化工容器及设备的设计与分析方法
化工容器及设备的设计与分析方法 （701） 课程考试大纲
一、适用报考的专业：化工过程机械
二、题目类型：1．简答题 2．论述题 3．物理模型分析和归纳题
三、参考教材：
1．《化工容器设计》 王志文编著 化学工业出版社 1990．11
2．《化工设备设计》 聂清德编著 化学工业出版社 1991．4
3．《化工容器设计例题、习题集》 蔡仁良编著 化学工业出版社
四、基本内容：
1．首先明确并掌握“化工过程是一种以处理流程型物料（气、液和粉粒体）为主的工业生产模式”的诸多特点：如这些流程型物料通常具有易燃、易爆、有毒或对设备材料产生腐蚀等特性；又如其生产条件通常需在某种特定的压力、温度、流率、浓度乃至特定的停留时间下才能正常操作运转。为此，整个过程通常必需成为一个高度密闭而又连续的系统。
2．进而应明确和掌握：服务于这类生产工艺过程的装备技术与通常的产业机械技术、运输机械技术等相比有着许多质的差异和显著的特点。首先，这类技术与“化工过程”的原理密不可分，化工过程装备的创新设计、研究、开发、制造乃至运行，都强烈地依赖于在装备内部所进行的物理或化学过程，以及装备外部所处的环境条件，或者说“过程”乃“装备”的前提。其次，由于化工工艺过程的复杂性、多样性和系统的集成性等本质特性之外，随着现代的技术进步和工业发展，化工过程装备已越来越趋向于大型化和精细化，随之又必须实施越加精细的自动化。因此，化工过程装置的投资和其材料消耗、能量消耗以及对人类环境影响的深刻程度在整个国民经济的诸多工业中，均属于数一数二的前列位置。这又是其显著的特点之一。
尽管如此，对于组成成套化工装置的化工过程装置而言，无论是静设备、还是动设备乃至管道、阀门等，仍都可以将它们分解为是由两大部分组成：①不同几何形状的承压外壳；②为实现特定工艺过程而设置的诸多结构型式的内件。
但内件是实现特定化工工艺过程的核心所在，而外壳则是内件依存的条件和构成所谓的“密闭压力、温度系统”的包络界限。因而，化工装备的创新设计，首先应该立足于内件的创新，而内件的创新又必须与系统装置的创新紧密联系。
综上所述，无论是成套化工装置还是单个具体的化工过程装备其创新设计的基本要求只能是：安全、高效、节能和清洁。
3．在掌握了以上的创新设计指导思想之后，把已经学习过的化工容器和化工设备的内容作为一种载体，对它们的设计理论模型（含化工过程模型，力学分析模型及其理论假设、适用范围等）、设计准则、设计方法、设计步骤、设计分析技巧等进行归纳总结、分类排队，找出它们内在规律性，继而升华至自己能够牢固掌握的赖以分析、解决类似问题的基本概念、基本数量关系乃至形成一类方法和能力，达到能够举一反三的程度。
4．在复习、备考的过程中，除了必备的基本知识外，不要刻意去死记、硬背各类公式和数据，而应着重于反映问题的内部各个因素之间的基本的内在数量关系，尤其是各个章节所介绍的最基本、最主要的，亦即能够影响问题全局的理论数量关系，而这些理论上的数量关系又是当今法定设计规范所必须遵循的基本关系。例如球壳与圆柱壳的薄膜理论公式；厚壁内压圆筒的拉美公式所反映的内外壁的应力关系；热应力的基本概念；防止泄漏才是法兰连接的症结，影响其刚度的各几何因素的合理布置是抑制泄漏的根本；塔的基本功能在于提供气、液两相能够充分接触的机会，使传质、传热两种传递过程得以迅速有效地进行，并能使它们在接触之后，已经改变组分浓度的气、液两相及时分开，互不夹带；因而设计塔设备的基本性能指标才应该是生产能力大，即单位塔截面上单位时间内的物料处理量大；分离效率高，即气、液两相能充分接触；适应能力强及操作弹性大，即对各种性质的物料适应性强，并在负荷波动时能维持操作稳定，保持较高的分离效率；流体阻力小，即气相通过单位高度的塔段时的压强损失小等。这也是对塔设备实施创新设计的根本立足点之所在。又如换热设备的创新发展趋热是强化传热、高效紧凑、降低流动阻力和防止流体诱导振动等；对于管壳式换热器而言，壳程效率与性能往往是这类换热器的关键所在，影响壳程传热效率和流体力学性能的是壳程的诸多结构因素所致；另外高效传热管件也是强化传热的重要方面，再如还应注意到大型或特大型储罐在设计、分析上与一般储罐的差异等。
本课程的化工容器方面，侧重于基本的强度、刚度、稳定性分析；在化工设备方面则侧重于设备的整体化工工艺特性与结构因素分析，不侧重它的强度，刚度或稳定性分析。