《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)BasicDesignofChemicalEquipment課程編碼CNE122211020開課院部新能源學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)化學(xué)工程與工藝授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、大學(xué)物理（2-1）、大學(xué)物理（2-2）、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程簡(jiǎn)介（必修）本課程為化學(xué)工程與工藝專業(yè)設(shè)置的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，主要內(nèi)容包括靜力分析、直桿拉伸與壓縮、直梁彎曲、應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論、化工設(shè)備材料、化工設(shè)備概述、內(nèi)壓薄壁容器應(yīng)力分析、內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)、外壓容器設(shè)計(jì)、壓力容器零部件和塔設(shè)備設(shè)計(jì)等，既有一定的基礎(chǔ)理論，又具有一定的實(shí)踐性。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得從事化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)所必需的力學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基本知識(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行力學(xué)分析的基本能力。了解化工設(shè)備采用材料的基本性能、化工設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。初步掌握壓力容器設(shè)計(jì)的基本方法，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)備的設(shè)計(jì)和主要部件的選用及核算。通過課程項(xiàng)目的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，增強(qiáng)工程意識(shí)。Thiscourseisaprofessionalbasiccourseofchemicalengineeringandtechnologyspecialty,itmainlyincludesstraightbeambending,stressstateandstrengththeory,chemicalequipmentmaterials,chemicalequipmentoverview,internalpressurethinwallcontainerstressanalysis,internalpressurevesseldesign,externalpressurevesseldesign,Pressurevesselpartsandtowerequipmentdesign.Throughthestudyofthiscourse,makingthestudentsgetthebasicknowledgeofmechanicaltheoryinmechanicaldesignofchemicalequipment,trainingstudents'basicabilityofusingthebasicknowledgetocarryoutmechanicalanalysis,understandingthebasiccharacteristicsofchemicalequipment,thebasiccharacteristicsanddesignmethodsofchemicalequipmentstructuredesignandmechanicaldesign，studentsalsocanmasterthebasicmethodofpressurevesseldesign,andcancarryonthedesignofsimpleequipmentandtheselectionofmaincomponentsandaccounting.Throughthepracticeofcurriculumproject,studentscanusetheknowledgetosolvethepracticalengineeringproblems,andenhancetheengineeringconsciousness.負(fù)責(zé)人、大綱執(zhí)筆人、審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：使學(xué)生獲得從事化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)所必需的力學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基本知識(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行力學(xué)分析的基本能力。了解化工設(shè)備常用材料的基本性能。是1.11.12M2目標(biāo)2：要求學(xué)生了解化工設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，了解國(guó)內(nèi)外壓力容器常見的設(shè)計(jì)規(guī)范和關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。是6.16.13M3目標(biāo)3：初步掌握壓力容器設(shè)計(jì)的基本方法，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)備的設(shè)計(jì)和主要部件的選用及核算。通過課程項(xiàng)目的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，增強(qiáng)工程意識(shí)。是3.2三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章第1章緒論介紹工藝專業(yè)學(xué)習(xí)設(shè)備課的目的和意義，本門課的主要內(nèi)容。M11講授1自學(xué)2第2章第2章構(gòu)件受力分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：受力分析與受力圖，平面一般力系的合成與平衡條件。////32.12.1力的概念與基本性質(zhì)力的概念，力的基本性質(zhì)，約束與約束反力，受力圖。M11講授1自學(xué)42.22.2平面一般力系平面力系的分類，力的平移定理，平面一般力系的合成，平衡條件M12講授2自學(xué)、作業(yè)5第3章第3章直桿的拉伸與壓縮本章重點(diǎn)難點(diǎn)：桿件在軸向拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力、應(yīng)力分析及其強(qiáng)度條件，軸向拉伸和壓縮時(shí)的變形，材料的機(jī)械性能。////63.13.1構(gòu)件變形的基本形式材料力學(xué)的基本假設(shè)，構(gòu)件的分類，變形的基本形式及軸向拉伸壓縮概念M10.5講授0.5自學(xué)73.23.2軸向拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力和應(yīng)力內(nèi)力，截面法，軸力圖，應(yīng)力，軸向拉伸壓縮時(shí)橫截面上的應(yīng)力M11講授1自學(xué)83.33.3軸向拉伸和壓縮時(shí)的強(qiáng)度條件和變形基本概念，強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，三種強(qiáng)度計(jì)算，應(yīng)變，泊松比，胡克定律M10.5講授0.5自學(xué)、作業(yè)93.43.4軸向拉伸和壓縮時(shí)材料的機(jī)械性能試驗(yàn)條件和方法，低碳鋼應(yīng)力應(yīng)變曲線，無明顯屈服現(xiàn)象的塑性材料拉伸曲線，材料壓縮時(shí)的機(jī)械性能，安全系數(shù)，許用應(yīng)力，極限應(yīng)力。M11講授1自學(xué)10第4章第4章直梁的彎曲本章重點(diǎn)難點(diǎn)：純彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力分析，截面慣性矩和截面抗彎模量的概念，梁的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。////114.14.1平面彎曲彎曲，平面彎曲，計(jì)算簡(jiǎn)圖，梁的型式M10.5講授0.5自學(xué)124.24.2直梁彎曲時(shí)的內(nèi)力分析剪力，彎矩，內(nèi)力圖，分布荷載、剪力和彎矩間的關(guān)系M10.5講授0.5自學(xué)、作業(yè)134.34.3純彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力基本概念及假設(shè)，彎曲變形與應(yīng)力的關(guān)系，最大正應(yīng)力，慣性矩與抗彎截面模量M10.5講授0.5自學(xué)144.44.4梁的彎曲強(qiáng)度計(jì)算及提高梁彎曲強(qiáng)度的主要途徑危險(xiǎn)截面與危險(xiǎn)點(diǎn)，正應(yīng)力強(qiáng)度條件，提高梁彎曲強(qiáng)度的主要途徑M10.5講授、討論0.5自學(xué)15第5章第5章復(fù)雜狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算本章重點(diǎn)難點(diǎn)：應(yīng)力狀態(tài)的概念，強(qiáng)度理論////165.15.1應(yīng)力狀態(tài)一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，單元體，主單元體，主應(yīng)力，單向應(yīng)力狀態(tài)，二向應(yīng)力狀態(tài)，廣義胡克定律M10.5講授0.5自學(xué)175.25.2強(qiáng)度理論材料的破壞形式，四個(gè)強(qiáng)度理論。M10.5講授0.5自學(xué)18第6章第6章化工設(shè)備常用材料本章重點(diǎn)難點(diǎn)：金屬材料的力學(xué)性能，鋼材的種類及其牌號(hào)////196.16.1金屬材料的基本性能力學(xué)性能，物理性能，化學(xué)性能，其他性能M11講授1自學(xué)206.26.2金屬材料的分類及牌號(hào)金屬材料的分類，金屬材料的牌號(hào)命名規(guī)則M11講授1自學(xué)21第7章第7章化工設(shè)備設(shè)計(jì)的基本知識(shí)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：容器的分類與結(jié)構(gòu)，零部件的標(biāo)準(zhǔn)化////227.17.1容器的分類與結(jié)構(gòu)容器的結(jié)構(gòu)，容器的分類M20.5講授0.5自學(xué)237.27.2容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化的意義，標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)M20.5講授0.5自學(xué)247.37.3壓力容器的安全監(jiān)察體系安全監(jiān)察的必要性及重要性，我國(guó)壓力容器法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系M20.5講授0.5自學(xué)257.47.4容器機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求容器機(jī)械設(shè)計(jì)條件及程序，機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求M20.5講授0.5自學(xué)26第8章第8章內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：薄膜應(yīng)力理論及其應(yīng)用////278.18.1內(nèi)壓薄壁圓筒的應(yīng)力分析薄壁容器及其應(yīng)力特點(diǎn)，內(nèi)壓圓筒的應(yīng)力計(jì)算公式M32講授2自學(xué)288.28.2薄膜應(yīng)力理論基本概念與基本假設(shè)，經(jīng)向應(yīng)力計(jì)算公式－區(qū)域平衡方程式，環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式－微體平衡方程式，軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)殼體薄膜理論的應(yīng)用范圍M31.5講授1.5自學(xué)、作業(yè)298.38.3薄膜理論的應(yīng)用受氣體內(nèi)壓的圓筒形殼體，受氣體內(nèi)壓的球形殼體，受氣體內(nèi)壓的橢球殼（橢圓形封頭），受氣體內(nèi)壓的錐形殼體，受氣體內(nèi)壓的碟形封頭M31.5講授、討論1.5自學(xué)308.48.4內(nèi)壓圓筒邊緣應(yīng)力的概念邊緣應(yīng)力概念，邊緣應(yīng)力特點(diǎn)，對(duì)邊緣應(yīng)力的處理M31講授1自學(xué)31第9章第9章內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：強(qiáng)度理論及其相應(yīng)的強(qiáng)度條件，強(qiáng)度計(jì)算公式，設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。////329.19.1強(qiáng)度設(shè)計(jì)的基本知識(shí)彈性失效的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，強(qiáng)度理論及其相應(yīng)的強(qiáng)度條件M30.5講授0.5自學(xué)339.29.2內(nèi)壓薄壁圓筒的強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算公式，設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，容器的壁厚和最小壁厚，壓力試驗(yàn)及其強(qiáng)度校驗(yàn)。M31.5講授、討論1.5自學(xué)、作業(yè)349.39.3內(nèi)壓圓筒封頭的設(shè)計(jì)半球形封頭，橢圓形封頭，碟形封頭，無折邊球形封頭，錐形封頭，平板封頭，封頭的選擇M32講授2自學(xué)35第10章第10章外壓容器設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：外壓容器的穩(wěn)定性，外壓圓筒的工程設(shè)計(jì)////3610.110.1概述外壓容器失穩(wěn)，容器失穩(wěn)型式的分類M30.5講授0.5自學(xué)3710.210.2臨界壓力臨界壓力概念，影響臨界壓力的因素，外壓圓筒的分類，臨界壓力的理論計(jì)算公式，臨界長(zhǎng)度M30.5講授0.5自學(xué)3810.310.3外壓圓筒工程設(shè)計(jì)-圖算法設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，外壓圓筒壁厚設(shè)計(jì)的圖算法，外壓圓筒的耐壓試驗(yàn)M31.25講授、討論1.25自學(xué)、作業(yè)3910.410.4外壓球殼與凸形封頭的設(shè)計(jì)外壓球殼和球形封頭的設(shè)計(jì)，凸面受壓封頭的設(shè)計(jì)M30.25講授0.25自學(xué)4010.510.5加強(qiáng)圈設(shè)計(jì)加強(qiáng)圈的作用與結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)圈的間距，加強(qiáng)圈尺寸設(shè)計(jì)，加強(qiáng)圈與筒體間的連接M30.5講授0.5自學(xué)41第11章第11章容器零部件的選用本章重點(diǎn)難點(diǎn)：法蘭的標(biāo)準(zhǔn)及其選用////4211.111.1法蘭連接法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理，法蘭結(jié)構(gòu)與分類，法蘭密封的影響因素，法蘭標(biāo)準(zhǔn)及選用M31講授1自學(xué)4311.211.2容器支座臥式容器支座，立式容器支座M30.25講授0.25自學(xué)4411.311.3容器的開孔補(bǔ)強(qiáng)開孔應(yīng)力集中現(xiàn)象及其原因，開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的原則與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法M30.5講授0.5自學(xué)4511.411.4壓力容器附件接口管，凸緣，手孔與人孔，視鏡M30.25講授0.25自學(xué)46第12章第12章塔設(shè)備設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：塔體承受的各種載荷的計(jì)算，塔體危險(xiǎn)工況，應(yīng)力校核////4712.112.1塔體壁厚的計(jì)算按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算塔體及封頭壁厚，塔體承受的各種載荷的計(jì)算，塔體軸向應(yīng)力校核，塔體耐壓試驗(yàn)應(yīng)力校核M32講授2自學(xué)4812.212.2裙座設(shè)計(jì)裙座結(jié)構(gòu)，裙座與塔體的連接M31講授1自學(xué)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計(jì)算題。20%2在線測(cè)試1.采用石大云課堂，均為客觀題，5次，每次20分，共計(jì)100分。2.內(nèi)容為各個(gè)章節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)。20%3期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡(jiǎn)答題、作圖題、分析題、計(jì)算題等。50%4考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等5%5課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)化工設(shè)備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)等知識(shí)點(diǎn)理解無誤。 B-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。 C-按時(shí)提交作業(yè)，對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)理解存在一定量錯(cuò)誤。 D-不按時(shí)提交作業(yè)，或?qū)ι鲜鲋R(shí)點(diǎn)理解存在大量錯(cuò)誤。2M1課堂表現(xiàn)15%A-積極B-不積極3M1期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）4M1在線測(cè)試15%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，化工設(shè)備設(shè)計(jì)、常用金屬材料性能等基本知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，化工設(shè)備設(shè)計(jì)、常用金屬材料性能等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。6M2課堂表現(xiàn)30%A-積極B-不積極7M2期末考試50%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）8M3平時(shí)作業(yè)20%A-按時(shí)提交作業(yè)，化工設(shè)備設(shè)計(jì)、常用金屬材料性能等基本知識(shí)點(diǎn)理解無誤。B-按時(shí)提交作業(yè)，化工設(shè)備設(shè)計(jì)、常用金屬材料性能等基本知識(shí)點(diǎn)理解存在少量錯(cuò)誤。9M3課堂表現(xiàn)30%A-積極B-不積極10M3期末考試50%