第一篇：過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題及答案6——8（最終版）

過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題及答案

換熱設(shè)備

6.1根據(jù)結(jié)構(gòu)來分，下面各項中那個不屬于管殼式換熱器：（B）A.固定管板式換熱器 B.蓄熱式換熱器 C.浮頭式換熱器 D.U形管式換熱器

6.2常見的管殼式換熱器和板式換熱器屬于以下哪種類型的換熱器：（C）A.直接接觸式換熱器 B.蓄熱式換熱器 C.間壁式換熱器 D.中間載熱體式換熱器

6.3下面那種類型的換熱器不是利用管程和殼程來進行傳熱的：（B）A.蛇管式換熱器 B.套管式換熱器 C.管殼式換熱器 D.纏繞管式換熱器

6.4下列關(guān)于管式換熱器的描述中，錯誤的是：（C）

A.在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換熱器。B.蛇管式換熱器是管式換熱器的一種，它由金屬或者非金屬的管子組成，按需要彎曲成所需的形狀。C.套管式換熱器單位傳熱面的金屬消耗量小，檢測、清洗和拆卸都較為容易。

D.套管式換熱器一般適用于高溫、高壓、小流量流體和所需要的傳熱面積不大的場合。6.5下列措施中，不能起到換熱器的防振效果的有：（A）A.增加殼程數(shù)量或降低橫流速度。B.改變管子的固有頻率。

C.在殼程插入平行于管子軸線的縱向隔板或多孔板。D.在管子的外邊面沿周向纏繞金屬絲或沿軸向安裝金屬條。

6.1 按照換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳遞方式進行分類可以分為以下幾種主要形式：（ABC）A.直接接觸式換熱器 B.蓄熱式換熱器 C.間壁式換熱器 D.管式換熱器

6.2 下面屬于管殼式換熱器結(jié)構(gòu)的有：（ABCD）A.換熱管 B.管板 C.管箱 D.殼體

6.3 引起流體誘導(dǎo)振動的原因有：（ACD）A.卡曼漩渦 B.流體密度過大 C.流體彈性擾動 D.流體流速過快

6.4 傳熱強化的措施有：（BCD）A.提高流量 B.增加平均傳熱溫差 C.擴大傳熱面積 D.提高傳熱系數(shù)

6.5 下列關(guān)于管殼式換熱器的描述中，錯誤的是：（CD）A.管殼式換熱器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力。

B.管殼式換熱器適用于殼側(cè)介質(zhì)清潔且不易結(jié)垢并能進行清洗的場合。C.管殼式換熱器適用于管、殼程兩側(cè)溫差較大或者殼側(cè)壓力較高的場合。

D.在管殼式換熱器中，當(dāng)管束與殼體的壁溫或材料的線膨脹系數(shù)相差不大時，殼體和管束中將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力 6．換熱設(shè)備

(對)6.1 套管式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便的特點

(錯)6.2 通過增加管程流量或增加橫流速度可以改變卡曼漩渦頻率，從而消除散熱器的振動。

2(對)6.3 余熱鍋爐是在工業(yè)中用來回收余熱的一種鍋爐，它的基本結(jié)構(gòu)和一般鍋爐相似。(錯)6.4 余熱鍋爐的使用會增加對環(huán)境的污染

(對)6.5 使用余熱鍋爐能夠提高熱能總利用率，節(jié)約一次能源消耗。(錯)6.6 在換熱設(shè)備中，采用大直徑的換熱管可以增大傳熱面積。(錯)6.7 在換熱設(shè)備中，換熱管的管徑愈小，耐壓愈高。

(對)6.8 管內(nèi)翅片雖然增加了傳熱面積，但是也改變了流體在管內(nèi)的流動形勢和阻力分布，泵功率的損失也會相應(yīng)增加。

(錯)6.9 管子的固有頻率可以通過精確的計算獲得。

(對)6.10 板式換熱器可用于處理從水到高黏度的液體的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程，適用于經(jīng)常需要清洗，工作環(huán)境要求十分緊湊的場合。

6．換熱設(shè)備

6.1換熱設(shè)備有哪幾種主要形式？

按換熱設(shè)備熱傳遞原理或傳熱方式進行分類，可分為以下幾種主要形式： 1.直接接觸式換熱器 利用冷、熱流體直接接觸，彼此混合進行換熱。

2.蓄熱式換熱器 借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體和冷流體交替接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體。3.間壁式換熱器 利用間壁（固體壁面）冷熱兩種流體隔開，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體。4.中間載熱體式換熱器 載熱體在高溫流體換熱器和低溫流體換熱器之間循環(huán)，在高溫流體換熱器中吸收熱量，在低溫流體換熱器中把熱量釋放給低溫流體。

6.2間壁式換熱器有哪幾種主要形式？各有什么特點？

1.管式換熱器 按傳熱管的結(jié)構(gòu)形式不同大致可分為蛇管式換熱器、套管式換熱器、纏繞管式換熱器和管殼式換熱器。

在換熱效率、結(jié)構(gòu)緊湊性和單位傳熱面積的金屬消耗量等方面不如其它新型換熱器，但它具有結(jié)構(gòu)堅固、可靠、適應(yīng)性強、易于制造、能承受較高的操作壓力和溫度等優(yōu)點。在高溫、高壓和大型換熱器中，管式換熱器仍占絕對優(yōu)勢，是目前使用最廣泛的一類換熱器。

2.板面式換熱器 按傳熱板面的結(jié)構(gòu)形式可分為：螺旋板式換熱器、板式換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板式換熱器。

傳熱性能要比管式換熱器優(yōu)越，由于其結(jié)構(gòu)上的特點，使流體能在較低的速度下就達到湍流狀態(tài)，從而強 3 化了傳熱。板面式換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時，可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。

3.其他一些為滿足工藝特殊要求而設(shè)計的具有特殊結(jié)構(gòu)的換熱器，如回轉(zhuǎn)式換熱器、熱管換熱器、聚四氟乙烯換熱器和石墨換熱器等。

6.3管殼式換熱器主要有哪幾種形式？

1.固定管板式：結(jié)構(gòu)簡單，承壓高，管程易清潔，可能產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；適用殼側(cè)介質(zhì)清潔；管、殼溫差不大或大但殼側(cè)壓力不高。

2.浮頭式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無熱應(yīng)力、管間和管內(nèi)清洗方便，密封要求高。適用殼側(cè)結(jié)垢及大溫差。3.U形管式：結(jié)構(gòu)比較簡單，內(nèi)層管不能更換；適用管內(nèi)清潔、高溫高壓。

4.填料函式：結(jié)構(gòu)簡單，管間和管內(nèi)清洗方便，填料處易泄漏；適用4MPa以下，溫度受限制。

6.4換熱器流體誘導(dǎo)震動的主要原因有哪些？相應(yīng)采取哪些防震措施？ 1.強度脹（密封與抗拉脫弱，無縫隙）；

2.強度焊（密封與抗拉脫強，有縫隙，存在焊接殘余熱應(yīng)力）； 3.脹焊并用（先焊后脹，至少保證其中之一抗拉脫）。

6.5換熱管與管板有哪幾種連接方式？各有什么特點？

橫向流誘導(dǎo)振動的主要原因有：卡曼漩渦、流體彈性擾動、湍流顫振、聲振動、射流轉(zhuǎn)換。在橫流速度較低時，容易產(chǎn)生周期性的卡曼漩渦，這時在換熱器中既可能產(chǎn)生管子的振動，也可能產(chǎn)生聲振動。當(dāng)橫流速度較高時，管子的振動一般情況下是由流體彈性不穩(wěn)定性激發(fā)振動，但不會產(chǎn)生聲振動。只有當(dāng)橫流速度很高，才會出現(xiàn)射流轉(zhuǎn)換而引起管子的振動。為了避免出現(xiàn)共振，要使激振頻率遠離固有頻率?？赏ㄟ^改變流速、改變管子固有頻率、增設(shè)消聲板、抑制周期性漩渦、設(shè)置防沖板或?qū)Я魍驳韧緩絹韺崿F(xiàn)。

6.6換熱設(shè)備傳熱強化可采用哪些途徑來實現(xiàn)？

要使換熱設(shè)備中傳熱過程強化，可通過提高傳熱系數(shù)、增大換熱面積和增大平均傳熱溫差來實現(xiàn)。

提高對流傳熱系數(shù)的方法又可分為有功傳熱強化和無功傳熱強化：

1.有功傳熱強化

應(yīng)用外部能量來達到傳熱強化目的，如攪拌換熱介質(zhì)、使換熱表面或流體振動、將電磁場作用于流體以促使換熱表面附近流體的混合等技術(shù)。

2.無功傳熱強化

無需應(yīng)用外部能量來達到傳熱強化的目的。在換熱器設(shè)計中，用的最多的無功傳 熱強化法是擴展表面，它既能增加傳熱面積，又能提高傳熱系數(shù)。

a.如槽管、翅片可增加近壁區(qū)湍流度，設(shè)計結(jié)構(gòu)時要注意優(yōu)先增強傳熱系數(shù)小的一側(cè)的湍流度。

b.改變殼程擋板結(jié)構(gòu)（多弓形折流板、異形孔板、網(wǎng)狀整圓形板），減少死區(qū)。改變管束支撐結(jié)構(gòu)（桿式支撐），減少死區(qū)。7．塔設(shè)備

7.1塔設(shè)備由那幾部分組成？各部分的作用是什么？

無論是填料塔還是板式塔，除了各種內(nèi)件之外，均由塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺等組成。（具體作用參考課本）

7.2填料塔中液體分布器的作用是什么？

液體分布器安裝于填料上部，它將液相加料及回流液均勻地分布到填料的表面上，形成液體的初始分布。

7.3試分析塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗等三種工況下的載荷？

1.質(zhì)量載荷

塔體、裙座、塔內(nèi)件、塔附件、操作平臺及扶梯質(zhì)量、偏心載荷（再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備）；

操作時物料質(zhì)量；

水壓試驗時充水質(zhì)量；

2.偏心載荷（彎矩）

3.風(fēng)載荷

4.地震載荷（垂直與水平）

5.內(nèi)壓或外壓

6.其他

塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗等三種工況下的載荷是上述各種載荷的組合，請讀者自己思考。7.4簡述塔設(shè)備設(shè)計的基本步驟。

根據(jù)內(nèi)壓計算塔體厚度后，對正常操作、停工檢修及壓力試驗工況分別進行軸向最大拉伸應(yīng)力與最大壓縮應(yīng)力的校核。如不滿足要求，則需調(diào)整塔體厚度，重新進行應(yīng)力校核。

如何確定筒體軸向應(yīng)力？（思路）

內(nèi)壓或外壓引起

重力引起

垂直地震力

最大彎矩（風(fēng)載、水平地震力、偏心彎矩）7.5塔設(shè)備振動的原因有哪些？如何預(yù)防振動？

安裝于室外的塔設(shè)備，在風(fēng)力的作用下，將產(chǎn)生兩個方向的振動。一種是順風(fēng)向的振動，即振動方向沿著風(fēng)的方向；另一種是橫向振動，即振動方向沿著風(fēng)的垂直方向，又稱橫向振動或風(fēng)的誘導(dǎo)振動。

為了防止塔的共振，塔在操作時激振力的頻率(即升力作用的頻率或旋渦脫落的頻率)fv不得在塔體第一振型固有頻率的0.85~1.3倍范圍內(nèi)?？刹扇∫韵麓胧┻_到這一目的：1.增大塔的固有頻率。2.采用擾流裝置。3.增大塔的阻尼。

7.6塔設(shè)備設(shè)計中，哪些危險界面需要校核軸向強度和穩(wěn)定性？ 1.裙座底部截面及孔中心橫截面是危險截面。2.筒體與群座連接處的橫截面。

8．反應(yīng)設(shè)備

8.1反應(yīng)設(shè)備有哪幾種分類方法？簡述幾種常見的反應(yīng)設(shè)備的特點。

反應(yīng)設(shè)備可分為化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器。前者是指在其中實現(xiàn)一個或幾個化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)產(chǎn)物的設(shè)備；后者是指為細胞或酶提供適宜的反應(yīng)環(huán)境以達到細胞生長代謝和進行反應(yīng)的設(shè)備。（具體分類見課本8.1反應(yīng)器分類）

8.2機械攪拌反應(yīng)器主要由哪些零部件組成？

攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機兩大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動裝置等統(tǒng)稱為攪拌機。

8.3攪拌容器的傳熱元件有哪幾種？各有什么特點？

常用的換熱元件有夾套和內(nèi)盤管。當(dāng)夾套的換熱面積能滿足傳熱要求時，應(yīng)優(yōu)先采用夾套，這樣可減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占用有效容積。

夾套的主要結(jié)構(gòu)型式有：整體夾套、型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套等。（具體結(jié)構(gòu)特征請參照課本）

8.4 攪拌器在容器內(nèi)的安裝方法有哪幾種？對于攪拌機頂插式中心安裝的情況，其流型有什么特點？

對于攪拌機頂插式中心安裝的立式圓筒，有三種基本流型：徑向流，軸向流，切向流。

除中心安裝的攪拌機外，還有偏心式、底插式、側(cè)插式、斜插式、臥式等安裝方式。

8.5常見的攪拌器有哪幾種？簡述各自特點。1.漿式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速較高，小容積；

2.推進式攪拌器用于低粘度，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)能力強，可用于大容積攪拌； 3.渦輪式用于中粘度達50Pa.s，范圍較廣，轉(zhuǎn)速較高，中容積； 4.錨式用于高粘最高達100Pa.s，轉(zhuǎn)速較低。

8.6渦輪式攪拌器在容器中的流型及其應(yīng)用范圍？

渦輪式攪拌器是應(yīng)用較廣的一種攪拌器，能有效地完成幾乎所有的攪拌操作，并能處理粘度范圍很廣的流體。渦輪式攪拌器可分為開式和盤式二類。渦輪式攪拌器有較大的剪切力，可使流體微團分散得很細，適用于低粘度到中等粘度流體的混合、液—液分散、液—固懸浮，以及促進良好的傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。平直葉剪切作用較大，屬剪切型攪拌器。彎葉是指葉片朝著流動方向彎曲，可降低功率消耗，適用于含有易碎固體顆粒的流體攪拌。

平直葉、后彎葉為徑向流型。在有擋板時以槳葉為界形成上下兩個循環(huán)流。折葉的還有軸向分流，近于軸流型

8.7 生物反應(yīng)容器中選用的攪拌器時應(yīng)考慮的因素？

生物反應(yīng)器中常常采用機械攪拌式反應(yīng)器。發(fā)酵罐所處理的對象是微生物，它的繁殖、生長，與化學(xué)反應(yīng)過程有很大的區(qū)別，在設(shè)計中還要充分考慮以下因素：

(1)生物反應(yīng)器都是在多相體系中進行的，發(fā)酵液粘度是變化的，生物顆粒具有生命活力，其形態(tài)可能隨著加工過程的進行而變化。

(2)大多數(shù)生物顆粒對剪切力非常敏感 剪切作用可能影響細胞的生成速率和組成比例，因此對攪拌產(chǎn)生的剪切力要控制在一定的范圍內(nèi)。

(3)大多數(shù)微生物發(fā)酵需要氧氣 氧氣對需氧菌的培養(yǎng)至關(guān)重要，只要短暫缺氧，就會導(dǎo)致菌體的失活或死亡。而氧在水中溶解度極低，因此氧氣的供應(yīng)就成為十分突出的問題。

8.8攪拌軸的設(shè)計需要考慮哪些因素？

設(shè)計攪拌軸時，應(yīng)考慮以下四個因素：

①扭轉(zhuǎn)變形；

②臨界轉(zhuǎn)速；

③扭矩和彎矩聯(lián)合作用下的強度；

④軸封處允許的徑向位移。

8.9攪拌軸的密封裝置有幾種？各有什么特點？

用于機械攪拌反應(yīng)器的軸封主要有兩種：填料密封和機械密封。

1.填料密封結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、密封要求不高、并允許定期維護的攪拌設(shè)備。

2.機械密封是把轉(zhuǎn)軸的密封面從軸向改為徑向，通過動環(huán)和靜環(huán)兩個端面的相互貼合，并作相對運動達到密封的裝置，又稱端面密封。機械密封的泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用壽命長，在攪拌反應(yīng)器中得到廣泛地應(yīng)用。

第二篇：過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題

過程設(shè)備設(shè)計復(fù)習(xí)題

1.有一外徑為的氧氣瓶，最小壁厚為6.5mm，材質(zhì)為40Mn2A，工作壓力為15MPa，試求氧氣瓶筒身的應(yīng)力。

2.有一圓筒形容器，兩端為橢圓形封頭，已知圓筒平均直徑D=2020mm，壁厚20mm，工作壓力p=2MPa。

試確定

(1)試求筒身上的應(yīng)力

(2)如果橢圓形封頭的a/b分別為2、、3，t=20mm，確定封頭上最大應(yīng)力值

①

②

頂點

赤道

當(dāng)a/b=2時

頂點

赤道

最大應(yīng)力在頂點處有拉應(yīng)力101MPa，赤道處有壓應(yīng)力101MPa

當(dāng)a/b=時

頂點

赤道

最大應(yīng)力在頂點處有拉應(yīng)力71.2MPa

當(dāng)a/b=3時

頂點

赤道

最大應(yīng)力在赤道處有壓應(yīng)力353.5MPa

3.有一立式圓筒形儲油罐，罐體直徑5000mm，厚度3mm，油液高度18m，油的密度為，g取10

（1）當(dāng)P0=0時，油罐筒體上最大應(yīng)力。

（2）當(dāng)P0=0.1MPa時，油罐筒體上的應(yīng)力及最大應(yīng)力。

由于壁厚t與壁相差較大，因此

①

時

最大應(yīng)力

②

時

最大應(yīng)力

83.3+5.83×18=188.2MPa

4.封閉厚壁筒有鋼（）制成，其內(nèi)徑，外徑，承受內(nèi)壓

試求圓筒內(nèi)壁外壁和中間面的應(yīng)力值并簡單討論之

340

-300

71.2

-31.2

0

①

＞＞

內(nèi)壁處最大

②

不均勻

③

5.有一承受內(nèi)壓的厚壁圓筒，其內(nèi)徑200mm，外徑400mm，材料為16MnR，屈服，極限強度

試求

①內(nèi)壁開始屈服的壓力

②當(dāng)壁厚一半達到屈服時的壓力

③整體屈服壓力

④爆破壓力

①

內(nèi)壁屈服

②半屈服

②

整體屈服

④爆破壓力

1.某內(nèi)壓圓柱形筒體，其設(shè)計壓力P=0.4MPa，設(shè)計溫度t=70℃，圓筒內(nèi)徑Di=1000mm，總高3000mm，盛裝液體介質(zhì)，介質(zhì)密度，筒體材料為Q345R，腐蝕裕量取2mm，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，已知設(shè)計溫度下Q345R的許用應(yīng)力，在厚度為6—16mm時，[σ]t

=189MPa，厚度16—36mm時，[σ]t

=185

MPa。試求該筒體厚度。

①確定參數(shù)

Q345R

[σ]t

=189MPa

②設(shè)計厚度

校核

不合格

③改

④水壓試驗校核

應(yīng)力校核合格

2.有一臥式圓筒形儲罐，內(nèi)裝濃度99%液氨，筒體內(nèi)徑，筒高L=3200mm，兩端利用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，儲罐最高操作溫度不超過50℃。具有可靠保護措施，罐頂裝有安全閥，試初步確定壁厚。（在50℃時飽和蒸汽壓力1.973MPa（表壓）

安全閥的開啟壓力）用水壓試驗校核。

①確定參數(shù)

設(shè)計溫度

最高工作溫度

50℃

設(shè)計壓力

安全閥

選材

選Q345R

腐蝕裕度

《腐蝕裕度數(shù)據(jù)手冊》

設(shè)計壽命

15年

焊接系數(shù)

三類

雙面焊接

對縫焊接

許用應(yīng)力

（16—36mm）

負偏差

②設(shè)計厚度

筒體

封頭

考慮到

選

最小壁厚校核

合格

3.有一庫存很久的容器，材料為16MnR，筒體外徑，其實測最小壁厚為6.5mm，氣瓶兩端為半球形狀，今欲充壓10MPa，常溫使用，并考慮腐蝕裕量，問強度是否夠用，如不夠，最大允許工作壓力多大？

解法一

①確定參數(shù)

16MnR

Q345R

實測

②

不能用

解法二

不能用

解法三

不能用

4.過熱器集箱的平蓋形式如圖，筒體內(nèi)徑Di=500mm，設(shè)計壓力18MPa，設(shè)計溫度500℃，平蓋材料采用16CrM的鍛件，腐蝕裕量C2=1.5mm,試確定平蓋厚度t及t1、r等尺寸

①確定參數(shù)

T=500℃

P=18MPa

C2=1.5mm

Do=Di=500

結(jié)構(gòu)特征系數(shù)

k=0.3

鍛件的許用應(yīng)力表得

②計算厚度

③計算圓筒壁厚

選擇材料

15CrMoR

時

雙面對接焊100%

探傷

C1=1.3

C2=1.5

t=500℃

P=18MPa

計算厚度

考慮到C1=1.3mm

取

符合預(yù)先設(shè)定的范圍

④確定結(jié)構(gòu)尺寸

5.有一承受內(nèi)壓的圓筒形容器，其內(nèi)徑

壁厚最高工作壓力

工作溫度200℃，材料為15MnVR

焊接接頭系數(shù)，壁厚附加量，試驗算容器強度夠不夠，如果已知15MnVR在200℃時許用應(yīng)力為170MPa,試求容器能承受的最大壓力多少？

顯然

強度夠用

6.有一長期不用的反應(yīng)釜，經(jīng)實測內(nèi)徑1200mm,最小壁厚10mm，材質(zhì)為16MnR，縱向焊接接頭為雙面對接接頭，是否曾作檢測不清楚，今欲利用該釜承受1MPa的內(nèi)壓，工作溫度為200℃，介質(zhì)無腐蝕性，但需要裝設(shè)安全閥，試判斷該釜在此條件下能否使用。（，）

顯然可用

7.今有一直徑Di=600mm，設(shè)計外壓P=0.1MPa，C2=2mm，計算長度L=500mm的容器，材質(zhì)為16MnR，工作溫度為200℃，試問能否用壁厚8mm的鋼板來制造這臺設(shè)備（忽略板材負偏差，材料彈性模量）

Di=600mm

P=0.1MPa

C2=2mm

L=5000

短圓筒

鋼板可以制造該設(shè)備

8.已知，一減壓塔內(nèi)徑為1000mm塔體長度為6500mm

(不包括封頭)其封頭為橢圓形，直邊高度為40mm，長短軸比值，減壓塔在0.00532MPa(絕壓)及150℃下操作，塔體與封頭均由Q235-B制成試確定

1.無加強圈時，塔體所需壁厚

2.若在塔外設(shè)置5個加強圈，則塔體所需壁厚

3.封頭的壁厚

(1)

無加強圈時

設(shè)

臨界長度

短圓筒

且接近

可行

（2）增設(shè)加強圈

設(shè)

合適

A=0.0001MPa

（3）封頭壁厚校核

筒體與封頭等壁厚原則

認為

封頭合適

9.減壓塔筒體家兩端封頭，直邊總長24600mm，兩端為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，內(nèi)徑，壁厚附加量，塔內(nèi)真空度為30mmHg，設(shè)計溫度150℃塔壁材料Q235R，試問當(dāng)塔的有效壁厚時

1.塔體和封頭穩(wěn)定性是否滿足要求

2.若不滿足要求，則應(yīng)加多少加強圈

3.若下設(shè)加強圈，則壁厚應(yīng)力為多少時才能滿足要求

取設(shè)計外壓：

計算壓力：

（1）塔體圓筒的校核：

圓筒計算長度：

圓筒外徑：

查圖4-6得：

筒體不滿足穩(wěn)定性要求

（2）橢圓封頭穩(wěn)定性校核：

當(dāng)量曲率半徑：

所以：按半球封頭設(shè)計時：

由A查厚度計算圖（Q235R，150℃）得：

許用外壓

故封頭：時滿足要求

2、筒體加強圈設(shè)計

（材料Q235R，設(shè)計溫度150℃）

加強圈個數(shù)n及間距

加強圈最大間距按下式計算：

加強圈個數(shù)：

除兩端封頭外，實際加強圈數(shù)為9個。

3.不設(shè)加強圈時塔體所需壁厚（滿足穩(wěn)定性）：

所以不設(shè)加強圈時塔體厚為

10.今欲設(shè)計一臺化肥用甲烷反應(yīng)器，內(nèi)徑為3200mm，計算壓力為2.6MPa，設(shè)計溫度為225℃，材料選用16MnR,采用雙面焊接接頭100%，檢測

試設(shè)計該反應(yīng)器筒體的壁厚并校核水壓試驗時的應(yīng)力（板材負偏差C1可忽略，材料在225℃時的應(yīng)力，常溫時屈服極限）

計算壁厚

取

校核最小壁厚

可見剛度足夠

顯然

水壓試驗合格

第三篇：過程設(shè)備設(shè)計范文

1壓力容器主要由哪幾部分組成？分別起什么作用？

壓力容器由筒體，封頭密封裝置，開孔接管，支座，安全附件六大部件組成。筒體的作用：用以儲存物料或完成化學(xué)反應(yīng)所需要的主要壓力空間。封頭的作用：與筒體直接焊在一起，起到構(gòu)成完整容器壓力空間的作用。密封裝置的作用：保證承壓容器不泄漏 開孔接管的作用：滿足工藝要求和檢驗需要 支座的作用：支撐并把壓力容器固定在基礎(chǔ)上 安全附件的作用：保證壓力容器的使用安全和測量，控制工作介質(zhì)的參數(shù)

2固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》在確定壓力容器類別時，為什么不僅要根據(jù)壓力高低，還要視壓力與容積的乘積pV大小進行分類？：

壓力容器所蓄能量與其內(nèi)部介質(zhì)壓力和介質(zhì)體積密切相關(guān)：體積越大，壓力越高，則儲存的能量越大，發(fā)生爆破是產(chǎn)生的危害也就越大。而《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》在確定壓力容器類別時是依據(jù)整體危害水平進行分類的，所以要這樣劃分.3壓力容器用鋼的基本要求

較好的強度，良好的塑性，韌性，制造性能和與介質(zhì)的相容性

4為什么要控制壓力容器用鋼的硫磷含量 硫能促進非金屬夾雜物的形成，使塑性和韌性降低，磷能提高鋼的強度，但會增加鋼的脆性，特別是低溫脆性，將硫磷等有害元素控制在較低的水平，就能大大提高鋼材的純凈度，可以提高鋼材的韌性，抗輻射脆化能力，改善抗應(yīng)變時效性能，抗回火脆性和耐腐蝕性能

設(shè)計雙鞍座臥式容器時，支座位置應(yīng)該按照哪些原則確定？試說明理由。

答：根據(jù)JB473規(guī)定，取A小于等于0.2L，否則容器外伸端將使支座界面的應(yīng)力過大。因為當(dāng)A=0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩絕對值相等，使兩個截面保持等強度?？紤]到除彎矩以外的載荷，所以常區(qū)外圓筒的彎矩較小。所以取A小于等于0.2L。

當(dāng)A滿足小于等于0.2L時，最好使A小于等于0.5Rm。這是因為支座靠近封頭可充分利用封頭對支座處圓筒的加強作用。

2、臥式容器支座截面上部有時出現(xiàn) “扁塌”現(xiàn)象，是什么原因？如何防止這一現(xiàn)象出現(xiàn)？ 答：由于支座處截面受剪力作用而產(chǎn)生周向彎矩，在周向彎矩的作用下，導(dǎo)致支座處圓筒的上半部發(fā)生變形，產(chǎn)生所謂扁塌現(xiàn)象。防止方法：設(shè)置加強圈或使支座靠近封頭布置，利用加強圈或封頭的加強作用。

3、雙鞍座臥式容器設(shè)計中應(yīng)計算哪些應(yīng)力？試分析這些應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？

答：①圓筒的軸向應(yīng)力，由軸向彎矩引起。②支座截面處圓筒和封頭上的切向切應(yīng)力和封頭的拉伸應(yīng)力，由橫向剪力引起。③支座截面處圓筒的周向彎矩應(yīng)力由截面上切向切應(yīng)力引起。④支座截面處圓筒的周向壓縮應(yīng)力，通過鞍座作用于圓筒上的載荷所導(dǎo)致的。

4、球形儲灌采用赤道正切柱式支座時，應(yīng)遵循哪些準(zhǔn)則？

答：支柱在球殼赤道帶等距離布置，支柱中心線和球殼相切或想割而焊接起來。若相割，支柱中心線和球殼交點同球心連線與赤道平面的夾角為10°~20°。為了能承受風(fēng)載荷和地震載荷，保證穩(wěn)定性，還必須在支柱間設(shè)置連接拉桿。

換熱設(shè)備有哪幾種主要形式？

①直接接觸式換熱器②蓄熱式換熱器③間壁式換熱器④中間載熱體式換熱器

間壁式換熱器有哪幾種主要形式？各有什么特點？

管式換熱器：結(jié)構(gòu)簡單、工作適應(yīng)范圍大、容易操作、清洗方便，但在可拆接處易泄漏。板面式換熱器：傳熱性能比管式換熱器優(yōu)越，由于結(jié)構(gòu)上的特點，使流體能在較低的速度下就達到湍流狀態(tài)，從而強化了傳熱。板面式換熱器采用板材制作，在大規(guī)模組織生產(chǎn)時可降低設(shè)備成本，但其耐壓性能比管式換熱器差。

1、管殼式換熱器主要有哪幾種形式？換熱管與管板有哪幾種連接方式？各有什么特點？ ①固定管板式換熱器，浮頭式換熱器，U形管式換熱器，填料函式換熱器，釜式重沸器。②強度脹接：生產(chǎn)率高，勞動強度低，密封性能好等特點。強度焊：焊接結(jié)構(gòu)強度高，抗拉脫力高。脹焊并用：不僅能改善連接處的抗疲勞強度性能，而且還能消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用壽命。

2、換熱設(shè)備傳熱強化可采用哪些途徑來實現(xiàn)？

①增加平均傳熱溫差△Tm：逆流換熱②擴大傳熱面積A：擴展表面；消除傳熱死區(qū)③提高傳熱系數(shù)K：增加流體湍動程度，比如：外加動力源，選用傳熱系數(shù)大的材料，管殼分程，防止結(jié)垢并及時除垢.1、攪拌容器的傳熱元件有哪幾種？各有什么特點？

夾套：在容器的外側(cè)，用焊接或法蘭連接的方式裝設(shè)各種形式的鋼結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間。

內(nèi)盤管：浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，但檢修困難。

工程中常用的攪拌器有哪幾種？簡述各自特點。槳式攪拌器、推進式攪拌器、渦輪式攪拌器、錨式攪拌器 槳式攪拌器：功耗少，操作費用低。

推進式攪拌器：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用黏度低、流量大的場合，利用較小的攪拌功率，通過高速轉(zhuǎn)動的槳葉能獲得較好的攪拌效果。

渦輪式攪拌器：有較大的剪力，可使流體微團分散的很細。錨式攪拌器：結(jié)構(gòu)簡單，在容器壁附近流速比其他攪拌器大。

3、渦輪式攪拌器在容器中的流型及其應(yīng)用范圍？ 流型：平直葉、后彎葉為徑向流型。折葉的近于軸流型。應(yīng)用范圍：適用于低黏度到中等黏度流體的場合。

4、攪拌軸的設(shè)計需要考慮哪些因素？

①扭轉(zhuǎn)變形 ②臨界轉(zhuǎn)速 ③轉(zhuǎn)矩和彎矩聯(lián)合作用下的強度 ④軸封處允許的徑向位移

5、攪拌軸的密封裝置有幾種？各有什么特點？

填料密封：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于密封和弱腐蝕性介質(zhì)。密封要求不高、并允許定期維護

機械密封：泄露率低，密封性能可靠，功耗小，使用壽命長

填料有哪些類型？哪種類型的傳質(zhì)效率高？ 解：填料一般分為散裝填料及規(guī)整填料兩大類。

散裝填料：安裝以亂堆為主。有環(huán)形填料、開孔環(huán)形填料、鞍形填料、金屬環(huán)矩鞍填料；規(guī)整填料：是一種在塔內(nèi)按均勻的幾何圖形規(guī)則、整齊地堆砌的填料。有絲網(wǎng)波紋填料、板波紋填料。

規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高。這種填料人為地規(guī)定了填料層中氣、液的流路，減少了溝流和壁流的現(xiàn)象，大大降低了壓降，提高了傳質(zhì)和傳熱的效果。

填料塔有哪些內(nèi)件？其作用是什么？

解：支承裝置：防止填料穿過支承裝置而落下；支承操作時填料層的重量；保證足夠的開孔率，使氣液兩相能自由通過。

液體分布器：將液相加料及回流液均勻分布到填料的表面上，形成液體的初始分布。液體收集再分布器：減小壁流現(xiàn)象，將填料分段；將上層填料流下的液體完全收集、混合，后均勻分布到下層填料，并將上升的氣體均勻分布到上層填料以消除各自的徑向濃度差。壓緊和限位裝置：壓緊填料，保證填料塔的正常、穩(wěn)定操作；防止高氣速、高壓降或塔的操作出現(xiàn)較大波動時，填料向上移動而造成填料層出現(xiàn)空隙，從而影響塔的傳質(zhì)效率。

根據(jù)塔板的結(jié)構(gòu)形式，板式塔有哪幾類？工程中最常用的類型有哪些？ 解：按塔板的結(jié)構(gòu)分，有泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、舌形塔等四類 目前應(yīng)用最廣泛的板式塔是篩板塔及浮閥塔。

塔設(shè)備的附件有哪些？各自的作用是什么？

解：除沫器：減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。裙座：防止風(fēng)載和地震載荷引起的彎矩造成塔翻到。吊柱：為了安裝及拆卸內(nèi)件，更換或補充填料。

塔設(shè)備的載荷有哪些？

解：有質(zhì)量載荷、偏心載荷、風(fēng)載荷、地震載荷等。

引起塔設(shè)備振動的原因有哪些？如何判斷塔設(shè)備是否會產(chǎn)生共振？如何預(yù)防共振？ 解：原因：安裝于室外的塔設(shè)備在風(fēng)的誘導(dǎo)振動和塔內(nèi)流體流動作用下。

當(dāng)漩渦形成或脫落的頻率與塔的任一振型的固有頻率一致時，塔就會產(chǎn)生共振。預(yù)防共振的措施：①增大塔的固有頻率，②采用擾流裝置，③增大塔的阻尼。

塔設(shè)備設(shè)計中，哪些危險截面需要校核軸向強度和穩(wěn)定性？如何校核？

筒體與裙座連接處 根據(jù)操作壓力計算塔體厚度之后，對正常操作停工檢修及壓力試驗等工況，分別計算各工況下相應(yīng)壓力重量和垂直地震力，最大彎矩引起的筒體軸向應(yīng)力，在確定最大拉伸應(yīng)力和最大壓縮應(yīng)力，并進行強度和穩(wěn)定性校核 裙座底部截面及孔中心橫截面

第四篇：《過程設(shè)備設(shè)計》教學(xué)大綱

《過程設(shè)備設(shè)計》教學(xué)大綱

課程名稱:過程設(shè)備設(shè)計

英文名稱: Process Equipment Design 學(xué)分: 4.5

學(xué)時: 72

理論學(xué)時: 64

實驗學(xué)時:8 教學(xué)對象:過程裝備與控制工程專業(yè)本科生

先修課程:高等數(shù)學(xué),機械制圖,工程力學(xué),機械設(shè)計,化工原理,彈性力學(xué),專業(yè)英語

教學(xué)目的: 本課程是過程裝備與控制工程專業(yè)的主干專業(yè)課程，其目的旨在使學(xué)生能綜合運用基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論及相關(guān)的工程實踐知識，通過本課程的學(xué)習(xí)，基本具備從事過程設(shè)備設(shè)計和研究開發(fā)的初步能力。

教學(xué)要求: 熟悉并掌握過程設(shè)備設(shè)計的基本理論及工程實踐，能采用正確、合理的方法進行過程設(shè)備的設(shè)計。從材料、設(shè)備的結(jié)構(gòu)、溫度、制造質(zhì)量、安裝、操作維護等方面對過程設(shè)備的工程設(shè)計進行綜合分析和研究。

教學(xué)內(nèi)容: Introductory Remarks(1學(xué)時)Chapter 1 Pressure Vessel Introduction(1學(xué)時)1.1 Gross Structure 1.2 Pressure Vessel Classification 1.3 Pressure Vessel Codes and Standards 基本要求: 壓力容器分類方法,總體結(jié)構(gòu),國內(nèi)外規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)及其比較 重點:按技術(shù)管理的分類, GB150,ASME 難點:正確理解按技術(shù)管理的分類方法

Chapter 2 Stress Analysis of Pressure Vessels(14學(xué)時)

2.1 Stress Analysis of Revolution Shells

2.1.1 Stress in Thin Walled Cylinders

2.1.2 Membrane Theory

2.1.3 Basic Equations

2.1.4 Application of Membrane Shell Theory

2.1.5 Discontinuity Analysis

2.2 Analysis of Thick Walled Cylinder

2.2.1 Elastic Stresses

2.2.2 Elastic-Plastic Stress

2.2.3 Yield Pressure and Bursting Pressure

2.3 Stress Analysis of Flat Plate

2.3.1 Introduction

2.3.2 Bending Differential Equation

2.3.3 Stresses in Circular Plate

2.3.4 Stress of Symmetrically Loaded Circular Plate with a Circular Central Hole

2.4 Stability Analysis of Shells

2.4.1 Introduction

2.4.2 Bucking Analysis of Thin Wall Cylinder under External Pressure

2.4.3 Critical Pressure of Other Revolution Shells

2.5 Typical Local Stresses 基本要求:回轉(zhuǎn)殼的應(yīng)力分析,二種基本理論,無力矩理論的基本方程,無力矩理論的應(yīng)用,厚壁圓筒的彈性應(yīng)力和彈塑性應(yīng)力,屈服壓力,爆破呀力,圓平板的應(yīng)力計算及其應(yīng)力分布,穩(wěn)定性分析的基本方法,臨界壓力,局部應(yīng)力分析的幾種方法,降低局部應(yīng)力的措施.重點: 回轉(zhuǎn)殼的應(yīng)力分析, 無力矩理論的基本方程, 厚壁圓筒的彈性應(yīng)力, 臨界壓力, 難點: 回轉(zhuǎn)殼的應(yīng)力分析, 穩(wěn)定性的分析方法, 彈塑性應(yīng)力.Chapter 3 Pressure Vessel Materials and Properties Effected by Environment and Time(6學(xué)時)

3.1 Pressure Vessel Materials

3.1.1 Pressure Vessel Steels

3.1.2 Nonferrous Metal and Nonmetal

3.2 Pressure Vessel Steel Properties Effected by Fabrication

3.2.1 Plastic Deformation

3.2.2 Welding

3.2.3 Heat Treatment

3.3 Pressure Vessel Steel Properties Effected by Environment

3.3.1 Temperature

3.3.2 Medium

3.3.3 Loading Speed

3.4 Selection of Pressure Vessel Materials

3.4.1 Basic Requirement

3.4.2 Selection 基本要求:壓力容器常用鋼材,環(huán)境的影響,制造的影響,壓力容器材料的選用 重點: 壓力容器常用鋼材,各種環(huán)境的影響,材料的正確選用 難點: 壓力容器常用鋼材的正確選用

Chapter 4 Design of Pressure Vessels(14學(xué)時)

4.1 Introduction

4.2 Design Criterions

4.3 Design by Rules

4.3.1 Introduction

4.3.2 Cylinder Design

4.3.3 Head Design

4.3.4 Sealing Device Design

4.3.5 Opening and Reinforcement

4.3.6 Support and Manhole(Handhole)

4.3.7 Safety Relieving Device

4,3,8 Welded Structure Design

4.3.9 Pressure Test

4.4 Design by Analysis

4.4.1 Introduction

4.4.2 Stress Categories

4.4.3 Computation of Stress Intensities

4.4.4 Stress Intensity Limiting

4.4.5 Application of Design by Analysis

4.5 Fatigue Analysis

4.6 Development of Pressure Vessel Technology 基本要求:設(shè)計文件,設(shè)計準(zhǔn)則,圓筒設(shè)計,封頭設(shè)計,密封裝置設(shè)計,開孔和開孔補強設(shè)計,常用支座,安全泄放裝置,焊接結(jié)構(gòu),壓力試驗,應(yīng)力分類,應(yīng)力強度計算及限制,低循環(huán)疲勞曲線,平均應(yīng)力影響.重點:圓筒和封頭設(shè)計,密封機理,性能參數(shù),高壓密封結(jié)構(gòu),補強計算,焊接接頭分類,應(yīng)力分類,應(yīng)力強度.難點:設(shè)計參數(shù)確定,夾套容器設(shè)計,雙錐環(huán)受力分析,應(yīng)力分類,應(yīng)力強度

Chapter 5 Storage Equipment(5學(xué)時)

5.1 Introduction

5.2 Horizontal Storage Tank

5.2.1 Basic Structure

5.2.2 Design Calculation

5.3 Spherical Storage Tank

5.3.1 Tank Body

5.3.2 Support

5.3.3 Manhole and Nozzle

5.3.4 Accessories 基本要求:鞍式支座的位置和數(shù)量,力學(xué)模型,內(nèi)力分析,幾種應(yīng)力,球形儲罐的罐體,支座

重點:鞍式支座的結(jié)構(gòu)和確定,扁塌現(xiàn)象.難點:臥式容器的力學(xué)模型

Chapter 6 Heat Exchanger(8學(xué)時)

6.1 Introduction

6.2 Shell-and-Tube Heal Exchangers

6.2.1 Basic Types

6.2.2 Shell-and Tube Heat Exchanger Structure

6.2.3 Tubesheet Design

6.2.4 Expansion Joint Design

6.2.5 Tubes Vibration and Protection

6.3 Waste Heat Boiler

6.4 Forced Heat Transfer 基本要求:換熱設(shè)備分類,管殼式換熱器分類及選型,管程結(jié)構(gòu),殼程結(jié)構(gòu),管板設(shè)計思路,膨脹節(jié),管束振動和防止,傳熱強化技術(shù)

重點: 管殼式換熱器分類,換熱管,換熱管與管板連接,管束分程,殼程結(jié)構(gòu),管束振動,傳熱強化技術(shù).難點: 管殼式換熱器結(jié)構(gòu),危險工況的確定

Chapter 7 Tower(10學(xué)時)

7.1 Introduction

7.2 Packed Tower

7.2.1 Packing

7.2.2 Internals of Packed Tower

7.3 Plate Column

7.3.1 Classification

7.3.2 Structure

7.3.3 Construction of Tray

7.4 Accessories

7.4.1 Forth Remover

7.4.2 Skirt Support

7.4.3 Boom

7.5 Strength Design of Tower

7.5.1 Natural Vibration Period

7.5.2 Loading Analysis

7.5.3 Strength and Stability of Cylinder

7.5.4 Strength and Stability of Skirt

7.6 Vibration of Tower

7.6.1 Vibration induced by Wind

7.6.2 Prevention of Vibration 基本要求:塔設(shè)備選型,填料分類,塔內(nèi)件結(jié)構(gòu),板式塔分類,板式塔結(jié)構(gòu),塔盤結(jié)構(gòu),塔設(shè)備附件,塔強度計算,固有周期,載荷分析,筒體強度校核,穩(wěn)定性校核,風(fēng)的誘導(dǎo)振動,卡曼旋渦,塔設(shè)備的防振

重點:填料塔結(jié)構(gòu),塔盤結(jié)構(gòu),塔設(shè)備載荷分析, 卡曼渦街 難點: 風(fēng)的誘導(dǎo)振動機理, 載荷分析,筒體強度校核

Chapter 8 Reactors(5學(xué)時)

8.1 Introduction

8.1.1 Classification

8.1.2 Characteristics

8.2 Mechanical Agitated Reactor

8.2.1 Basic Structure

8.2.2 Agitated Vessel

8.2.3 Agitator Impeller

8.2.4 Shaft Design

8.2.5 Sealing Device

8.2.6 Gearing

8.3 Development of Mechanical Agitated Reactors 基本要求:反應(yīng)器分類,機械式攪拌反應(yīng)器的結(jié)構(gòu),攪拌器,攪拌容器,夾套結(jié)構(gòu),流動特性,攪拌器選型,影響攪拌功率的因素,攪拌軸的力學(xué)模型,填料密封,機械密封,傳動裝置.重點: 攪拌器的分類及選用,密封裝置,流動類型 難點: 攪拌器的選型

實驗教學(xué)

1.內(nèi)壓薄壁容器應(yīng)力測定（3學(xué)時）實驗?zāi)康募耙?(1)了解內(nèi)壓薄壁容器在內(nèi)壓作用下薄膜應(yīng)力的分布規(guī)律(2)驗證薄壁容器筒體應(yīng)力計算的理論公式

(3)掌握用電阻應(yīng)變儀測定應(yīng)力的基本原理及具體操作的過程和方法 本實驗的具體操作為重點，故而需3學(xué)時。2.高壓容器內(nèi)外壁應(yīng)力測定（2學(xué)時）實驗?zāi)康募耙?(1)測定高壓容器筒體在內(nèi)壓作用下，內(nèi)、外壁面的應(yīng)力，并與理論公式比較(2)了解高壓液壓下電阻應(yīng)變測量的基本方法，如電阻片的保護，內(nèi)壁的引線及壓力效應(yīng)的校正等

本實驗以內(nèi)壁液壓下應(yīng)力測量技術(shù)為重點 3.厚壁筒體的爆破及測試實驗（2學(xué)時）實驗的目的和要求:(1)了解厚壁容器加載，塑性變形，應(yīng)變硬化，最后大變形破壞的全過程(2)測量厚壁圓筒的爆破壓力，并與各種失效理論的結(jié)果進行比較(3)了解大應(yīng)變及數(shù)據(jù)采集的技術(shù) 4.外壓薄壁圓筒形容器失穩(wěn)試驗（1學(xué)時）實驗?zāi)康募耙?(1)觀察薄壁圓筒形容器在外壓作用下失穩(wěn)的形態(tài)(2)測定圓筒形容器的臨界壓力并與理論值進行比較 具體實驗的內(nèi)容、方法詳見實驗指導(dǎo)書

參考教材: 1.鄭津洋等編,過程設(shè)備設(shè)計,北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2005年 2.自編, Process Equipment Design, 2003年(2005年 修訂補充)12

第五篇：過程設(shè)備設(shè)計教學(xué)大綱

過程設(shè)備設(shè)計

課程類型：專業(yè)課程 總 學(xué) 時：48 學(xué)

分：3 開課系（院）：機械工程系

適用專業(yè)：過程裝備與控制工程

一、課程的地位、作用與任務(wù)

過程設(shè)備在生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，是化工、煉油、輕工海洋工程等傳統(tǒng)部門所必須的關(guān)鍵設(shè)備。本課程的任務(wù)是根據(jù)產(chǎn)品在全壽命期內(nèi)的功能及市場競爭要求，綜合考慮環(huán)境要求和資源利用率，運用工藝、機械、控制、力學(xué)、材料以及美學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等知識，經(jīng)過設(shè)計師的創(chuàng)造性勞動，制定可以用于制造的技術(shù)文件。主要是介紹學(xué)習(xí)流體儲存、傳熱、傳質(zhì)和反應(yīng)設(shè)備的一般設(shè)計方法，是一門涉及多學(xué)科、綜合性很強的課程。

二、課程教學(xué)基本內(nèi)容及要求

（一）教學(xué)基本要求

要求學(xué)生掌握過程設(shè)備設(shè)計的基礎(chǔ)理論、方法及相應(yīng)的規(guī)范，充分了解過程設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點與運作規(guī)律，學(xué)會對經(jīng)典的過程設(shè)備如傳熱設(shè)備、傳質(zhì)設(shè)備、儲存設(shè)備及反應(yīng)設(shè)備等的一般工程設(shè)計方法和設(shè)計程序步驟。學(xué)習(xí)相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的使用，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面，鍛煉學(xué)生獨立獲取所須知識及綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決實際生產(chǎn)過程中由于設(shè)備所產(chǎn)生的各類問題的能力和團體協(xié)作能力。

（二）主要教學(xué)內(nèi)容 1.過程設(shè)備概論

主要講述過程設(shè)備的作用、特點及任務(wù)，過程設(shè)備的設(shè)計要求及常用規(guī)范、過程設(shè)備常用材料及其基本要求等知識。

2.過程設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)理論

本部分主要講述壓力容器應(yīng)力分析、壓力容器一般設(shè)計方法、影響壓力容器性能的因素等知識。

3.過程設(shè)備設(shè)計應(yīng)用

主要講述貯存設(shè)備、換熱設(shè)備、塔設(shè)備及反應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、性能、應(yīng)用及設(shè)計計算的方法等知識。

四、教學(xué)說明

1.本課程應(yīng)在完成金工實習(xí)、化工原理等課程的學(xué)習(xí)后進行。

2.本課程內(nèi)容多、教學(xué)時數(shù)少，教學(xué)時應(yīng)采用教學(xué)與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合方式。

五、教材及主要參考書

（一）使用教材： 《過程設(shè)備設(shè)計》，鄭津洋、董其伍、桑芝富，化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心，2001.8

（二）主要參考書： 1.鋼制壓力容器（GB150-1998）.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000 2.管殼式換熱器（GB151-1999）.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001