27063 工厂设计概论

高纲1590
Ⅰ  课程性质及其设置目的与要求
《工厂设计概论》是化学工程与工艺专业的一门专业课，它应用并集成各种已学过的专业基础课与专业课，如物理化学、化工原理、化工热力学、传递工程原理、化工分离过程、化工工艺学、化工反应工程及计算机应用等专业知识，来讨论化工设计问题。它的内容广泛，涉及的专业多，工程的实用性强。
本课程以化工生产车间（装置）的工艺设计为重点，讲述通用的化工设计的原则、方法、设计程序与技巧，和各种化工工艺图与化工设备图的绘制与阅读方法，以及介绍计算机在化工设计模拟计算与绘图中的应用。
通过本课程学习，培养学生综合分析化工工艺过程和工程问题的能力，增强学生的工程概念和解决实际工程问题的能力，加深对化工工艺与工程紧密结合的理解，使学生对化工生产车间（装置）设计的内容和步骤有较全面的了解，掌握化工设计和生产过程中的诸多规范，熟悉计算机在化工过程模拟计算和绘图中的应用，使学生初步具备化学工程师的基本素养，并具有初步的化工装置工艺设计能力。
Ⅱ  课程内容与考核目标
    第一章  化工厂设计的内容与程序
一、课程内容
本章介绍了化工设计的种类，化工厂设计的工作程序，化工车间工艺设计的程序及设计内容，初步设计阶段和施工图设计阶段设计文件的主要内容与格式。
二、学习要求
通过本章的学习，了解化工厂设计的种类与工作程序、工艺设计的内容及设计文件的格式。
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 化工设计的分类方法。根据项目性质的分类内容。根据化工过程的开发程序的分类内容。四种设计类型设计成品的主要内容。
（2） 化工厂设计的主要工作程序。项目建议书主要内容。可行性研究主要内容。设计任务书主要内容。扩大初步设计主要内容。施工图设计主要内容。
（3） 化工车间工艺设计的程序及设计内容，包括: 设计准备工作的主要内容,方案设计的意义与方法,化工计算的任务与内容,车间布置设计的内容,配管工程设计的任务与规范文件,向非工艺专业设计人员提供设计条件的内容,编制概算书的意义, 编制设计文件的种类。
2.掌握：
工艺专业设计文件的内容与格式。
3.熟练掌握：
在化工工艺设计中，初步设计说明书的主要内容、施工图设计文件的主要内容。   
第二章  工艺流程设计
一、课程内容
本章介绍化工设计过程中的生产方法与工艺流程的选择，工艺流程设计，工艺流程图，典型设备的自控方案和工艺流程图计算机绘图软件（PIDCAD）。
二、学习要求
    通过本章的学习，了解化工设计过程中的生产方法与工艺流程选择的原则和确定的步骤，熟悉工艺流程设计的任务和方法，熟悉工艺流程图的种类及表示方法，熟悉泵、压缩机、换热器、反应器、蒸馏塔等典型设备的自控方案，了解工艺流程图计算机绘图软件的基本特点及应用。
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 化工设计过程中的生产方法与工艺流程选择的原则和确定步骤。   
（2） 泵、压缩机等设备的自控方案。   
（3） 常用工艺流程图计算机绘图软件的基本特点及应用。   
2.掌握：
（1） 工艺流程设计的任务及步骤。
（2） 工艺流程设计的方法。 
（3） 换热器、反应器、蒸馏塔等典型设备的自控方案。
3.熟练掌握：
（1） 工艺流程图的表达内容及种类。 
（2）管道仪表流程图的设备、管道、管件、阀门和仪表控制点的表达内容和方法，以及管道标注内容和方法。
第三章  物料衡算与能量衡算
一、课程内容
本章介绍了连续过程物料衡算的基本方法，反应过程的物料衡算，反应过程的能量衡算，最后介绍了利用Aspen Plus进行化工过程的物料衡算与能量衡算。
二、学习要求
通过本章的学习，掌握具有化学反应的化工过程物料衡算与热量衡算基本方法与步骤，了解化工流程模拟软件在化工过程物料衡算中与能量衡量算中的应用。
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 物料衡算的基准，连续化工过程的物料衡算基本步骤。
（2） 以标准反应热为基础的热量衡算方法，以标准生成热为基础的热量衡算方法。
（3） 常用化工流程模拟软件的名称与功能。Aspen Plus的应用实例。
2.掌握：
（1） 反应过程物料衡算的基本概念和计算方法。
（2） 等温和绝热反应过程的热量衡算。
3.熟练掌握：
（1） 化工过程物料衡算和热量衡算方法。
（2） 具有化学反应的化工过程的物料衡算和热量衡算方法。
第四章  设备的工艺设计及化工设备图
一、课程内容
本章介绍了化工设备选用的一般原则和工艺设计步骤，化工设备选型和工艺计算，化工设备图。
二、学习要求
通过本章的学习，了解化工设备选用的一般原则和设备工艺设计的步骤。熟悉物料输送设备的选型。熟悉储存容器的选择和设计。掌握换热器的选择和设计。掌握塔设备性能、塔型选择原则、塔板和填料选型、塔设计举例等塔器的工艺设计。掌握常用反应器特性、反应器选型的依据和反应器设计举例等反应器的设计内容。了解设备设计条件单。了解化工设备图的基本知识和内容，熟悉化工设备图的的表达特点和尺寸标注方法，熟练阅读化工设备图。
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 化工设备选用的一般原则，非定型设备设计的主要程序。
（2） 化工设备设计条件单。
2.掌握：
（1） 化工设备选型和工艺计算，内容涉及物料输送设备的选型。储存容器的选择和设计。
（2） 化工设备图的有关规范、相关表格填写，化工设备图的视图表达特点，化工设备图尺寸标注内容和标注基准，阅读化工设备图的方法和步骤。
3.熟练掌握：
（1）换热器的选择和设计。塔设备性能、塔型选择原则、塔板和填料选型、塔设计举例等塔器的工艺设计。
（2） 常用反应器特性、反应器选型的依据和反应器设计举例等反应器的设计内容。
第五章  车间布置设计
一、课程内容
本章介绍车间布置设计概述，车间设备布置设计，典型设备的布置方案，设备布置图，设备安装图，最后介绍应用Pdmax绘制设备布置图。 
二、学习要求
通过本章的学习，了解车间布置设计的基本内容、设计的依据、内容及程序，以及车间（装置）平面布置方案。熟悉车间设备布置的要求，掌握泵、反应器、塔器、换热器等典型设备的布置原则和要求，熟悉各设计阶段设备布置图的内容、画法和绘制规定，了解设备安装图的内容和画法，学会应用Pdmax绘制设备布置图。      
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 车间布置设计的基本内容及程序。    
（2） 设备安装图的内容和画法。
2.掌握：
（1） 车间设备布置设计的内容及要求。   
（2） 车间（装置）平面布置方案以及工艺设备竖面布置的原则。     
3.熟练掌握：
（1） 泵、反应器、塔器、换热器等典型设备的布置方案和布置要点。       
（2） 各设计阶段设备布置图的内容，一般绘制规定，设备布置图的视图及阅读方法，设备布置图的绘制方法和程序。       
第六章  管道布置设计
一、课程内容
本章介绍化工车间管道布置设计的任务和要求，管架和管道的安装布置，典型设备的管道布置，管道布置图和管道轴测图，还介绍了计算机在管道布置设计中的应用。     
二、学习要求
通过本章的学习，了解化工车间管道布置设计的任务和要求，了解计算机在管道布置设计中的应用。熟悉典型设备的管道、管架和管道的安装要求、布置及画法。熟悉管道布置图和管道轴测图的视图及绘制。                  
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 化工车间管道布置设计的任务和要求。
（2） 管道在管架上的平面布置原则、管道和管架的立面原则布置。
（3） 常用管道三维模型设计软件的名称与功能。     
2.掌握：
（1） 管道轴测图、管口方位图、管架图、管件图的内容及表示方法。
（2） 管道布置图中的管道及附件的常用画法，视图的配制与画法，管道布置图的标注、绘制和阅读。    
3.熟练掌握：
容器、换热器和塔器等典型设备的管道布置方案及要求。         
第七章  非工艺专业
一、课程内容
本章介绍了化工厂设计过程中给排水、供电、供热及冷冻、采暖通风及空气调节、土建设计、自动控制等专业的设计内容与要求。还介绍了安全与环境保护方面的要求和设计规范。
二、学习要求
通过本章的学习，要求了解一般化工厂公用工程的设计内容与设计规范，认识安全与环境保护的意义和设计规范重要性。
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
一般化工厂公用工程的设计内容、设计要求和设计规范。
2.掌握：
常见化工厂公用工程的设计参数、化学品的燃烧、爆炸特性与危险程度，安全和环境治理设计规范与设计原则。
第八章  工程设计概算及技术经济
一、课程内容
本章介绍工程概算费用与概算项目，化工设计工程的综合技术经济指标，投资与产品成本估算，工程投资经济评价，最后介绍计算机在化工设计经济评价中的应用。     
二、学习要求
通过本章的学习，了解工程概算费用与概算项目的分类、划分和工程概算的编制，了解化工设计工程的各项综合技术经济指标，了解投资与产品成本估算方法，了解化工工程投资经济评价的方法，了解计算机在化工设计经济评价中的应用。    
三、考核知识点和考核要求
1.领会：
（1） 设计工程的综合技术经济指标，工程概算费用的分类，工程概算项目的划分，工程概算的编制，投资与产品成本的估算。    
（2） 工程投资经济评价的静态和动态方法。     
（3） 在化工设计经济评价中计算机的应用。      
2.掌握：
工程设计概算中常用指标、费用、方法的名称和内容。   
Ⅲ  有关说明和实施要求
一、关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明
在大纲的考核要求中，提出了“领会”、“掌握”、“熟练掌握”等三个能力层次的要求，它们的含义是：
1.领会：要求应考者能够记忆规定的有关知识点的主要内容，并能够领会和理解规定的有关知识点的内涵与外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别与联系，并能根据考核的不同要求，作出正确的解释、说明和阐述。
2.掌握：要求应考者掌握有关的知识点，正确理解和记忆相关内容的原理、方法步骤等。
3.重点掌握：要求应考者必须掌握的课程中的核心内容和重要知识点。
二、自学教材
本课程使用教材为：《化工设计》（第四版），梁志武、陈声宗主编，化学工业出版社，2015年。
三、自学方法的指导
本课程作为一门的专业课程，综合性强、内容多、难度大，应考者在自学过程中应该注意以下几点：
1.学习前，应仔细阅读课程大纲的第一部分，了解课程的性质、地位和任务，熟悉课程的基本要求以及本课程与有关课程的联系，使以后的学习紧紧围绕课程的基本要求。
2.在阅读某一章教材内容前，应先认真阅读大纲中该章的考核知识点、自学要求和考核要求，注意对各知识点的能力层次要求，以便在阅读教材时做到心中有数。
3.阅读教材时，应根据大纲要求，要逐段细读，吃透每个知识点。对基本概念必须深刻理解，基本原理必须牢固掌握。
4.学习中注意能力的培养，特别是自学能力的培养，在学习过程中善于提出问题、分析问题、作出判断和解决问题。
四、关于考试命题
试题侧重于检验基本概念、基本原理和基本方法的理解和应用的程度。试题面覆盖各章，但体现重点章节，体现对课程内容了解、熟悉深度的要求。
1.本大纲各章所提到的考核要求中，各条细目都是考试的内容，试题覆盖每章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。
2.试卷对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“领会”20%，“掌握”40%，“熟练掌握”为40%。
3.试题难易程度为四档：易、较易、较难、难，这四档在各份试卷中所占的比例约为2：3：3：2。
4.本课程考试试卷可能采用的题型有：选择题、改错题、填充题、名词解释题、问答题和计算题。（见附录题型示例）。
5.考试方式为闭卷笔试，评分采用百分制，60分为及格。
附录  题型举例
一、选择题
在泵的布置中，泵端或泵侧与墙之间的净距离不宜小于（  　）。
A．0.5mm　　　　　 B．1.0mm　 　　　  C．1.5mm 　　　　　D．2.0mm
二、填空题
换热器的布置原则是顺应流程和缩短管道长度，故它的位置取决于与它密切联系的__________的位置。
三、改错题
在设备布置图的标注中，立式反应器高度方向的定位尺寸一般以中心线标高表示。
四、名词解释题
固定成本
五、简答题
在化工典型设备的布置方案中，反应器的布置有哪些要求？