课程类别：专业教育课程 课程名称：过程装备成套技术
开课单位：机械工程学院 课程编号：B03020507
总学时：32 学 分：2
适用专业：过程装备与控制工程
先修课程：画法几何与机械制图、工程材料、过程设备设计、过程流体机械
一、课程在教学计划中地位、作用
过程装备成套技术是过程装备与控制工程专业的一门综合性学科专业教育课程，内容涉及到新产品工艺开发和项目的可行性研究、工艺设计、经济性和环境评价、管道设计、绝热与防腐设计等各种工程知识通过学习可初步掌握过程工业的特点，学习产品从开发到投产全过程所需的基本知识，以拓宽知识面、开拓思路。
在完成本课程的学习后，学生能够初步完成过程工艺产品的成套装备设计，为本专业学生就业后有能力承担过程工业生产的不同环节的技术工作进行知识储备和技术培养。
二、课程目标
通过本课程的理论学习，学生能具备下列能力：
1. 能对过程产品的工艺流程进行物料和热量衡算，为后续过程设备设计和机器选型提供有关设计条件和参数；
2. 能运用工程制图原理，读懂工艺流程草图、工艺物料流程图、管道及仪表流程图、设备平面布置图、管道平面布置图和管道轴测图主要符号含义；
3. 能运用力学知识，对压力管道进行分析与设计，包括材料的选择原则、管径计算及热应力和补偿措施等；
4. 能利用技术经济有关知识，进行过程产品工艺流程的整套装备进行定量的价格估算，便于对该工艺流程进行经济分析与评价。
三、课程内容、基本要求
第一章 概论
本章教学要求：通过对比过程装备与控制工程所蕴含的几组术语：过程、装备、控制、工程；过程装备、控制工程等，将本课程所涉及工艺开发、工艺设计、经济评价、设备设计与机器选型、重要工艺参数的控制方案选择与设计、管道设计、绝热与防腐设计，以及安装、检验等全过程有关的工程知识。
1. 过程装备成套技术课程体系与内容；
2. 成套装备设计与关工艺流程、设备设计与布置、管道设计与布置、控制系统设计的关系。
第二章 工艺开发与流程设计
本章教学要求：对比毕业设计过程，描述有关过程产品的工艺过程开发阶段和工艺路线进行选择；然后进行工艺流程设计，利用规范的制图方法，能读懂和绘制出工艺流程相关图纸。
1. 工艺过程开发主要阶段；
2. 过程产品工艺路线选择：调查、分析、计算、评价；
3. 工艺流程草图、物料流程图、管道及仪表流程图的规范表达。
本章重点：工艺流程草图、物料流程图、管道及仪表流程图组成及有关符号的含义。
第三章 过程装备设计、选型与布置
本章教学要求：在工艺流程图基础上进行物料和热量衡算，对主要过程机器和设备进行选型和工艺设计，然后在总图基础上对主要设备进行布置。
1. 物料和热量衡算、设备特性尺寸计算，以及流体阻力与操作范围计算等；
2. 泵、风机等输送设备选型，贮存容器、换热器、塔器和反应器的选择；
3. 厂址选择与总图布置原则；
4. 设备布置图与典型设备的布置方案。
本章重点：过程设备图构成与识图。
本章难点：设备布置图中标高的组成与作用。
第四章 管道设计
本章教学要求：对比《过程设备设计》的压力容器，确定压力管道范围与分类分级情况，所包括各元素，导出内径与壁厚设计公式，选择适合的材料与尺寸，确定管道布置原则，读懂管道布置图。
1. 压力管道的范围，国内外相关的压力管道分类分级情况与规范；
2. 管道系统元素：管子、管件(活接头、弯头、三通、斜通、四通等)及其附件(法兰、阀门、阻火器、过滤器等)；
3. 压力管道的内径与壁厚设计公式，材料与尺寸，完成流体阻力的校核；管子与法兰配伍；
4. 管道设计，包括管道集中布置(管廊、管架)原则，典型设备的管道布置原则；
5. 管道布置图，包括管道平面布置图和轴测图；
6. 管道系统的热应力及管道柔性分析以及补偿措施。
本章重点：压力管道的范畴、公称直径与管径的联系与区别、系统热应力的简单判别方法。
本章难点：管道集中布置基本原则；管道布置图的识图与有关符号的含义。
第五章 绝热设计
本章教学要求：明确绝热设计是管道设计不可或缺的一项内容，通过对美国航天飞机两次失利事件与绝热材料关系，指出绝热设计对于整个社会的重要意义。能利用绝热层厚度设计公式在不同情况下进行绝热材料厚度计算。
1. 绝热设计的一般原则；
2. 绝热设计对于整个社会的重要意义；
3. 绝热层厚度设计公式应用与校核检验。
本章重点：绝热材料选择和厚度确定方法。
第六章 防腐设计
本章教学要求：运用工程材料相关知识，导出各种材料(金属和非金属)的腐蚀原理与破坏特征；运用过程检测原理相关内容，导出当前腐蚀监控系统所需各种类型的腐蚀检测传感器。
1. 各种材料（金属和非金属）的腐蚀原理与破坏特征；
2. 腐蚀监控系统与检测传感器。
第七章 过程控制工程设计
本章教学要求：从《自动控制原理》或《控制工程基础》出发，引出对整套过程装备进行正常运作的必要条件是对典型设备的主要工艺参数进行自动控制方案的设计。
1. 典型工艺参数(温度、压力、流量、液位等)的单回路控制方案设计过程；
2. 信号报警系统和安全联锁系统联系与区别。
本章重点：过程控制系统的负反馈如何实现，不是简单的设置控制器为反作用。
本章难点：信号报警系统与安全联锁系统的联系与区别。
第八章 经济分析与评价
本章教学要求：借助实际工程项目，导出工艺装置的一整套投资估算方法，及其成本和费用的构成。在此基础上，计算出对企业的经济评价的主要指标，做出相应。
1. 经济评价的重要作用和主要的评价方法；
2. 工艺装置的一整套投资估算方法及其成本和费用的构成。
本章重点：能通过大量数据统计的经验公式和适合的参数，以得到拟投资项目较为精确的费用估算结果。
本章难点：从设备成本费用到整个项目投资估算，需结合大量的企业经营财务知识，这也是当代社会针对大学生进行双创教育培训的一次演练。
第九章 过程装备安装与试车
本章教学要求：装备的选型、设计和制造是最终投产的必要条件，然而安装与试车过程则保障顺序投产的重要组成部分，要求学生能从详细设计和施工图设计阶段过渡到最后的施工建设与装备试车，是从纸面工作落地到实物的关键环节。
1. 装备安装前准备与起重吊装机械；
2. 设备、机器与管道安装过程与特点；
3. 试车、试运行与安全生产的关系。
四、学时分配
章节名称 |
讲授（学时） |
实验（学时） |
小计 |
第一章 概论 |
2 |
|
2 |
第二章 工艺开发与流程设计 |
4 |
|
4 |
第三章 过程装备设计、选型与布置 |
4 |
|
4 |
第四章 管道设计 |
6 |
|
6 |
第五章 绝热设计 |
2 |
|
2 |
第六章 防腐设计 |
2 |
|
2 |
第七章 过程控制工程设计 |
4 |
|
4 |
第八章 经济分析与评价 |
4 |
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4 |
第九章 过程装备安装与试车 |
4 |
|
4 |
合 计 |
32 |
|
32 |
五、课程目标达成评价的途径和措施
1. 考核目标
在考核学生对工艺开发与工艺流程及其经济分析评价、装备设计与布置、管道有关设计、过程控制工程设计、装备安装与试车的全过程设计流程和原理的基础上，重点考核学生对过程工程图纸识图、管道布置与设计、过程控制系统及信号报警、安全联锁典型系统、过程项目投资估算与评价等方面的分析与综合应用的能力过程和装置热力学定量分析能力。
2. 考核方式
出勤情况、作业情况、分组调研报告、期末考试。
3. 考核方式及对课程目标达成、评价比例，详见表5.1和表5.2所示。
4. 计分办法：百分制分数，满分为100分。
表5.1 考核方式对课程目标达成贡献率及支撑材料
考核环节 |
出勤情况 |
作业情况 |
分组调研报告 |
期末考试 |
课程目标达成的贡献率 |
0.1 |
0.1 |
0.2 |
0.6 |
支撑材料 |
出勤情况统计表 |
作业评价标准、
作业评分登记表 |
调研报告评价标准 分组调研报告文档 |
试题评分标准、
试卷 |
表5.2 各考核方式对不同课程目标评价的比例分配
课程目标 |
出勤情况 |
作业情况 |
分组调研报告 |
期末考试 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0 |
0 |
2 |
0.5 |
0 |
0.5 |
0 |
3 |
0.2 |
0.2 |
0 |
0.6 |
4 |
0.2 |
0.2 |
0 |
0.6 |
六、主要参考书
1. 黄振仁等. 过程装备成套技术(第二版) [M]. 北京: 化学工业出版社, 2008
2. 黄振仁等. 过程装备成套技术设计指南(第二版) [M]. 北京: 化学工业出版社, 2003
3. 梁志武, 陈声宗, 任艳群等. 化工设计(第四版) [M]. 北京: 化学工业出版社, 2015
4. 王静康等. 化工过程设计(第二版) [M]. 北京: 化学工业出版社, 2006
5. R. K. SINNOTT. 宋旭峰译. 化工设计(第4版) [M]. 北京: 中国石化出版社, 2009
