课程英文名称：Design of Process Equipment Ⅰ
课程类别：专业教育课程 课程性质：必修课 学分： 3.0
开课院系：机械工程学院
课内理论学时：42 课内实验学时：6 课内上机学时：0 课内实践学时：0
课外学时：6
适用专业：过程装备与控制工程
授课语言：中文
先修课程：材料力学、工程材料及成型技术
一、课程简介
本实验是《过程设备设计1》课程的专业性教学实验项目，共开设3个实验，为内压薄壁容器应力测定实验、外压圆筒失稳实验、高压容器爆破实验，。通过实验，加深对过程设备设计基础理论的理解；学会用电测法测量内压薄壁容器应力的测定方法；测量内压薄壁容器及封头应力的分布规律；认识外压容器失稳的机理；了解外压壳体的稳定现象、临界压力及影响因素；外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析、临界压力测量和计算；测量了解厚壁圆筒爆破过程中的弹塑性区的应力变化曲线及大小；测量屈服压力和爆破压力；通过实验使学生能正确采集、整理实验数据，对实验结果进行关联、分析和解释，获取合理有效的结论，并初步具备工程实践能力 。
二、课程目标与毕业要求
目标2：能够分析过程装备结构设计领域复杂工程问题解决过程中的关键影响因素，验证解决方案的合理性。（支撑毕业要求2.4）
三、实验教学内容及要求
实验1 内压薄壁容器应力测定实验
教学重点与难点：实验方案的拟定
基本教学内容与要求：
本实验项目为综合性实验，由学生自行设计和选择需要测量的压力容器及两个以上部位，自己确定实验步骤，拟定实验方案；学会电测法测量应变及应力的方法；学会回转薄壳的无力矩理论的应用；用电阻应变仪测量压力容器筒体、平板封头、椭圆封头、锥型封头、球型封头、各部位及与筒体衔接处，筒体与接管衔接处，筒体边缘等部位的应力分布规律；要求每组学生对各自所测容器部位的应力进行综合分析，并阐述其影响因素。具体要求如下：
1. 掌握应力测试的基本实验技能；
2. 对于综合性实验，初步学会综合分析问题的方法；
3. 熟悉实验设备的使用方法；
4. 掌握实验数据的处理、分析及实验报告撰写；
5. 实验中存在的问题及解决方法，实验收获体会等。
实验2 高压容器爆破实验
教学重点与难点：实验操作安全
基本教学内容与要求：
本实验项目为设计性实验，由学生自行设计和选择需要测量的压力容器和测试设备，并对容器爆破前尺寸进行详细测量记录，自己确定实验步骤，拟定实验方案；要求学生学会厚壁圆筒中的弹塑性区的应力分布，屈服压力和爆破压力的理论计算方法；熟悉实验仪器设备使用方法，通过实验测量厚壁圆筒爆破过程中的弹塑性区的应力变化曲线及大小；测定其屈服压力和爆破压力，理论计算和实际测试结果进行比较分析；详细观察厚壁容器爆破过程及变化特点；观察、测量容器爆破后的形状尺寸大小的变化，包括爆破破口尺寸形状及大小，并分析其原因。具体要求如下：
1. 掌握高压爆破实验的基本实验技能；
2. 对于设计性实验，初步学会设计实验方案；
3. 熟悉实验设备的使用方法，规范、安全操作；
4. 掌握实验数据的处理及实验报告撰写；
5. 实验中存在的问题及解决方法，实验收获体会等。
实验3 外压圆筒失稳实验
教学重点与难点：实验方案的拟定
基本教学内容与要求：
本实验项目为设计性实验，由学生自行设计和选择需要测量的压力容器和测试设备，并对容器尺寸进行详细测量记录，自己确定实验步骤，拟定实验方案；认识外压容器失稳的机理；详细观察外压壳体失稳过程及变化特点；观察、测量容器失稳后的形状、尺寸大小的变化；外压薄壁圆柱壳弹性失稳分析、临界压力测量和计算及影响因素。
具体要求如下：
1. 掌握外压失稳实验的基本实验技能；
2. 对于设计性实验，初步学会设计实验方案；
3. 熟悉实验设备的使用方法；
4. 掌握实验数据的处理及实验报告撰写；
5. 实验中存在的问题及解决方法，实验收获体会等。
四、教学进度及要求
教学内容 |
课内学时 |
教学方式 |
课外学时 |
课外环节 |
课程目标 |
实验1 |
2 |
实验 |
2 |
撰写实验报告 |
目标2 |
实验2 |
2 |
实验 |
2 |
撰写实验报告 |
目标2 |
实验3 |
2 |
实验 |
2 |
撰写实验报告 |
目标2 |
五、考核方式
1、考核与评价方式及成绩评定
最终成绩由实验预习、实验操作和实验报告等成绩组合而成，各部分所占比例如下：
项目 |
考核与评价方式及成绩比例（%） |
比例（%） |
实验预习 |
实验操作 |
实验报告 |
实验1 |
5 |
10 |
25 |
40 |
实验2 |
5 |
10 |
15 |
30 |
实验3 |
5 |
10 |
15 |
30 |
合计 |
15 |
30 |
55 |
100 |
考核环节1：实验预习：15%。主要考核学生对实验原理理解程度，拟定实验方案的合理性，实验小组的分工情况。主要形式是预习报告。
考核环节2：实验操作：30%。考核方式由任课教师在学生做完实验后，根据学生的实验表现、实验结果的正确与否等因素给与评分。评分写在学生的原始数据记录纸上，并当场加盖任课教师的实验成绩专用印章，返还给学生。学生交实验报告时，必须附上该原始数据记录纸，不得丢失。无教师印章的原始记录纸，该次实验成绩计为0。
考核环节3：实验报告：55%。教师批改学生实验报告时，根据报告完整性、正确性和工整性综合考虑，给出该学生的本次实验报告成绩。主要形式是实验报告。
2、考核与评价标准
考核环节 |
评价标准 |
比例 （%） |
优秀 |
良好 |
合格 |
不合格 |
实验预习 |
按时交预习报告；实验方案合理，小组分工明确。 |
按时交预习报告；实验方案较合理，小组分工明确。 |
按时交预习报告；实验方案基本合理，小组分工较明确。 |
没有按时交预习报告；或实验方案不合理；或小组无分工。 |
15 |
实验操作 |
按时交原始数据记录纸；实验装置、仪器及仪表使用正确，实验结果正确，实验数据记录详实。 |
按时交原始数据记录纸；实验装置、仪器及仪表使用正确，实验数据记录详实。 |
按时交原始数据记录纸；实验装置、仪器及仪表使用基本正确，有实验数据记录。 |
没有按时交原始数据记录纸；或实验装置、仪器及仪表使用不正确，没有实验数据记录。 |
30 |
实验报告 |
按时交实验报告；实验数据与分析详实、正确；图表清晰，语言规范，符合实验报告要求。 |
按时交实验报告；实验数据与分析正确；图表清楚，语言规范，符合实验报告要求。 |
按时交实验报告；实验数据与分析基本正确；图表较清楚，语言较规范，基本符合实验报告要求。 |
没有按时交实验报告；或者实验数据与分析不正确；或者实验报告不符合要求。 |
55 |
六、教材与参考资料
1．《过程装备与控制工程专业实验指导书》，马菊莲，西安石油大学机械工程学院，2012年。
