化工设备与材料教学大纲(0803版)专 (1)

《化工设备与材料》课程教学大纲

一、课程的基本情况

课程中文名称:化工设备与材料

课程英文名称：Chemical Equipment and Material

课程代码： 2202047

课程类别：专业基础课

课程性质：必修课

课程学分：2.5

总学时：46 讲课学时：46 实验学时：0

授课对象：应用化工技术专业专科二年级学生

前导课程：大学物理机械制图机械设计基础

二、教学目的

《化工设备与材料》是应用化工技术类专业一门综合性的机械类技术基础课，包括工程力学、化工设备材料与焊接和化工容器设计三大部分。其任务是使学生具备基本工程力学知识，了解化工设备的选材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工设备的设计计算方法和过程及典型设备的结构设计与计算，强化化工类专业专科生对化工设备的机械知识和设计能力。

三、教学基本要求

第一章物体的受力分析及其平衡条件

1.1 力的概念和基本性质

1.2 力矩与力偶

1.3 物体的受力分析及受力图

1.4 平面力系的平衡方程

基本要求：了解力、力矩与力偶的概念。掌握力的平移定理、常见典型约束性质与约束反力的确定、物体和简单物体系统受力图的画法、平面力系平衡的必要与充分条

件。

重点与难点：几种典型约束的约束反力；物体的受力分析及受力图的绘制

第二章直杆的拉伸和压缩

2.1直杆的拉伸和压缩

2.2拉伸和压缩时材料的机械性质

2.3拉伸和压缩的强度条件

基本要求：掌握以下内容：1. 轴向拉伸和压缩的概念；2. 轴向拉伸与压缩时直杆横截面上的内力和应力、许用应力、强度条件、应力集中的概念；3. 轴向拉伸或压缩时

的变形、拉伸和压缩时材料的力学性能。

重点与难点：轴向拉伸和压缩的受力特点和变形计算

第三章直梁的弯曲

3.1梁的弯曲实例与概念

3.2梁横截面上的内力 -- 剪力与弯矩

3.3弯矩方程与弯矩图

3.4梁弯曲时横截面上的正应力及其分布规律

3.5梁弯曲时的强度条件

3.6梁截面合理形状的选择

3.7梁的弯曲变形

基本要求：掌握以下内容：1.平面弯曲的概念、剪力和弯矩、剪力图和弯矩图、纯弯曲梁的正应力计算和强度计算、常用截面的惯性矩计算、梁的挠度和转角；2.积分

法和叠加法求梁的挠度和转角。

重点与难点：平面弯曲的内力及应力计算。

第四章组合变形和强度

4.1基本变形小结

4.2复杂应力状态

4.3强度理论

4.4弯曲和拉压的组合作用

4.5圆轴弯曲和扭转的组合作用

基本要求：理解应力状态的概念和三向应力状态下一点的最大剪应力，掌握二向应力状态分析和强度理论。

重点与难点：二向应力状态分析；强度理论

第五章化工设备材料及其选择

5.1 概述

5.2 材料的性能

5.3碳钢与铸铁

5.4 合金钢

5.5 有色金属材料

5.6 非金属材料

5.7化工设备的腐蚀及防腐措施

5.8化工设备材料的选择

基本要求：了解金属材料的力学性能、物理性能、化学性能和加工工艺性能、化工设备的腐蚀类型及防腐措施。掌握碳钢、合金钢、铸铁等金属材料的性能、分类及编号，

一般了解有色金属与非金属材料的性能及应用，掌握给化工设备选择合适的材

料的经常知识。

重点与难点：材料的机械性能；金属材料的分类及牌号

第六章焊接

6.1电弧焊

6.2焊接接头和坡口形式

6.3焊接材料

6.4焊接缺陷与焊接质量检验

基本要求：了解电弧焊的基本概念、各种电弧焊的原理和特点；了解电焊条的组成、类型及用途；了解焊接质量检验的各种方法。掌握焊接接头基本概念、基本型式、工

作性能；掌握各种焊接缺陷产生的原因。

重点与难点：各种焊接缺陷产生的原因

第七章容器设计基础

7.1概论

7.2 内压薄壁容器设计

7.3外压圆筒设计

7.4封头的设计

基本要求：掌握以下内容：1.容器的结构和分类；2.容器机械设计的基本要求；3.容器的标

准化设计；4.回转壳体的几何特性；5.回转壳体薄膜应力的计算及其适用条件；

6.典型回转壳体（圆筒、球壳、椭圆壳、锥壳等）薄膜应力的求取；

7.内压圆

筒边缘应力的概念、特点以及对它的处理。8.薄壁圆筒形容器和球壳的设计；

9.设计参数的确定；10.容器的压力试验及校核；11.凸形封头设计；12.锥形封

头设计；13.平板封头设计；14.封头的结构特性及选择。15.外压容器的失效形

式和分类；16.临界压力的概念，长圆筒、短圆筒的临界压力Pcr和临界长度Lcr

的计算以及影响临界压力的因素；17.外压圆筒设计的图算法；18.外压球壳与

凸形封头（碟形封头、椭圆形封头）设计的图算法。

重点与难点：容器的结构与分类；典型回转壳体的应力分析；薄壁圆筒形容器和球壳的设计；

外压圆筒与椭圆形封头设计的图算法

第八章容器零部件设计

8.1 法兰联接

8.2 容器支座

8.3容器的开孔与附件

基本要求：掌握以下内容： 1.法兰连接的组成、密封原理，法兰的结构与分类，影响法兰密封的因素，法兰标准以及选用法兰标准的主要参数；2.支座的分类和结构；

3.容器开孔补强的设计原则、补强结构的形式、适用的开孔范围和不另行补强

的最大开孔直径；4.容器附件。

重点与难点：影响法兰密封的因素；容器的开孔补强

第九章塔设备强度设计计算

9.1塔体的强度计算

9.2裙座的强度计算

基本要求：了解塔所承受载荷的特点。掌握以下内容： 1. 塔体和裙座承受的各项载荷计算及强度校核步骤；2.塔体壁厚的校核方法。

重点与难点：塔体和裙座承受的各项载荷计算及强度校核步骤

第十章容器设计举例

基本要求：掌握以下内容： 1.容器设计的整体步骤；2. 容器各部件的选型、计算

重点与难点：容器各部件的选型、计算

四、课程内容与学时分配

课程内容与学时分配表

内容

学时

1 第一章物体的受力分析及其平衡条件2

2 第二章直杆的拉伸和压缩4

3 第三章直梁的弯曲6

4 第四章组合变形和强度4

5 第五章化工设备材料及其选择6

6 第六章焊接 4

7 第七章容器设计基础10

8 第八章容器零部件设计4

9 第九章塔设备强度设计计算2

10第十章容器设计举例2

11机动 2