过程设备设计课程设计大纲
8《过程设备》课程设计
第一部分《过程设备课程设计》教案大纲适用专业：过程装备与控制工程教案周数：2周一、课程设计的性质、目的与任务按过程装备与控制工程专业教案计划要求，在学完专业核心课《过程设备设计》后，进行《过程设备课程设计》教案环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。
本课程设计的先修课程为：《过程装备力学基础》，《过程装备制造技术》，《工程材料》二、程设计的主要内容与要求本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。
设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。
1.课程设计的主要内容1.1设备的机械设计1.1.1设备的结构设计1.1.2设备的强度计算1.2.技术条件的编制1.2.1总装配图技术条件1.2.2零部件技术条件1.3绘制设备总装配图及零部件图1.4编制设计说明书2.课程设计要求学生应交出的设计文件2.1设计说明书一份2.2总装配图一张<1号图纸）三、课程设计教案的基本要求（一）教案的基本要求1．课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成2．课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教案大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。
学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量；（二）课程设计的能力培养要求1．巩固、灵活运用本课程基础理论知识2．通过课程设计，培养学生(1> 国家、专业标准及规范熟悉、使用能力；(2> 分析、综合解决实际工程问题能力；(3> 计算机综合应用能力；(4> 对过程装备工程概念的理解能力；(5> 综合素质、创新意识及创新能力。
<三）课程设计的规范性要求课程设计报告由设计说明书和设计图纸组成。
1．设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽。
过程设备设计课程设计大纲
（过程装备与控制工程专业用）
山东大学 过程装备与控制工程研究所
2000.1
1．〈过程设备设计〉课程设计的性质、目的和要求
1.1《过程设备设计》是过程装备与控制工程专业必修专业课，其课程设计是该课程学完后、 毕业设计开始前的最后一个教学环节。 1.2 目的是在教师指导下，使学生综合运用所学基础理论和专业知识，以典型化工设备为对 象，学习、掌握化工设备设计的基本原则、步骤和方法，完成一次工程师的基本训练，并为 毕业设计打下良好的基础。 1.3 要求通过课程设计使学生进一步提高收集、查阅中外文献、资料，正确选用设计标准、 规范，进行设计方案的比较与选择、理论分析、结构设计与强度计算、工程绘图、数据处理、 技术经济分析、撰写设计说明书，以及答辩等方面的独立工作能力。 1.4 课程设计的时间一般要求 3~4 周，安排在第七学期《过程设备设计》课结束后在校内集 中完成。
50
40
40
30
30
20
20
0
0
自述 Kd=0.2
答辩 Ke=0.3
上述各项缺少一项或书写格式
不符合标准应扣分数
2
设 计 计 算 说
明 量
书质
文字工整规范、公式和图表等表 达规范，语句通顺，插图齐全，
结构分析清楚，计算全面 （包括工艺计算、强度计算）
10
10
上述各项缺少一项扣除分数
2
2
完 成
完成或超额完成
针对课题有 2~3 题答对
师生讨论问题答错可免于扣分
总计
Ta
Tb
Tc
注：1。总分：T=KaTa+KbTb+KcTc+KdTd+KeTe
《过程设备设计》教学大纲
《过程设备设计》教学大纲课程名称:过程设备设计英文名称: Process Equipment Design学分: 4.5学时: 72理论学时: 64实验学时:8教学对象:过程装备与控制工程专业本科生先修课程:高等数学,机械制图,工程力学,机械设计,化工原理,弹性力学,专业英语教学目的:本课程是过程装备与控制工程专业的主干专业课程，其目的旨在使学生能综合运用基础课、技术基础课程中的基本理论及相关的工程实践知识，通过本课程的学习，基本具备从事过程设备设计和研究开发的初步能力。
教学要求:熟悉并掌握过程设备设计的基本理论及工程实践，能采用正确、合理的方法进行过程设备的设计。
从材料、设备的结构、温度、制造质量、安装、操作维护等方面对过程设备的工程设计进行综合分析和研究。
教学内容:Introductory Remarks(1学时)Chapter 1 Pressure Vessel Introduction(1学时)1.1Gross Structure1.2Pressure Vessel Classification1.3Pressure Vessel Codes and Standards基本要求: 压力容器分类方法,总体结构,国内外规范和标准及其比较重点:按技术管理的分类, GB150,ASME难点:正确理解按技术管理的分类方法Chapter 2 Stress Analysis of Pressure Vessels(14学时)2.1 Stress Analysis of Revolution Shells2.1.1 Stress in Thin Walled Cylinders2.1.2 Membrane Theory2.1.3 Basic Equations2.1.4 Application of Membrane Shell Theory2.1.5 Discontinuity Analysis2.2 Analysis of Thick Walled Cylinder2.2.1 Elastic Stresses2.2.2 Elastic-Plastic Stress2.2.3 Yield Pressure and Bursting Pressure2.3 Stress Analysis of Flat Plate2.3.1 Introduction2.3.2 Bending Differential Equation2.3.3 Stresses in Circular Plate2.3.4 Stress of Symmetrically Loaded Circular Plate with a CircularCentral Hole2.4 Stability Analysis of Shells2.4.1 Introduction2.4.2 Bucking Analysis of Thin Wall Cylinder under External Pressure2.4.3 Critical Pressure of Other Revolution Shells2.5 Typical Local Stresses基本要求:回转壳的应力分析,二种基本理论,无力矩理论的基本方程,无力矩理论的应用,厚壁圆筒的弹性应力和弹塑性应力,屈服压力,爆破呀力,圆平板的应力计算及其应力分布,稳定性分析的基本方法,临界压力,局部应力分析的几种方法,降低局部应力的措施.重点: 回转壳的应力分析, 无力矩理论的基本方程, 厚壁圆筒的弹性应力, 临界压力,难点: 回转壳的应力分析, 稳定性的分析方法, 弹塑性应力.Chapter 3 Pressure Vessel Materials and Properties Effected by Environment and Time (6学时)3.1 Pressure Vessel Materials3.1.1 Pressure Vessel Steels3.1.2 Nonferrous Metal and Nonmetal3.2 Pressure Vessel Steel Properties Effected by Fabrication3.2.1 Plastic Deformation3.2.2 Welding3.2.3 Heat Treatment3.3 Pressure Vessel Steel Properties Effected by Environment3.3.1 Temperature3.3.2 Medium3.3.3 Loading Speed3.4 Selection of Pressure Vessel Materials3.4.1 Basic Requirement3.4.2 Selection基本要求:压力容器常用钢材,环境的影响,制造的影响,压力容器材料的选用重点: 压力容器常用钢材,各种环境的影响,材料的正确选用难点: 压力容器常用钢材的正确选用Chapter 4 Design of Pressure Vessels(14学时)4.1 Introduction4.2 Design Criterions4.3 Design by Rules4.3.1 Introduction4.3.2 Cylinder Design4.3.3 Head Design4.3.4 Sealing Device Design4.3.5 Opening and Reinforcement4.3.6 Support and Manhole ( Handhole )4.3.7 Safety Relieving Device4,3,8 Welded Structure Design4.3.9 Pressure Test4.4 Design by Analysis4.4.1 Introduction4.4.2 Stress Categories4.4.3 Computation of Stress Intensities4.4.4 Stress Intensity Limiting4.4.5 Application of Design by Analysis4.5 Fatigue Analysis4.6 Development of Pressure Vessel Technology基本要求:设计文件,设计准则,圆筒设计,封头设计,密封装置设计,开孔和开孔补强设计,常用支座,安全泄放装置,焊接结构,压力试验,应力分类,应力强度计算及限制,低循环疲劳曲线,平均应力影响.重点:圆筒和封头设计,密封机理,性能参数,高压密封结构,补强计算,焊接接头分类,应力分类,应力强度.难点:设计参数确定,夹套容器设计,双锥环受力分析,应力分类,应力强度Chapter 5 Storage Equipment(5学时)5.1 Introduction5.2 Horizontal Storage Tank5.2.1 Basic Structure5.2.2 Design Calculation5.3 Spherical Storage Tank5.3.1 Tank Body5.3.2 Support5.3.3 Manhole and Nozzle5.3.4 Accessories基本要求:鞍式支座的位置和数量,力学模型,内力分析,几种应力,球形储罐的罐体,支座重点:鞍式支座的结构和确定,扁塌现象.难点:卧式容器的力学模型Chapter 6 Heat Exchanger(8学时)6.1 Introduction6.2 Shell-and-Tube Heal Exchangers6.2.1 Basic Types6.2.2 Shell-and Tube Heat Exchanger Structure6.2.3 Tubesheet Design6.2.4 Expansion Joint Design6.2.5 Tubes Vibration and Protection6.3 Waste Heat Boiler6.4 Forced Heat Transfer基本要求:换热设备分类,管壳式换热器分类及选型,管程结构,壳程结构,管板设计思路,膨胀节,管束振动和防止,传热强化技术重点: 管壳式换热器分类,换热管,换热管与管板连接,管束分程,壳程结构,管束振动,传热强化技术.难点: 管壳式换热器结构,危险工况的确定Chapter 7 Tower(10学时)7.1 Introduction7.2 Packed Tower7.2.1 Packing7.2.2 Internals of Packed Tower7.3 Plate Column7.3.1 Classification7.3.2 Structure7.3.3 Construction of Tray7.4 Accessories7.4.1 Forth Remover7.4.2 Skirt Support7.4.3 Boom7.5 Strength Design of Tower7.5.1 Natural Vibration Period7.5.2 Loading Analysis7.5.3 Strength and Stability of Cylinder7.5.4 Strength and Stability of Skirt7.6 Vibration of Tower7.6.1 Vibration induced by Wind7.6.2 Prevention of Vibration基本要求:塔设备选型,填料分类,塔内件结构,板式塔分类,板式塔结构,塔盘结构,塔设备附件,塔强度计算,固有周期,载荷分析,筒体强度校核,稳定性校核,风的诱导振动,卡曼旋涡,塔设备的防振重点:填料塔结构,塔盘结构,塔设备载荷分析, 卡曼涡街难点: 风的诱导振动机理, 载荷分析,筒体强度校核Chapter 8 Reactors(5学时)8.1 Introduction8.1.1 Classification8.1.2 Characteristics8.2 Mechanical Agitated Reactor8.2.1 Basic Structure8.2.2 Agitated Vessel8.2.3 Agitator Impeller8.2.4 Shaft Design8.2.5 Sealing Device8.2.6 Gearing8.3 Development of Mechanical Agitated Reactors基本要求:反应器分类,机械式搅拌反应器的结构,搅拌器,搅拌容器,夹套结构,流动特性,搅拌器选型,影响搅拌功率的因素,搅拌轴的力学模型,填料密封,机械密封,传动装置.重点: 搅拌器的分类及选用,密封装置,流动类型难点: 搅拌器的选型实验教学1.内压薄壁容器应力测定（3学时）实验目的及要求:(1)了解内压薄壁容器在内压作用下薄膜应力的分布规律(2)验证薄壁容器筒体应力计算的理论公式(3)掌握用电阻应变仪测定应力的基本原理及具体操作的过程和方法本实验的具体操作为重点，故而需3学时。
过程设备设计课程设计说明书
过程设备设计课程设计说明书二氧化碳储罐设计学生姓名专业过程装备与控制工程学号指导教师朱振华李晶学院机电工程学院目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2二氧化碳的性质 (1)1.3立式二氧化碳储罐的设计特点 (1)1.4 设计任务表 (2)第二章零部件的设计和选型 (3)2.1封头的设计 (3)2.2.1封头的选择 (3)2.1.2封头材料的选择 (3)2.1.3封头的设计计算 (4)2.2人孔的设计 (4)2.2.1人孔的选择 (4)2.2.2人孔的选取 (5)2.3容器支座的设计 (5)2.3.1支座材料的选择 (5)2.3.2支座选取 (6)2.3.3支座的设计 (6)2.3.4支座的安装位置 (7)2.4筒体的材料的选择 (8)2.5 接管、法兰、垫片和螺栓的形式和选择 (9)2.5.1接管的选取 (9)2.5.2法兰的选取 (10)2.5.3垫片的选取 (10)2.5.4螺栓的选取 (11)第三章强度设计与校核 (12)3.1圆筒强度设计 (12)3.2封头强度设计 (12)3.3筒体长度校核 (13)3.4人孔补强设计 (13)3.5水压试验校核 (15)结论 (16)参考文献 (17)第一章绪论1.1概述储存设备又称储罐,主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用,如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。
储罐内的压力直接受到温度的影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。
储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。
目前我国普遍采用常温压力储罐，常温储罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。
球形储罐和圆筒形储罐相比：前者具有投资少，金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂，焊接工作量大，故安装费用较高。
一般储存总量大于3m200时选用球形储罐比较经济，而圆筒形储m500或单罐容积大于3罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总储量小于3m100时选用圆筒形储罐比较经济。
过程设备基础课程设计
过程设备基础课程设计过程设备机械设计基础课程设计设计任务书目录一、设计目的 (3)二、设计内容 (4)1.确定筒体的直径和高度 (4)2.确定夹套的直径和高度 (4)3.确定夹套的材料和壁厚 (5)4.确定内筒的材料和壁厚 (6)5.水压试验及其强度校核 (8)6.选择釜体法兰 (9)7.选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 (10)8.选择搅拌传动装置和密封装置 (10)9.校核L1/B和L1/d (11)10.容器支座的选用计算 (12)11.选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 (13)三、总结 (14)四、致谢 (15)五、参考文献 (16)一设计目的1 机械是一门与工程实践紧密相关的课程，仅通过书本知识的学习很难做到真正体会知识的内涵。
因此，进行此次课程设计训练对领会所学知识具有重要意义。
2 通过设计能提高综合运用所学知识的能力，加强对课本知识内容的理解，了解和熟悉相关的设计规范，加深对过程设备的理解。
3通过全面考虑设计内容及过程的参与，初步掌握过程设备机械设计的一般方法和步骤，掌握识图、制图、设计计算、编写设计说明书等设计基本技能，培养一定的工程设计能力，树立正确的设计理念，为今后的工作实践打下基础。
4课程设计中很多问题需要同学们之间的相互探讨和交流，在设计过程中不仅能够做到取长补短，相互学习，而且有助于增强同学之间沟通交流的能力。
4.设计中需要查阅许多资料，可以学到有关标准、手册、图册、规范及相关资料的查阅方法，并且在课程设计中需要正确选用设计标准，培养利用设计资料的能力。
5通过设计培养积极思考、深入钻研、独立工作的能力，踏实细致、积极主动的学习精神，及高质量高要求按时完成任务的工作习惯。
二设计内容现在以设计任务书所示的设备设计条件C 为例来进行搅拌釜反应器的设计。
1. 确定筒体的直径和高度由表中V=2.43m ，对于液-液相类型选取i D H =1.1，由式估算筒体的内径为m D HV i 406.11.14.244D 33i =??=??=ππ 将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径i D =1400mm ，查附录，DN=1400mm 时标准椭圆封头曲面高度h1=350mm ，直边高度h2=25mm ，容积h V =0.39773m ，表面积h F =2.23462m 。
过程设备设计课程设计说明书
第一章 设计参数的选择1.1设计参数形式：卧式椭圆形封头储罐 材料：16MnR设计压力：0.78MPa 设计温度：60℃ 全容积：7.5m3 介质名称：硫化剂介质特性：强氧化性，毒性，不易燃第二章 容器强度的计算与校核2.1筒体与封头的厚度计算2.1.1筒体厚度由于该容器存储介质具有中毒毒性，熔点195℃，不易燃。
所以该容器的焊缝采用双面全融透对接接头结构，对该储罐进行局部探伤，所以取焊缝系数0.85φ=。
根据长径比/2~6L D =最为合适，取/4L D =，则4L D =。
则：222224244324i ii i i D DV D L V D D πππ⎛⎫=+=⋅+⨯⋅⋅ ⎪⎝⎭封头所以：337.5130112i ii D D D mmππ=+⇒=查钢板卷焊筒体，规定用筒体内径作为公称直径系列尺寸表，圆整为1300i D mm =。
查JBT4737-95椭圆形封头表1得在封头厚度在6mm 时的3=0.3208m V 封，总深度350H mm =，代入原式反算： 7.5 1.6920.320851704L L mmπ=⨯+⨯⇒=则：/ 5.167/1.3 3.97i L D ==在区间2~6之间，符合要求。
计算厚度[]0.7813003.51821700.850.782c i tcP D mm P δδϕ⋅⨯===⨯⨯--钢板或钢管厚度负偏差1C 应按相应钢材标准名义厚度的规定选取。
当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm ，且不超过名义厚度的6%时，可取1=0mm C 。
由于GB 6654《压力容器用钢板》规定压力容器专用钢板厚度的厚度负偏差不大于0.25mm ，因此使用该标准中钢板厚度超过5mm ，可取1=0mm C 。
根据腐蚀速率直接选取2C ：材料属于单面腐蚀取2=2mm C 。
则： 筒体设计厚度2 3.5182 5.518d C mm δδ=+=+=筒体名义厚度1=+ 5.51806n d C mm δδ+∆=++∆=2.1.2封头厚度选用标准椭圆形封头，其形状系数12162i iD K h ⎡⎤⎛⎫=+=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦，封头采用钢板整体冲压而成，焊接接头系数取 1.0φ=，故封头计算壁厚：[]10.7813002.99217010.50.7820.5c i tckP D mm P δδϕ⋅⨯⨯===⨯⨯-⨯-取22h C mm =，则封头设计厚度2 2.992 4.99d C mm δδ=+=+= 同上取10h C mm =，则封头名义厚度1 4.990 4.99hn d C mm δδ≥+=+=考虑常用钢板的规格和材料采购和焊接上的方便，可取封头壁厚与筒体厚度相同6hn mm δ=2.1.3液压试验应力校核试验压力[][]1701.25 1.250.780.975170T c t P P MPa σσ=⨯⨯=⨯⨯= (或由用户输入)故[]0.90310.5s T MPa σσ≤= 而()()()()0.9751300620158.922620T i e T e P D MPa σσσϕ⨯+--⋅+===⨯--[]T T σσ<，液压试验应力校核合格。
《过程装备课程设计》课程设计大纲
《过程装备课程设计》课程设计大纲课程编号：C064150406课程名称：过程装备课程设计课程类型：专业实践课英文名称：Course design of Process Equipment适用专业：过程装备与控制工程总学时：2周学分：3一、课程设计目的及任务《过程装备课程设计》是学习过程装备设计基础知识、培养学生设计能力的重要教学手段，通过这一实践环节的训练，使学生掌握过程生产装置较完整的设计方法，熟悉过程单元过程及设备设计的基本程序和方法，掌握工艺流程图和化工设备装配图的绘制方法，熟悉查阅和正确使用技术资料，能够在独立分析和解决实际问题的能力方面有较大提高，增强工程观念和实践能力。
其任务是，学生在完成化工单元工艺设计的基础上，进行单元过程典型设备的机械设计，使学生掌握设备选材、结构设计、强度设计、标准选用和工程绘图等基本设计方法，具有化工容器及设备设计的初步能力。
二、课程设计的基本要求1、自觉遵守实验室各项规章制度；2、上机前应预习并编写好上机程序，否则不允许进机房；3、程序设计任务完成后,由老师验收并评分。
1.项目建议书包括：a.项目建设目的和意义；b.产品需求初步预测；c.产品方案和拟建规模；d.工艺技术方案；e.资源、主要原材料、燃料和动力情况；f.建厂条件和厂址初步方案；g.环境保护；h.工厂组织和劳动定员估算；i.项目实施规划设想；j.投资估算和资金筹措设想；k.经济效益和社会效益。
2.设计方案确定，根据任务书提供的条件和要求，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，在此基础上，通过分析比较，选定适宜的流程方案和设备类型，确定原则的工艺流程。
同时对选定的流程方案和设备类型进行简要的论述。
3.工艺流程图设计，绘制可分三个阶段：第一阶段，绘制生产工艺流程草图。
第二阶段，绘制物料流程图。
第三阶段，绘制带控制点工艺流程图。
4.主要设备的工艺设计计算，依据有关资料进行工艺设计计算，即进行物料衡算、热量衡算、工艺参数的优化及选择、设备的结构尺寸设计和工艺尺寸的设计计算。
过程设备设计 课程设计
1.3 压力容器的结构组成（图见p9）(1)筒体(2)封头(3)密封装置(4)开孔与接管(5)支座(6)安全附件1.4 压力容器的分类（根据文献[3]）（1）按设计压力大小分为四个等级低压容器：0.1 MPa ≤p < 1.6 MPa中压容器：1.6 MPa ≤p < 10 MPa高压容器：10 MPa ≤p < 100 MPa超高压容器：p ≥100MPa（2）按容器在生产中的作用原理可分为反应容器、换热容器、分离容器、贮运容器。
SI～工程单位换算关系：2 -61Pa(帕) = 1N/m = 1×10 MPa(兆帕)21kgf/cm = 98100Pa = 0.0981MPa ≈0.1MPa1.4 压力容器的分类（根据文献[3]）（3）按照压力容器安全技术管理进行分类，分为第Ⅰ类压力容器、第Ⅱ类压力容器和第Ⅲ类压力容器，详细的分类方法见p13。
压力容器的综合分类法使得压力容器在设计、制造、运行管理三个方面，能够做到有法可依。
压力容器应力分析2.1 概述（1）压力容器应力分析的目的确定整个容器中最容易发生强度破坏的危险部位及其应力状态，选用合适的强度理论进行壁厚设计和强度校核，是容器设计的重要理论基础。
（2）应力分析的研究方法解析方法：即以弹性、塑性等板壳理论为基础的精确数学解；实验方法：采用电测法、光弹性法等；数值方法：基于应力分析理论基础上的有限元法、差分法等。
本章的应力分析是采用解析方法。
2.1 概述（3）压力容器的结构特点基本上是由球形、圆筒形壳体和椭球形、锥形、平板等封头组成，因此化工容器多数是旋转壳体，由旋转曲面组成，在垂直于对称轴的截面上的投影都是正圆形。
（4）本章讨论的对象承受压力：中低内压力(0.1MPa～10MPa)；壁厚：薄壁(径比K≤1.2)；结构：回转壳体。
可称为：中低(内)压薄壁容器应力分析2.2 回转薄壳应力分析2.2.1 引言2.2.1 引言（1）板壳理论分析对象在已经学过的理论力学中，研究了物体机械运动的一般规律，包括静力学、运动学和动力学。
《过程设备设计》课程设计指导书
目录1 概论 (1)1.1 过程设备设计课程设计的目的和内容 (1)1.2 过程设备设计课程设计的步骤 (1)2 管壳式换热器的机械设计 (2)2.1 概述 (2)2.2 管壳式换热器结构设计及材料选用 (4)2.3 管壳式换热器的受力分析和强度计算 (10)2.4 管壳式换热器标准及基本参数 (12)2.5 管壳式换热器的机械设计举例 (13)参考资料 (15)1 概论1.1 过程设备设计课程设计的目的和内容过程设备设计课程设计是具体应用巩固本课程及有关先修课的理论知识和生产知识，熟悉和了解过程设备设计一般方法和步骤，培养学生工程设计能力、分析和解决实际问题能力的一个重要教学环节。
在课程设计中要求学生注意培养积极思考、深入钻研的学习精神，认真负责、踏实细致的工作作风和保质保量按时完成任务的习惯。
(1)综合运用装控专业基础课及先修课程所学到的知识，理论联系实际，进而得到巩固、加深和发展，提高分析实际问题和解决实际问题的能力。
(2)培养学生工程设计能力，通过全面考虑设计内容及过程参与，使学生初步掌握过程设备设计的一般方法和步骤，为今后的工作实践打下基础。
(3)使学生能够熟悉和运用设计资料，如有关国家或行业标准、手册、图册、规范等，完成作为工程技术人员在设计技能方面的基本训练和独立工作能力培养。
过程设备设计包括工艺设计和机械设计两部分。
工艺设计是根据生产任务提供的工艺条件（包括工作压力、温度、产量、物料性能等），确定设备的结构形式、接管方位以及设备的主要尺寸等。
机械设计是在工艺设计的基础上进行强度、刚度和稳定性设计或校核计算，对设备的内容、外附件进行选型和结构设计计算，最后绘制设备的装配图和零部件施工图。
本课程设计，要求在规定的时间内每人完成一种典型设备的机械设计，完成设备总装配图一张（1号图纸）、零部件图一张（由教师根据情况安排指定）、设计计算说明书一份。
1.2 过程设备设计课程设计的步骤(1)准备阶段在准备阶段应认真结合设计任务、要求和内容，熟悉了解有关典型设备的结构、现场参观或读懂几张典型设备图；准备好设计资料、手册和绘图用具。
过程设备设计课程设计
前言本次设计主要在于巩固过程设备设计这门课程所学的相关知识，是该课程的一个总结性教学环节。
在整个教学计划中，它培养学生初步掌握化工设备工程设计的过程，熟悉设计之中所设计的标准，规范的内容和使用方法，是毕业设计的一次预演。
过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是化工，炼油，轻工，交通，食品，制药，冶金，纺织，城建，海洋工程等传统部门所必需的关键设备。
一些新技术领域，如航空航天技术，能源技术等，也离不开过程设备。
而压力容器是广泛用于各种行业的特种设备。
由于涉及人的生命和工业生产安全，历来受到国家及有关各级行政部门的高度重视，制订了一系列法规、规定和条例。
而过程设备设计这门课正是压力容器设计的核心课程。
我们这次主要是关于液化石油气储罐的设计。
主要指导思想是：1.选材合理，备料方便；2.结构设计保证工艺过程顺利和进行并使得运输，安装盒维修方便。
3.全部设计工作均符合现行标准和规范。
4.保证设备安全。
第一章 设计参数的选择设计题目：液化石油气储罐设计 已知条件：工作压力为0.79MPa ，在武汉地区储罐的工作温度为-19℃~50℃，容积为853m 。
分析：此设备为低压容器，液化石油气为易燃气体，因此其应为第二类压力容器。
设计压力：取最高工作压力的1.1倍，即 1.10.790.869P MPa =⨯=。
设计温度：最高工作温度为50℃，一般当W T >15℃时，介质设计温度应在工作温度的基础上加15~30℃，故可取设计温度为70℃。
主要受压元件材料的选择：0.869P MPa =，设计温度为70℃，综合考虑安全性和经济性，查询有关资料，选择16MnR （Q345R ），假设壳体厚度在6~16mm 范围内，查表GB150中表4-1可得[]170MPa σ=，[]170tMPa σ=，R 345eL MPa =。
第二章 容器强度的计算及校核2.1 封头与筒体的厚度计算：2.1.1 考虑采用双面对接焊，局部无损擦伤，焊接接头系数取0.85ϕ=。
过程设备设计课程教学大纲
《过程设备设计》课程教学大纲课程编号：04021001课程名称：过程设备设计英文名称：Process Equipment Design课程类型: 必修课课程性质：专业课总学时：64 讲课学时：58 实验（实践）学时：6学分：4适用对象: 过程装备与控制工程专业全日制本科学生先修课程：高等数学、弹性力学、材料力学、化工原理、机械原理、机械制图、金属工艺学一、编写说明（一）制定大纲的依据依据教育部过程装备与控制工程专业教学指导分委员会制定的过程装备与控制工程专业培养方案，并参照本学科专业人才培养规格与培养模式的要求进行编写。
（二）课程简介本门课程以过程设备的工程设计为主线，结合这条主线来阐述有关的容器应力分析理论以及中低压容器设计，适当介绍高压容器以及诸如分析设计、疲劳设计、防脆断设计等容器设计理论新方法等技术进展。
（三）课程的地位与作用通过本课程的学习应使学生了解过程设备与其他类型设备的共性与个性，而且应注意到过程设备自身的特点，从而掌握其基本原理与设计思路。
（四）课程性质、目的和任务《过程设备设计》是过程装备与控制工程专业的一门必修专业课，且是一门综合性的技术基础课。
学习的目的在于使学生获得必要的机械基础知识，初步具有压力容器和过程设备的设计能力。
其任务是着重阐明设备的结构原理，根据受载情况进行应力分析与强度计算，并按各种规范进行机械设计，并运用基本理论解决工程实际问题。
（五）与其他课程的联系本课程安排在《高等数学》、《工程力学》、《化工原理》、《机械原理》、《工程制图》、《金属工艺学》等相关课程之后。
（六）对先修课的要求《高等数学》对本门课程的支持点：曲率半径、曲率中心、导数、积分等；《材料力学》对本门课程的支持点：板、壳理论等；《化工原理》对本门课程的支持点：常见的工艺过程等；《机械原理》对本门课程的支持点：相关的机械零部件结构等；《机械制图》对本门课程的支持点：能够熟练阅读工程图纸；《金属工艺学》对本门课程的支持点：金属材料的性能等。
过程设备制造课程设计
过程设备制造课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握过程设备制造的基本原理、方法和工艺，能够运用所学知识进行简单的设备设计和制造。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：学生需要掌握过程设备的基本概念、类型和性能，了解设备制造的工艺流程和关键技术，熟悉相关的设计规范和标准。
2.技能目标：学生能够运用所学知识进行设备设计和制造的基本操作，具备分析和解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对过程设备制造行业的兴趣和热情，增强工程实践能力和创新意识，树立正确的工程伦理观念。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.过程设备的基本概念、类型和性能：包括反应器、换热器、分离器等常见设备的特点和应用。
2.设备制造的工艺流程和关键技术：包括铸造、焊接、热处理等工艺过程，以及无损检测、质量控制等关键技术。
3.设备设计规范和标准：包括ASME、GB等标准，以及相关的设计软件和工具的使用。
4.设备制造实例分析：通过具体案例，分析设备制造过程中的难点和解决方案。
三、教学方法为了达到上述教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.讨论法：通过分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够将理论知识应用于实际工程实践中。
4.实验法：通过动手实验，使学生熟悉设备的制造工艺和操作技巧。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《过程设备制造》等。
2.参考书：提供相关的专业书籍，供学生深入学习。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等教学课件，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备齐全的实验设备和器材，确保学生能够进行充分的实践操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个部分：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。
过程设备设计课程设计
过程设备设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程设备设计的基本原理，理解设备设计在工程实践中的应用。
2. 使学生了解过程设备设计中涉及的力学、材料科学、热力学等基础知识，并能运用这些知识分析设备结构及工作原理。
3. 帮助学生掌握过程设备设计的相关标准和规范，提高他们对工程质量的把控能力。
技能目标：1. 培养学生运用CAD等软件进行过程设备设计的能力，提高其图纸绘制和设计表达水平。
2. 让学生通过课程学习，能够独立完成小型过程设备的设计方案，包括设备选型、工艺参数计算等。
3. 培养学生运用工程计算软件进行设备强度、稳定性等计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程设备设计的兴趣，激发他们探索新知识、新技术的热情。
2. 培养学生的团队协作精神，提高他们在项目实施过程中的沟通、协作能力。
3. 强化学生的工程伦理观念，使他们认识到工程质量对社会、环境和企业的重要性，树立良好的职业操守。
本课程针对高年级学生，具有较强的实践性和应用性。
通过本课程的学习，使学生能够将所学理论知识与实际工程相结合，提高解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重培养学生的动手操作能力和创新意识，使他们在掌握基本知识技能的同时，形成积极的情感态度和价值观。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供了明确的方向。
二、教学内容1. 过程设备设计基本原理：包括设备设计的基本概念、设计原则、设计流程等，对应教材第1章内容。
2. 过程设备结构与工作原理：分析常用过程设备（如反应釜、塔器、换热器等）的结构特点、工作原理及设计要点，对应教材第2章内容。
3. 过程设备设计相关基础知识：涵盖力学、材料科学、热力学等基础知识在过程设备设计中的应用，对应教材第3章内容。
4. 设备设计相关标准和规范：介绍我国过程设备设计的相关标准和规范，强调工程质量与安全，对应教材第4章内容。
5. 设备设计软件应用：学习CAD等软件在过程设备设计中的应用，进行图纸绘制和设计表达，对应教材第5章内容。
过程设备基础课程设计
过程设备基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程设备的基本概念、分类及在工业中的应用。
2. 使学生了解过程设备的设计原理、流程及关键参数。
3. 引导学生理解过程设备的安全、环保和节能要求。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际工程问题的能力。
2. 提高学生查阅相关资料、进行设备选型及工艺流程设计的能力。
3. 培养学生运用计算机软件进行过程设备模拟和优化的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程设备专业的兴趣，激发学生的求知欲和探索精神。
2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力。
3. 培养学生的安全意识、环保意识和职业道德，使其具备良好的职业素养。
本课程针对高年级学生，结合过程设备基础知识，注重理论与实践相结合，旨在培养学生的工程实践能力。
课程目标具体、可衡量，既符合学科特点，又充分考虑了学生的认知水平和教学要求。
通过本课程的学习，学生将能够掌握过程设备的基本知识，提高解决实际问题的能力，为将来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 过程设备概述：介绍过程设备的概念、分类及其在工业生产中的应用。
教材章节：第一章 绪论2. 过程设备设计原理：讲解设备设计的基本原理、方法和步骤，以及设计过程中涉及的关键参数。
教材章节：第二章 过程设备设计原理3. 过程设备结构与性能：分析典型过程设备的结构特点、工作原理及性能指标。
教材章节：第三章 过程设备结构与性能4. 过程设备选型与应用：讨论过程设备选型的原则、方法和应用实例。
教材章节：第四章 过程设备选型与应用5. 过程设备工艺流程设计：介绍工艺流程设计的基本原则、方法和实践案例。
教材章节：第五章 过程设备工艺流程设计6. 过程设备安全、环保与节能：阐述过程设备在安全、环保和节能方面的要求及措施。
教材章节：第六章 过程设备安全、环保与节能7. 计算机辅助过程设备设计：介绍计算机软件在过程设备设计中的应用及操作方法。
教材章节：第七章 计算机辅助过程设备设计教学内容按照课程目标进行科学、系统地组织，确保学生能够逐步掌握过程设备基础知识。
过程设备课程设计讲稿
7.4管板孔直径和允许偏差
见表4-17。
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五、列管式换热器机械结构设计 （指导书第四章第二节）
1、传热管与管板的连接
1.1
强度胀接 1.2 强度焊接 1.3 胀焊结合
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2、管板与壳体及管箱的连接
2.1 管板与壳体的连接 延长部分兼作法兰的管板 不带法兰的管板 2.2 管板与管箱的连接 固定管板式换热器管板与管箱的连接 浮头式、填料函式、U形管式换热器和釜式重沸器管板与壳体 及管箱的连接 一般用管箱法兰、壳体法兰将管板夹持固定而成为固定端 管板，另一端无论有无管板均是自由伸缩。
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F1 F3 应力评定： 管壁应力： t 2[ ]tt At （1）管子和壳体的轴向应力校核
壳壁应力： S F1 F2 2[ ]tS AS
（2）管子和管板连接处的拉脱力校核 ta 要求：q [q] d 0 l
其中： q----管子和管板连接处的拉脱力 a----单根换热管的横截面积 l----管子与管板的胀接深度
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7.2 浮动端管板外径确定 一般有两种方式： 7.2.1 若采用标准内径作为壳体内径时，浮头 管板外径为： Do = Di - 2b1 详见指导书P107。这种方法是通过标准内 径求出管板直径D0，再求出最大布管直径DL， 但根据传热面积所确定的管子根数能否合理排 进DL中，可能需反复计算。
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5、 防冲挡板 防止壳程物料进口处流体冲刷换热管而设置，一般 当壳程介质为气体和蒸汽时需设置防冲挡板。
6、接管 已给定，接管高度估算后应圆整到标准尺寸，见表 4-12、4-13。接管位置最小尺寸的估算。 接管法兰的选取：见附录四：管法兰。
固定管板式换热器设计过程设备设计课程设计
目录令狐采学1.换热器选型和工艺设计31.1设计条件31.2换热器选型41.3工艺设计41.3.1传热管根数的确定41.3.2传热管排列和分程方法41.3.3壳体内径52 换热器结构设计与强度校核52.1 管板设计52.1.1管板材料和选型52.1.2管板结构尺寸62.1.3管板质量计算62.2法兰与垫片62.2.1管箱法兰与管箱垫片72.3 接管72.3.1接管的外伸长度82.3.2 接管位置设计82.3.3 接管法兰102.4管箱设计102.4.1管箱结构形式选择112.4.2管箱最小长度112.5 换热管122.5.1 布管限定圆122.5.2 换热管与管板的连接122.6 拉杆与定距管122.6.1 拉杆的结构形式132.6.2 拉杆的直径、数量及布置132.6.3 定距管142.7防冲板142.7.1防冲板选型142.7.2防冲板尺寸142.8 折流板152.8.1 折流板的型式和尺寸152.8.2 折流板的布置152.8.3 折流板重量计算153.强度计算163.1壳体和管箱厚度计算163.1.1 壳体、管箱和换热管材料的选择163.1.2 圆筒壳体厚度的计算173.1.3 管箱厚度计算183.2 开孔补强计算193.2.1 壳体上开孔补强计算193.3 水压试验193.4支座203.4.1支反力计算如下：203.4.2 鞍座的型号及尺寸214焊接工艺设计224.1.壳体与焊接224.1 .1壳体焊接顺序224.1.2 壳体的纵环焊缝234.2 换热管与管板的焊接234.2.1 焊接工艺234.2.2 法兰与短节的焊接234.2.3管板与壳体、封头的焊接244.2.4接管与壳体焊接24总结24参考文献251.换热器选型和工艺设计1.1设计条件1.2换热器选型 管程定性温度 壳程定性温度管壳程温差故初步选择不带膨胀节的固定管板式换热器（双管程）。
根据介质特性初步选择换热管材料为20号碳钢，壳体材料为Q245R1.3工艺设计1.3.1传热管根数的确定 已知换热管外径，内径，换热面积S=90,管程数为2。