制造和管理的影響。2、壓力容器材料、環(huán)境和時(shí)間對(duì)材料性能的影響主要內(nèi)容：壓力容器材料，包括常用鋼材、有色金屬和非金屬；壓力容器制造工藝對(duì)鋼材性能的影響，包括塑性變形，焊接，熱處理；環(huán)境對(duì)壓力容器用鋼性能的影響，包括溫度、介質(zhì)及加載速率；壓力容器用鋼基本要求及選擇。3、壓力容器應(yīng)力分析主要內(nèi)容：a、回轉(zhuǎn)薄殼應(yīng)力分析：薄壁圓筒應(yīng)力，回轉(zhuǎn)薄殼的無(wú)力矩理論、基本方程及應(yīng)用，回轉(zhuǎn)薄殼的有力矩理論及不連續(xù)分析；b、厚壁圓筒應(yīng)力分析：彈性應(yīng)力：

3、壓力載荷引起的應(yīng)力，熱應(yīng)力，強(qiáng)度計(jì)算公式；彈塑性應(yīng)力：殘余應(yīng)力，屈服壓力和爆破壓力；提高屈服承載能力的措施；c、平板應(yīng)力分析：平板軸對(duì)稱彎曲微分方程，圓平板中應(yīng)力，受軸對(duì)稱載荷環(huán)板的應(yīng)力。重點(diǎn)：回轉(zhuǎn)薄殼的無(wú)力矩理論及其應(yīng)用。難點(diǎn)：回轉(zhuǎn)薄殼的有力矩理論，厚壁圓筒的彈性應(yīng)力分析及彈塑性應(yīng)力分析。4、內(nèi)壓容器設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容：a、概述：設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)文件，設(shè)計(jì)條件。b、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：壓力容器失效形式及判據(jù)，強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，剛度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，穩(wěn)定性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，泄漏失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；c、常規(guī)設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)方法；內(nèi)壓圓筒設(shè)計(jì)：厚壁圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)壓圓筒的強(qiáng)度設(shè)計(jì)：薄壁圓筒，厚壁圓筒，多層圓筒；設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定；內(nèi)

4、壓封頭設(shè)計(jì)：凸形封頭：半球形，橢圓形，碟形及球冠形封頭；錐形封頭：無(wú)折邊及折邊錐形封頭；平蓋：圓形平蓋，非圓形平蓋，鍛制平封頭；d、壓力試驗(yàn)。重點(diǎn)：內(nèi)壓圓筒及封頭設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的確定。5、外壓容器穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容：a、外壓容器穩(wěn)定性概述：彈性失穩(wěn)，塑性失穩(wěn)，臨界壓力；b、外壓薄壁圓筒彈性失穩(wěn)分析：外壓長(zhǎng)圓筒，外壓短圓筒，臨界長(zhǎng)度，軸向受壓圓筒，形狀缺陷的影響。c、外壓圓筒設(shè)計(jì)：解析法，圖算法原理及步驟，圓筒軸向許用壓應(yīng)力，設(shè)計(jì)參數(shù)，外壓圓筒加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)計(jì)算；d、外壓球殼及錐殼的臨界壓力；e、外壓封頭設(shè)計(jì)：半球形封頭，碟形封頭，橢圓形封頭，錐形封頭。重點(diǎn)：外壓圓筒及外壓封頭設(shè)計(jì)，包括解析法

5、和圖算法。難點(diǎn)：外壓薄壁長(zhǎng)圓筒的穩(wěn)定性分析。6、容器零部件設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容：密封裝置設(shè)計(jì)：密封機(jī)理及分類，影響密封性能主要因素，螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)，高壓密封；開孔及開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì),支座和檢查孔；焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；壓力容器典型局部應(yīng)力：內(nèi)壓殼體與接管連接處的局部應(yīng)力，降低局部應(yīng)力的措施。三、課程教學(xué)的基本要求 使學(xué)生掌握容器設(shè)計(jì)的基本理論和方法、包括：設(shè)計(jì)原則、容器部件載荷及應(yīng)力分析。失效方式、設(shè)計(jì)方法、提高承載能力的途徑。對(duì)學(xué)生進(jìn)行容器設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，包括：設(shè)計(jì)參數(shù)確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生能從材料行為、強(qiáng)度、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、制造、質(zhì)量保證及經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)容器的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合性分析和設(shè)計(jì)。四、課程學(xué)時(shí)分配 講 課 內(nèi) 容學(xué) 時(shí)1、壓力容器導(dǎo)言22、壓力容器材料、環(huán)境和時(shí)間對(duì)材料性能的影響23、壓力容器應(yīng)力分析10 4、內(nèi)壓容器設(shè)計(jì) 105、外壓容器穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 86、容器零部件設(shè)計(jì) 87、實(shí)驗(yàn)6合 計(jì) =SUM(ABOVE) 46五、建議教材與教學(xué)參考書 建議教材：1、鄭津洋等編，過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年7月；教學(xué)參考書：1、GB15098鋼制壓力容器，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998年5月；2、王志文編，化工容