《过程设备设计课程设计》教学大纲-机械工程学院

课程类别：实践教学环节课程名称：过程设备设计课程设计

开课单位：机械工程学院课程编号：B05020503K

总学时：2周学分：2

适用专业：过程装备与控制工程

先修课程：过程设备设计、化工原理、工程材料、机械设计基础

一、课程在教学计划中地位和作用

《过程设备设计课程设计》是“过程装备与控制工程”专业学生必修的重要实践教学环节，按照过程装备与控制工程专业教学计划的要求，一般安排在完成专业主干课程《过程设备设计》的学习后，进行《过程设备设计课程设计》实践教学环节。

《过程设备设计课程设计》主要是学习过程装备与控制工程专业的主干课程《过程设备设计》，综合《化工容器设计》和《化工设备设计》的内容, 对流体储存、传热、传质、和反应设备进行一般计算方法，对实践教学环节进行了初步实践和探索。

《过程设备设计课程设计》的作用首先是使学生通过课程设计, 把在“过程设备设计”及其它相关课程中所学单一的, 各自独立的理论知识在具体设计工作中综合地加以应用，使先修课程得到巩固和深化, 并且达到了理论知识和生产实践密切结合的目的。其次，为培养从事过程装备、能源、环保等工程领域的装备设计与制造、控制工程设计、测试及生产管理工作的高等应用型人才奠定工程基础，使本专业的学生具有较高的工程素质和较强的工程实践动手能力。在过程设备设计课程设计环节中, 学生为了做好设计工作, 必须受到必备的基本工程技能系统训练, 比如能够熟练地应用计算图表、手册、规范, 能熟悉有关国家标准。同时设计过程中还必须树立正确的设计思想, 比如借鉴前人的经验, 在设计中积极思考、勇于创新, 对设计成果精益求精的工作态度等。

二、课程目标

通过本课程设计的实践教学，使学生具备以下能力：

1.过程设备课程设计应在学习完基础课、技术基础课及《过程设备设计》课程之后进行，是培养学生基本过程装备设计能力的重要教学环节。通过过程设备课程设计，将《过程设备设计》及相关课程的理论知识加以综合运用，把工艺条件与过程设备的设计有机地结合起来，巩固和强化基本的过程设备设计知识。培养学生实际工程设计的技能及独立分析问题、解决问题的能力，树立正确的设计思想，掌握过程设备设计的基本方法和步骤，为今后从事过程设备的设计和管理工作打下良好基础。

2．巩固课本中有关过程设备基本零部件的设计方法，并对容器和设备整体设计思想有进一步的认识；培养学生熟悉、查阅并综合运用各种设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料，进一步培养学生识图、制图、运算、编制设计说明书等基本技能，完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的基本训练。

3．树立正确的设计思想，结合生产实际综合考虑经济、实用、安全和先进性等方面的要求，严肃认真地进行设计，高质量地完成设计任务。在设计过程中采取积极主动的学习态度，随时复习有关教科书并查阅资料，积极思考，注重培养独立解决问题的能力。

4．学会正确使用标准和规范，设计中既要有法可依，有章可循，又要有一定的创新和改进，能够提出自己的独立见解，学会正确的过程设备设计方法，既要考虑零部件的强度、刚度计算，又要综合考虑结构、制造等方面的要求。能够完整、正确地绘制容器和设备的装配图和重要的零部件图，并能提出相应的技术要求。

三、课程设计内容及基本要求

根据教学大纲的要求，过程设备课程设计应完成一种典型过程设备的设计工作，如不同容积的液化石油气储罐、液氨储罐及液氯储罐等压力容器，换热器、搅拌器、精馏塔或反应釜等过程工业常见的典型过程设备。因此选择压力容器、换热设备、塔设备或反应设备作为课程设计题目都是比较合适的。通常选择压力容器、换热设备和反应设备作为本专业课程设计实践环节的题目。

基本要求及内容：

1．对设计对象结构的了解

课程设计所设计的设备内部结构在平时生活中常难见到, 所以要学生在短短的两周清楚各个零件的结构、装配关系、强度计算等并非易事。因此在《过程设备设计》课程的其他教学环节中, 注重引导学生对设计对象的认识。充分利用学校专业建设中增置的教学模型系列，采用启发式教学对设备内部结构、作用逐一介绍, 重点讲解和课程设计相关内容，有效地激发学生对设备的学习兴趣。其次, 在认识实习的过程中要求学生多注意过程设备内部结构、零部件的制造过程、安装顺序、装配关系、外形特点以及它们在实际生产中的使用状况, 使学生在课程设计之前对设备有较完整的了解, 总体思路较清晰。

2．草图绘制，合理选择和使用计算机技术, 鼓励创新

计算机技术给创新设计提供了一个工具，随着学校现代化教育程度的不断提高, 计算机的使用日益广泛。但是本课程设计在教学过程中并不鼓励学生完全使用计算机, 要求学生首先采用传统的绘图方法，即按照规定采用手工方法绘制草图。这样做的原因一是可能有大部分的同学对 AutoCAD 等绘图软件并不熟悉，如果采用计算机绘图将占用大量的设计时间来了解熟悉软件, 而实际用来进行结构设计、创新的时间被大量压缩, 影响综合设计能力。

3．零部件的标准化

过程设备零部件的标准化、系列化程度越来越高,本课程设计过程中考虑让学生使用带有标准图库、简单易学的绘图软件,如技术特性表、管口表、标题栏、明细栏、各种法兰、支座等都可以参数化绘制,自动生成，节省绘制基本零部件的时间, 可以有更多的时间去考虑结构等方面的改进创新设计问题。注重培养学生利用网络资源进行文献查新的能力,及时了解国内外在设备设计方面的最新进展、新技术,并把这些新技术观点运用到课程设计中去。

四、课程设计阶段步骤

1．设计准备阶段

设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图用具、图纸及报告用纸等；认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工艺条件，明确设计要求和设计内容；认真复习有关教科书内容，熟悉有关资料和设计步骤；有条件时应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，比较其优缺点，选择合适的结构型式。没有现场条件的，应读懂典型设备图。

2．设计进行阶段

根据设备的工艺条件（包括工作压力、温度、介质特性、管口方位及标高等），围绕设备内、外零部件的选型进行机械结构设计。围绕确定壁厚大小进行强度、刚度和稳定性的设计计算和校核；全面考虑按压力大小、温度高低、腐蚀情况等因素来选择材料。同时，考虑材料的机械加工性能、焊接性能和材料的来源、经济性等因素；选用零部件，在满足工艺条件要求下，由受力条件、制造、安装等因素来决定设备内外部附件的结构形式；强度、刚度、稳定性设计及校核计算。根据结构型式、受力条件和材料的力学性能、耐腐蚀性能等进行强度、刚度和稳定性计算，最后确定设备合理的结构尺寸。在大多数情况下，强度是主要应考虑的问题；整体设计。包括支座设计、开孔补强计算、焊接结构设计等，并进一步确定设备合理的整体结构型式；传动设备的选型、计算。对带有机械传动、液压传动的设备，可参考教科书和有关设计手册进行选型和计算；应用计算机绘图，绘制设备总装配图，并提出相应的技术要求；绘制必要的零部件图。包括设备的总装配图一张 (1号) 、设备的重要零部件图 1-2 张（ 3号或4号）。

3．设计总结阶段

设计计算说明书是设计计算的整理和总结，是审核设计成果的技术文件之一。其主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；设计说明书要求计算正确、理论清楚、文字简练、插图简明、书写工整，并且要求用 A4 纸装订成册。

五、课程设计的考核方法及成绩评定

课程设计考核方法：

1．课程设计成绩由指导教师根据设计计算说明书、设计总装配图和学生在设计过程中的学习态度和表现综合评定。必要时教师可对学生进行课程设计答辩。

2．每个学生交一份课程设计报告，内容包括：设计图纸(A1图纸)2张（一张为A1坐标纸草图，一张为CAD设计图纸打印图）、设计计算说明书一份；

3．对学生设计内容质疑。质疑时间，每人10分钟左右。

课程设计成绩评定：

1．依据学生在课程设计阶段的基本能力、工作能力、工作态度、设计进度、完成设计任务的独立性、创新性；设计说明书与图纸(论文)的质量及答辩情况。其中平时表现（出勤率、工作态度、完成设计任务的独立性）占10％、设计说明书占30％、图纸占40％、质疑成绩占20％这四部分组成。课程设计成绩实行五级等级计分制，分别为优秀、良好、中等、及格、不及格；

2、学生应严格遵守纪律，设计期间一般不准请假，确因特殊情况，必须请假；凡随机抽查两次不到，评定成绩降低一级；累计缺勤时间达到或超过全过程的1/5者，可取消质疑资格，并按“不及格” 处理。

六、学时分配

序号	课程内容	学时分配（天数）
1	查阅资料并确定设计方法和步骤	1.5
2	过程设备设计计算（强度计算）	3.5
3	绘制装配图	3
4	编制设计计算说明书	1
5	答辩及成绩评定	1
合计		10

七、主要参考书

1、国家质量技术监督局. GB150-2011固定式压力容器[M]，中国标准出版社，2011

2、国家质量技术监督局. 压力容器安全技术监察规程[M]，中国劳动社会保障出版社，1999

3、全国化工设备设计技术中心站. 化工设备图样技术要求[M]，2000

4、郑津洋, 董其伍, 桑芝富. 过程设备设计[M]，化学工业出版社，2015

5、黄振仁, 魏新利. 过程装备成套技术设计指南[M]，化学工业出版社，2002

6、国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册[M]，化学工业出版社，1996