化工原理實(shí)施教學(xué)大綱

1、化工原理實(shí)施教學(xué)大綱前言化工原理課程是研究化工生產(chǎn)過程中常用物理單元操作理論及典型設(shè)備的課程。是化工類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，在化工行業(yè)素有“萬金油”之美稱。通過學(xué)習(xí)本課程可使學(xué)生對相關(guān)化工單元操作的有關(guān)基本理論及典型設(shè)備有較為全面的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。為保證本課程的教學(xué)，現(xiàn)根據(jù)工科 化工類專業(yè)的特點(diǎn)及培養(yǎng)目標(biāo)，本著理論夠用為度、強(qiáng)化實(shí)踐技能培養(yǎng)的原則, 特制定本教學(xué)大綱，望各位任課老師參照執(zhí)行。一、本課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程是化工類專業(yè)繼高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、工程力學(xué)、化工制圖等課程 的后續(xù)課程，是化工類專業(yè)的一門極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程?？善鸬交A(chǔ)課程 與專業(yè)課程間的橋梁作用，也就是

2、我們通常所說的“平臺課程” 。本課程是研究化工單元操作的課程；是直接服務(wù)于化工生產(chǎn)第一線的課程。 該課程強(qiáng)調(diào)工程觀念、經(jīng)濟(jì)觀念、定量運(yùn)算化工過程及設(shè)備的工藝尺寸；強(qiáng)調(diào) 實(shí)際技能的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合、提高分析問題、解決問題的能力。 培養(yǎng)學(xué)生對單元操作設(shè)備的操作與調(diào)控能力、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型設(shè)計(jì)能力、生產(chǎn) 運(yùn)營管理能力、系統(tǒng)優(yōu)化及新產(chǎn)品開發(fā)能力。由于單元操作是在特定的機(jī)器或設(shè)備進(jìn)行的， 且設(shè)備在技術(shù)上的先進(jìn)程度, 對這些單元操作能否有效進(jìn)行的影響極大。研究相關(guān)單元操作的基本原理和規(guī) 律，熟悉實(shí)現(xiàn)這些操作的設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方法、主要性能和有關(guān)技 術(shù)問題，并掌握一定的運(yùn)算能力、選型及設(shè)計(jì)能

3、力，以便于學(xué)生在工程實(shí)踐中 能運(yùn)用這些知識去分析和解決實(shí)際問題，使各項(xiàng)操作在最優(yōu)化條件下進(jìn)行，并創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益，這是我們學(xué)習(xí)本課程的目的與任務(wù)二、 教學(xué)基本要求通過本課程的教學(xué)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列基本要求：1 、熟悉常見單元操作設(shè)備的構(gòu)造、工作原理；2 、掌握常見單元操作設(shè)備的操作、安裝及調(diào)試方法；3 、具備常見單元操作的工藝計(jì)算能力；4 、了解、掌握常見單元操作設(shè)備的選型設(shè)計(jì)方法；5 、了解、掌握過程強(qiáng)化及節(jié)能的基本原理和基本方法；6 、具備單元操作流程的規(guī)劃、管理能力；7 、具備綜合所學(xué)知識進(jìn)行單元操作系統(tǒng)技改的能力。三、教學(xué)容的設(shè)置原則為體現(xiàn)工科學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)，強(qiáng)化對學(xué)生的應(yīng)用技能培養(yǎng)，

4、實(shí)施目標(biāo)教學(xué)，使學(xué)生畢業(yè)后能迅速適應(yīng)工作崗位的要求，在教學(xué)容安排上一是要充分貫徹 “三實(shí)精神” （即實(shí)踐、實(shí)際、實(shí)用），本著理論夠用為度的原則，力求深入淺出，加大應(yīng)用知識比重；二是要力求從我國的國情出發(fā)，著重介紹當(dāng)前化工生產(chǎn)過程中常用單元操作設(shè)備，并注意新知識點(diǎn)的契入，介紹國外單元操作的先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備。160 學(xué)時(shí)）緒論（講授4 學(xué)時(shí)）1 、本課程的起源與發(fā)展；2 、本課程的性質(zhì)與任務(wù)；3 、基本概念（ 1 ）穩(wěn)定系統(tǒng)與不穩(wěn)定系統(tǒng)（系統(tǒng)分類、穩(wěn)定系統(tǒng)的特性連續(xù)性、質(zhì)量守恒、能量守恒）（ 2 ）過程平衡與過程速率（ 3 ）經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式（實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)方法、對數(shù)坐標(biāo)系、特征數(shù)與因次）第一章流體力學(xué)（24

5、學(xué)時(shí)）第一節(jié) 流體的基本物性（講授4 學(xué)時(shí)）1 、流體的密度、質(zhì)量體積與比重（定義、換算關(guān)系、計(jì)算方法）2、流體的靜壓強(qiáng)（定義、特性、計(jì)量與測量方法）3、流量與流速（體積流量與質(zhì)量流量、體積流速與質(zhì)量流速、換算關(guān)系）4、流體的粘度（牛頓粘性定律、粘度及粘度計(jì)算）第二節(jié) 流體靜力學(xué)（講授4 學(xué)時(shí)）1 、流體靜力學(xué)基本方程式（靜力學(xué)方程的推導(dǎo)、討論）2、靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用（ 1 ）系統(tǒng)壓強(qiáng)差或表壓強(qiáng)的測量液柱壓差計(jì)（液柱壓差計(jì)的特點(diǎn)與適用圍、正U 形管壓差計(jì)、倒U 形管壓差計(jì)、雙液柱微差計(jì)、單管壓差計(jì)及斜管壓差計(jì)）（ 2 ）液位的測量（近程測量、遠(yuǎn)程測量）（ 3 ）液封高度的計(jì)算（液封的作用與

6、分類、液封計(jì)算）第三節(jié) 柏努利方程式及其應(yīng)用（講授4 學(xué)時(shí)）1 、穩(wěn)定流動系統(tǒng)中的能量類型2、柏努利方程及其討論（方程式的推導(dǎo)、討論）3、柏努利方程的應(yīng)用（ 1 ）計(jì)算截面與基準(zhǔn)面的選擇原則（ 2 ）應(yīng)用示例（高位槽供液系統(tǒng)及計(jì)算、確定流體輸送設(shè)備的有效功率、確定送液系統(tǒng)的氣體壓強(qiáng)、系統(tǒng)流量的測量）第四節(jié) 管流過程（講授2 學(xué)時(shí)）1 、流體阻力的表現(xiàn)及形成原因2、流體的流動型態(tài)及判定（流動型態(tài)劃分、雷諾數(shù)與流動型態(tài)判定）3、流動邊界層概念（定義、形成與發(fā)展、分離）第五節(jié) 管網(wǎng)基礎(chǔ)（講授2 學(xué)時(shí)）第一節(jié) 離心泵（講授8 學(xué)時(shí)）2、管網(wǎng)的基本構(gòu)成（管材、管件與閥門）3、流速與管規(guī)格選擇4、管網(wǎng)運(yùn)行

7、第六節(jié) 管流系統(tǒng)的阻力損失計(jì)算（講授4 學(xué)時(shí)）1 、直管阻力損失計(jì)算（計(jì)算通式的推導(dǎo)、摩擦因數(shù)及其確定）2、局部阻力損失計(jì)算（當(dāng)量長度法、阻力系數(shù)法）3、系統(tǒng)阻力損失計(jì)算第七節(jié) 管路計(jì)算（講授2 學(xué)時(shí)）1 、簡單管路計(jì)算（解決問題的類型、試差法、系統(tǒng)流量估算、配管計(jì)算）2、復(fù)雜管路計(jì)算原則（并聯(lián)管路、分支管路）第八節(jié) 流量測量（講授2 學(xué)時(shí)）1 、測速管（構(gòu)造與裝配、測量基本原理）2、孔板流量計(jì)（構(gòu)造與裝配、測量基本原理、選用與校核）3、文氏流量計(jì)（構(gòu)造與裝配、測量原理）4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)（構(gòu)造與裝配、測量原理、校核方法）1 、離心泵的構(gòu)造與工作原理（ 1 ）離心泵的主要構(gòu)造與工作原理（泵體、葉輪

8、、工作原理）（ 2 ）離心泵的配套構(gòu)造（軸封裝置、平衡裝置）2 、離心泵的性能（ 1 ）離心泵的主要性能（ 2 ）離心泵的特性曲線（特性曲線及其討論、應(yīng)用）3 、離心泵的吸上高度（ 1 ）離心泵的吸上高度（ 2 ）極限吸上高度與氣蝕現(xiàn)象（ 3 ）離心泵吸上高度的確定方法（允許氣蝕余量法）4 、離心泵的型號與選用5 、離心泵的操作與調(diào)節(jié)（ 1 ）離心泵的操作步驟（ 2 ）離心泵的工作點(diǎn)及調(diào)節(jié)（工作點(diǎn)的確定、調(diào)節(jié)方法）（ 3 ）離心泵的串、并聯(lián)操作（串聯(lián)、并聯(lián)、組合操作選擇）第二節(jié) 其它生產(chǎn)用泵（講授2 學(xué)時(shí)）1 、往復(fù)泵（ 1 ）往復(fù)泵的構(gòu)造與工作原理（主要構(gòu)造、工作原理、空氣室）（ 2 ）往復(fù)

9、泵的性能（ 3 ）正位移系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)方法（ 4）比例泵（構(gòu)造、工作原理）2 、旋液泵（構(gòu)造、工作原理、性能）3 、軸流泵（構(gòu)造、工作原理、性能）4 、混流泵（構(gòu)造、工作原理、性能、型號與選用）5 、各類生產(chǎn)用泵的性能比較第三節(jié) 氣體輸送設(shè)備（講授4 學(xué)時(shí)）6 、離心式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)（構(gòu)造、性能及選用）7 、蘿次鼓風(fēng)機(jī)（構(gòu)造與工作原理、性能及選用）8 、液環(huán)壓縮機(jī)（構(gòu)造、工作原理及選用）4、往復(fù)式壓縮機(jī)（構(gòu)造、工作原理、分類、配套設(shè)置、性能、多級壓縮及流程）9 、氣體輸送設(shè)備的性能比較第三章 非均相系統(tǒng)的分離（16 學(xué)時(shí)）第一節(jié) 重力沉降（講授4 學(xué)時(shí)）1 、自由沉降與自由沉降速度（

10、1 ）自由沉降（ 2 ）自由沉降速度（ 3 ）阻力系數(shù)2 、重力沉降設(shè)備及計(jì)算3 1 ）基本要求（分離效率、生產(chǎn)能力、停留時(shí)間）4 2 ）降塵室（降塵氣道、淺層沉淀原理、多層隔板式降塵室）5 3 ）沉淀池（平流式、輻射流式、斜板式沉淀池）第二節(jié) 離心沉降（講授4 學(xué)時(shí)）1 、離心沉降與離心沉降速度（ 1 ）離心沉降（ 2 ）離心沉降速度與分離因數(shù)2 、離心沉降設(shè)備及計(jì)算3 1 ）旋風(fēng)分離器（構(gòu)造與操作原理、分離性能、型號與選用）4 2 ）旋流澄清器（構(gòu)造、操作原理、分離性能及適用圍）5 3 ）離心機(jī)（構(gòu)造、分類、操作原理、性能及適用圍）第二節(jié) 過濾（講授6 學(xué)時(shí)）1 、基本概念（過濾的定義、基

11、本原理、分類及相關(guān)名詞術(shù)語）2 、過濾速率與過濾速率方程3 、恒壓過濾（恒壓過濾方程、恒壓過濾計(jì)算）4 、過濾設(shè)備5 1 ）袋濾器（構(gòu)造、工作原理及流程）6 2 ）轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)（構(gòu)造、工作原理及流程、工藝計(jì)算）7 3 ）快濾池（構(gòu)造、工作原理及流程）第四節(jié) 其它氣體凈化設(shè)備（講授2 學(xué)時(shí)）1 、慣性分離（構(gòu)造、工作原理及流程）2、電除塵器（構(gòu)造、工作原理及流程）3、文氏除塵器（構(gòu)造、工作原理及流程）4、泡沫除塵器（構(gòu)造、工作原理及流程）5、洗氣塔（構(gòu)造、工作原理及流程）6、非均相物系分離方案的選擇第四章 傳熱（ 26 學(xué)時(shí)）第一節(jié) 概述（講授2 學(xué)時(shí)）1 、傳熱學(xué)研究解決的問題2、傳熱的基本

12、方式3、工業(yè)換熱設(shè)備的類型4、傳熱名詞第二節(jié) 傳熱基本方程式（講授1 學(xué)時(shí)）1 、傳熱速率2、傳熱推動力3、傳熱壁面積4、傳熱基本方程式第三節(jié) 傳熱速率與熱負(fù)荷（講授3 學(xué)時(shí)）1 、熱負(fù)荷的定義2、熱負(fù)荷與傳熱速率間的關(guān)系3、熱負(fù)荷計(jì)算方法（ 1 ）焓差法（2）顯熱法（3）潛熱法（4）二步法第四節(jié) 傳熱平均溫度差（講授2 學(xué)時(shí)）1 、恒溫傳熱2、變溫傳熱1 ）傳熱壁兩側(cè)流體的相對運(yùn)動（ 2 ）并、逆流過程的平均溫度差計(jì)算（ 3 ）錯(cuò)、折流過程的平均溫度差計(jì)算第四節(jié) 一維穩(wěn)定熱傳導(dǎo)（講授4 學(xué)時(shí)）1 、傳導(dǎo)的定義、基本原理及分類2、傅立葉定律3、傅立葉定律的應(yīng)用（ 1 ）平壁導(dǎo)熱計(jì)算（2 ）空心

13、圓柱體導(dǎo)熱計(jì)算（3 ）空心球體導(dǎo)熱計(jì)算第五節(jié) 對流傳熱（講授4 學(xué)時(shí)）1 、間壁式換熱機(jī)理2、牛頓冷卻定律3、對流傳熱系數(shù)及其影響因素4、無相變傳熱過程的對流傳熱膜系數(shù)計(jì)算。第六節(jié) 傳熱系數(shù)與傳熱壁面積（講授2 學(xué)時(shí)）1 、傳熱系數(shù)K 計(jì)算公式的推導(dǎo)2 、 K 計(jì)算公式的簡化及傳熱面積計(jì)算第七節(jié) 傳熱計(jì)算示例（講授2 學(xué)時(shí)）第八節(jié) 換熱器（講授6 學(xué)時(shí)）1 、換熱器簡介（ 1 ）夾套式（2 ）蛇管式（3）套管式（4）列管式（5）螺旋板式（6）波紋板式（7 ）板翅式2、換熱器的性能比較3、非標(biāo)準(zhǔn)列管式換熱器的工藝設(shè)計(jì)方法4、標(biāo)準(zhǔn)列管式換熱器的選型設(shè)計(jì)方法第五章 蒸發(fā)（ 10 學(xué)時(shí)）第一節(jié) 概述（

14、講授2 學(xué)時(shí)）1 、蒸發(fā)的定義、基本原理及分類2、蒸發(fā)專用名詞3、典型蒸發(fā)流程簡介第二節(jié) 單效蒸發(fā)（講授6 學(xué)時(shí)）1 、單效蒸發(fā)器的物料衡算與熱量衡算2、單效蒸發(fā)器的沸點(diǎn)升高與Nm計(jì)算3、管沸騰過程的a計(jì)算4、單效蒸發(fā)器的傳熱面積計(jì)算5、單效蒸發(fā)器的選型設(shè)計(jì)第三節(jié) 多效蒸發(fā)（講授2 學(xué)時(shí)）1 、多效蒸發(fā)流程2 、蒸發(fā)系統(tǒng)的熱效率與節(jié)能第六章 蒸餾與精餾技術(shù)（24 學(xué)時(shí)）第一節(jié) 概述（講授4 學(xué)時(shí)）1 、基本概念（定義、基本原理及分類）2 、二元溶液的氣液相平衡3 1 ）溶液的分類4 2 ）理想溶液的氣液相平衡5 3 ）非理想溶液的氣液相平衡6 、蒸餾方式（簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾原理及流程）第

15、二節(jié) 二元板式連續(xù)精餾塔的物料衡算（講授4 學(xué)時(shí)）7 、恒摩爾流假設(shè)8 、全塔物料衡算產(chǎn)品流量的確定9 、精餾段的物料衡算與精餾段操作線方程4、提餾段的物料衡算與提餾段操作線方程5 、加料板的物料衡算兩段氣液相流量的確定10 、精、提餾段操作線的交點(diǎn)軌跡方程11 、操作線的畫法第三節(jié) 二元板式連續(xù)精餾塔的塔板數(shù)（講授4 學(xué)時(shí)）1 、理論塔板數(shù)（ 1 ）理論塔板的概念（ 2 ）理論塔板數(shù)的確定（逐板計(jì)算法、圖解法）2 、實(shí)際塔板數(shù)3 1 ）板效率（單板效率、塔效率）4 2 ）實(shí)際塔板數(shù)的確定第四節(jié) 操作回流比（講授2 學(xué)時(shí)）1 、操作回流比對精餾操作的影響2 、全回流與最少理論塔板數(shù)3 、最小回

16、流比及其確定4、適宜操作回流比的確定5 、進(jìn)料狀態(tài)對精餾操作的影響1 、水蒸汽精餾（基本原理、流程）2 、恒沸精餾（基本原理、典型流程）3 、萃取精餾（基本原理、典型流程）第六節(jié) 多元精餾（講授2 學(xué)時(shí)）1 、多元精餾的特點(diǎn)2 、多元精餾系統(tǒng)的氣液相平衡3 、多元精餾系統(tǒng)的簡化計(jì)算方法第七節(jié) 板式塔（講授6 學(xué)時(shí)）1 、板式塔簡介（ 1 ）板式塔的主要構(gòu)造（ 2 ）塔板結(jié)構(gòu)與性能（ 3 ）溢流方式（ 4）板式塔的非正常操作現(xiàn)象（ 5 ）板式塔的總體設(shè)計(jì)要求2 、浮閥塔的工藝設(shè)計(jì)（ 1 ）初估塔徑2 ）溢流裝置設(shè)計(jì)3 ）浮閥數(shù)與塔板布置（ 4）性能校核負(fù)荷性能圖（ 5 ）操作彈性及調(diào)整第七章氣體

17、吸收（16 學(xué)時(shí)）第一節(jié)概述（講授2 學(xué)時(shí)）1 、基本概念（吸收的定義、基本原理、分類、流程）2、填料類型與特性（類型、特性、裝填方式）3、吸收系統(tǒng)的氣液相平衡（ 1 ）溶解度曲線（溶解度曲線及討論、亨利定律與亨利系數(shù)）（ 2 ）吸收推動力及過程判定第二節(jié) 吸收機(jī)理與吸收速率方程（講授2 學(xué)時(shí)）1 、擴(kuò)散方式2 、雙膜理論模型3 、吸收速率與吸收速率方程第三節(jié) 吸收系數(shù)（講授2 學(xué)時(shí)）1 、 吸收總系數(shù)與分系數(shù)間的關(guān)系（界面濃度的確定、總系數(shù)與分系數(shù)間的 定量關(guān)系、膜控制過程）2 、吸收分系數(shù)（分系數(shù)間的換算關(guān)系、分系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式及適用圍）第四節(jié) 單組分填料吸收塔的工藝設(shè)計(jì)（講授8 學(xué)時(shí)）1 、

18、溶劑的選擇與用量確定（ 1 ）溶劑的選擇原則（ 2 ）填料吸收塔的物料衡算（吸收能力計(jì)算、吸收操作線方程）（ 3 ）操作液氣比的影響及其確定（ 4）溶劑用量與出口濃度的確定（ 、填料塔塔徑的確定（ 1 ）填料的選用原則（ 2 ）操作空塔氣速的確定埃克特通用關(guān)聯(lián)圖（ 3 ）塔徑的確定與校核（包括壓力降與潤濕率校核）（ 、填料層高度的計(jì)算（ 1 ）填料層高度計(jì)算通式的推導(dǎo)（ 2 ）傳質(zhì)單元的概念（ 3 ）對數(shù)平均推動力法（ 4）解吸因子法（ 5 ）圖解積分法4、附件設(shè)計(jì)（液體分布器、再分布器、捕沫器、填料支承）第五節(jié) 其它吸收與解吸（講授2 學(xué)時(shí)）1 、高濃度氣體吸收（特點(diǎn)、簡化計(jì)算方法）2 、多

19、組分吸收（特點(diǎn)、計(jì)算方法簡介）3 、化學(xué)吸收（特點(diǎn)、控制因素）4、解吸與解吸流程（原理、流程、工藝計(jì)算方法）第八章 其它分離技術(shù)（14 學(xué)時(shí)）第一節(jié) 萃取分離技術(shù)（講授4 學(xué)時(shí)）1 、基本概念（定義、基本原理與流程、相關(guān)名詞術(shù)語）2 、萃取平衡三角相圖的應(yīng)用（ 1 ）三元溶液組成的圖示（ 2 ）萃取系統(tǒng)的杠桿規(guī)則（ 3 ）萃取系統(tǒng)的溶解度曲線（ 4）萃取計(jì)算3 、工業(yè)萃取設(shè)備（ 1 ）混合澄清器（ 2 ）萃取塔（噴灑塔、填料萃取塔、篩板萃取塔、脈沖篩板塔、往復(fù)篩板塔、轉(zhuǎn)盤萃取塔）（ 3 ）離心萃取器4、超臨界氣體萃?。?1 ）超臨界氣體萃取基礎(chǔ)（ 2 ）典型流程及應(yīng)用第二節(jié) 膜分離技術(shù)（講授6

20、 學(xué)時(shí)）（ 、膜分離概念與分類（ 、膜分離設(shè)備類型（ 、膜分離指標(biāo)參數(shù)及影響（ 、膜分離過程簡介（ 1 ）電滲析（原理、典型流程及應(yīng)用）（ 2 ）反滲透（原理、典型流程及應(yīng)用）（ 3 ）微濾（原理、典型流程及應(yīng)用）（ 4）超濾（原理、典型流程及應(yīng)用）（ 5 ）納濾（原理、典型流程及應(yīng)用）（ 6 ）氣體膜分離（原理、典型流程及應(yīng)用）7 ）液膜分離（原理、典型流程及應(yīng)用）第三節(jié) 吸附分離技術(shù)（講授2 學(xué)時(shí)）1 、基本概念（吸附原理、吸附劑）2 、吸附平衡與吸附速率3 、吸附設(shè)備（固定床、移動床、變壓吸附）4、吸附分離技術(shù)的應(yīng)用第四節(jié) 離子交換技術(shù)（講授2 學(xué)時(shí)）4 、離子交換劑5 、離子交換平衡6 、離子交換設(shè)備4、離子交換技術(shù)的應(yīng)用第九章固體干燥（12 學(xué)時(shí)）第一節(jié)概述（講授4 學(xué)時(shí)）7 、去濕與干燥