《化工原理》課程教學(xué)大綱

1、化工原理課程教學(xué)大綱課程名稱：化工原理 課程類型: 專業(yè)基礎(chǔ)課總 學(xué) 時(shí)：72 講課學(xué)時(shí)：72 學(xué)分：4適用對(duì)象: 化學(xué)工程與工藝專業(yè)、制藥工程專業(yè)、生物工程專業(yè)、環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)先修課程：高等教學(xué)、物理學(xué)、物理化學(xué)一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù) 化工原理課程是化學(xué)工程、化工工藝、生物化工、環(huán)境工程等類專業(yè)的一門主干課，為學(xué)生在具備了必要的高等教學(xué)、物理學(xué)、物理化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（包括算法語(yǔ)言及其應(yīng)用）等基礎(chǔ)知識(shí)后必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。 化工原理的主要研究?jī)?nèi)容是以生產(chǎn)中的物理加工過(guò)程為背景，按其操作原理的共性歸納成的若干“單元操作”。化工原理屬工程科學(xué)，用自然科學(xué)的原理考察、解釋和處理工程實(shí)際問(wèn)題，研究

2、方法是理論解釋和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究。本課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際的結(jié)合，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。二、教學(xué)基本要求 通過(guò)本課程的教學(xué)，要使學(xué)生系統(tǒng)地掌握工業(yè)生產(chǎn)中常用單元操作的原理，設(shè)備的構(gòu)造、設(shè)計(jì)計(jì)算及選型，單元操作的工業(yè)應(yīng)用及操作過(guò)程中操作條件對(duì)過(guò)程的影響。三、教學(xué)內(nèi)容及要求 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求1.流體流動(dòng)流體的密度和壓強(qiáng)；流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用；流體流動(dòng)連續(xù)性方程和機(jī)械能衡算方程柏努利方程及其應(yīng)用；牛頓粘性定律；層流和湍流；管流速度分布；流動(dòng)邊界層概念；管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失的計(jì)算；管路計(jì)算；流速、流量的測(cè)定。理解與掌握連續(xù)性方程和柏努利方程，熟練掌握它們的應(yīng)用；掌握牛頓粘

3、性定律及其應(yīng)用；掌握管內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算；掌握各種局部阻力的計(jì)算；了解簡(jiǎn)單管路；掌握各種管路的計(jì)算；了解各種測(cè)速裝置；了解各種測(cè)速裝置的流量計(jì)算及其校正方法。2.流體輸送機(jī)械離心泵結(jié)構(gòu)、操作原理和類型；離心泵的理論壓頭和實(shí)際壓頭；離心泵特性參數(shù)和特性曲線；管路特性曲線；離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)；離心泵安裝高度的確定；離心泵的選用；往復(fù)泵和其它類型泵；通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、 壓縮機(jī)和真空泵。了解離心泵操作原理、構(gòu)造與類型，理解氣縛和汽蝕現(xiàn)象； 理解流量、壓頭、功率和效率的概念；熟練掌握離心泵的特性曲線及其應(yīng)用； 理解離心泵工作點(diǎn)概念，掌握管路特性方程的求取方法和流量調(diào)節(jié)方法； 熟練掌握離心泵安裝高度的計(jì)

4、算和選型方法。3.機(jī)械分離非均相物系分離的特點(diǎn)；篩及篩分；顆粒特性；自由沉降和離心沉降；沉降速度和沉降設(shè)備；旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和操作原理；板框和葉慮過(guò)濾原理；過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用；過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力。了解篩分方法和顆粒特性； 掌握顆粒沉降速度的計(jì)算； 了解沉降分離的原理和應(yīng)用，掌握降塵室處理能力和分離最小顆粒直徑的計(jì)算方法。理解過(guò)濾過(guò)程的基本原理， 了解板框壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)的構(gòu)造和操作原理；掌握過(guò)濾速率方程及其在恒壓操作條件下的應(yīng)用；掌握過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算。4.傳熱傳熱方式；傅立葉定律及其在一維穩(wěn)態(tài)（平壁和圓筒壁）熱傳導(dǎo)中的應(yīng)用；兩流體通過(guò)間壁的傳熱分析；傳熱方程和傳熱系數(shù)；牛頓冷卻定律；對(duì)流傳

5、熱膜系數(shù)及其影響因素和半經(jīng)驗(yàn)公式；傳熱效率和傳熱單元數(shù)法；熱輻射傳熱；輻射、對(duì)流的聯(lián)合傳熱。理解一維穩(wěn)態(tài)傅立葉定律，熟練掌握一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的計(jì)算；理解兩流體通過(guò)固體壁傳熱的概念；熟練掌握傳熱速率方程、熱量衡算方程和傳熱系數(shù)的計(jì)算；理解對(duì)流傳熱的概念以及牛頓冷卻定律；熟練掌握對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)式，并能分析各種因素對(duì)不同情況下對(duì)流傳熱的影響。5.傳質(zhì)過(guò)程導(dǎo)論工業(yè)傳質(zhì)過(guò)程；相組成的表示方法；菲克定律及擴(kuò)散過(guò)程分析；傳質(zhì)過(guò)程分析；設(shè)備簡(jiǎn)介。了解工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的傳質(zhì)過(guò)程；掌握不同相組成的表示方法；熟練掌握菲克定律的內(nèi)容及應(yīng)用；了解傳質(zhì)設(shè)備。6.吸收吸收概述；氣體在液體中的溶解度與亨利定律；吸收速率方程；吸

6、收塔物料衡算和操作線；液氣比及吸收劑用量的確定；低濃度氣體吸收塔填料層高度計(jì)算；傳質(zhì)單元和傳質(zhì)單元高度；雙膜理論；傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)和傳質(zhì)理論簡(jiǎn)介。熟練掌握氣體在液體中溶解度的表示方法和亨利定律的三種形式；熟練掌握吸收速率方程各種表示形式及相互了解，總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系；熟練掌握吸收塔物料衡算和操作線方程；熟練掌握低濃度氣體吸收塔溶劑用量和填料層高度、理論塔板的計(jì)算；了解雙膜、滲透、表面更新這三種傳質(zhì)模型。7.蒸餾蒸餾概述；雙組分混合物的汽液平衡；簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾；精餾原理；雙組分混合物連續(xù)精餾 的分析和計(jì)算；物料衡算和操作線；回流比、進(jìn)料狀況和q線方程；M-T圖解法；捷算法；逐板法；

7、理論板、實(shí)際板和全塔效率；單板效率；熱量衡算；回流比的影響和選擇；其它類型蒸餾簡(jiǎn)介。理解雙組分混合液平衡概念，熟練掌握理想系統(tǒng)的相平衡計(jì)算。理解簡(jiǎn)單蒸餾，平衡蒸餾的基本原理。理解精餾過(guò)程原理。熟練掌握精餾過(guò)程物料衡算和雙組分混合液常壓連續(xù)精餾操作線、進(jìn)料線方程，理解各種進(jìn)料狀態(tài)和精餾的影響及q值的計(jì)算。熟練掌握M-T圖解法和逐板計(jì)算理論塔板數(shù)。理解全塔效率、單板效率、理論塔板、實(shí)際塔板概念。理解回流比對(duì)精餾操作的影響，熟練掌握回流比的選取方法，了解精餾操作經(jīng)濟(jì)核算方法，理解操作優(yōu)化概念；了解用捷算法求理論塔板數(shù)。8萃取液液萃取概述；三角形相圖及其在單級(jí)萃取中的應(yīng)用；單級(jí)萃取計(jì)算；最少溶劑的計(jì)算

8、；萃取劑的選擇；單級(jí)萃取、多級(jí)錯(cuò)流和多級(jí)逆流萃取的流程和計(jì)算；萃取設(shè)備簡(jiǎn)介。熟練掌握三元物系組成、液液平衡關(guān)系、萃取過(guò)程在三角形相圖圖解中的表示方法。掌握萃取劑的選擇原則。熟練掌握萃取劑和原溶劑部分互溶和不互溶兩種情況下的單級(jí)萃取的流程和計(jì)算。了解各種常用萃取設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合。9.干燥濕空氣的性質(zhì)；空氣濕度圖及其應(yīng)用；空氣對(duì)流干燥器的物料衡算和熱量衡算；物料含濕分性質(zhì)；恒定條件下的干燥速度和干燥時(shí)間；各類干燥器結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；氣體增減濕的操作原理。理解濕空氣性質(zhì)參數(shù)的意義，熟練掌握各種濕空氣性質(zhì)參數(shù)計(jì)算方法。理解濕度圖的繪制方法，熟練掌握濕度圖及其應(yīng)用。熟練掌握空氣對(duì)流干燥器的物料衡算和

9、熱量衡算。理解干燥機(jī)理，熟練掌握應(yīng)用干燥曲線和干燥速度曲線計(jì)算在恒定干燥條件下的干燥速度和干燥時(shí)間。了解各種常用干燥設(shè)備的操作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用場(chǎng)合和選用。了解氣體增濕的操作原理。四、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)緒論重點(diǎn)是單元操作的物料衡算和熱量衡算及工程觀點(diǎn)的建立。第一章流體流動(dòng)重點(diǎn)：流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用；牛頓粘性定律；流體流動(dòng)連續(xù)性方程和機(jī)械能衡算方程；管路計(jì)算。難點(diǎn)：管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失的計(jì)算；管路計(jì)算。第二章流體輸送機(jī)械重點(diǎn)：離心泵操作原理；離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)；離心泵安裝高度的確定；離心泵的選用。難點(diǎn)：離心泵特性參數(shù)和特性曲線；管路特性曲線。第三章機(jī)械分離重點(diǎn)：篩及篩分；自由沉降；沉降

10、速度和沉降設(shè)備；板框和葉慮過(guò)濾原理；過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用；過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力，難點(diǎn)：顆粒特性；過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用。第四章傳熱重點(diǎn)：傅立葉定律及其應(yīng)用；傳熱方程和傳熱系數(shù)；牛頓冷卻定律；對(duì)流傳熱膜系數(shù)及其影響因素和半經(jīng)驗(yàn)公式；傳熱效率和傳熱單元數(shù)法。難點(diǎn)：傅立葉定律的應(yīng)用；傳熱過(guò)程計(jì)算。第七章傳質(zhì)過(guò)程導(dǎo)論重點(diǎn)：相組成的表示方法；菲克定律及擴(kuò)散過(guò)程分析。難點(diǎn)：菲克定律及擴(kuò)散過(guò)程分析。第八章吸收重點(diǎn)：吸收速率方程；吸收塔物料衡算和操作線；低濃度氣體吸收塔填料層高度計(jì)算。難點(diǎn)：吸收塔填料層高度計(jì)算；吸收操作參數(shù)變化定性分析。第九章蒸餾重點(diǎn)：雙組分混合物的汽液平衡；精餾原理；雙組分混合物連續(xù)精餾的分析和計(jì)

11、算；物料衡算和操作線；圖解法；逐板法。難點(diǎn)：回流比、進(jìn)料狀況和q線方程；熱量衡算回流比的影響和選擇。第十一章萃取重點(diǎn)：三角形相圖及其在單級(jí)萃取中的應(yīng)用；單級(jí)萃取計(jì)算。難點(diǎn)：三角形相圖及應(yīng)用。第十二章干燥重點(diǎn)：濕空氣的性質(zhì)；空氣濕度圖及其應(yīng)用；空氣對(duì)流干燥器的物料衡算和熱量衡算；物料含濕分性質(zhì)；恒定條件下的干燥速度和干燥時(shí)間。難點(diǎn)：空氣濕度圖及其應(yīng)用；物料衡算。五、實(shí)踐環(huán)節(jié) 獨(dú)立開課。六、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 教 學(xué) 內(nèi) 容授課學(xué)時(shí)緒 論2第一章 流體流動(dòng)8+2第二章 流體輸送機(jī)械6+2第三章 機(jī)械分離6第四章 傳熱8+2第七章 傳質(zhì)過(guò)程導(dǎo)論2第八章 吸收8+2第九章 蒸餾10+2第十一章 萃取6第十二章干燥6+2習(xí)題12七、考核方式 期末筆試八、推薦教材和教學(xué)參考書 教 材：化工原理，譚天恩，竇梅，周明華等編著，化學(xué)工業(yè)出版社 2008年。參考書：1、制藥化工原理，王志祥編著，化學(xué)工業(yè)出版社， 2005。2、化工原理， 姚玉英編著，