《化工原理》教學(xué)大綱

1、化工原理(一)教學(xué)大綱一、課程中英文名稱 中文名稱：化工原理 英文名稱：Principle of Chemical Engineering二、授課對(duì)象：化學(xué)工程與工藝專業(yè) 總學(xué)時(shí)110三、本課程與其他課程的了解 先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、機(jī)械制圖、物理、算法語(yǔ)言、數(shù)值方法、物理化學(xué) 后續(xù)課程：化工傳遞過(guò)程、化工分離工程、化工系統(tǒng)工程四、課程教學(xué)的目的 化工原理是化學(xué)工程與工藝類及相近專業(yè)的一門主干課，它以化工生產(chǎn)中的物理加工過(guò)程為背景，研究和探討化工生產(chǎn)中大規(guī)模改變物質(zhì)物理性質(zhì)的基本規(guī)律。通過(guò)課程教學(xué)，使學(xué)生掌握流體力學(xué)、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基本理論知識(shí)；掌握本課程的主要研究方法及主要單元

2、操作的基本原理、工藝計(jì)算和典型設(shè)備結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)。培養(yǎng)學(xué)生具備根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的特點(diǎn)，進(jìn)行“單元過(guò)程和設(shè)備”選擇的能力、過(guò)程的計(jì)算和設(shè)備設(shè)計(jì)的能力；具備進(jìn)行單元過(guò)程的操作和調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力；具備單元過(guò)程在操作中發(fā)生故障時(shí)如何尋找故障的原因并加以解決的能力；具備應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行單元操作輔助計(jì)算的能力；具備綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論和知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。五、課程教學(xué)的主要內(nèi)容化工原理（一）上的內(nèi)容為16點(diǎn) ，55學(xué)時(shí)；化工原理（一）下的內(nèi)容為712 ，55學(xué)時(shí) 1緒論（1學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：課程性質(zhì)、內(nèi)容、特點(diǎn)及研究學(xué)習(xí)方法；物料衡算；熱量衡算；單位制與單位換算。 重 點(diǎn)：物料

3、衡算；熱量衡算；單位制與單位換算。難 點(diǎn)：熱量衡算；單位換算。 2流體流動(dòng)（18學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：流體主要物性（粘度、密度）與壓強(qiáng)定義、單位與換算；流體靜力學(xué)平衡方程及其應(yīng)用；連續(xù)性方程及其應(yīng)用；柏努利方程及其應(yīng)用；穩(wěn)定流動(dòng)與不穩(wěn)定流動(dòng)；層流和湍流的基本特征與判別；雷諾準(zhǔn)數(shù)計(jì)算；流體管內(nèi)流速分布；湍流特性與邊界層概念；當(dāng)量直徑概念與計(jì)算；圓管與非圓管內(nèi)流動(dòng)阻力計(jì)算；局部阻力計(jì)算；簡(jiǎn)單管路與復(fù)雜管路設(shè)計(jì)型問(wèn)題和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；管路操作型問(wèn)題的定性分析；管路設(shè)計(jì)型及操作型問(wèn)題的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算；變截面、變壓頭流量計(jì)基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、測(cè)量原理及使用方法；最優(yōu)管徑的確定。 重 點(diǎn)：流體靜力學(xué)平衡方程及

4、其應(yīng)用；連續(xù)性方程及其應(yīng)用；柏努利方程及其應(yīng)用；層流和湍流的基本特征與判別；流動(dòng)阻力計(jì)算；簡(jiǎn)單管路與復(fù)雜管路設(shè)計(jì)型問(wèn)題和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；管路操作型問(wèn)題的定性分析。難 點(diǎn)：復(fù)雜管路設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；管路操作型問(wèn)題的定性分析。 3流體輸送機(jī)械（8學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：離心泵基本原理、構(gòu)造；離心泵基本方程式；離心泵主要特性參數(shù)、特性曲線、安裝高度、工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)；離心泵選用、安裝與操作；流體輸送設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；流體輸送操作型問(wèn)題的定性分析；往復(fù)泵、旋渦泵、旋轉(zhuǎn)泵等其他類型泵的結(jié)構(gòu)原理、特點(diǎn)與應(yīng)用；離心式風(fēng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、真空泵等氣體輸送機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)、工作

5、原理及應(yīng)用。 重 點(diǎn)：離心泵主要特性參數(shù)；特性曲線；安裝高度；工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)；離心泵選用、安裝與操作；流體輸送設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；流體輸送操作型問(wèn)題的定性分析。難 點(diǎn)：安裝高度；工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)；流體輸送操作型問(wèn)題的定性分析。 4流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)（7學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：過(guò)濾基本理論及基本參數(shù)；過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用；板框過(guò)濾機(jī)、葉濾機(jī)與轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理及計(jì)算；過(guò)濾操作型問(wèn)題的定性分析；間歇過(guò)濾機(jī)的最佳生產(chǎn)周期的定量計(jì)算；連續(xù)過(guò)濾機(jī)最佳轉(zhuǎn)速的確定；濾餅的可壓縮性；恒速過(guò)濾；離心分離原理與離心機(jī)；其他分離設(shè)備構(gòu)造、原理。 重 點(diǎn)：過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用；板框過(guò)濾機(jī)、葉濾機(jī)與

6、轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；過(guò)濾操作型問(wèn)題的定性分析；間歇過(guò)濾機(jī)的最佳生產(chǎn)周期的定量計(jì)算。 難 點(diǎn)：過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用；板框過(guò)濾機(jī)、葉濾機(jī)與轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；過(guò)濾操作型問(wèn)題的定性分析。 5顆粒的沉降（3學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：重力沉降與離心沉降基本公式；降塵室、沉降槽、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)、工作原理及降塵室生產(chǎn)能力，旋風(fēng)分離臨界直徑的計(jì)算；顆粒分級(jí)概念；粒級(jí)效率的概念。重 點(diǎn)：重力沉降與離心沉降基本公式；旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、工作原理。難 點(diǎn)：顆粒分級(jí)概念；粒級(jí)效率的概念。 6傳熱（18學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：傅立葉定律；平壁和圓筒壁定常熱傳導(dǎo)的計(jì)算；傳熱推動(dòng)力與熱阻的概念；

7、對(duì)流給熱方程及對(duì)流給熱系數(shù)；傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數(shù)；平均溫差；傳熱效率與傳熱單元數(shù)；強(qiáng)制對(duì)流、自然對(duì)流、冷凝和沸騰給熱系數(shù)的計(jì)算；熱輻射基本概念；波爾茲曼定律；克?；舴蚨?；固體間熱輻射；傳熱的設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題定量計(jì)算；傳熱操作型問(wèn)題定性分析；壁溫的計(jì)算；列管換熱器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工藝計(jì)算與選型；換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；強(qiáng)化傳熱過(guò)程的途徑；其他各種類型傳熱器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。 重 點(diǎn)：傅立葉定律；對(duì)流給熱方程及對(duì)流給熱系數(shù)；傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數(shù)；傳熱的設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題定量計(jì)算；傳熱操作型問(wèn)題定性分析；換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；強(qiáng)化傳熱過(guò)程的途徑；列管換熱器結(jié)構(gòu)、工藝計(jì)算與

8、選型。 難 點(diǎn)：總傳熱系數(shù)；傳熱操作型問(wèn)題的定量計(jì)算與定性分析；強(qiáng)化傳熱過(guò)程的途徑。 7蒸發(fā)（8學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：蒸發(fā)過(guò)程基本原理；溶液沸點(diǎn)升高與杜林規(guī)則；液柱靜壓對(duì)溶液沸點(diǎn)的影響；溫差損失；單效蒸發(fā)計(jì)算（包括水分蒸發(fā)量、蒸汽消耗量、有效溫度差及傳熱面積）；多效蒸發(fā)操作流程及原理；多效蒸發(fā)設(shè)計(jì)型問(wèn)題的新計(jì)算方法（矩陣法）；多效蒸發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)強(qiáng)度；強(qiáng)化蒸發(fā)過(guò)程及提高加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)程度的措施；蒸發(fā)器的分類、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及選用。 重 點(diǎn)：溶液沸點(diǎn)升高與杜林規(guī)則；單效蒸發(fā)原理及計(jì)算；多效蒸發(fā)原理設(shè)計(jì)型問(wèn)題新計(jì)算法（矩陣法）；提高加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)程度的措施；蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及選用。 難 點(diǎn)：

9、單效蒸發(fā)計(jì)算；多效蒸發(fā)設(shè)計(jì)型問(wèn)題新計(jì)算法（矩陣法）。 新知識(shí)點(diǎn)：多效蒸發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)概念。 8氣體吸收（16學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：吸收過(guò)程基本原理及流程；吸收的氣液相平衡關(guān)系及其應(yīng)用；擴(kuò)散基本原理與概念；費(fèi)克定律；等摩爾反向擴(kuò)散和單向擴(kuò)散；擴(kuò)散系數(shù)的估算；湍流中對(duì)流傳質(zhì)和雙膜理論；溫度、壓力對(duì)氣液相擴(kuò)散系數(shù)的影響。傳質(zhì)系數(shù)；總傳質(zhì)系數(shù)；總傳質(zhì)速率方程；傳質(zhì)阻力概念與計(jì)算；各種形式傳質(zhì)速率方程、傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；各種傳質(zhì)系數(shù)間關(guān)系；吸收與解吸的物料衡算；操作線方程；傳質(zhì)推動(dòng)力及其圖示方法；吸收劑最小用量、適宜用量的確定；傳質(zhì)單元的概念；傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算（吸收因數(shù)法和對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法）；計(jì)算機(jī)

10、數(shù)值積分法求解傳質(zhì)單元數(shù)；吸收塔和解吸塔的設(shè)計(jì)型（求填料層高度）與操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；吸收塔和解吸塔操作型問(wèn)題定性分析；吸收塔優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；吸收劑、解吸劑的選擇；非等溫吸收、多組分吸收、化學(xué)吸收簡(jiǎn)介。 重 點(diǎn)：費(fèi)克定律；等摩爾反向擴(kuò)散和單向擴(kuò)散；吸收與解吸的物料衡算；操作線方程；傳質(zhì)推動(dòng)力及其圖示方法；吸收塔和解吸塔的設(shè)計(jì)型與操作型問(wèn)題的定量計(jì)算；吸收塔和解吸塔操作型問(wèn)題定性分析。 難 點(diǎn)：吸收塔和解吸塔的操作型問(wèn)題定量計(jì)算與定性分析。 9液體精餾（12學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：理想溶液與非理想溶液；二元理想溶液汽液相平衡關(guān)系及圖示；揮發(fā)度與相對(duì)揮發(fā)度；精餾原理；精餾過(guò)程物料衡算；操作線方程；q線方程

11、；最小回流比的計(jì)算；適宜回流比的確定；理論塔板數(shù)計(jì)算（圖解法、捷算法、逐板計(jì)算法、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算）；塔板效率的計(jì)算；回流比、進(jìn)料狀況等參數(shù)對(duì)精餾過(guò)程的影響；精餾操作型問(wèn)題定性分析；精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；全回流操作與計(jì)算；多股進(jìn)料與側(cè)線出料精餾原理及計(jì)算；平衡蒸餾、簡(jiǎn)單蒸餾、間歇蒸餾、恒沸蒸餾、萃取蒸餾的工作原理、基本流程和特點(diǎn)。 重 點(diǎn)：二元理想溶液汽液相平衡關(guān)系及圖示；精餾過(guò)程物料衡算；操作線方程；q線方程；最小回流比的計(jì)算；回流比、進(jìn)料狀況等參數(shù)對(duì)精餾過(guò)程的影響；理論塔板數(shù)計(jì)算；精餾操作型問(wèn)題定性分析。 難 點(diǎn)：回流比、進(jìn)料狀況等參數(shù)對(duì)精餾過(guò)程的影響；精餾操作型問(wèn)題定性分析；多股進(jìn)料與側(cè)線出

12、料精餾原理及計(jì)算。 10氣液傳質(zhì)設(shè)備（4學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：板式塔主要類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；板式塔氣液相接觸狀況；板式塔水力學(xué)性能；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的常規(guī)設(shè)計(jì)；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的新設(shè)計(jì)方法（負(fù)荷性能圖法）；負(fù)荷性能圖的繪制；填料塔結(jié)構(gòu)及水力學(xué)性能；填料類型與特性。 重 點(diǎn)：板式塔水力學(xué)性能；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的常規(guī)設(shè)計(jì)；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的新設(shè)計(jì)方法（負(fù)荷性能圖法）；負(fù)荷性能圖的繪制。 難 點(diǎn)：塔板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)。 11干燥（11學(xué)時(shí)） 知識(shí)點(diǎn)：濕空氣的性質(zhì)與計(jì)算；空氣濕度圖及其應(yīng)用；濕空氣性質(zhì)的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算；空氣干燥器工作原理；干燥過(guò)程物料衡算和熱量衡算；干燥過(guò)程的工藝計(jì)算；濕物料中水分存在形態(tài)與分類；恒定干燥條件下干

13、燥速率與干燥時(shí)間的計(jì)算；數(shù)值積分法求降速階段干燥時(shí)間；提高干燥器熱效率的措施；干燥器優(yōu)化設(shè)計(jì)概念；各類干燥器的主要結(jié)構(gòu)、工作原理與特點(diǎn)。 重 點(diǎn)：濕空氣的性質(zhì)與計(jì)算；干燥過(guò)程物料衡算；熱量衡算；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時(shí)間的計(jì)算；提高干燥器熱效率的措施；常用干燥器的結(jié)構(gòu)與原理。 難 點(diǎn)：干燥過(guò)程熱量衡算；恒定干燥條件下干燥時(shí)間的計(jì)算。 12其它傳質(zhì)分離方法(4學(xué)時(shí))知識(shí)點(diǎn)：結(jié)晶原理；溶解度曲線；形成過(guò)飽和度的方法；結(jié)晶速率及影響因素；結(jié)晶過(guò)程的物料衡算和熱量衡算；結(jié)晶設(shè)備。吸附原理；常用吸附劑；吸附相平衡；吸附機(jī)理及吸附速率；吸附設(shè)備。膜分離 反滲透原理及工業(yè)應(yīng)用；超濾原理及工業(yè)應(yīng)用；電滲

14、析原理及工業(yè)應(yīng)用；氣體膜分離原理；膜分離設(shè)備。重 點(diǎn)：結(jié)晶原理；結(jié)晶速率及影響因素；結(jié)晶過(guò)程的物料衡算和熱量衡算；吸附機(jī)理及吸附速率；反滲透原理及工業(yè)應(yīng)用；超濾原理及工業(yè)應(yīng)用；電滲析原理及工業(yè)應(yīng)用；氣體膜分離原理。難 點(diǎn)：吸附機(jī)理及吸附速率。六、教材和主要參考資料 教 材：陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋.化工原理（第二版，上、下冊(cè)）M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 參考書： 1譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理（第二版，上、下冊(cè)）M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998. 2阮 奇，葉長(zhǎng)燊，黃詩(shī)煌.化工原理優(yōu)化設(shè)計(jì)與解題指南M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 3天津大學(xué)化工原理教研室編.化

15、工原理M. 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1990. 4叢德滋，叢 梅，方圖南.化工原理詳解與應(yīng)用M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 5姚玉英等編.化工原理例題與習(xí)題M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990. 6何洪朝，竇 梅，錢棟英.化工原理操作型問(wèn)題的分析M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998. 7陳世醒，張克錚，郭大光.化工原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)M. 北京：中國(guó)石化出版社，1998. 8楊祖榮.化工原理M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. 9McCabe W L, Smith J C. Unit operations of Chemical EngineeringM. 4th ed. McGraw-Hill, Inc., 1