本書是AutoCAD、Excel 、Visual Basic、AutoLISP、Aspen PLUS 等軟件在化工、制藥、輕工、環保、能源等領域的設計過程中關於圖樣繪制、過程模擬、繫統優化、物性計算、軟件開發等實際應用的基礎教程。該書從工程應用的角度，站在軟件使用者的立場，詳細介紹了各種設備圖樣的AutoCAD 繪制方法及利用計算機解決各種工程設計問題的方案，是一本起到工程設計和各種計算機軟件應用之間橋梁作用的書籍。全書共分九章，內容包括AutoCAD 繪圖基礎，化工圖樣繪制基礎，化工設備零件圖繪制，容器裝配圖繪制，換熱器裝配圖繪制，精餾塔裝配圖繪制，反應器裝配圖繪制，AutoCAD 二次開發技術，Aspen PLUS 應用基礎及實例，Visual Basic 及Excel 在化工計算機輔助設計及優化計算中的應用實例以及宏編程開發技術。

本教材可作為大化工類專課、本科生計算機制圖及輔助設計教科書，也可以作為從事化工、制藥、輕工、環保、能源等設備制造及工程設計人員學習計算機繪圖及輔助設計的參考書，對其他工科類工程圖樣繪制及計算機輔助人員也有參考意義。

配合本書的慕課教程已在學堂在線開課，學員既可以免費學習，也可以通過付費考試獲得課程證書，慕課每一章的後一節提供了可以下載的課件。全部課件內容包含了各章圖樣、二次開發的程序以及作者開發的其他用於化工計算機輔助設計的程序和普通教程的PPT 課件。讀者在實際繪圖過程中可將課件中的圖例作為素材直接調用或修改應用，也可將課件中提供的程序進行二次開發利用。

第1 章 AUTOCAD 軟件概述   1

1.1 AutoCAD 發展歷史  1

1.2 AutoCAD 的安裝及啟動   1

1.2.1 AutoCAD 版本選擇策略  1

1.2.2 AutoCAD 軟件安裝 2

1.2.3 AutoCAD 軟件啟動   3

1.3 AutoCAD 主要繪制與修改功能  7

1.4 文本輸入和尺寸標注  45

1.4.1 文本輸入   45

1.4.2 尺寸標注   49

1.5 化工制圖與AutoCAD 軟件繪圖   58

1.5.1 化工專業圖樣與化工制圖  58

1.5.2 AutoCAD 繪圖過程   58

1.6 本章慕課學習建議   62

習 題  62



第2 章 化工制圖基本知識   65

2.1 化工制圖的基本內容  65

2.1.1 化工工藝圖  65

2.1.2 設備布置圖  73

2.1.3 管道布置圖  75

2.1.4 化工設備圖  80

2.2 常規機械制圖的一些標準和規範  82

2.3 化工制圖中的一些標準規範和繪制方法   84

2.4 化工制圖前的準備工作  88

2.5 本章慕課學習建議   89

習 題  89



第3 章 化工設備零件圖繪制 .91

3.1 本章導引  91

3.1.1 本章主要內容  91

3.1.2 本章書寫風格  91

3.1.3 本章要點提醒  92

3.2 封頭的繪制  92

3.2.1 半球形封頭的繪制   92

3.2.2 橢圓形封頭的繪制   94

3.2.3 碟形封頭的繪制  98

3.2.4 錐形封頭的繪制  104

3.3 法蘭的繪制  108

3.3.1 法蘭連接   108

3.3.2 容器法蘭的繪制  109

3.3.3 管法蘭的繪制  112

3.4 接管的繪制  114

3.4.1 接管繪制的基本原則   114

3.4.2 筒體上接管的繪制   115

3.4.3 封頭上接管的繪制   115

3.4.4 接管繪制方法實例   116

3.5 人孔和手孔的繪制   118

3.5.1 人孔和手孔的作用及分類  118

3.5.2 板式平焊手孔  121

3.6 支座的繪制  124

3.6.1 支座的分類及作用   124

3.6.2 AN 型耳式支座繪制  126

3.6.3 B 型耳式支座繪制   130

3.7 其他化工小零件的繪制  132

3.7.1 小零件繪制的基本原則   132

3.7.2 填料壓蓋繪制  133

3.7.3 蛇管繪制   136

3.8 本章AutoCAD 重點知識  138

3.9 本章慕課學習方法及建議  140

習 題  140



第4 章 化工容器的繪制   144

4.1 本章導引  144

4.2 化工容器的設計基礎  145

4.2.1 化工容器的分類  145

4.2.2 化工容器關鍵尺寸的計算  147

4.2.3 化工容器的一些標準及規範  161

4.2.4 化工容器關鍵尺寸實例計算  164

4.3 化工容器AutoCAD 繪制   166

4.3.1 繪制前的一些準備工作   166

4.3.2 設置圖層、比例及圖框   166

4.3.3 畫中心線   168

4.3.4 畫主體結構  170

4.3.5 畫局部放大圖  183

4.3.6 畫剖面線及焊縫線   183

4.3.7 畫指引線   184

4.3.8 標注尺寸   185

4.3.9 寫技術說明、繪管口表、標題欄、明細欄、技術特性表等   185

4.4 本章AutoCAD 重點知識   185

4.4.1 復制、旋轉、帶基點移動的綜合應用  185

4.4.2 偏移、置換圖層、延伸的綜合應用   186

4.4.3 利用原圖中的部分繪制局部放大   187

4.5 本章慕課學習建議   187

習 題  188



第5 章 熱交換設備繫列繪制  189

5.1 本章導引  189

5.2 列管式熱交換器的設計基礎   190

5.2.1 列管式熱交換器的分類   190

5.2.2 列管式熱交換器關鍵尺寸的計算   191

5.2.3 列管式熱交換器的一些標準及規範   196

5.2.4 列管式熱交換器設計實例計算   200

5.3 無相變熱交換器AutoCAD 繪制   202

5.3.1 繪制前的一些準備工作   202

5.3.2 設置圖層、比例及圖框   207

5.3.3 畫中心線   208

5.3.4 畫主體結構  209

5.3.5 剖面線、焊縫線的繪制   216

5.3.6 局部視圖的繪制  217

5.3.7 尺寸標注、指引線的繪制  219

5.3.8 寫技術說明、繪管口表、標題欄、明細欄、技術特性表等   219

5.4 本章重點知識   219

5.4.1 利用井字形修剪及直接拉伸捕捉縮放進行快速修剪技術   219

5.4.2 比例縮放、基點插入、環形列陣的綜合利用   220

5.4.3 在管板管子布孔的兩種快速畫法   221

5.5 本章慕課學習建議   224

習 題  224



第6 章 塔設備的繪制  226

6.1 本章導引  226

6.2 塔設備設計基本知識  226

6.2.1 塔設備的分類  226

6.2.2 塔設備關鍵尺寸的確定   229

6.2.3 計算舉例   232

6.3 塔總裝配圖的繪制   233

6.3.1 繪制前的一些準備工作   233

6.3.2 設置圖層、比例及圖框   237

6.3.3 繪制塔體簡圖  238

6.3.4 繪制塔體主視圖  240

6.4 本章重點  246

6.5 本章慕課學習建議   250

習題  251



第7 章 反應器繪制   252

7.1 本章導引  252

7.2 反應器基本知識   253

7.2.1 反應器類型  253

7.2.2 攪拌器類型  256

7.2.3 反應釜關鍵尺寸的計算   256

7.3 攪拌式反應釜裝配圖繪制  258

7.3.1 總圖閱讀   258

7.3.2 表格繪制   258

7.3.3 圖框繪制   267

7.3.4 主視圖繪制  267

7.3.5 俯視圖繪制  268

7.3.6 局部放大圖繪制  268

7.3.7 全局圖集成  270

7.4 本章慕課學習建議   270

習 題  270



第8 章 二次開發及AUTOLISP. 271

8.1 AutoCAD 二次開發在化工制圖中的應用  271

8.1.1 二次開發的目的及必要性  271

8.1.2 幾種主要的二次開發語言簡介   272

8.1.3 化工AutoCAD 二次軟件的開發思路及步驟  274

8.2 AutoLISP 語言基礎  275

8.2.1 基本運算   276

8.2.2 基本函數   278

8.2.3 編程中常用的分支及條件判斷函數   282

8.2.4 常用的繪圖命令  285

8.2.5 AutoLISP 命令調用過程  297

8.3 Visual LISP 開發基礎 298

8.3.1 安裝  298

8.3.2 啟動  298

8.3.3 編輯  298

8.3.4 調試  300

8.4 DCL 基礎   300

8.4.1 定義  300

8.4.2 控件  300

8.4.3 程序編輯   301

8.4.4 軟件調試及加載  304

8.5 3D 繪制實戰基礎   305

8.5.1 3D 繪制基礎知識  305

8.5.2 3D 繪制基本工具  308

8.5.3 3D 繪制實例  320

8.6 Auto CAD 參數化繪制軟件實例開發  330

8.6.1 平面法蘭參數化繪制   330

8.6.2 某零件三維視圖繪制   340

8.6.3 立體法蘭參數化繪制   349

8.6.4 板式平焊手孔參數化繪制  353

8.7 本章慕課學習建議   371

習 題  371



第9 章 化工計算機輔助設計  374

9.1 化工設計與計算機輔助設計   374

9.1.1 化工設計概述  374

9.1.2 計算機輔助設計概述   374

9.1.3 化工計算機輔助設計內容  375

9.2 計算機輔助化工線性規劃優化求解  375

9.2.1 線性規劃基本原理   375

9.2.2 化工線性規劃實例求解   376

9.3 計算機輔助化工非線性規劃優化求解  384

9.3.1 管道保溫層厚度優化求解  384

9.3.2 換熱器優化求解  386

9.3.3 工藝過程優化求解   389

9.4 計算機輔助物性計算  391

9.5 Excel 中的宏及其編程應用  393

9.5.1 加載宏組件  393

9.5.2 宏安全性設置  393

9.5.3 宏的錄制   394

9.5.4 宏的調用   394

9.5.5 宏的編程   396

9.6 計算機輔助超越方程組計算   399

9.7 計算機輔助參數擬合  400

9.7.1 插入散點圖擬合參數法   400

9.7.2 規劃求解擬合參數法   403

9.7.3 回歸擬合參數法  404

9.8 計算機輔助化工流程模擬求解   407

9.8.1 Aspen PLUS 概述  407

9.8.2 Aspen PLUS 基本操作  412

9.9 Aspen PLUS 應用實例  416

習 題  426



參考文獻   428

前言

承蒙讀者厚愛，拙作版已走過十載時光，連印了10 次。盡管有關工程圖樣設計及繪制方面的知識更新並不像高科技知識那樣迅猛，但隨著軟件版本更新、3D 打印技術的逐步成熟以及慕課教學的普及，因此作者對版進行了修訂，本次修訂的主要工作如下：

1.為配合慕課教學，在每一章的後新增“本章慕課學習方法及建議”一節；

2.對第1 章用2016 版本進行了改寫，同時增加了一些繪制命令的介紹及具體應用例子，尤其對尺寸標注進行了詳細的介紹；

3.在第2 章中增加了“2.3 化工制圖中的一些標準規範和繪制方法”；

4.在第3 章中除了按新軟件版本進行必要的修改外，還新增了填料壓蓋及蛇管兩個零件的繪制方法介紹；

5.增加了第7 章反應器繪制；

6.原第7 章調整為第8 章，在AutoLISP 命令中增加了立體圖形參數繪制命令，並增加了一節“3D 繪制實戰基礎”，在該節中介紹了12 種繪制立體圖的基本命令及4 種常見零件立體圖的繪制。在二次開發案例中增加了立體法蘭參數化繪制及板式平焊手孔參數化繪制；

7.原第8 章調整為第9 章，增加了利用Excel 進行宏編程及參數擬合方面的內容，對AspenPLUS 進行了改寫，升級了軟件的版本，增加了具體計算案例。

配合本教材的慕課已在學堂在線開課多期，讀者可以選擇合適的學期進行學習，本教材各章的全部圖樣、程序及PPT 在慕課每一章的後一節可以下載。本教材雖經編著者多次修改，但由於編著者水平有限，不足之處在所難免，望同行及讀者予以批評指正。



編著者

2021 年4 月於廣州









版前言

隨著現代科學技術的迅猛發展，計算機應用已經滲透到各種學科的每一個領域，進入了後計算機時代。學科的進一步發展和提升對計算機的依賴程度越來越高，化工設計也不例外，化工設計具體的任務涉及物料衡算、能量衡算、廠區布置圖繪制、車間布置圖繪制、設備裝配圖繪制、管道布置圖繪制、帶控制點工藝流程圖繪制，設備選型及強度校核計算等許多工作，如此眾多的工作，如能引入計算機輔助，將大大減輕化工設計工作的強度。過去那種利用普通紙和筆繪制化工圖樣、利用計算尺和計算器各種計算將被各種計算機軟件應用所代替。計算機繪制化工圖樣和普通的繪制相比不僅具有繪制精確、圖面整潔等優點，而且還具有隨意修改、重復利用、按需打印等普通手工繪制無法具備的特點；而利用計算機軟件如Aspen PLUS 進行化工設計中的各種計算和模擬更是具有手工計算無可比擬的優點。作為一名工科類的大學生或相關專業的工程技術人員，學會利用計算機輔助本專業設計工作已是新世紀的基本要求。

計算機輔助設計Computer Aided Design（CAD）是工程技術人員以計算機為工具，對產品和工程進行設計、繪圖、造型、分析和編寫技術文檔等設計活動的總稱。化工計算機輔助設計Computer Aided Design of Chemical Industry ，它包含了化工設計中所有可以利用計算機來解決的問題，如化工結構的確定（換熱網絡及精餾序列）、過程的優化模擬、各種物料衡算和能量衡算、各種圖樣的繪制等。目前國內外已開發了許多的專業軟件用於化工計算機輔助設計，如AutoCAD 可以幫助人們繪制各種化工圖樣，Aspen PLUS、PRO/Ⅱ、HYSYS 等可以幫助人們模擬及優化計算等，同時也可以利用一些通用的軟件如Visual Basic、Excel 等來解決許多化工設計中的計算問題。盡管目前大多數工科類大學生已具有較強的計算機應用能力，也掌握了AutoCAD、Visual Basic、Excel 等軟件一些基本功能，但在實際利用這些軟件進行化工設計或圖樣時，常常覺得無從下手，找不到解決問題的方法或方向，或顧此失彼，大大影響了計算機輔助設計的優越性的發揮。

作者於2004 年編寫出版的《化工制圖AutoCAD 實戰教程與開發》主要介紹了如何利用計算機繪制各種化工圖樣，目前已重印4 次，受到了讀者的廣泛歡迎，也收到了許多寶貴的意見。鋻於目前AutoCAD 版本已經更新，且原書中除了圖樣繪制沒有涉及其他計算機輔助化工設計內容，為此，作者在原書的基礎上，以AutoCAD 2008 版本為基準，做了全面的改寫和調整，並增加了計算機輔助化工設計的內容基礎上編寫了《化工計算機輔助制圖及設計》，力圖解決學生理論知識與實際動手能力之間不平衡問題，起到學生在計算機軟件應用與化工工藝設計、化工設備設計、化工過程模擬及優化等化工課程之間知識橋梁作用。

本教材共分8 章，第1 章和第2 章是有關AutoCAD 2008 和化工圖樣的基本知識；第3章介紹了各種化工零件的繪制方法；第4～6 章介紹了各種化工圖樣的繪制方法；第7 章是AutoCAD 2008 二次開發技術在化工繪圖中具體應用，有作者自行開發的實際例子介紹；第8章介紹化工計算機輔助設計基礎知識、Aspen Plus 應用基礎及實例、Visual Basic 及Excel在化工計算機輔助設計中的應用實例。書中有關實例應用的內容都是作者實際工作經驗的總結，具有很強的可操作性和實際應用價值。本教程各章內容既有前後連貫性，又有各自的獨立性，讀者可以根據自己的實際情況，有選擇地進行學習。值得提醒讀者注意的是，由於計算機軟件版本更新速度很快，作為軟件應用者，完全沒有必要非要用的版本，隻要能夠解決問題即可。教程適合於化工類相關工科專業作為計算機制圖及輔助設計教材，同樣也適用於化工類技術人員作為計算機繪圖及輔助設計的入門教材。

本教材雖經作者多次修改，但由於編著者水平有限，不足之處在所難免，望同行及讀者予以批評指正。



編著者

2009 年11 月於廣州