《压力容器及过程设备》课程教学大纲 Design of Pressure Vessel and Process Equipment

压力容器及过程设备课程教学大纲课程英文名称：DesignofPressureVesselandProcessEquipment课程编号：64134302学时数：72学分数：4.5适用专业：过程装备与控制工程专业一、课程的性质、目的和任务本课程是“过程装备与控制工程"专业主干必修课之一。本课程主要介绍压力容器和常见的过程设备的基本设计方法。通过学习，使学生能够根据过程设备在全寿命周期内的功能和市场竞争要求，综合考虑环境要求和资源利用率，采用合理的方法进行强度设计、刚度设计和稳定性设计，能从材料在环境和载荷共同作用下的力学行为、强度、刚度、稳定性、结构、制造、检验等方面对过程设备设计进行综合分析。过程装备设计是专业课之一。主要介绍塔设备、换热设备、化工反应器的分类、结构型式、结构特点、设计基本理论、性能关键影响因素、主体部分的机械设计方法、近代新技术进展等。使学生掌握从材料、设计、制造、检验等方面对压力容器进行综合分析的方法，并具备压力容器的初步设计能力。掌握典型过程设备的结构特点，并具备典型过程设备的初步设计能力。通过学习，使学生利用已有的基础知识和技术基础知识，全面分析和解决压力容器所涉及的问题，掌握压力容器的基本设计方法，把握化工容器设计技术的新进展。各种物理的或化学的加工过程都需要由设备来完成。过程设备不仅是化工、炼油、医药等传统工业的关键设备，而且是核能工业、海洋科学、空间科学等高技术领域必不可少的设备。本课程的目的是综合运用基础课和专业基础课中的基本理论，培养学生具有进行过程设备设计和研究的初步能力。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点通过本课程学习，要求学生以下基本内容：使学生掌握从材料、设计、制造、检验等方面对压力容器进行综合分析的方法，掌握典型过程设备的结构特点，并具备典型过程设备的初步设计能力。第一章压力容器导言1.1压力容器总体结构1.2压力容器分类1.3压力容器规范标准了解过程设备设计的基本要求，压力容器的结构组成、分类和常用的压力容器设计规范标准。第二章压力容器应力分析2.1载荷分析2.2回转薄壳应力分析2.3厚壁圆筒应力分析2.4平板应力分析

压力容器及过程设备课程教学大纲 课程英文名称：Design of Pressure Vessel and Process Equipment 课程编号：64134302 学时数：72 学分数：4.5 适用专业：过程装备与控制工程专业 一、课程的性质、目的和任务 本课程是"过程装备与控制工程"专业主干必修课之一。本课程主要介绍压力容器和常见的过程 设备的基本设计方法。通过学习，使学生能够根据过程设备在全寿命周期内的功能和市场竞争要 求，综合考虑环境要求和资源利用率，采用合理的方法进行强度设计、刚度设计和稳定性设计，能 从材料在环境和载荷共同作用下的力学行为、强度、刚度、稳定性、结构、制造、检验等方面对过 程设备设计进行综合分析。 过程装备设计是专业课之一。主要介绍塔设备、换热设备、化工反应器的分类、结构型 式、结构特点、设计基本理论、性能关键影响因素、主体部分的机械设计方法、近代新技术进 展等。使学生掌握从材料、设计、制造、检验等方面对压力容器进行综合分析的方法，并具备 压力容器的初步设计能力。掌握典型过程设备的结构特点，并具备典型过程设备的初步设计能 力。 通过学习，使学生利用已有的基础知识和技术基础知识，全面分析和解决压力容器所涉及 的问题，掌握压力容器的基本设计方法，把握化工容器设计技术的新进展。 各种物理的或化学的加工过程都需要由设备来完成。过程设备不仅是化工、炼油、医药等 传统工业的关键设备，而且是核能工业、海洋科学、空间科学等高技术领域必不可少的设备。 本课程的目的是综合运用基础课和专业基础课中的基本理论，培养学生具有进行过程设备设计 和研究的初步能力。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 通过本课程学习，要求学生以下基本内容： 使学生掌握从材料、设计、制造、检验等方面对压力容器进行综合分析的方法，掌握典型 过程设备的结构特点，并具备典型过程设备的初步设计能力。 第一章 压力容器导言 1.1 压力容器总体结构 1.2 压力容器分类 1.3 压力容器规范标准 了解过程设备设计的基本要求，压力容器的结构组成、分类和常用的压力容器设计规范标 准。 第二章 压力容器应力分析 2.1 载荷分析 2.2 回转薄壳应力分析 2.3 厚壁圆筒应力分析 2.4 平板应力分析

2.5壳体的稳定性分析2.6局部应力学会分析薄壁圆筒的应力、熟练掌握回转薄壳的无力矩理和基本方程，了解回转薄壳的不连续分析，了解厚壁圆筒的屈服压力和爆破压力、提高屈服承载能力的措施，掌握外压薄壁壳体弹性失稳分析。第三章压力容器材料及环境和时间对其性能的影响3.1压力容器材料3.2压力容器制造工艺对钢材性能的影响3.3环境对压力容器钢材性能的影响3.4压力容器材料的选择掌握压力容器常用钢材及材料的选择原则，了解压力容器钢材性能影响因素。第四章压力容器设计4.1压力容器设计概述4.2压力容器设计准则4.3常规设计4.4分析设计4.5疲劳分析了解压力容器设计要求、设计文件、设计条件，掌握压力容器的失效和设计准则，了解圆筒的结构和零部件，掌握圆筒的常规设计方法，了解密封原理及法兰连接设计，掌握开孔补强设计准则，了解支座、检察孔、安全泄放装置，了解压力容器分析设计方法，了解压力容器疲劳设计方法。第五章储存设备5.1概述5.2卧式储罐5.3球形储罐了解储存设备的作用、主要类型和结构，了解卧式储罐的支座、人孔和接管、附件的结构，掌握卧式储罐的载荷分析方法和载荷计算方法，掌握卧式储罐圆简轴向应力、切向应力、周向应力的计算和强度校核方法。了解球形储罐的类型和结构。第六章换热设备6.1概述6.2管壳式换热器6.3余热锅炉6.4传热强化技术了解换热设备的作用、掌握主要类型的换热设备的结构和用途、了解换热设备选型时应考虑的因素。掌握管壳式换热器的基本类型、结构特点和应用，掌握管板、管箱、换热管和管板的连接、折流板和折流杆的结构设计方法，掌握管程和壳程结构及分程方法，掌握管板设计方法和步骤，了解膨胀节的作用、结构和设计方法，了解管束振动的原因、类型和防止管束振动的措施。了解余热锅炉的作用和结构，了解传热强化的方法

2.5 壳体的稳定性分析 2.6 局部应力 学会分析薄壁圆筒的应力、熟练掌握回转薄壳的无力矩理和基本方程，了解回转薄壳的不 连续分析，了解厚壁圆筒的屈服压力和爆破压力、提高屈服承载能力的措施，掌握外压薄壁壳 体弹性失稳分析。 第三章 压力容器材料及环境和时间对其性能的影响 3.1 压力容器材料 3.2 压力容器制造工艺对钢材性能的影响 3.3 环境对压力容器钢材性能的影响 3.4 压力容器材料的选择 掌握压力容器常用钢材及材料的选择原则，了解压力容器钢材性能影响因素。 第四章 压力容器设计 4.1 压力容器设计概述 4.2 压力容器设计准则 4.3 常规设计 4.4 分析设计 4.5 疲劳分析 了解压力容器设计要求、设计文件、设计条件，掌握压力容器的失效和设计准则，了解圆 筒的结构和零部件，掌握圆筒的常规设计方法，了解密封原理及法兰连接设计，掌握开孔补强 设计准则，了解支座、检察孔、安全泄放装置，了解压力容器分析设计方法，了解压力容器疲 劳设计方法。 第五章 储存设备 5.1 概述 5.2 卧式储罐 5.3 球形储罐 了解储存设备的作用、主要类型和结构，了解卧式储罐的支座、人孔和接管、附件的结 构，掌握卧式储罐的载荷分析方法和载荷计算方法，掌握卧式储罐圆筒轴向应力、切向应力、 周向应力的计算和强度校核方法。了解球形储罐的类型和结构。 第六章 换热设备 6.1 概述 6.2 管壳式换热器 6.3 余热锅炉 6.4 传热强化技术 了解换热设备的作用、掌握主要类型的换热设备的结构和用途、了解换热设备选型时应考 虑的因素。掌握管壳式换热器的基本类型、结构特点和应用，掌握管板、管箱、换热管和管板 的连接、折流板和折流杆的结构设计方法，掌握管程和壳程结构及分程方法，掌握管板设计方 法和步骤，了解膨胀节的作用、结构和设计方法，了解管束振动的原因、类型和防止管束振动 的措施。了解余热锅炉的作用和结构，了解传热强化的方法

第七章塔设备概述7. 17.2填料塔7.3板式塔7.4塔设备的附件7.5塔的强度设计7.6塔设备的振动掌握塔设备的基本结构，掌握常用填料的结构，了解填料的支承装置的结构和类型。掌握板式塔的分类和结构，掌握整块式和分块式塔盘结构，连接件、紧固件的结构。掌握质量载荷、风载荷、偏心载荷的分析计算方法。第八章反应设备8.1概述8.2械搅拌反应器8.3械搅拌设备技术进展概述了解反应器的分类和结构特点，了解机械搅拌反应器的结构，了解搅拌功率的计算方法，掌握搅拌轴的结构设计，了解机械搅拌设备技术进展概况。教学方式及学时分配三序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例61第一章压力容器导言讲授4: 12讲授12第二章压力容器应力分析2:1第三章压力容器材料及环境36讲授4:1和时间对其性能的影响4讲授16第四章压力容器设计2:15讲授8第五章储存设备2: 186讲授2: 1第六章换热设备87讲授2: 1第七章塔设备88第八章反应设备讲授2:1四、课程各教学环节的要求根据实验指导书的要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告；独立完成作业。课后作业应侧重基础知识的掌握。每次实验结束后要求学生按要求书写实验报告，实验报告不合格者不允许参加期末考试。序号学时实验名称实验内容压力容器应力测定，外压容器的稳定9实验一压力容器综合实验性实验，高压容器的爆破实验。实验二3超声探伤实验测试内部缺陷试件五、本课程与其它课程的联系本课程为专业课，先修课程为《材料力学》、《化工原理》、《机械设计》等。六、考核方式本课程是闭卷考试课，平时成绩占20%，理论考试成绩占80%。七、教学参考书目

第七章 塔设备 7.1 概述 7.2 填料塔 7.3 板式塔 7.4 塔设备的附件 7.5 塔的强度设计 7.6 塔设备的振动 掌握塔设备的基本结构, 掌握常用填料的结构, 了解填料的支承装置的结构和类型。掌握板式 塔的分类和结构，掌握整块式和分块式塔盘结构，连接件、紧固件的结构。掌握质量载荷、风载 荷、偏心载荷的分析计算方法。 第八章 反应设备 8.1概述 8.2械搅拌反应器 8.3 械搅拌设备技术进展概述 了解反应器的分类和结构特点，了解机械搅拌反应器的结构，了解搅拌功率的计算方法， 掌握搅拌轴的结构设计，了解机械搅拌设备技术进展概况。 三、教学方式及学时分配 序号 主要内容 主要教学方式 学时分配 辅导答疑比例 1 第一章 压力容器导言 讲授 6 4：1 2 第二章 压力容器应力分析 讲授 12 2：1 3 第三章 压力容器材料及环境 和时间对其性能的影响 讲授 6 4：1 4 第四章 压力容器设计 讲授 16 2：1 5 第五章 储存设备 讲授 8 2：1 6 第六章 换热设备 讲授 8 2：1 7 第七章 塔设备 讲授 8 2：1 8 第八章 反应设备 讲授 8 2：1 四、课程各教学环节的要求 根据实验指导书的要求准备实验、完成实验内容、书写实验报告；独立完成作业。课 后作业应侧重基础知识的掌握。每次实验结束后要求学生按要求书写实验报告，实验报告不合 格者不允许参加期末考试。 序号 实验名称 实验内容 学时 实验一 压力容器综合实验 压力容器应力测定，外压容器的稳定 性实验，高压容器的爆破实验。 9 实验二 超声探伤实验 测试内部缺陷试件 3 五、本课程与其它课程的联系 本课程为专业课，先修课程为《材料力学》、《化工原理》、《机械设计》等。 六、考核方式 本课程是闭卷考试课，平时成绩占20%，理论考试成绩占80%。 七、教学参考书目

《过程设备设计》（第三版），郑津洋等，化学工业出版社，2012年。《化工容器设计》（第三版），王志文等，化学工业出版社，2008年。《化工设备设计》聂清德等，化学工业出版社，2002年

《过程设备设计》（第三版），郑津洋等，化学工业出版社，2012年。 《化工容器设计》（第三版），王志文等，化学工业出版社，2008年。 《化工设备设计》聂清德等，化学工业出版社，2002年