课程概述

课程概述:

过程设备是以石油、化工、能源、冶金为代表的过程工业生产工艺过程中的重要装备,是过程工业得以安全、经济与高效运行的根本保障。《过程设备设计》课程主要以压力容器结构及应力分析、材料性能及服役行为、过程设备(压力容器)结构与强度设计为教学重点,阐述最新的压力容器与相关设备设计的规范标准与基本要求,压力容器的设计的基本理论与基本方法以及典型过程设备的结构设计与强度计算等,课程教学注重从适用的标准选用、正确的设备选材、合理的结构设计、准确的强度计算等多方面保障过程装备安全可靠与经济高效,课程旨在系统构建作为一名过程机械工程师必须具备的过程设备设计的基本概念、基本理论和基本方法并树立安全与经济统一的工程设计观。

课程涉及多学科领域,知识面宽广、内容更新快、理论密切联系实践,具有系统性、专业性和实践性强等显著特点,是过程装备与控制工程专业特色课程和专业核心课程,更是过程工业机械工程师进行过程装备设计、制造、检验、检测以及运行维护的专业基石。

课程由国内六所重点高校的具有丰富教学科研及工程实践经验的国家级、省级教学名师等行业资深教授共同打造,他们将以扎实的专业理论知识、丰富的工程实践经验、新颖的教育教学理念和精湛的课堂教学技巧带你迈进过程设备设计的专业领域,为你奠定作为一名过程工业卓越机械工程师坚实的专业基础。

     课程导学:

本课程旨在培养学生过程设备的设计能力,围绕设计能力的培养,需要同学们了解并掌握过程设备(压力容器)相关的设计标准与规范、材料及选用原则、主要板壳结构的应力应变分析方法、设计思想与准则、结构设计与强度计算方法以及相应的设计、制造与检验技术条件的制订以及典型设备的设计等;课程导学中给出了课程学习目标、各单元教学目标以及相应的学习进度和教学活动安排。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

      本课程是过程装备与控制工程专业的专业核心课程和特色课程,选修前一般要求:

1、选修专业基础课程,如工程力学(材料力学、理论力学)、机械原理与机械设计;

2、选修相关专业课程,如工程材料、过程装备制造工艺等;

授课大纲

《过程设备设计》课程学习导航

0.1 《过程设备设计》MOOC课程简介-宣传片

0.2《过程设备设计》MOOC课程简介及学习方法

0.3《过程设备设计》MOOC课程学习目标、单元教学目标及教学活动对应一览表

第一章:压力容器导言

1.1 过程设备及其工程应用

1.2 过程设备设计的基本要求

1.3 压力容器的总体结构

1.4 压力容器的分类

1.5 压力容器的规范标准(1)

1.5 压力容器的规范标准(2)

学习参考资料1:TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0005-2011《移动式压力容器安全技术监察规程》

学习参考资料2:GB150《压力容器》、JB4732-1995《钢制压力容器-分析设计标准》,JB4732-1995(R2005)

学习参考资料3:HG20660-2000《压力容器中化学介质毒性程度和爆炸危险程度分类》、HG20660-2017《压力容器中化学介质毒性程度和爆炸危险程度分类》、GBZ230--2010《职业性接触毒物危害程度分级》

学习参考资料4:ASME第VIII卷-第1分册 压力容器建造规则(2013英文版)、ASME第VIII卷-第2分册 压力容器建造另一规则(2013英文版)

学习参考资料5:期刊论文-陈学东等,我国压力容器设计制造与维护的绿色化与智能化

学习参考资料6:期刊论文-我国压力容器标准和ASME规范的比较分析

CH1在线面授课程-压力容器应力分类及注意事项-胡兆吉教授

CH1在线面授课程-压力容器国内外相关规范的关系-胡兆吉教授

CH1在线面授课程-国内压力容器主要规范适用范围-胡兆吉教授

第一章 作业

第一章 单元测验

单元测验第5小题练习

第二章 压力容器应力分析(Part 1)

2.1 回转薄壳的无力矩理论

2.2 无力矩理论的应用

2.3 回转薄壳的不连续分析

CH2在线面授22-压力容器薄膜应力无力矩理论及其应用-胡兆吉教授

CH2在线面授23-压力容器薄膜应力无力矩理论及其应用-胡兆吉教授

第二章 Part1 单元测验

第二章 Part1 作业

第二章 压力容器应力分析(Part 2)

2.4 厚壁圆筒的弹性应力分析

2.5 厚壁圆筒的弹塑性应力分析

2.6 厚壁圆筒的自增强理论及其应用

2.7 厚壁圆筒的屈服承载能力

学习参考资料1:学位论文-超高压容器中的自增强理论的研究及应用_张于贤

学习参考资料2:期刊论文:自增强厚壁圆筒的弹塑性应力应变分析_朱务学

第二章 Part2 单元测验

第二章 Part2 单元作业

第二章 压力容器应力分析(Part 3)

2.8 平板应力分析(1)

2.8 平板应力分析(2)

2.9 壳体的屈曲分析(1)

2.9 壳体的屈曲分析(2)

2.10 容器的局部应力分析(1)

2.10 容器的局部应力分析(2)

学习参考资料1-学位论文:深海耐压结构型式及稳定性研究

学习参考资料2-期刊论文:压力容器壳体局部应力计算方法

学习参考资料3-期刊论文:压力容器圆柱型筒体上接管的局部应力分析

CH2在线面授24-板壳结构的应力分析、比较及应用-胡兆吉教授

CH2在线面授25-用思维导图梳理总结CH2单元教学知识点-胡兆吉教授

第二章 Part3 单元测验

第二章 Part3 单元测验

第三章 压力容器的材料及其行为(Part 1)

3.1 压力容器用钢及基本要求(1)

3.1 压力容器用钢及基本要求(2)

3.2 制造工艺对材料性能的影响

3.3 环境对材料性能的影响

学习参考资料1:期刊论文-压力容器用钢与标准的技术进展_秦晓钟

学习参考资料2:期刊论文-基于断裂力学与腐蚀机理的低温压力容器的选材研究_李俊林

学习参考资料3:事故案例-美国压力容器破裂事故分析

CH3在线面授31-压力容器用钢及材料行为-胡兆吉教授

第三章Part1 单元测验

第三章Part1 单元作业

第三章 压力容器的材料及其行为(Part 2)

3.4 压力容器选材专题讲座

3.5 压力容器失效模式与机理

3.6 压力容器失效判据与设计准则

学习参考资料:期刊论文-带纵向裂纹容器及管道的失效分析_沈士明

翻转课堂-第三章《压力容器材料及行为》面授课程

CH3在线面授33-压力容器失效模式及典型失效事故案例分析-胡兆吉教授

第三章Part2 单元测验

第三章Part2 单元作业

第四章 压力容器设计(Part 1)

4.1 压力容器设计概述

4.2 内压圆筒的强度设计

4.3 容器设计技术参数的确定(1)

4.3 容器设计技术参数的确定(2)

学习参考资料1:某企业低温罐车DCD(ZZ)16D.FP风险评估报告

翻转课程-第四章《压力容器设计》面授课程(1)

CH4在线面授41-压力容器设计计算方法及设计参数的取值-胡兆吉教授

第四章 Part1 单元测验

第四章 Part1 单元作业

第四章 压力容器设计(Part 2)

4.4 外压圆筒设计的图算法原理

4.5 外压圆筒设计(1)

4.5 外压圆筒设计(2)

4.6 压力容器的封头设计(1)

4.6 压力容器的封头设计(2)

学习参考资料1:GB/T25198-2010《压力容器封头》

学习参考资料2:期刊论文-带加强圈外压薄壁圆柱壳体稳定性有限元分析_朱振华

学习参考资料3:期刊论文-内压容器椭圆封头应力分析

学习参考资料4:期刊论文-蒸汽夹套反应釜失稳爆裂事故失效原因分析

翻转课程-第四章《压力容器设计》面授课程(2)

CH4在线面授42-从《钱学森》电影中导弹弹体凹坑缺陷谈外压容器设计-大连理工大学王泽武副教授

CH4在线面授43-外压容器屈曲失稳设计计算方法(1)-胡兆吉

CH4在线面授43-外压容器屈曲失稳设计计算方法(2)-胡兆吉

第四章 Part2 单元测验

第四章 Part2 单元作业

第四章 压力容器设计(Part3)

4.7 容器的密封装置(1)

4.7 容器的密封装置(2)

4.8 法兰结构及法兰密封面

4.9 法兰标准及其选用(1)

4.9 法兰标准及其选用(2)

4.10 非标法兰的设计(1)

4.10 非标法兰的设计(2)

学习参考资料1:NB∕T-47020~NBT47027-2012《压力容器用法兰、垫片、紧固件》

学习参考资料2:HG∕T20592-20635-2009《钢制管法兰、垫片和紧固件》

学习参考资料3:JB/T4700-4707-2000《压力容器法兰》

翻转课程-第四章《压力容器设计》面授课程(3)

第四章 Part3 单元测验

第四章 Part3 单元作业

第四章 压力容器设计(Part4)

4.11 高压密封设计(1)

4.11 高压密封设计(2)

4.12 容器的开孔及补强设计(1)

4.12 容器的开孔及补强设计(2)

4.13 容器支座及检查孔

4.14 容器的焊接结构设计(1)

4.14 容器的焊接结构设计(2)

学习参考资料1:JBT4736-2002《补强圈》

学习参考资料2:NB/T47065.1_47065.5-2018《容器支座》

学习参考资料3:HGT 20583-2011 《钢制化工容器结构设计规定》

第四章 Part4 单元测验

第四章 Part4 单元作业

第四章 压力容器设计(Part 5)

4.15 容器的超压泄放装置(1)

4.15 容器的超压泄放装置(2)

4.16 耐压试验及泄漏试验(1)

4.16 耐压试验及泄漏试验(2)

学习参考资料1:GB12241-2005《安全阀一般要求》

学习参考资料2:GB 567-2012《爆破片安全装置》

学习参考资料3:华理安全装备有限公司爆破片工作原理及爆破片生产流程

第四章 Part5 单元检测

第四章 Part5 单元作业

第四章 压力容器设计(Part 6)

4.17 压力容器分析设计概述

4.18 压力容器的应力分类

4.19 分析设计的应力强度计算

4.20 分析设计的应力强度限制

4.21 压力容器的疲劳分析

4.22 压力容器设计技术进展

学习参考资料1:期刊论文-压力容器分析设计规范进展介绍与修订探讨

学习参考资料2:期刊论文-对中美压力容器分析设计规范中关于安全系数调整的讨论

第四章 Part6 单元检测

第四章 Part6 单元作业

第五章 过程设备设计(Part1)-储运设备设计

储运设备的结构特征及强度设计

《过程设备设计》“工程与学术前沿”在线系列讲座

完整性-工程卓越之关键-涂善东教授(中国工程院院士)

《工程与学术前沿》系列在线讲座介绍-胡兆吉教授(南昌大学)

压力容器分析设计方法进展及设计案例-惠虎教授(华东理工大学)

基于国际视角的过程设备检验与检测技术-陈伟康高工(德国莱茵集团)

化学反应风险评估与装备安全保障技术-石宁教授级高工(中国石化青岛安全工程研究院)

爆破片安全泄放装置的工程设计、应用及制造实践-吴全龙高工(上海华理安全装备有限公司)

典型承压设备的流致振动及其控制技术-谭蔚教授(天津大学)

仿真验证与确认技术及其工程应用-李焕先生(北京安怀信科技股份有限公司)

参考资料

主要参考教材:

  • 郑津洋、桑芝富主编,过程设备设计(第四版),化学工业出版社,2015年;
  • 教材选用简要说明:
  • 该教材为化学工业出版社出版、浙江大学郑津洋教授等主编的《过程设备设计》(第四版),是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材;教材曾获中国石油和化学工业优秀出版物(教材类)一等奖,也是我国高等学校机械类过程装备与控制工程专业教学指导分委员会推荐的过程装备与控制工程专业核心专业教材;教材在全国高校过程装备与控制工程专业的师生中得到普遍的认可;教材反映了过程设备技术和工程前沿,内容丰富,结构完整,突出基本概念和基本设计方法,符合专业教学要求;
  • 主要参考教材使用说明:本课程的教学内容是以该参考教材为主进行规划与设计,章节以及教学时序上的安排基本参照了教学的内容,但教学单元设计以及教学知识点内容则根据课程本身的教学目标与要求以及主讲教授的知识背景进行了重新梳理与安排。建议同学们在慕课课程的学习过程中,配合主要参考教材进行系统学习,尤其是对一些重要的概念及理论分析与推导可以将视频材料与书面教材结合起来学习,以达到最好的学习效果。


辅助参考教材:

  1. 王志文、蔡仁良主编,化工容器设计,化学工业出版社,北京:2006年;
  2. 范钦珊,压力容器的应力分析与强度设计,原子能出版社,北京,1979年;
  3. 国家质量技术监督局,固定式压力容器安全技术监察规程(TSG 21-2016),北京,2016年;
  4. 国家质量技术监督局,压力容器(GB150-2011),北京,2010年;
  5. 寿比南等主编,GB150-2011《压力容器》标准释义,新华出版社,2012年;
  6. 中华人民共和国行业标准,钢制压力容器-分析设计标准(JB4732-1995,新华出版社,2005年;
  7. 庄东汉著(中国台湾),王志文审校,材料失效分析,华东理工大学出版社,2009年;
  • 辅助教材使用说明:参考教材1为我国高等学校过程装备与控制工程专业师生长期使用的教材(由王志文教授和蔡仁良教授主编)。教材对压力容器结构的应力分析与强度设计部分进行了比较系统和详细的分析推导;参考教材2是一本压力容器结构与强度的专著,对受压容器结构与强度进行比较深入的分析;在学习第二章和第五章时,这两本教材均具有重要的参考价值。参考教材7是由台湾学者编著的一本材料失效分析专著,对常用过程设备结构与材料的失效模式、特点以及失效分析方法进行了详细的阐述,在学习第三章时值得参考;参考教材3-6为我国压力容器设计的主要规范标准及其释义,既是课程第一章学习的重要参考,更是从事压力容器与过程设备设计必须了解和掌握的相关内容;
常见问题


问题1:爱课程网与网易云课堂都有账号,该用哪个帐号学习?

答:两个账号都可登录学习,但要注意务必记住自己的选课入口,并一直从该入口进入。(两个入口的学习记录并不会合并)

问题2:错过了测验和作业时间怎么办?

答:测验和作业会随相应的课程同时发布,分别预留了充足的答题时间。请各位同学务必注意各项计分活动的截止时间,并确保在截止时间前完成,一旦错过截止时间便无法再计分。

问题3:如果想咨询老师问题,应该在哪里提问?

答:可以在讨论区提出课程相关的问题,有代表性的问题老师或课程助教将及时回复。

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