27055化工设备机械基础（自考资料）

南京工业大学编 (高纲号 0699)

一、课程性质及其设置目的与要求

《化工设备机械基础》是我省高等教育自学考试化工工艺(专科段)的一门专业基础课。本课程的教学目的是使应考者获得有关杆件和板壳的基础力学理论和金属材料的基本知识;初步具备中、低压压力容器和几种典型化工设备的设计、使用和管理方面的能力;了解熟悉有关压力容器监察管理的有关标准和法规;本课程是化工工艺专业的专业课程。

本课程以“高等数学”、“大学物理”、“机械制图” 、“化工原理”等课程为基础。

二、考核目标(考核知识点、重点和要求)

第一篇 力学基础

(一)考核知识点

1、从构件的已知外力求取未知外力的基本方法

2、金属材料的力学性能

3、强度条件的建立与应用

4、应力的概念与计算

(二)考核重点

1、构件的受力分析与平衡规律

2、金属材料的力学性能

3、构件受拉(压)、剪切、弯曲和扭转的强度计算

(三)考核要求

1、构件的受力分析以及平衡规律

掌握①力、力矩、力偶的定义及其性质;②约束的特点、约束反力的表达方式;③力的平移定律的内容、实质与应用;④平面力糸的简化;⑤平面力糸的平衡及平衡方程的应用;⑥杆件的受力图。

2、金属材料的力学性能

掌握①材料的弹性变形与塑性变形;②线应变;③内力与应力的概念;④虎克定律;⑤反映材料的强度高低、塑性好坏、抵抗弹性变形能力的强弱、韧性、硬度五方面性能指标的含义和表示方法。

了解①材料变形量的度量;②材料的拉(压)、弯曲、冲击和硬度试验。

3、构件受拉(压)和剪切的强度计算

掌握①强度条件的表达方式;②构件受拉(压)时的强度计算方法;③剪应变和构件受剪切时的强度实用计算。

了解构件的挤压强度计算。

4、梁的弯曲

掌握①受弯曲梁截面内的两种内力及其计算;②弯曲正应力沿截面的分布情况;③梁的弯曲正应力强度条件;④矩形、圆轴等截面的轴惯性矩和抗弯截面模量。

了解①梁的形状、支座及分类;②一般常用截面的几何性质和受弯曲构件的合理截面;③弯曲梁的变形和刚度条件;

④弯曲梁中的剪应力。

5、圆轴的扭转

掌握①转速、扭矩与功率的关系;②扭转剪应力及其沿截面的分布情况; ③实心圆轴和空心圆轴截面的极惯性矩和抗扭截面模量;④转轴的强度条件;⑤剪切虎克定律。

了解①搅拌轴的功能;②转轴受扭转时的变形与内力;③转轴在外力偶作用下的刚度条件。

第二篇 压力容器

(一)考核知识点

1、压力容器常用材料的性能

2、压力容器的应力分类与强度

3、外压容器与压杆的稳定性

4、压力容器的结构及附件

5、压力容器的管理与检验

(二)考核重点

1、化工设备常用金属材料的性能及选用

2、压力容器的应力分析和强度计算

3、外压容器与压杆的稳定

4、压力容器的结构及附件

5、压力容器的监察管理与定期检验

(三)考核要求

1、常用金属材料的性能及选用

掌握①碳钢的性能、分类和牌号;②铸铁的性能、分类和牌号;③合金元素在钢铁中的作用，常用的低合金钢和高合金钢。

了解①金属的晶体结构;②钢的热处理方法;③锻件的分类与应用;④压力容器和化工设备选材的基本原则与规定。

2、压力容器的应力分析

掌握①不同形状回转壳体(筒形、球形、椭圆形、锥形)中的薄膜应力;复杂应力下强度理论的概念。

了解①回转壳体的几何性质; ②圆形平板中的弯曲应力与边界区域的二次应力;③压力容器三种应力的强度条件的区别。

3、内压容器的强度计算

掌握内压圆筒形壳体、球形壳体、半球形和标准椭圆形封头的壁厚计算和强度校核。

了解①压力容器设计参数的确定;②其他形式封头的强度计算方法。

4、外压容器与压杆的稳定性

掌握①外压长圆筒与短圆筒的临界压力的计算方法;②外压圆筒的计算长度与临界长度的计算方法;③加强圈的作用;压杆的柔度;④细长压杆的临界应力的计算方法。

了解①外压容器与压杆的稳定概念;②外压圆筒、封头与压杆许用外压的计算。

5、压力容器的结构及附件

掌握①接管附近的应力集中与开孔补强方法;②焊接接头结构要素，压力容器焊接接头的分类，焊接检验要点。

了解①法兰连接的密封原理和受力分析结论;②容器的法兰类型、法兰结构和尺寸系列的基本参数，法兰密封垫片种类;③容器上开设人孔和手孔的有关规定;④视镜和液面计的作用、类型;⑤立式容器支座的种类，鞍式支座;⑥焊条的种类与牌号。

6、压力容器的检验与管理

掌握①压力容器的类别的划分;②压力试验与气密试验的方法和要求。

了解①《容规》和GB150两法规文件涉及的主要内容和管辖范围;②压力容器的设计管理、制造管理和使用管理;③压力容器定期检验的类别、期限和内容;④压力容器的安全状况等级。

第三篇 典型化工设备

(一)考核知识点

1、管壳式换热器

2、板式塔

3、反应釜

(二)考核重点

1、管壳式换热器的结构、主要零部件

2、板式塔的组成与结构

3、反应釜的结构、主要部件

(三)考核要求

1、管壳式换热器的总体结构

了解管壳式换热器的组成结构，四种形式管壳式换热器的结构特点。

2、管壳式换热器的主要零部件

掌握①固定管板换热器产生的轴向热应力及减缓措施;②换热管与管板的连接方式;③波形膨胀节的结构;④折流板的作用、结构与固定方式。

了解①管箱的结构组成，②管束的布置，③管板受力的定性分析;④裙式支座的结构。

3、板式塔的组成

了解①板式塔的总体结构，②塔盘的结构种类，③塔顶吊柱的结构，④保温装置的固定。

掌握裙式支座的结构。

4、反应釜的结构、主要部件

了解①反应釜的总体结构，②釜体的容积、壁厚，③传热装置的类型、结构，④传动装置的系统组成，⑤两种轴封类型的比较、应用，⑥搅拌器的功能; ⑦公差与配合的基本知识。

掌握①釜体的长径比;②常用搅拌器的形式和特性。

三、有关说明和实施要求

(一)关于考核要求的说明

为使考核内容具体化，本大纲对各篇规定了考核要求，考核要求中按“了解”、“掌握”两个层次规定应达到的能力层次要求。其含义是：

了解：要求了解有关概念原理、公式结论的形式、意义，不要求强背记。

掌握：要求熟记，在此基础上能全方位地把握基本概念、原理、定义、公式，懂得其物理意义和应用。

(二)自学方法的指导

本课程是一门工程性、应用性较强的课程、包涵了“静力学”、“材料力学”，“金属材料及热处理” 以及“化工容器设备设计”等课程的内容，头绪较多且涉及面较宽;学习时应在全面了解的基础上，掌握与生产实践有关的应用性强的内容。如：力学部分中的平面力系的简化与平衡;拉(压)、弯曲、扭转及剪切的概念与应力计算方法等;化工容器设计部分中回转薄壳的几何性质与应力计算，内、外压圆筒设计等;典型化工设备部分中的三种设备结构、类型、特点及主要零部件的结构等。

(三)自学教材

本课程使用教材为：《化工设备机械基础》，董大勤编，化学工业出版社，2003年。

(四)关于命题和考试的若干规定

1、本课程命题内容在本大纲所规定的范围以内, 覆盖各篇的重点章节，不任意扩大或缩小考试范围。

2、本课程考试试卷可能采用的题型有选择题、填空题、简答题及计算题。

3、考试方式为闭卷笔试，考试时间为150分钟。评分采用百分制，60分为及格。

附录 题型举例

一、选择题

在下面每小题的4个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入提干的括号内

1. 对钢材性能有害的元素是( )

A. Cr B. P C. Ni D.Mn

二、填空题

2. 搅拌反应釜常用的传热装置是在釜体外部设置夹套或在釜体内部设置 。

三、简答题

3. 随着钢中含碳量的增加，刚的强度、硬度和塑性分别会有什么变化?

四、计算题

4. 内径Di=1600mm的容器筒体，配一半球形封头，已知设计压力为1.7Mpa，材料的许用应力[σ]=110Mpa，焊缝系数φ=0.85，求该封头的计算壁厚。