化工机械基础(第三版)第十一章 容器零部件设计
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第一章教案——容器零部件化工机械与设备一、教学目标:1. 知识与技能:(1)掌握容器的基本概念和分类;(2)了解容器零部件的常见类型及作用;(3)熟悉化工机械与设备的基本构成及功能。
2. 过程与方法:(1)通过观察和分析,识别不同类型的容器及其零部件;(2)学会运用化工机械与设备的知识,解决实际问题。
3. 情感态度与价值观:(1)培养学生的团队合作精神,提高动手操作能力;(2)培养学生对化工机械与设备行业的兴趣和责任感。
二、教学内容:1. 容器的概念与分类(1)介绍容器的基本概念;(2)讲解容器的分类及特点。
2. 容器零部件(1)介绍容器零部件的常见类型;(2)讲解各种零部件的作用及其在容器中的重要性。
3. 化工机械与设备(1)介绍化工机械与设备的基本构成;(2)讲解化工机械与设备的功能及应用。
三、教学重点与难点:1. 教学重点:(1)容器的基本概念与分类;(2)容器零部件的常见类型及作用;(3)化工机械与设备的基本构成及功能。
2. 教学难点:(1)容器零部件在实际应用中的识别与选择;(2)化工机械与设备在化工生产中的应用。
四、教学方法与手段:1. 教学方法:(1)采用讲授法,讲解基本概念和原理;(2)采用案例分析法,分析实际问题;(3)采用小组讨论法,培养团队合作精神。
2. 教学手段:(1)使用多媒体课件,展示图片和视频;(2)利用模型和实物,进行直观教学;(3)布置实践作业,巩固理论知识。
五、教学安排:1. 课时:2课时(90分钟)2. 教学过程:(1)第一课时:讲解容器的基本概念与分类,容器零部件的常见类型及作用;(2)第二课时:讲解化工机械与设备的基本构成及功能,分析实际应用案例。
3. 作业布置:(2)查找相关资料,了解化工机械与设备在化工生产中的应用。
第二章教案——容器零部件化工机械与设备六、教学目标:1. 知识与技能:(1)掌握容器密封件的类型及作用;(2)了解容器支撑部件的分类与功能;(3)熟悉搅拌设备的工作原理与应用。
《化工设备机械基础》习题解答第六章 容器零部件二、填空题:A 组:1 法兰联接结构,一般是由(联接)件,(被联接)件和(密封元)件三部分组成。
2 在法兰密封所需要的预紧力一定时,采取适当减小螺栓(直径)和增加螺栓(个数)的办法,对密封是有利的。
3 提高法兰刚度的有效途径是1(增加法兰厚度) 2(减小螺栓作用力臂) 3(增加法兰盘外径)。
4 制定法兰标准尺寸系列时,是以(16MnR )材料,在(200)℃时的力学性能为基础的5 法兰公称压力的确定与法兰的最大(操作压力),(操作温度)和(法兰材料)三个因素有关。
6 卧式容器双鞍座的设计中,容器的计算长度等于(筒体)长度加上两端凸形封头曲面深度的(2/3)。
7 配有双按时制作的卧室容器,其筒体的危险截面可能出现在(支座)处和(跨距中间)处。
8 卧式容器双鞍座的设计中,筒体的最大轴向总应力的验算条件是:轴向应力应为(σ拉 ≤[]σt )轴向压力应为(σ压 ≤[]σt)和(轴向许用压缩应力[]σac 的较小值) B 组:1 采用双鞍座时,为了充分利用封头对筒体临近部分的加强作用,应尽可能将支座设计的靠近封头,即A≤(0.25)D 0,且A 不大于(0.2)L2 在鞍坐标准规定的鞍座包角有θ=(120°) 和θ=(150°)两种。
3 采用补强板对开孔进行等面积补强时,其补强范围是:有效补强宽度是(}22,2m ax {nt n d d B δδ++=)外侧有效补强高度是(min {接管实际外伸高度,1nt d h δ=}) 内侧有效补强高度是(min {接管实际内伸高度,2nt d h δ=}) 4 根据等面积补强原则,必须使开孔削弱的截面积A≤A e =(壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 1+(接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积)A 2+(焊缝金属截面积)A 3。
5 采用等面积补强时,当筒体径Di ≤1500mm时,须使开孔最大直径d≤(1/2)D i ,且不得超过(520)mm.当筒体直径D i ,>1500mm 时,,须使开孔最大直径d≤( 1/3)D i ,,且不得超过(1000)。
《化工机械基础》课程设计任务书目录第一部分设计绪论 (5)(1)设计任务、设计思想、设计特点 (5)(2)主要设计参数的确定及说明 (5)第二部分材料及结构的选择与论证 (7)(1)材料的选择与认证 (7)(2)结构的选择与认证 (7)第三部分设计计算 (10)(1)计算筒体的壁厚 (10)(2)计算封头的壁厚 (11)(3)水压试验压力及其强度校核 (11)(4)选择人孔并核算开孔补强 (12)(5)选择鞍座并核算承载能力 (14)第四部分主要附件的选用 (15)(1)选择液位计 (16)(2)各进出口的选择 (16)第五部分设计小结 (17)参考文献 (17)《化工机械基础》课程设计任务书1.设计题目:液氨储罐机械设计技术特性公称容积(m3) 25 公称直径Dg(mm) 2200介质液氨筒体长度L(mm) 7200设计压力(MPa) 3.6 工作温度(0C) ≤40℃厂址芜湖市推荐材料16MnR管口表编号名称公称直径(mm) 编号名称公称直径(mm)a1-2 液位计15 e 安全阀25b 进料管40 f 放空管25c 出料管20 g 人孔450d 压力表25 h 排污管40工艺条件图3.计算及说明部分内容(设计内容):第一部分绪论:(1)设计任务、设计思想、设计特点;(2)主要设计参数的确定及说明。
第二部分材料及结构的选择与论证(1)材料选择与论证;(2)结构选择与论证:封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。
第三部分设计计算(1)计算筒体的壁厚;(2)计算封头的壁厚;(3)水压试验压力及其强度校核;(4)选择人孔并核算开孔补强;(5)选择鞍座并核算承载能力;第四章主要附件的选用(1)、液面计选择(2)、各进出口的选择(3)、压力表选择第五章设计小结附设计参考资料清单4.绘图部分内容:总装配图一张(1#)5.设计期限:1周(20123年 06 月 24 日—— 2013年 06月 30 日)6.参考资料:[1]《化工过程设备机械基础》,李多民、俞慧敏主编,中国石化大学出版社[2]《化工设备机械基础》,汤善甫朱思明主编,华东理工大学出版社。
《化工设备机械基础》习题解答第一章化工设备材料及其选择一. 名词解释A组:1.蠕变:在高温时,在一定的应力下,应变随时间而增加的现象。
或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。
2.延伸率:试件受拉力拉断后,总伸长的长度与原始长度之比的百分率。
3.弹性模数(E):材料在弹性范围内,应力和应变成正比,即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。
4.硬度:金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。
5.冲击功与冲击韧性:冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。
冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。
6.泊桑比(μ):拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。
对于钢材,μ=0.3 。
7.耐腐蚀性:金属和合金对周围介质侵蚀(发生化学和电化学作用引起的破坏)的抵抗能力。
8.抗氧化性:金属和合金抵抗被氧化的能力。
9.屈服点:金属材料发生屈服现象的应力,即开始出现塑性变形的应力。
它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。
10.抗拉强度:金属材料在受力过程中,从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。
B组:1.镇静钢:镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧,是脱氧完全的钢。
把FeO中的氧还原出来,生成SiO2和Al2O3。
钢锭膜上大下小,浇注后钢液从底部向上,向中心顺序地凝固。
钢锭上部形成集中缩孔,内部紧密坚实。
2.沸腾钢:沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧,是脱氧不完全的钢。
其锭模上小下大,浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应,放出大量CO 气体,造成沸腾现象。
沸腾钢锭中没有缩孔,凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡,布满全锭之中,因而内部结构疏松。
3.半镇静钢:介于镇静钢和沸腾钢之间,锭模也是上小下大,钢锭内部结构下半部像沸腾钢,上半部像镇静钢。
4.低碳钢:含碳量低于0.25%的碳素钢。
5.低合金钢:一般合金元素总含量小于5%的合金钢。
6.碳素钢:这种钢的合金元素含量低,而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。
第一章教案容器零部件化工机械与设备教学目标:1. 了解容器零部件的基本概念和作用。
2. 熟悉常见容器零部件的名称、特点和应用。
3. 掌握容器零部件的选材和设计原则。
教学内容:1. 容器零部件的定义和分类。
2. 容器零部件的作用及其在化工机械与设备中的应用。
3. 常见容器零部件的名称、特点和应用。
4. 容器零部件的选材和设计原则。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生回顾化工机械与设备的基本概念。
2. 提问:“什么是容器零部件?它在化工机械与设备中有什么作用?”二、新课内容讲解(15分钟)1. 讲解容器零部件的定义和分类。
2. 讲解容器零部件的作用及其在化工机械与设备中的应用。
3. 介绍常见容器零部件的名称、特点和应用。
4. 讲解容器零部件的选材和设计原则。
三、案例分析(15分钟)1. 提供几个容器零部件的案例,让学生分析其选材和设计原则。
2. 学生分组讨论,汇报分析结果。
四、课堂小结(5分钟)1. 回顾本节课的主要内容。
2. 强调容器零部件在化工机械与设备中的重要性。
五、课后作业(课后自主完成)1. 复习本节课的内容,整理笔记。
2. 完成课后练习题,巩固所学知识。
教学评价:1. 课后作业完成情况。
2. 课堂参与度和表现。
3. 案例分析的深度和准确性。
第二章教案容器零部件化工机械与设备教学目标:1. 了解容器密封件的基本概念和作用。
2. 熟悉常见容器密封件的名称、特点和应用。
3. 掌握容器密封件的选材和设计原则。
教学内容:1. 容器密封件的定义和分类。
2. 容器密封件的作用及其在化工机械与设备中的应用。
3. 常见容器密封件的名称、特点和应用。
4. 容器密封件的选材和设计原则。
教学过程:六、导入(5分钟)1. 回顾上一章的内容,引导学生了解容器零部件在化工机械与设备中的重要性。
2. 提问:“什么是容器密封件?它在化工机械与设备中有什么作用?”七、新课内容讲解(15分钟)1. 讲解容器密封件的定义和分类。
《化工机械基础(第三版)》是2015年化学工业出版社出版的图书,作者是陈国桓、陈刚。
全书共分五篇。
第一篇工程力学,包括物体的受力分析及其平衡条件、直杆的拉伸和压缩、直梁的弯曲、剪切、圆轴的扭转、基本变形小结;第二篇材料与焊接,包括化工设备材料、焊接;第三篇容器设计,包括容器设计基础、容器零部件设计、容器设计举例;第四篇典型化工设备,包括塔设备、管壳式换热器;第五篇机械传动,包括带传动、齿轮传动。
书后有附录等相关内容。
本书可作为高等学校化学工程与工艺专业及相近专业(石化、生化、制药、冶金、环保、能源等)的本科生教材,也可供相关部门的科研、设计和生产单位的工程技术人员参考。
第一篇工程力学/1第1章物体的受力分析及其平衡条件/21.1力的概念和基本性质21.2力矩与力偶51.3物体的受力分析及受力图81.4平面力系的平衡方程13思考题17第2章直杆的拉伸和压缩/182.1直杆的拉伸和压缩192.2拉伸和压缩时材料的力学性能222.3拉伸和压缩的强度条件29第3章直梁的弯曲/333.1梁的弯曲实例与概念333.2梁横截面上的内力--剪力与弯矩343.3弯矩方程与弯矩图363.4弯曲时横截面上的正应力及其分布规律42 3.5梁弯曲时的强度条件453.6梁截面合理形状的选择473.7梁的弯曲变形49思考题52第4章剪切/534.1剪切变形的概念534.2剪力、切应力与剪切强度条件534.3挤压的概念和强度条件554.4剪切变形和剪切虎克定律55思考题56第5章圆轴的扭转/575.1圆轴扭转的实例与概念575.2扭转时的外力和内力585.3扭转时横截面上的应力605.4扭转的强度条件645.5圆轴的扭转变形与刚度条件65第6章基本变形小结/68第一篇习题70参考文献76第二篇材料与焊接/77第7章化工设备材料/787.1概述787.2材料的性能787.3铁碳合金817.4钢的分类867.5有色金属材料957.6非金属材料977.7化工设备的腐蚀及防腐措施99 7.8化工设备的材料选择104思考题105第8章焊接/1078.1电弧焊1078.2焊接材料1098.3焊接接头和坡口形式1128.4焊接缺陷与焊接质量检验114 思考题116参考文献116第三篇容器设计/119第9章容器设计基础/120 9.1概述1209.2内压薄壁容器设计125 9.3外压圆筒设计1349.4封头的设计144思考题153第10章容器零部件设计/154 10.1法兰连接15410.2容器支座16310.3容器的开孔与附件169 思考题173第11章容器设计举例/174 11.1罐体壁厚设计174 11.2封头壁厚设计174 11.3鞍座设计17511.4人孔设计17511.5人孔补强确定176 11.6接口管设计17611.7设备总装配图176第三篇习题178参考文献180第四篇典型化工设备/181第12章塔设备/18212.1概述18212.2板式塔结构18212.3填料塔18812.4塔体强度计算19812.5裙座的强度计算205思考题210第13章管壳式换热器/21113.1概述21113.2管壳式换热器的结构形式21213.3管壳式换热器构件21313.4管壳式换热器的强度计算22513.5管壳式换热器标准简介230参考文献231第五篇机械传动/233第14章带传动/23414.1概述23414.2带传动的工作原理及工作情况分析235 14.3V形带传动的设计计算23714.4V形带轮24114.5V形带的布置、使用和维修24314.6同步齿形带传动简介244思考题246第15章齿轮传动/24715.1概述24715.2齿廓啮合的基本定律24715.3渐开线和渐开线齿廓的啮合特性24815.4渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称和基本尺寸25015.5一对渐开线齿轮的啮合传动25215.6齿轮的加工方法及变位齿轮25315.7齿轮轮齿的失效形式25615.8直齿圆柱齿轮传动的强度计算25715.9齿轮材料与许用应力26115.10齿轮的构造262思考题265第五篇习题266参考文献266附录/267附录1我国不锈钢与美国不锈钢牌号近似对照(摘自GB.150-2011)267附录2钢材弹性模量(摘自GB.150-2011)268附录3钢材平均线膨胀系数(摘自GB.150-2011)268附录4钢材许用应力(包括碳素结构钢钢板、压力容器用钢板、低温压力容器用钢板、高合金钢板,摘自GB.150-2011及GB.150-1998)269附录5碳素钢和低合金钢钢管许用应力(摘自GB.150-2011)272 附录6热轧工字钢规格及截面特性参数(摘自GB.706-2008)273 附录7钢制压力容器用甲型平焊法兰的结构形式和系列尺寸(摘自NB/T.47021-2012)274附录8管法兰中,突面、凹凸面、榫槽面的密封面尺寸(摘自HG/T.20592-2009)276附录9板式平焊钢制管法兰参数(摘自HG/T 20592-2009)277 附录10有关筒体和封头的数据280。
第一章教案容器零部件化工机械与设备教学目标:1. 了解容器零部件的基本概念和作用。
2. 熟悉常见容器零部件的名称、规格和用途。
3. 掌握容器零部件的选材和设计原则。
教学内容:1. 容器零部件的分类及作用筒体、封头、人孔、人孔盖、人孔法兰、视镜、液位计、安全阀、爆破片、螺栓、螺母等。
2. 常见容器零部件的名称、规格和用途筒体:承受物料压力和物料重量,连接封头和支座。
封头:密封容器口,防止物料泄漏。
人孔:方便容器内物料的装卸和检修。
人孔盖:覆盖在人孔上,密封人孔。
人孔法兰:连接容器和人孔盖。
视镜:观察容器内物料状态。
液位计:测量和控制容器内物料液位。
安全阀:防止容器内压力超过规定值。
爆破片:当容器内压力超过规定值时,自动破裂以释放压力。
螺栓:连接容器零部件。
螺母:配合螺栓使用,紧固容器零部件。
3. 容器零部件的选材和设计原则选材:根据容器内物料的性质、工作压力、工作温度等因素选择合适的材料。
设计原则:强度足够、密封可靠、结构简单、便于制造和维修。
教学方法:1. 采用多媒体教学,展示容器零部件的图片和实物。
2. 讲解容器零部件的名称、规格和用途。
3. 案例分析,分析实际工程中的容器零部件选材和设计。
4. 课堂讨论,引导学生思考容器零部件在实际应用中的重要性。
教学评估:1. 课后作业:要求学生绘制容器零部件的简图,并简要说明其作用。
2. 课堂问答:检查学生对容器零部件知识的掌握程度。
3. 小组讨论:评估学生在团队协作中解决问题的能力。
教学资源:1. 容器零部件图片和实物。
2. 相关教材和参考资料。
3. 计算机和投影仪。
教学安排:课时:2学时教学步骤:1. 导入:介绍教案容器零部件化工机械与设备的基本概念和重要性。
2. 讲解:讲解容器零部件的分类及作用,常见容器零部件的名称、规格和用途,容器零部件的选材和设计原则。
3. 案例分析:分析实际工程中的容器零部件选材和设计。
4. 课堂讨论:引导学生思考容器零部件在实际应用中的重要性。