27055 化工設備機械基礎

一、課程性質及其設置目的與要求

《化工設備機械基礎》是我省高等教育自學考試化工工藝（專科段）的一門專業基礎課。本課程的教學目的是使應考者獲得有關桿件和板殼的基礎力學理論和金屬材料的基本知識；初步具備中、低壓壓力容器和幾種典型化工設備的設計、使用和管理方面的能力；了解熟悉有關壓力容器監察管理的有關標準和法規；本課程是化工工藝專業的專業課程。

本課程以“高等數學”、“大學物理”、“機械制圖” 、“化工原理”等課程為基礎。 二、考核目標（考核知識點、重點和要求）

第一篇 力學基礎

（一）考核知識點

1、從構件的已知外力求取未知外力的基本方法 2、金屬材料的力學性能 3、強度條件的建立與應用 4、應力的概念與計算

（二）考核重點

1、構件的受力分析與平衡規律 2、金屬材料的力學性能 3、構件受拉（壓）、剪切、彎曲和扭轉的強度計算

（三）考核要求

1、構件的受力分析以及平衡規律 掌握①力、力矩、力偶的定義及其性質；②約束的特點、約束反力的表達方式；③力的平移定律的內容、實質與應用；④平面力糸的簡化；⑤平面力糸的平衡及平衡方程的應用；⑥桿件的受力圖。

2、金屬材料的力學性能 掌握①材料的彈性變形與塑性變形；②線應變；③內力與應力的概念；④虎克定律；⑤反映材料的強度高低、塑性好壞、抵抗彈性變形能力的強弱、韌性、硬度五方面性能指標的含義和表示方法。 了解①材料變形量的度量；②材料的拉（壓）、彎曲、沖擊和硬度試驗。

3、構件受拉（壓）和剪切的強度計算 掌握①強度條件的表達方式；②構件受拉（壓）時的強度計算方法；③剪應變和構件受剪切時的強度實用計算。 了解構件的擠壓強度計算。

4、梁的彎曲 掌握①受彎曲梁截面內的兩種內力及其計算；②彎曲正應力沿截面的分布情況；③梁的彎曲正應力強度條件；④矩形、圓軸等截面的軸慣性矩和抗彎截面模量。 了解①梁的形狀、支座及分類；②一般常用截面的幾何性質和受彎曲構件的合理截面；③彎曲梁的變形和剛度條件； ④彎曲梁中的剪應力。

5、圓軸的扭轉 掌握①轉速、扭矩與功率的關系；②扭轉剪應力及其沿截面的分布情況； ③實心圓軸和空心圓軸截面的極慣性矩和抗扭截面模量；④轉軸的強度條件；⑤剪切虎克定律。 了解①攪拌軸的功能；②轉軸受扭轉時的變形與內力；③轉軸在外力偶作用下的剛度條件。 第二篇 壓力容器

(一)考核知識點

1、壓力容器常用材料的性能 2、壓力容器的應力分類與強度 3、外壓容器與壓桿的穩定性 4、壓力容器的結構及

（二）考核重點

1、化工設備常用金屬材料的性能及選用 2、壓力容器的應力分析和強度計算 3、外壓容器與壓桿的穩定 4、壓力容器的結構及

（三）考核要求

1、常用金屬材料的性能及選用 掌握①碳鋼的性能、分類和牌號；②鑄鐵的性能、分類和牌號；③合金元素在鋼鐵中的作用，常用的低合金鋼和高合金鋼。 了解①金屬的晶體結構；②鋼的熱處理方法；③鍛件的分類與應用；④壓力容器和化工設備選材的基本原則與規定。

2、壓力容器的應力分析 掌握①不同形狀回轉殼體（筒形、球形、橢圓形、錐形）中的薄膜應力；復雜應力下強度理論的概念。 了解①回轉殼體的幾何性質； ②圓形平板中的彎曲應力與邊界區域的二次應力；③壓力容器三種應力的強度條件的區別。

3、內壓容器的強度計算 掌握內壓圓筒形殼體、球形殼體、半球形和標準橢圓形封頭的壁厚計算和強度校核。 了解①壓力容器設計參數的確定；②其他形式封頭的強度計算方法。

4、外壓容器與壓桿的穩定性 掌握①外壓長圓筒與短圓筒的臨界壓力的計算方法；②外壓圓筒的計算長度與臨界長度的計算方法；③加強圈的作用；壓桿的柔度；④細長壓桿的臨界應力的計算方法。 了解①外壓容器與壓桿的穩定概念；②外壓圓筒、封頭與壓桿許用外壓的計算。

5、壓力容器的結構及

6、壓力容器的檢驗與管理 掌握①壓力容器的類別的劃分；②壓力試驗與氣密試驗的方法和要求。 了解①《容規》和GB150兩法規文件涉及的主要內容和管轄范圍；②壓力容器的設計管理、制造管理和使用管理；③壓力容器定期檢驗的類別、期限和內容；④壓力容器的安全狀況等級。 第三篇 典型化工設備

（一）考核知識點

1、管殼式換熱器 2、板式塔 3、反應釜

(二)考核重點

1、管殼式換熱器的結構、主要零部件 2、板式塔的組成與結構 3、反應釜的結構、主要部件

（三）考核要求

1、管殼式換熱器的總體結構 了解管殼式換熱器的組成結構，四種形式管殼式換熱器的結構特點。

2、管殼式換熱器的主要零部件 掌握①固定管板換熱器產生的軸向熱應力及減緩措施；②換熱管與管板的連接方式；③波形膨脹節的結構；④折流板的作用、結構與固定方式。 了解①管箱的結構組成，②管束的布置，③管板受力的定性分析；④裙式支座的結構。

3、板式塔的組成 了解①板式塔的總體結構，②塔盤的結構種類，③塔頂吊柱的結構，④保溫裝置的固定。 掌握裙式支座的結構。

4、反應釜的結構、主要部件 了解①反應釜的總體結構，②釜體的容積、壁厚，③傳熱裝置的類型、結構，④傳動裝置的系統組成，⑤兩種軸封類型的比較、應用，⑥攪拌器的功能； ⑦公差與配合的基本知識。 掌握①釜體的長徑比；②常用攪拌器的形式和特性。三、有關說明和實施要求

（一）關于考核要求的說明

為使考核內容具體化，本大綱對各篇規定了考核要求，考核要求中按“了解”、“掌握”兩個層次規定應達到的能力層次要求。其含義是：

了解：要求了解有關概念原理、公式結論的形式、意義，不要求強背記。

掌握：要求熟記，在此基礎上能全方位地把握基本概念、原理、定義、公式，懂得其物理意義和應用。

（二）自學方法的指導

本課程是一門工程性、應用性較強的課程、包涵了“靜力學”、“材料力學”，“金屬材料及熱處理” 以及“化工容器設備設計”等課程的內容，頭緒較多且涉及面較寬；學習時應在全面了解的基礎上，掌握與生產實踐有關的應用性強的內容。如：力學部分中的平面力系的簡化與平衡；拉（壓）、彎曲、扭轉及剪切的概念與應力計算方法等；化工容器設計部分中回轉薄殼的幾何性質與應力計算，內、外壓圓筒設計等；典型化工設備部分中的三種設備結構、類型、特點及主要零部件的結構等。

（三）自學教材

本課程使用教材為：《化工設備機械基礎》，董大勤編，化學工業出版社，2003年。

（四）關于命題和考試的若干規定

1、本課程命題內容在本大綱所規定的范圍以內, 覆蓋各篇的重點章節，不任意擴大或縮小考試范圍。

2、本課程考試試卷可能采用的題型有選擇題、填空題、簡答題及計算題。

3、考試方式為閉卷筆試，考試時間為150分鐘。評分采用百分制，60分為及格。 　附錄 題型舉例 一、選擇題

在下面每小題的4個備選答案中選出一個正確答案，并將其字母標號填入提干的括號內 1. 對鋼材性能有害的元素是（ ） A. Cr B. P C. Ni D.Mn

二、填空題

2. 攪拌反應釜常用的傳熱裝置是在釜體外部設置夾套或在釜體內部設置。 三、簡答題

3. 隨著鋼中含碳量的增加，剛的強度、硬度和塑性分別會有什么變化？ 四、計算題

4. 內徑Di=1600mm的容器筒體，配一半球形封頭，已知設計壓力為1.7Mpa，材料的許用應力[σ]=110Mpa，焊縫系數φ=0.85，求該封頭的計算壁厚。