化工设备基础-第四章-王绍良-教案
化工设备基础知识(化工设备主要零部件)课件
受高压 化工设备基础知识(化工设备主要
11
零部件)课件
标准管法兰的种类
化工设备基础知识(化工设备主要
12
零部件)课件
板式平焊法兰弯曲应力
化工设备基础知识(化工设备主要
13
零部件)课件
法兰连接的密封
❖ 密封机理（以螺栓法兰连接为例） ❖ 法兰密封面的)课件
密封垫片
❖ 非金属软垫片（JB/T4704－2000）
耐油石棉橡胶板 T使≤200℃
石棉橡胶板
T使≤350℃
用于平面密封面、凹凸面密封面
标记
❖ 缠绕式垫片（JB/T4705－2000） 标记
❖ 金属包垫片（JB/T4706－2000）
化工设备基础知识(化工设备主要
21
零部件)课件
非金属软垫片标记
例：垫片G－1000－2.50 JB/T4706-2000
0C化工r1设8备N基i础9知识(化工设备主要
25
零部件)课件
常用管法兰密封面
突面、全平面 适用于板式平焊法兰
突面、凹凸面、榫槽面、全平面 适用于带颈平焊法兰
标记
化工设备基础知识(化工设备主要
26
零部件)课件
管法兰密封面
HG20592 法兰□ □ －□ □ □ □
安全要求——刚度、强度、密封、耐蚀 广泛使用法兰连接
化工设备基础知识(化工设备主要
4
零部件)课件
法兰连接
❖ 法兰
✓ 压力容器法兰 ✓ 管法兰
❖ 法兰连接的密封 ❖ 小结 ❖ 作业
化工设备基础知识(化工设备主要
5
零部件)课件
法兰
化工设备基础知识(化工设备主要
《化工设备基础》(高教版)1.1 初识压力容器 同步教案
2.压力容器基础知识讲解（10分钟）
目标：让学生了解压力容器的基本概念、组成部分和原理。
过程：
讲解压力容器的定义，包括其主要组成元素或结构。
详细介绍压力容器的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。
3.压力容器案例分析（20分钟）
目标：通过具体案例，让学生深入了解压力容器的特性和重要性。
2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。例如，提供压力容器实物图片、分类图表，以及压力容器工作原理的视频，帮助学生形象地理解压力容器的概念和分类。
3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。准备压力容器模型、压力表、温度计等实验器材，让学生亲自动手操作，加深对压力容器工作原理的理解。
4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。设置分组讨论区，鼓励学生积极参与课堂讨论，共同探讨和解决难点问题。同时，设置实验操作台，让学生在课堂上亲自动手操作，加深对压力容器工作原理的理解。
5.网络资源：提供相关网站链接，如化工设备相关网站、在线学习平台等，方便学生课后查阅资料，拓展知识面。
-参与在线论坛和社区，与其他学生和专业人士交流讨论。
-观看在线视频教程，学习压力容器的设计、制造和维护方面的知识。
-参与实验室或实习活动，亲身体验压力容器的工作原理和操作。
-研究压力容器在实际工业应用中的案例，了解其在化工生产中的重要性和挑战。
3.拓展练习题：
-设计一个压力容器，满足特定的使学生认识到压力容器作为化工生产中的重要设备，对于保障国家能源安全和经济发展具有重要意义。同时，通过学习压力容器的基本知识，培养学生的科学精神，使学生能够运用科学的方法分析问题、解决问题。此外，本节课还注重培养学生的法治意识，使学生了解压力容器的设计、制造和维护等方面的法律法规，提高学生的法律素养。最后，本节课鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的公共参与意识，使学生能够在课堂上积极发表自己的观点和见解。
化工设备机械基础电子教案
化工设备机械基础电子教案一、课程介绍1.1 课程名称：化工设备机械基础1.2 课程性质：专业基础课程1.3 课程目标：使学生掌握化工设备机械基础知识，培养学生对化工设备的认识和运用能力。
1.4 教学方法：采用讲授、实践、讨论相结合的方法。
二、教学内容2.1 化工设备的分类及特点2.2 化工设备的主要参数2.3 化工设备的材料及选用2.4 化工设备的常用机械零部件2.5 化工设备的结构与设计原则三、教学安排3.1 学时：48学时3.2 教学方式：理论教学与实践教学相结合3.3 教学过程：（1）第1-8学时，讲授化工设备的分类及特点、主要参数；（2）第9-16学时，讲授化工设备的材料及选用、常用机械零部件；（3）第17-24学时，讲授化工设备的结构与设计原则；（4）第25-48学时，进行实践教学，包括实地参观、操作演示等。
四、教学方法与手段4.1 教学方法：（1）采用多媒体课件进行理论教学，增强学生的直观感受；（2）通过实践教学，使学生更好地理解理论知识；（3）组织课堂讨论，促进学生思考和交流。
4.2 教学手段：（1）多媒体课件；（2）教材、参考书；（3）实践教学场地及设备。
五、课程考核5.1 考核方式：期末考试5.2 考试内容：涵盖本课程所有教学内容。
5.3 考试形式：闭卷考试5.4 考试时间：120分钟5.5 成绩构成：期末考试成绩，占80%；平时成绩，占20%。
六、教学资源6.1 教材：《化工设备机械基础》6.2 参考书目：《化工设备设计原理》、《机械设计基础》等。
6.3 教学课件：制作多媒体课件，包括文字、图片、动画和视频等。
6.4 实践教学场地及设备：化工设备实物、模型、实验仪器等。
七、教学评价7.1 学生评价：通过问卷调查、访谈等方式，了解学生对课程的评价，以便对教学进行改进。
7.2 同行评价：邀请同行对教学质量进行评价，提出改进建议。
7.3 教学效果评价：关注学生在课程学习过程中的表现，以及期末考试成绩，评估教学效果。
《化工设备基础》王绍良 第三版 课件压力容器安全附件
热电偶温度计测温系统示意图
图 热电偶示意图
1—热电偶；2—导线；3—测量仪表
热电偶：两种不同的金属A和B构成闭合回路， 当两个接触端T﹥T0时，回路中会产生热电势。
热电势由两种材料的 接触电势和单一材料
的温差电势决定
1、容器安全装置-热电阻测温仪表
1、容器安全装置作用
化工容器在一定的操作压力和操作温度下运行， 化工容器的壳体及附件依据操作压力和操作温度进行设计 和选择。
泄压装置-安全阀、爆破片 参数监测-压力表、测温仪
1、容器安全装置-安全阀
弹簧式安全阀： • 阀座、阀头、 • 顶杆、弹簧、 • 调节螺栓等零件组成。
1、容器安全装置-安全阀
4、液位计是（ ）压力容器内液面位置变化的安全装置。 A.控制 B.显示 C.控制和显示
1、容器其他附件-手孔与人孔
• 目的：检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。 • 选用标准：手孔（HG21515～21527-95）
人孔（HG21528～21535-95） 根据设备公称压力，工作温度以及所用材料等按标准直接选用。
法兰、安全阀、爆破片、 测温仪、液面计、视镜、 接管与凸缘
• 爆破片： 当压力容器的压力超过爆破片爆破压力时，爆破片 即自行爆破泄压，防止压力容器爆炸事故的发生
使用场合： 介质具有粘性、不洁净 容器内压力急剧上升 剧毒介质或昂贵气体 要求全量泄放
1、容器安全装置-爆破片
• 爆破片选用：
根据介质性质、工艺条件、载荷特性等选用爆破片
一般爆破片装置在2~3年内更换，对腐蚀性、毒性介质 与苛刻条件下使用的爆破片，应缩短更换周期
【VIP专享】化工第四章教案
内容提要：
介绍化工中的分离方法；用相对挥发度表示的气液平衡关系；阐明 精馏的基本原理，然后通过物料衡算导出精馏塔的精馏段和提馏段操 作线方程，讨论精馏塔理论塔板数和实际塔板数的计算原理和方法； 回 流比对精馏操作的影响与选择，最后对精馏设备作简单介绍。
第一节 概述
蒸馏是低沸点组分由液相进入气相，高沸点组分留在液相的一种液气 之间的传质过程，这个传质过程的理论依据就是各种物质的挥发性（液体 能够挥发为蒸气的能力）的差异，或者就是沸点的差异。
常压下不能分离 或达不到分离要求
物质不 能承受高温的情况
混合物 的组分
双组分: 如乙醇-水体系,苯-甲苯体系等。 多组分: 例如原油的分离。
操作 方式
间歇:多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续:多用于大批量工业生产中。
第二节 气液相平衡
一、理想溶液的气液相平衡：
1.理想溶液：
理想溶液是混合液中指各组分的性质极相近、分子的结构相似，分子间 无缔合作用、同种分子之间和异种分子间作用力相等的溶液 。 理想溶液在形成的过程中，既没有容积效应，又没有热效应。 2.理想物系：
乙醇水 体系的蒸馏分离
汽相: 醇富集
冷凝
乙醇 产品
乙醇 水 加 热
液相: 水富集
冷却
废水
1、蒸馏操作的用途
许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如石油炼制品的分 离，有机合成产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离混 合液的方法有多种，工业上最常用的是蒸馏、精馏或萃取。
蒸馏操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置
理想物系是指由气液组成的一个体系，这个体系应符合以下条件： (1)液相为理想溶液，各组分的蒸气压服从拉乌尔定律。 (2)气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律。
化工设备基础-第四章-王绍良-教案
第四章压力容器一、容器的分类与结构图24卧式容器的结构简图（二）分类第一种：按设计压力分类按承压方式，压力容器可分为压容器与外压容器。
压容器又可按设计压力（P）大小分为四个压力等级。
外压容器中，当容器的压力小于O.IMPa时又称为真空容器。
第二种：按作用原理（即用途）分类第三种：按安全技术管理分类第四种：按容器壁温分类，可分为常温、中温、高温和低温容器四种。
第五种：按壁厚分类，分为薄壁容器（8/DS0.1）和厚壁容器6/DA0.1二、容器机械设计的基本要求在进行压力容器机械设计时，它的总体尺寸、零部件尺寸由工艺条件决定或由经验所得, 因此我们这里主要是指结构设计。
要求有以下几个方面。
（-）安全性1、强度：强度就是容器抵抗外力破坏的能力。
容器应有足够的强度，否则造成事故。
2、刚度：是指容器或构件在外力作用下维持原有形状的能力。
承受压力的容器或构件，必须保证足够的稳定性，以防止被压瘪或出现折皱。
3、密封性：设备密封的可靠性是安全生产的重要保证之一，因为化工厂中所处理的物料中很多是易燃、易爆或有毒的，设备的物料如果泄漏出来，不但会造成生产上的损失，更重要的是会使操作人员中毒，甚至引起爆炸；反过来，如果空气混入负压设备，亦会影响工艺过程的进行或引起爆炸事故。
因此，化工设备必须具有可靠的密封性，以保证安全和创造良好的劳动环境以及维持正常的操作条件。
4、耐久性：化工设备的设计使用年限一般为10年― 15年，但实际使用年限往往超过这个数字，腐蚀、疲劳、端变或振动等，都会影响耐久性，尤其是腐蚀，所以以后的设计中会看到考虑腐蚀余量。
（二）可行性包括制造、安装、操作、维修及运输的可能性、方便性。
（三）经济性指五个方面。
①单位生产能力；②消耗系数：③设备价格：④管理费用：包括劳动工资、维护和检修费用等。
管理费用降低，产品成本也随之降低。
但管理费用不是一个孤立的因素，例如有时采用高度自动化的设备，管理费用是降低了，但投资则会增加。
《化工设备基础》课件
1
分类
介绍反应釜、分离设备、传输设备、流
组件
2
体设备、固体设备等各种化工设备的分 类及应用领域。
介绍各种化工设备的组件，例如反应釜
中的搅拌器、夹套、加热器等，以及分
离设备中的分离腔、乳化器等。
3
原理
详细讲解化工设备的的工作原理，例如 反应釜中的批次式反应和连续式反应， 以及分离设备中的相对运动原理等。
2
故障措施
讲解常见故障的处理措施，例如机械故障、电气故障、液压故障等，并提供相应解决方案。
实例分析
经典实例
以化工行业典型企业为案例，讲 解其建设、设备选型、生产流程 等方面的经验。
维护案例
以化工企业的设备维护为案例， 讲解设备维护的重要性，以及如 何科学合理地进行维护。
安全案例
以近年来化工企业发生的安全事 故为案例，提醒学员在设计、选 型、生产、运营等方面如何注意 安全。
总结与展望
1 课程
总结整个课程的关键点，让学员再次重温化工设备基础知识。
2 前景
探讨化工设备发展的前景，以及行业未来的发展趋势。
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化工设备选型与设计
要点
讲解选型的重点，如投资成本、 维护成本、设计、生产能力等方 面。
原则
讲解设备的基本设计原则，如安 全、经济、环保等。
流程
详细介绍设备的设计流程，包括 需求分析、方案设计、细节考虑、 招标、实施等。
化工设备维护与故障处理
1
维护方法
介绍常见化工设备的维护方法，如清洗、检修、校准、润滑等。
《化工设备基础》PPT课 件
本课程将带您深入了解化工设备相关的背景、概述、常见设备、选型设计、 维护以及实例分析。让您全面把握化工设备的基础知识。
《化工设备机械基础》课程教学大纲
《化工设备机械基础》课程教学大纲《化工设备机械基础》课程教学大纲制定人：吴淑晶教学团队审核人：门勇开课学院审核人：饶品华课程名称：化工设备机械基础/ Fundamental Chemical Process Equipment课程代码：040320适用层次（本/专科）：本科学时：32 学分：2 讲课学时：30 上机/实验等学时：2 考核方式：考查先修课程：高等数学、机械制图适用专业：化学工程与工艺、制药工程教材：喻健良，王立业，刁玉玮．化工设备机械基础（第七版），“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，大连：大连理工大学出版社，2013．主要参考书：1.董大勤．化工设备机械基础．北京：化学工业出版社，2003.2.喻健良．化工设备机械基础．大连：大连理工大学出版社，2009.3.潘永亮．化工设备机械基础．北京：科学出版社，2007.4.全国压力容器标准化技术委员会．GB150-1998《钢制压力容器》．北京：学苑出版社，1998.5.全国压力容器标准化技术委员会．GB151-1999《管壳式换热器》．北京：学苑出版社，1999.一、本课程在课程体系中的定位培养学生化工设备设计的初步能力。
二、教学目标1.培养学生的工程意识。
2.培养学生分析问题和解决问题的能力。
3.培养学生化工设备设计的初步能力。
三、教学效果通过本课程的学习，学生可具备：1.掌握化工设备常用材料及选材原则。
2.了解化工容器规范设计的基本知识。
3.了解压力容器使用和管理等方面的基本知识。
4.了解理论知识与工程实际的联系，培养学生的工程意识。
5.分析问题和解决问题的能力。
6.化工设备设计的初步能力。
四、教学内容与教学效果对照表五、教学内容和基本要求第1篇化工设备材料第1章化工设备材料及其选择教学内容：概述；材料的性能；金属材料的分类及牌号；碳钢与铸铁；低合金钢及化工设备用特种钢；化工设备的腐蚀及防腐措施；化工设备材料的选择。
教学要求：了解化工设备选材的重要性和复杂性；掌握材料的力学性能指标；掌握金属材料分类及牌号；掌握碳钢、低合金钢、特殊性能钢的种类；了解化工设备选材的原则；熟练运用化工设备选材原则解决选择材料问题。
化工设备基础课程设计
化工设备基础课程设计一、引言化工设备是化工工程中不可缺少的重要组成部分，它们承担着诸如反应、分离、传热、传质等的功能，广泛应用于石油化工、化学工艺以及其他相关领域。
本课程设计旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生对化工设备的了解和应用能力。
1.掌握常见化工设备的基本工作原理和设计方法；2.能够利用已有的化工设备数据和实验结果，进行设备的选型和尺寸估算；3.学会使用计算机辅助设计工具进行设备的模拟和优化；4.培养学生的团队合作能力和实践操作能力。
1. 化工设备的分类与工作原理（理论课程）在本节课中，学生将学习常见化工设备的分类以及其工作原理。
涉及的设备包括反应器、蒸馏塔、萃取塔、换热器等。
通过理论讲解和实例分析，学生将掌握设备的基本工作原理，了解其在化工过程中的应用。
2. 化工设备的设计方法与软件应用（实践课程）在实践课程中，学生将学习使用常见的化工设备设计手册，了解设备的设计方法和步骤。
同时，学生还将使用计算机辅助设计软件，如ASPEN Plus等，进行设备的模拟和优化。
通过实践操作，学生能够掌握设备设计的基本流程和关键问题，并具备基本的设计能力。
3. 设备选型与尺寸估算（实践课程）本节课程将围绕设备的选型和尺寸估算展开。
学生将首先学习如何根据化工过程的要求，选择合适的设备类型和规格。
然后，学生将学习如何根据已有的设备数据和实验结果，进行设备尺寸的估算。
通过实践操作，学生能够运用所学知识，进行合理的设备选型和尺寸估算。
4. 设备实验与数据分析（实践课程）实验是化工工程中不可或缺的一部分，本节课程将着重介绍设备实验的方法与技巧。
学生将参与化工设备实验的设计和操作，并利用所得的数据进行分析和总结。
通过实践操作，学生将培养实验操作能力和数据处理能力。
四、课程设计评价为了全面评价学生在课程设计中的表现，我们将采用如下评价方式：1.课程设计报告：学生需要提交完整的课程设计报告，内容包括设计思路、计算过程、结果分析等。
《化工设备基础》(高教版)2.1 初识塔设备 同步教案
（四）巩固练习（预计用时：5分钟）
随堂练习：
随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对塔设备知识的掌握情况。
鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决塔设备问题。
错题订正：
针对学生在随堂练习中出现的塔设备错误，进行及时订正和讲解。
引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。
《化工设备基础》（高教版）2.1初识塔设备同步教案
授课内容
授课时数
授课班级
授课人数
授课地点
授课时间
教学内容分析
《化工设备基础》（高教版）2.1初识塔设备同步教案
本节课的主要教学内容是让学生了解塔设备的结构和工作原理。塔设备是化工生产中常见的一种设备，主要用于气液两相的接触和传质过程。教学内容与学生已有知识的联系主要体现在以下几个方面：
2.小组讨论成果展示：通过学生小组讨论的成果展示，评价学生在互动探究和团队合作与沟通方面的效果，同时了解学生对塔设备知识点的理解和应用能力。
3.随堂测试：通过随堂测试，评价学生在知识掌握和理解与应用方面的效果，同时了解学生对塔设备知识点的记忆和应用能力。
4.实验操作：通过学生在实验操作中的表现，评价学生在实践能力和创新设计方面的效果，同时了解学生对塔设备知识点的理解和应用能力。
学生预习：
发放预习材料，引导学生提前了解塔设备的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。
设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习塔设备内容做好准备。
教师备课：
深入研究教材，明确塔设备教学目标和重难点。
准备教学用具和多媒体资源，确保塔设备教学过程的顺利进行。
设计课堂互动环节，提高学生学习塔设备的积极性。
（二）课堂导入（预计用时：3分钟）
章化工设备机械基础教案材料
化工设备机械基础教案材料第一章：化工设备概述教学目标：1. 了解化工设备的定义、分类和作用。
2. 掌握常用化工设备的基本结构和工作原理。
3. 熟悉化工设备的使用和维护方法。
教学内容：1. 化工设备的定义和分类。
2. 常用化工设备：反应器、换热器、塔设备、输送设备、分离设备等。
3. 化工设备的使用和维护。
教学方法：1. 讲授法：讲解化工设备的定义、分类和作用。
2. 演示法：展示常用化工设备的结构和工作原理。
3. 实践法：操作和维护化工设备。
教学评估：1. 课堂问答：了解学生对化工设备的定义和分类的掌握情况。
2. 实训报告：评估学生对常用化工设备的操作和维护能力。
第二章：机械设备基础教学目标：1. 了解机械设备的基本组成和作用。
2. 掌握机械设备的设计和选型方法。
3. 熟悉机械设备的安装和调试方法。
教学内容：1. 机械设备的基本组成：机械构件、传动系统、控制系统等。
2. 机械设备的设计和选型：根据工艺需求选择合适的机械设备。
3. 机械设备的安装和调试：确保机械设备正常运行和安全。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械设备的基本组成和作用。
2. 案例分析法：分析实际工程中的机械设备设计和选型。
3. 实践法：安装和调试机械设备。
教学评估：1. 课堂问答：了解学生对机械设备的基本组成的掌握情况。
2. 设计报告：评估学生对机械设备设计和选型的能力。
第三章：泵与压缩机教学目标：1. 了解泵与压缩机的作用和分类。
2. 掌握泵与压缩机的工作原理和性能参数。
3. 熟悉泵与压缩机的选用和维护方法。
教学内容：1. 泵的作用和分类：离心泵、轴流泵、混流泵、深井泵等。
2. 压缩机的作用和分类：活塞式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机等。
3. 泵与压缩机的性能参数和选用方法。
4. 泵与压缩机的维护和故障处理。
教学方法：1. 讲授法：讲解泵与压缩机的作用和分类。
2. 演示法：展示泵与压缩机的工作原理和性能参数。
3. 实践法：选用和维护泵与压缩机。
项目一_化工设备基础知识PPT教案
化工设备常用材料
磷(P) 来源——矿石 作用——溶于铁素体，使钢材常温下脆性增加，塑性、 韧性下降，即所谓“冷脆性” 有害元素
氢(H) 来源——钢由高温奥氏体冷至常温时，氢的溶解度降 低，来不及到钢的表面逸出而积聚，并产生高压力， 在钢材内产生“白点” “白点”——裂纹源 有害元素
化工设备材料
材料的强度和塑性 强度：材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
屈服强度Rel(Rel0.2)
金属材料承受载荷作用，当 载荷不再增加或缓慢增加时 ，仍继续发生明显的塑性变 形，这种现象就称为屈服。
抗拉强度Rm
金属在拉伸条件下，从开 始加载到发生断裂所能承 受的最大应力值，叫作抗 拉强度。
1 化工设备基础知识 2 化工设备材料 3 化工设备管理知识
任务一 化工设备基础知识
化工设备在化工生产中的应用
化工生产企业的各种装置都是由不同类型的设 备构成的，石油、化工产品也都是按照一定的工 艺过程，利用配套的化工设备生产出来的。
化工设备基础知识
化工设备基础知识
甲醛生产
甲醚
压缩机
反
应
空 气 压缩机
化工设备常用材料
不锈的原因 在氧化性介质中，铬能生成一层稳定而致密的氧化膜， 对钢起保护作用
性能特点 碳的作用—与铬生成碳化铬(Cr23C6)，消耗大量的铬。 为保证耐腐蚀性能，不锈钢中碳含量越低越好
化工设备常用材料
铸铁
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金，工业上常用的 铸铁的质量分数一般在2%-4.5%之间，而锰、硅、 硫及磷的质量分数高于钢
化工设备材料
化工设备材料
化工设备材料
物理性能
热膨胀性
金属及合金受热时，一般来说体积都要胀大，这一特性称 为热膨胀性。
化工设备基础教学设计
化工设备基础教学设计一、教学目的本课程旨在通过对化工常用设备的基础知识的介绍和学习，使学生能够掌握化工设备的基本运行原理和基本技术参数，并能根据工艺要求设计、选择和操作化工设备，为学生将来从事化工工作提供必要的基础知识和技能。
二、教学内容本课程包括以下内容：2.1 化工设备的基本概念和分类化工设备的定义、功能、分类和特点。
2.2 常用化工设备介绍反应釜、蒸馏塔、萃取器、干燥器、破碎机等常用的化工设备的结构、工作原理、使用方法及注意事项。
2.3 化工设备的选型和设计学习化工设备的选型和设计原理、方法和步骤。
介绍选型和设计时需要考虑的因素、工艺要求、设备性能等。
2.4 化工设备的试验操作在实验室中进行化工设备的试验操作，包括设备的安装、调试、运行、维护等。
学习化工设备试验数据的处理和分析方法。
三、教学方法本课程采用理论讲授、实验操作、案例分析等多种教学方法相结合。
3.1 理论讲授通过课堂讲解，让学生了解化工设备的基础知识和理论，并通过举例等方式加深学生的理解。
3.2 实验操作在实验室中进行化工设备的试验操作，让学生通过亲身操作，掌握化工设备的使用方法和实践经验。
3.3 案例分析通过分析实际工业中的案例，让学生了解和掌握化工设备的设计和选型过程中需要考虑的各种因素，增强学生的综合应用能力。
四、教学考核本课程的教学考核将采用成绩加权的方式进行，占比如下：4.1 平时成绩：占50%平时成绩主要包括作业、实验报告、小组讨论等，通过平时表现，考察学生的理论掌握程度和实践能力。
4.2 期末考试：占50%期末考试内容包含本课程的全部教学内容，考察学生对于本课程的掌握情况。
五、教学资源本课程需要的教学资源主要包括以下内容：教师PPT、实验仪器设备、实验试剂、参考书籍等。
六、教学读物本课程的参考读物包括以下几本教材：1.《化工设备原理与设计》2.《化工设备基础》3.《化工工艺设备选型与设计》七、教学总结通过本课程的学习，学生能够掌握化工设备的基本知识和操作技能，为其从事化工工作打下坚实的基础。
《化工设备基础》王绍良 第三版 课件 内压薄壁容器设计参数确定 水压试验
（五）厚度附加量 在设计容器时预先给壁厚一个增量，这就是
厚度附加量
3. 设计参数的确定—Pw P Pc PT
3. 设计参数的确定—Pw P Pc PT
3.1 设计压力
工作压力Pw：是指在正常情况下，容器顶部可能达到的最高压力 ；由工艺过程决定的； 设计压力P：标注在设备铭牌上的压力，其值不低于工作压力； 根据具体条件而规定的； 计算压力Pc：在相应设计条件下，用以确定元件厚度的压力，包 括液体静压力。
化工设备基础(王绍良)（第三版）
容器参数确定 水压试验
思路：
1、壁厚计算公式 2、壁厚水压试验校核 3、封头壁厚计算及对比
δ pcDi 2[σ]tφ - pc
PT
1.25
P
[ ] [ ]t
T
(PT
PL)Di
2δe
δe
0.9
S 0.2
δ
Pc Di
2[ ]t 0.5Pc
球形、 标准椭圆形、 碟形
在运输过程中为了保持必要的刚度，都必须使用大量的辅助钢材，将圆筒撑 圆，而这些钢材所需费用都要计入设备的制造成本中去，所以规定容器的最 小壁厚在经济上是合理的。
GB150-1998规定： • 碳素钢和低合金钢制容器，取 δmin 3mm • 高合金钢制容器，取 δmin 2mm
内压薄壁筒体的强度
其值的大小有焊接接头的形式及无损检测的长度比例确定
3. 设计参数的确定—ф
3.4 焊接接头系数
焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强 度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷 和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱 的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。 （实际上焊接接头系数并不真正反映焊缝处材 料强度被削弱的程度，而是一个经验数据，表 示焊缝质量的可靠程度。）
《化工设备基础》(高教版)4.1 釜体 同步教案
结合釜体设计，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。
鼓励学生分享学习釜体设计的心得和体会，增进师生之间的情感交流。
（六）课堂小结（预计用时：2分钟）
简要回顾本节课学习的釜体内容，强调釜体的重点和难点。
肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。
布置作业：
根据本节课学习的釜体内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。
3.设计计算：熟悉釜体设计的基本流程，掌握计算公式和方法，能进行简单的设计计算。
4.安全规范：了解釜体设计、制造、使用过程中应遵循的安全规范和标准。
当堂检测：
1.请简述釜体的基本组成。
2.请说明釜体材料选用原则，并举例说明。
3.请简要描述釜体设计的基本流程。
4.请列出釜体设计、制造、使用过程中应遵循的安全规范和标准。
5.请根据给定的参数，计算釜体的直径和高度。
6.请分析釜体设计计算中可能出现的问题，并提出解决方法。
7.请结合实例，说明釜体在实际生产中的应用和优势。
8.请谈谈你对釜体设计和制造过程中应遵循的环保原则的理解。
9.请阐述釜体设计在化工行业发展中的重要性。
10.请针对釜体设计中的安全问题，提出相应的防范措施。
（5）组建学习小组，共同研究化工设备相关的问题，培养团队合作能力。
（6）关注化工设备相关的政策法规，了解行业发展趋势和政策导向。
（7）参加化工设备设计竞赛，提高自己的设计能力和创新能力。
（8）利用在线课程平台，如Coursera、edX等，学习化工设备相关的在线课程，拓展知识面。
（9）参与化工设备相关的科研项目，提高自己的科研能力和创新能力。
板书设计
①重点知识点：釜体的结构、材料选择、设计计算
《化工设备基础》(高教版)4.3 搅拌装置 同步教案
六、教学评价
1. 学生能够准确回答出搅拌装置的基本概念和作用。
2. 学生能够熟练掌握不同类型搅拌装置的特点，并能根据实际需求选择合适的搅拌装置。
3. 学生能够运用所学知识，解决实际问题。
五、教学过程设计
1. 导入新课（5分钟）
然而，我也发现学生在搅拌装置设计计算方面的理解尚有不足。部分学生对计算公式和参数的选择感到困惑，需要我在今后教学中加强这方面的讲解和练习。
此外，我在课堂上注重了学生的合作能力和解决问题的能力的培养。通过组织小组讨论和课堂展示，学生能够在团队中发挥各自的优势，共同解决问题。这有助于提高学生的团队协作能力和自信心。
2. 学生能够掌握搅拌装置的主要类型和特点。
3. 学生能够理解搅拌装置的设计计算方法。
三、教学内容
1. 搅拌装置的基本概念和作用
2. 搅拌装置的主要类型和特点
- 轴流式搅拌装置
- 径流式搅拌装置
- 混合式搅拌装置
3. 搅拌装置的设计计算方法
四、教学方法
1. 讲授法：教师通过讲授，让学生了解搅拌装置的基本概念和作用。
3. 搅拌装置的组成部分：搅拌装置主要由搅拌桨、搅拌轴、传动装置、支撑结构等部分组成。搅拌桨是搅拌装置的核心部件，其形状和材质直接影响搅拌效果；搅拌轴是搅拌桨的支撑和传动部件，需要具有足够的强度和刚度；传动装置包括电机、减速机等，负责将电机的旋转运动传递给搅拌桨；支撑结构包括底座、支架等，用于固定和支撑搅拌装置。
详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解搅拌装置的多样性或复杂性。
引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用搅拌装置解决实际问题。
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第四章压力容器一、容器的分类与结构（一）结构图2-1卧式容器的结构简图（二）分类第一种：按设计压力分类按承压方式，压力容器可分为压容器与外压容器。
压容器又可按设计压力（P）大小分为四个压力等级。
外压容器中，当容器的压力小于0.1MPa时又称为真空容器。
第二种：按作用原理（即用途）分类第三种：按安全技术管理分类第四种：按容器壁温分类，可分为常温、中温、高温和低温容器四种。
第五种：按壁厚分类，分为薄壁容器（δ/D i≤0.1）和厚壁容器δ/D i＞0.1二、容器机械设计的基本要求在进行压力容器机械设计时,它的总体尺寸、零部件尺寸由工艺条件决定或由经验所得，因此我们这里主要是指结构设计。
要求有以下几个方面。
（一）安全性1、强度：强度就是容器抵抗外力破坏的能力。
容器应有足够的强度，否则造成事故。
2、刚度：是指容器或构件在外力作用下维持原有形状的能力。
承受压力的容器或构件，必须保证足够的稳定性，以防止被压瘪或出现折皱。
3、密封性：设备密封的可靠性是安全生产的重要保证之一，因为化工厂中所处理的物料中很多是易燃、易爆或有毒的，设备的物料如果泄漏出来，不但会造成生产上的损失，更重要的是会使操作人员中毒，甚至引起爆炸；反过来，如果空气混入负压设备，亦会影响工艺过程的进行或引起爆炸事故。
因此，化工设备必须具有可靠的密封性，以保证安全和创造良好的劳动环境以及维持正常的操作条件。
4、耐久性：化工设备的设计使用年限一般为10年一15年，但实际使用年限往往超过这个数字，腐蚀、疲劳、蠕变或振动等，都会影响耐久性，尤其是腐蚀，所以以后的设计中会看到考虑腐蚀余量。
（二）可行性包括制造、安装、操作、维修及运输的可能性、方便性。
（三）经济性指五个方面。
①单位生产能力；②消耗系数；③设备价格；④管理费用：包括劳动工资、维护和检修费用等。
管理费用降低，产品成本也随之降低。
但管理费用不是一个孤立的因素，例如有时采用高度自动化的设备，管理费用是降低了，但投资则会增加。
⑤产品总成本：是生产中一切经济效果的综合反映。
一般要求产品的总成本愈低愈好，但如果一个化工设备是生产中间产品，则为了使整个生产的最终产品的总成本为最低，此中间产品的成本就不一定选择最低的指标，而应从整个生产系统的经济效果来确定。
三、容器零部件的标准化1．标准化的意义①组织现代化生产的重要手段之一。
实现标准化，有利于成批生产，缩短生产周期，提高产品质量，降低成本从而提高产品的竞争能力。
②标准化为组织专业化生产提供了有利条件。
有利于合理地利用国家资源，节省原材料，能够有效地保障人民的安全与健康；采用国际性的标准化．可以消除贸易障碍提高竞争能力，实现标准化可以增加零部件的互换性。
有利于设计、制造、安装和检修，提高劳动生产率。
我国有关部门已经制定了一系列容器零部件的标准，例如圆简体、封头、法兰、支座、人孔、手孔、视镜和液面计等。
2、容器零部件标准化的基本参数——公称直径DN和公称压力PN。
①公称直径：是将容器及管子直径加以标准化以后的标准直径。
A．压力容器(筒体、封头)的公称直径：由钢板卷制的筒体，公称直径是指它的径；B．当筒体的直径较小，直接采用无缝钢管制作时，容器的公称直径应是指无缝钢管的外径；封头的公称直径与筒体一致。
B．管子：公称直径既不是它的径，也不是外径，而是小于管于外径的一个数值。
只要管子的公称直径一定，它的外径也就确定了，而管子的径则根据壁厚的不同有多种尺寸，它们大都接近于管子的公称直径。
C．其它零部件的公称直径：有些零部件的公称直径，如压力容器法兰，鞍式支座等就是指与它相配的筒体与封头的公称直径。
D．而管法兰、手孔等则是指与它相配的管子的公称直径。
公称压力：是将所能承受的压力围分为若干个等级，因为公称直径相同的同类零件，只要它们的工作压力不相同，那么它们的其他尺寸也就不会一样。
所以规定了若干个压力等级，这种规定的标准压力等级就是公称压力，以PN表示。
四、压力容器相关的法规与标准相关标准与规定近300个，其中GB150-1998《钢制压力容器》是我国压力容器标准体系中的核心标准。
在压力容器的标准与规定中，一部分是技术性的规定，另一部分是法规性的规定（有强制性），目前法规性规定的标准有3个：GB150-1998《钢制压力容器》；《特种设备安全监察条例》；《压力容器安全技术监察规程》。
第三章压薄壁容器的应力分析本章重点：薄膜理论及其应用本章难点：薄膜理论公式推导建议学时：6学时工程实际中，应用较多的是薄壁容器，并且，这些容器的几何形状常常是轴对称的，而且所受到的介质压力也常常是轴对称的，甚至于它的支座，或者说约束条件都对称于回转轴，我们把几何形状、所受外力、约束条件都对称于回转轴的问题称为轴对称问题。
第一节回转壳体的应力分析—薄膜应力理论一、薄膜容器及其应力特点(一)压薄壁容器的结构与受力：(二)压薄壁容器的变形：(三)压薄壁容器的力：结论在任何一个压力容器中，总存在着两类不同性质的应力：薄膜应力、边缘应力图3-1内压薄膜容器二、基本概念与基本假设(一)回转壳体中的基本的几何概念1、面（1）中间面：平分壳体厚度的曲面称为壳体的中间面，中间面与壳体外表面等距离，它代表了壳体的几何特性。
（2）回转曲面：由平面直线或平面曲线绕其同平面的回转轴回转一周所形成的曲面。
（3）回转壳体：由回转曲面作中间面形成的壳体称为回转壳体。
2、线（1）母线：绕回转轴回转形成中间面的平面曲线。
（2）经线：过回转轴的平面与中间面的交线。
（3）法线：过中间面上的点且垂直于中间面的直线称为中间面在该点的法线。
（法线的延长线必与回转轴相交）（4）纬线：以法线为母线绕回转轴回转一周所形成的圆锥法截面与中间面的交线平行圆：垂直于回转轴的平面与（5）中间面的交线称平行圆。
显然，平行圆即纬线。
3、点4、半径（1）第一曲率半径：中间面上任一点M处经线的曲率半径为该点的“第一曲率半径”R1，R1=MK1。
数学公式：()23211yyR'''+=（2）第二曲率半径：通过经线上一点M的法线作垂直于经线的平面与中间面相割形成的曲线MEF，此曲线在M点处的曲率半径称为该点的第二曲率半径R2。
第二曲率半径的中心落在回转机上，其长度等于法线段MK2，即R2=MK2。
二、回转壳体的无力矩理论及两个基本方程式（一）壳体理论的基本概念壳体在外载荷作用下，要引起壳体的弯曲，这种变形由壳体的弯曲和中间面上的拉或压应力共同承担，求出这些力或力矩的理论称为一般壳体理论或有力矩理论，比较复杂；但是，对于壳体很薄，壳体具有连续的几何曲面，所受外载荷连续，边界支承是自由的，壳体的弯曲应力与中间面的拉或压应力相比，中到可以忽略不计，认为壳体的外载荷只是由中间面的应力来平衡，这种处理方法，称为薄膜理论或无力矩理论。
1．有力矩理论不要求。
2．无力矩理论（应用无力矩理论，要假定壳体完全弹性，材料具有连续性、均匀性各各向同性，此外，对于薄壁壳体，通常采用以下三点假设使问题简化）1）小位移假设2）直法线假设3）不挤压假设（二） 回转壳体应力分析及基本方程式（1） 微体平衡方程式δσσθpR R m=+21①取微元体—由三对曲面截取而得 截面1：壳体的外表面；截面2：两个相邻的，通过壳体轴线的经线平面； 截面3：两个相邻的，与壳体正交的圆锥法截面 ②受力分析和平衡方程分析计算后可得 δσσθpR R m=+21δ —壳体的壁厚，mm ；1R —回转壳体曲面在所求应力点的第一曲率半径，mm ；2R —回转壳体曲面在所求应力点的第二曲率半径，mm ；m σ—经向应力，MPa ； θσ—环向应力，MPa ；p —壳体的压力，MPa.上式称为微体平衡方程式，也称拉普拉斯方程式，它说明回转壳体上任一点处的m σ、θσ与压p 及该点曲率半径1R 、2R 、壁厚δ的关系。
（2） 区域平衡方程式δσ22pR m =用截面法将壳体沿经线的法线方向切开，即在平行园直径D 处有垂直于经线的法向圆锥面截开，取下部作脱离体，建立静力平衡方程式分析可得：δσ22PR m =（三）薄膜理论的适用条件1、壳转壳体曲面在几何上是轴对称,壳体厚度无突变；曲率半径是连续变化的，材料是各向同性的，且物理性能（主要是E 和μ）应当是相同的；2、载荷在壳体曲面上的分布是轴对称和连续的；3、壳体边界的固定形式应该是自由支承的；4、壳体的边界力应当在壳体曲面的切平面，要求在边界上无横剪力和弯矩。
5、δ/D i ≤0.1第二节 薄膜理论的应用图3-5 回转壳体上的径向应力分析，讨论：①环向应力是经向应力的2倍，所以环向承受应力更大，环向上就要少削弱面积，故开设椭圆孔时，椭圆孔之短轴平行于向体轴线，如图②所以应力与δ/D 成反比，不能只看壁厚大小。
二、受气体压的球形壳体∞=1R 22Dr R ==δδσ422pD pR m ==δδσθ22pDpR ==δσ22pR m =δσσθpR R m=+21DppD /22δδσθ==DppD /22δδσθ==讨论：对相同的压，球壳的环向应力要比同直径、同厚度的圆筒壳的环向应力小一半，这是球壳显著的优点。
三、受气体压的锥形壳体圆锥形壳半锥角为α ，A 点处平行圆半径r ，则在A 点处：讨论：（1）应力随r 的增大而增大，在锥底处r=D/2时，应力最大,在锥顶处，应力为零。
因此，一般在锥顶开孔。
（2）应力随半锥角a 的增大而增大，故a 角要选择合适，不宜太大。
（3）锥形壳体环向应力是经向应力两倍。
四、受气体压的椭球壳αδσcos 2pr m =cos αδσθpr=∞=1R αcos 2r R =δσ22pR m =δσσθpR R m=+2121D R =22D R =δσ22pR m =δσσθpR R m=+21δσθ4pD =δσ4pD m =2．第二曲率半径R，采用作图法，如图，自任意点A（x,y）作经线的垂线，交回转轴于O点，则OA即为2根据几何关系，得3、应力计算公式a,b ——分别为椭球壳的长、短半径，mm ; x ——椭球壳上任意点距椭球壳中心轴的距离mm ；其它符号意义与单位同前。
五、受气体压的碟形壳【例3-1】有一外径为φ219的氧气瓶，最小壁厚为δ=6.5mm,材质为40Mn2A,工作压力为15MPa,试求氧气瓶筒壁的应力。
解 气瓶筒身平均直径为5.2125.62190=-=-=δD D mm经向应力： m σ=δ4PD =5.645.21215⨯⨯=122.6(MPa) 环向应力： θσ=δ2PD =5.625.21215⨯⨯=245.2(MPa)【例3-2】有圆筒形容器，两端为椭圆形封头，已知圆筒平均直径D=2020m 壁厚δ=20mm,工作压力p=2MPa 。