化学与化工学院化学教育环境工程专业 《环保设备与机械基础》课程简介
课程代码：
课程名称：环保设备与机械基础（Mechanical Base of Environmental Equipment） 学分/学时：3/54
课程性质：专业拓展课程 课程修读：必修
先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、环境工程原理等
一、课程的性质，目的和任务
《环保设备与机械基础》是环境工程专业一门综合性的设备类技术基础课，其任务是培养学生具有环境工程与设备综合的基本能力，能完成环境工程上一般常用的低压容器和单元操作设备的工艺设计和施工图设计。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法。在培养实践方面应着重环境工程设备设计技能的基本训练。
环保设备与机械基础课程的教学目的通过本课程的学习，使学生在已学基础理论的基础上，认识到各种环保过程的共性和个性，正确分析和解决环保过程中的具体问题；了解国家当前的有关技术经济政策。具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力，掌握典型环保设备机械零件的设计方法，获得实验技能的基本训练。对机械设计的新发展有所了解。目的是提高学生们的综合分析问题和解决问题的能力，初步掌握环境保护过程的分析方法、建立反应器放大的基本原则和方法。
二、课程教学的基本要求
1、本课程的教学应贯彻应用性原则和重视素质培养原则。要求理论分析与设计方法相结合，理论教学主要是讲清概念，学会应用，对数学推导一般不作演绎。要重视分析实例、课堂讨论、习题等教学环节，同时将课程内容与生产实习、课程设计、毕业设计相结合，培养学生理论联系实际的能力。
2、工程力学是课程教学的核心内容，是学好其他部分内容的基础，应着重抓好。其余教学内容则可根据专业的特点和安排学时（或学分）的多少选择讲授。讲课要结合环保行业的实际，并允许对教学内容做必要调整和组合。
3、针对本专业课程设置，补充安全设计和安全生产的部分知识，提高学生的安全意识。
三、课程教学内容
第一章 材料力学
1.物体的受力分析和静力平衡方程（4学时）
要求了解静力学基本概念，力、刚体、平衡以及二力构件的概念；力的投影和合力投影定理。理解约束与约束反力和分离体的含义，掌握如何画受力图以及平面力系的简化，能够运用平面力系的平衡方程解决实际问题。 重点：是受力图和力系平衡方程的应用。 难点：约束、约束反力和一般力系的简化。 2.拉伸、压缩与剪切（6学时）
要求了解轴向拉伸与压缩的概念和变形特点。理解轴向拉伸或压缩杆件轴力、应力、应变、应力集中的概念；材料在拉伸和压缩时的力学性能。掌握虎克定律的应用，利用截面法求取应力和变形。能够运用所学知识对工程中的拉伸和压缩杆件进行强度校核，计算其剪切力，掌握对焊缝的要求。
重点：轴力、应力、应变和截面法的概念，拉伸与压缩的强度计算，剪切和挤压的实用计算。 难点：分析低碳钢在受力和变形过程中所表现的力学性质。 3.扭转（2学时）
要求理解剪应力互等定理和剪切虎克定律，剪应变。掌握外力偶矩、扭矩的计算，会画扭矩图，运用圆轴扭转时的强度条件、变形和刚度条件进行圆轴的设计和校核。 重点：应用扭转强度、刚度条件进行圆轴的设计和校核。 难点：圆轴扭转时的变形和应力分析。 4.弯曲（5学时）
要求了解杆件弯曲受力和变形的特点，梁的支座及梁的基本形式，提高梁弯曲强度和刚度的措施。理解弯曲正应力的强度条件和分布情况。掌握梁弯曲时横截面上内力（剪力Q和弯矩M）的求取以及Q图和M图的画法；弯曲变形，梁的挠度和截面转角的求取，梁的刚度条件及应用。
重点：梁弯曲正应力计算及强度条件的应用；梁弯曲变形计算及刚度条件的应用。 难点：剪力图、弯矩图以及梁正应力的分析。 5.疲劳（1学时）
要求了解交变应力和疲劳的概念；持久极限及其影响因素；提高构件疲劳强度的措施。 第二章 化工设备材料性能（2学时）
要求了解设备材料的基本性能及表达方式，能够根据生产要求正确选择合适材料。 第三章 内压薄壁容器设计基础 1.内压容器基础知识（5学时）
容器的结构和分类；容器机械设计的基本要求。理解容器的标准化设计要求了解回转壳体的几何特性。理解内压圆筒边缘应力的概念、特点以及对它的处理。掌握回转壳体薄膜应力的计算，典型回转壳体（圆筒、球壳、椭圆壳、锥壳等）薄膜应力的求取。
重点：典型回转壳体的应力分析。 难点：回转壳体薄膜应力分析。 2.内压薄壁圆筒和球壳设计（3学时）
要求掌握内压薄壁圆筒和球壳强度计算以及容器的压力试验。 重点：薄壁圆筒形容器和球壳的设计。 3.内压容器封头的设计（3学时）
要求了解封头的结构特性及选择。掌握凸形封头、锥形封头、平板封头设计。 重点：凸形（半球形、椭圆形、碟形）封头设计。 4.容器零部件（6学时）
要求了解法兰连接的组成、密封原理，法兰的结构与分类，影响法兰密封的因素，法兰标准以及选用法兰标准的主要参数；支座的分类和结构以及容器的附件。掌握容器开孔补强的
设计原则、补强结构的形式、适用的开孔范围和不另行补强的最大开孔直径。 第四章 塔设备设计（3学时）
掌握塔体壁厚的计算及风弯矩及地震弯矩的计算，会根据生产任务选择和设计塔设备零部件并进行相关的开孔设计和补强设计，掌握塔设备的设计步骤及方法。
难点：塔体壁厚的计算及风弯矩及地震弯矩的计算，风弯矩及地震弯矩的计算。 第五章 换热器设计（3学时）
重点掌握列管式换热器的结构及主要零部件，了解管子的选用及排列形式及温差应力的补偿。 难点：列管式换热器的结构 第六章 搅拌反应釜（2学时）
了解搅拌器的形式以及影响搅拌器功率的因素，了解搅拌罐结构与轴封结构。 难点：搅拌罐结构与轴封结构。
四、学时分配与比例
本课程3个学分，总学时54，具体分配如下： 学时 合计 第一章 18 第二章 2 第三章 26 54 第四章 3 第五章 3 第六章 2 五、课程考核
改变以前单一的期末闭卷考试为随堂、随时、形式多样化的测试；最后成绩组成为平时课堂表现20%；章节灵活测试20%；课后作业完成情况20%；课外文献查阅能力20%；期末课程总结答辩20%（其中课堂表现为回答问题情况，出勤情况等等；期末课程总结为每一学生做一PPT，内容对本门课程认识以及自己的一些收获等等。检查每一学生PPT的完成情况，随机抽取部分学生上讲台答辩）
六、指定教材
1.谭薇主编，《化工设备设计基础》，天津大学出版社，2007年
七、参考教材
1. 陈经梅等编，《化工轻工机械设计基础》，浙江大学出版社，1994年； 2. 赵 军等编，《化工设备机械基础》，化学工业出版社，2000年； 3. 潘永亮主编，《化工设备机械设计基础》，科学出版社，1999年；
4. 张新占主编，《工程力学》（上）、（下），西北工业大学出版社，2001年。
《环保设备与机械基础》课程简介
