化工原理教学大纲

化工原理教学大纲

一、课程信息

二、课程描述

化工过程通常由流体输送、过滤、传热、蒸馏、吸收、干燥等各种单元操作组成。化工原理以传递过程原理为主线，讨论化学工业中各单元操作的基本规律、典型设备的设计和操作方法。化工原理是化工基础课与专业课之间的桥梁课程。课程的关键是如何树立工程观点，掌握重要的计算和设计方法。主要目标是培养提高学生处理化工单元操作实际问题的能力。

化工原理课程主要内容包括流体输送（流体输送机械、沉降、过滤），热量传递（传热、蒸发），质量传递（蒸馏、吸收、萃取、干燥等）。

全课程由化工原理A（1）和A（2）两部分组成，分两学期开设。

三、课程内容

（一）、课程教学目标

通过化工原理A课程的学习，使学生掌握流体流动、传热与传质的基础理论、主要化工单元操作的基本原理，典型过程和设备的设计与计算，主要设备的特点与选择，研究化学工程问题的科学方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，为化工原理实验课、化工原理课程设计和后续专业课程的学习奠定基础。

（二）、   教学内容基本要求

绪论

（1）掌握化工原理课程经常使用的单位制及单位换算的方法；

（2）了解化工原理课程的研究内容、工程研究方法，课程特点及学习要求。

第1章流体流动

（1）重点掌握静力学基本方程的应用；

（2）重点掌握连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、应用柏努利方程解题的要点和注意事项；

（3）重点掌握管路系统总能量损失方程；

（4）掌握层流和湍流的本质区别，处理两种流型的解析法和实验研究方法；

（5）掌握流量测量；

（6）掌握管路计算；

（7）了解边界层的基本概念；

（8）了解牛顿型流体和非牛顿型流体。

第2章流体输送机械

（1）重点掌握离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型；

（2）通过和离心泵的对比，掌握往复式及其它液体输送机械的基本结构、工作原理、操作特性，特别是泵的启动及流量调节方法的不同；

（3）通过和液体输送机械的对比，了解气体输送机械的特性。

第3章多相物系的分离和固体流态化

（1）重点掌握沉降分离的原理、过程计算和旋风分离器的选型；

（2）重点掌握过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定；

（3）重点掌握用数学模型法规划实验的研究方法；

（4）掌握颗粒及颗粒床层特性；

（5）掌握悬浮液的沉降分离设备；

（6）了解离心机的类型与应用场合；

（7）了解固体流态化现象。

第4章传热

（1）重点掌握单层、多层平壁热传导速率方程，单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用；

（2）重点掌握换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算，用平均温度差法进行传热计算；

（3）重点掌握对流传热系数的影响因素及因次分析法；

（4）掌握传热的基本方式；

（5）掌握间壁式换热器；

（6）掌握对流传热系数机理；

（7）掌握用传热单元数法进行传热计算；

（8）掌握换热器的结构型式和强化途径；

（9）掌握两固体间的辐射传热速率方程及其应用；

（10）了解保温层临界直径；

（11）了解传热单元数法及应用场合；

（12）了解对流-辐射联合传热。

第5章蒸发

（1）重点掌握单效蒸发中关于溶液的沸点和温度差及生产能力和生产强度的计算；

（2）掌握蒸发器的基本结构和特点，并能根据情况选择合适的蒸发器；

（3）了解多效蒸发的操作规程，掌握多效蒸发与单效蒸发的主要区别。

第6章蒸馏

（1）重点掌握两组分理想物系的汽液平衡关系；

（2）重点掌握蒸馏过程的原理；

（3）重点掌握两组分连续精馏过程物料衡算与进料热状况的影响、理论板数的计算与回流比的影响、塔板效率；

（4）掌握平衡蒸馏与简单蒸馏；

（5）掌握两组分连续精馏简捷法求理论板数与塔高、塔径的计算，几种特殊的精馏方式与连续精馏装置的热量衡算；

（6）掌握间歇精馏

（7）了解两组分非理想物系的汽液平衡关系。

第7章吸收

（1）重点掌握气体吸收过程的平衡关系；

（2）重点掌握气体吸收过程的速率关系；

（3）重点掌握低浓度气体吸收过程的计算；

（4）掌握费克定律和分子传质问题的求解方法；

（5）掌握双膜模型；

（6）了解溶质渗透模型和表面更新模型；

（7）了解吸收系数。

第8章蒸馏和吸收塔设备

（1）重点掌握板式塔的流体力学特性及操作特性；

（2）重点掌握填料塔的流体力学特性及操作特性；

（3）掌握板式塔的结构；

（4）掌握塔板的类型及结构特点；

（5）掌握板式塔的操作分析；

（6）掌握填料塔的结构特点；

（7）掌握填料的类型及结构特点。

第9章萃取

（1）重点掌握三角形液-液平衡相图，杠杆规则；

（2）重点掌握萃取计算的三角形坐标图解法；

（3）掌握三角形坐标图；

（4）掌握萃取剂的选择；

（5）掌握萃取计算的直角坐标图解法；

（6）了解萃取过程的解析计算；

（7）了解回流萃取，超临界萃取；

（8）了解萃取设备的类型、结构特点及选用。

第10章干燥、膜分离

（1）重点掌握湿空气的性质；

（2）重点掌握干燥过程的物料衡算与热量衡算；

（3）掌握湿空气H–I图及应用；

（4）掌握湿物料中水分的划分；

（5）掌握干燥过程的平衡关系；

（6）掌握干燥过程的速率关系；

（7）掌握干燥器的主要型式及特点；

（8）了解干燥时间的计算。

（9）膜分离简介。

三、学时分配

四、考核方式

两次总评成绩，每学期一次，分别记为化工原理A（1）和化工原理A（2）。

总评成绩=平时成绩+期中考试成绩+期末考试成绩，其中平时成绩占30%，期中考试成绩占20%，期末成绩占50%。

五、教材及参考书

（1）夏清，陈常贵主编，姚玉英主审，化工原理（上下册，修订版），天津大学出版社，2005

（2）陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编，化工原理（上下册，第3版）， 化学工业出版社，2006

（3）Warren L. McCabe，Julian C. Smith，Peter Harriott. Unit Operations of Chemical Engineering （Sixth Edition） （英文影印版）， “国外优秀科技著作出版专项基金资助--国外名校名著”，化学工业出版社，2003

（4）何潮洪，窦梅，朱明乔，叶向群编，化工原理习题精解（上下册），科学出版社，2003

（5）马江权，冷一欣，杜郢，韶晖编，化工原理学习指导，华东理工大学出版社，2007