化工原理教學(xué)大綱化學(xué)工程與工藝類(lèi)專(zhuān)業(yè)及相近

1、化工原理教學(xué)大綱技術(shù)基礎(chǔ)課/必修96/6閉卷，筆試齋齋課程：課程性質(zhì)： 學(xué)時(shí)/ 學(xué)分：考核方式： 大綱執(zhí)筆人：大綱審核人：課程名稱(chēng)：英文名稱(chēng)：化工原理Principles of Chemical Engineering選用：化工原理、主編、化學(xué)工業(yè)先修課程：適用專(zhuān)業(yè)：高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、計(jì)算技術(shù)化學(xué)工程與化工工藝類(lèi)專(zhuān)業(yè)及相近專(zhuān)業(yè)一、教學(xué)基本目標(biāo)化工原理課程是化學(xué)工程、化工工藝類(lèi)及相近專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課，學(xué)生在具備了必要的高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、計(jì)算技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)之后必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。化工原理的主要研究?jī)?nèi)容是以化工生產(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”?；?/p>

2、原理屬工科科學(xué)，用自然科學(xué)的原理、解釋和處理工程實(shí)際問(wèn)題。研究方法主要是理論和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究。本課程強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)、定量運(yùn)算和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)際相結(jié)合、提高分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。二、教學(xué)基本內(nèi)容緒論典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)例；化工單元操作的歷史梗概；本課程的性質(zhì)及要回答。第一章 流體概述 流體靜力學(xué)（16 學(xué)時(shí)，包括緒論）的兩種方法；流體的作用力和機(jī)械能；粘性定律。流體受力平衡的研究方法；壓強(qiáng)和勢(shì)能的分布；壓強(qiáng)的表示方法和換算；靜力學(xué)原理的工程應(yīng)用。守恒原理質(zhì)量守恒；流量，平均流速；能守恒原理的應(yīng)用；動(dòng)量守恒原理及其應(yīng)用。流體的機(jī)械能守恒（方程）；壓頭；機(jī)械流體的結(jié)構(gòu) 層流和湍

3、流的基本特征；定態(tài)和穩(wěn)態(tài)的概念；湍流強(qiáng)度和尺度的概念；邊界層及邊界層分離現(xiàn)象；管流數(shù)學(xué)描述的基本方法；剪應(yīng)力分布。流體的機(jī)械能損失沿程阻力損失（湍流阻力）的研究方法“黑箱法”；當(dāng)量的概念（當(dāng)量直徑，當(dāng)量長(zhǎng)度，當(dāng)量粗糙度）；局部阻力損失。管路計(jì)算 管路設(shè)計(jì)型計(jì)算的特點(diǎn)、計(jì)算方法（參數(shù)的選擇和優(yōu)化，常用流速）；管路操作型計(jì)算的特點(diǎn)、計(jì)算方法；阻力損失對(duì) 的影響；可壓縮流體管路阻力的計(jì)算方法；簡(jiǎn)單的分支管路和匯合管路的計(jì)算方法。流量和流速的測(cè)量 畢托管、流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理和計(jì)算方法。非流體的 非流體的基本特性；阻力計(jì)算。第二章 流體輸送機(jī)械（4 學(xué)時(shí)）管路特性 被輸送流體對(duì)輸送機(jī)械的能量要求；

4、管路特性方程；帶泵管路的分析方法過(guò)程分解法。離心泵 泵的輸液原理；影響離心泵理論壓頭的主要（流量、密度及氣縛現(xiàn)象等）；泵的功率、效率和實(shí)際壓頭；離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)方法；離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)；離心泵的安裝高度，汽蝕余量；離心泵的選用。其它泵 容積式泵的工作原理、特點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)方法（以往復(fù)泵為主）。氣體輸送機(jī)械 氣體輸送的特點(diǎn)及全風(fēng)壓的概念；氣體輸送機(jī)械的主要特性；風(fēng)機(jī)的選擇；壓縮機(jī)和真空泵的工作原理，獲得真空的方法。第三章 液體攪拌（2 學(xué)時(shí)）典型的工業(yè)攪拌問(wèn)題；攪拌的目的和方法；攪拌裝置，常用攪拌漿的型式，擋板及其它構(gòu)件；混合效果的度量（均勻性的標(biāo)準(zhǔn)偏差、分割尺度和分割強(qiáng)度）；混合機(jī)理；攪

5、拌功率；攪拌器經(jīng)驗(yàn)放大時(shí)需要解決。其它混合設(shè)備介紹。第四章 流體通過(guò)顆粒層的（5 學(xué)時(shí)）固定床 當(dāng)量和平均的方法；顆粒和床層的基本特性；固定床壓降的研究方法數(shù)學(xué)模型法；影響壓降的主要。過(guò)濾 過(guò)濾方法及常用過(guò)濾機(jī)的構(gòu)造；過(guò)濾過(guò)程數(shù)學(xué)描述（物料和過(guò)濾速率方程），過(guò)濾速率、推動(dòng)力和阻力的概念；過(guò)濾速率方程的積分應(yīng)用間接實(shí)驗(yàn)的參數(shù)綜合法；洗滌時(shí)間；過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力；加快過(guò)濾速率的途徑。第五章 顆粒的沉降和流態(tài)化(5 學(xué)時(shí))繞流基礎(chǔ) 兩類(lèi)() 問(wèn)題；表面曳力和形體曳力；球形顆粒的曳力系和外部數(shù)及定律。沉降 沉降運(yùn)動(dòng)極限處理方法；沉降速度及其計(jì)算；降塵室的流量、沉降面積和粒徑的關(guān)系；顆粒分級(jí)概念；旋風(fēng)分離

6、器的工作原理及影響性能的主要力學(xué)分離方法的選擇。，粒級(jí)效率的概念。流態(tài)化 流化床的工業(yè)應(yīng)用和典型結(jié)構(gòu)；流化床的主要特性；流化床的操作范圍(起始流化速度和帶出速度)。氣力輸送的實(shí)際應(yīng)用第六章 傳熱(12 學(xué)時(shí))傳熱過(guò)程 加熱和冷卻方法；傳熱速率。定律；常用工程材料的導(dǎo)熱系數(shù)；導(dǎo)熱問(wèn)題分析方法( 熱量和導(dǎo)熱速率式)；熱傳導(dǎo)一維導(dǎo)熱的計(jì)算。對(duì)流給熱冷卻定律變量分離法；自然對(duì)流的起因和影響；管內(nèi)層流給熱、管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流(湍流) 給熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)式；沸騰給熱和沸騰曲線；蒸汽冷凝給熱。輻射 單個(gè)物體的輻射和吸收特性(Stefan Bolt zmann定律，Kirchhof f 定律)；黑體和灰體；兩黑體間的相互

7、輻射；兩物體組成封閉系統(tǒng)中的輻射換熱計(jì)算。間壁換熱過(guò)程 熱量和傳熱速率式換熱過(guò)程的數(shù)學(xué)描述方法；傳熱平均溫度差，熱阻和傳熱系數(shù)工程處理方法；垢層熱阻，壁溫計(jì)算方法。傳熱計(jì)算 傳熱設(shè)計(jì)型問(wèn)題的參數(shù)選擇和計(jì)算方法；傳熱操作型問(wèn)題的和計(jì)算方法( 傳熱單元數(shù))；間歇傳熱過(guò)程計(jì)算的基本方法。換熱器 列管式換熱器的設(shè)計(jì)與選型；常用換熱器的結(jié)構(gòu)；換熱設(shè)備的強(qiáng)化和其它類(lèi)型。第七章 蒸發(fā)(4 學(xué)時(shí))蒸發(fā)過(guò)程及設(shè)備 工業(yè)蒸發(fā)實(shí)例；蒸發(fā)過(guò)程的目的、方法及特點(diǎn)；常用蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)；管內(nèi)氣液兩相型式；二次蒸汽和加熱蒸汽的能位差別；沸點(diǎn)升高和傳熱溫度差損失；加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性；蒸發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度。單效蒸發(fā)的計(jì)算 物料、熱量和

8、傳熱速率方程。第八章 氣體吸收 （10 學(xué)時(shí)）概述 工業(yè)吸收過(guò)程；氣體吸收的目的、原理及實(shí)施方法；吸收過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性與吸收劑的選擇原則。氣液相平衡定律，溫度、總壓對(duì)平衡的影響；相平衡與吸收過(guò)程的關(guān)系。擴(kuò)散與單相傳質(zhì) 分子擴(kuò)散與定律，擴(kuò)散系數(shù)；等分子反向擴(kuò)散、單向擴(kuò)散的概念；對(duì)流傳質(zhì)與傳質(zhì)分系數(shù)；傳質(zhì)與動(dòng)量、熱量傳遞的類(lèi)比；對(duì)流傳質(zhì)與有效膜模型（雙膜理論）。 相際傳質(zhì) 相際傳質(zhì)速率方程，傳質(zhì)分系數(shù)和總系數(shù)的關(guān)系；傳質(zhì)推動(dòng)力與傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系傳質(zhì)速率的工程處理方法；溶解度對(duì)兩相傳質(zhì)阻力分配的影響。吸收過(guò)程數(shù)學(xué)描述 低濃度氣體吸收的假定；物料、傳質(zhì)速率吸收過(guò)程數(shù)學(xué)描述方法； HOG,NOG 的分解變量分

9、離法；計(jì)算 NOG 的對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法和吸收因數(shù)法；物料衡算及操作線的含義。吸收過(guò)程設(shè)計(jì) 吸收過(guò)程設(shè)計(jì)中參數(shù)的選擇，指定分離要求下的最小液氣比；返混及其對(duì)過(guò)程的影響。吸收操作 操作型問(wèn)題題和解法，影響吸收結(jié)果的操作分析?；瘜W(xué)吸收化學(xué)反應(yīng)對(duì)吸收相平衡的影響；化學(xué)反應(yīng)對(duì)吸收速率的影響，增強(qiáng)因子。第九章 精餾 （14 學(xué)時(shí)）概述 典型工藝過(guò)程中的精餾操作，蒸餾操作的目的、原理及實(shí)施方法，蒸餾操作的經(jīng)濟(jì)性。雙組分溶液的汽液相平衡 相律的應(yīng)用；理想溶液的汽液相平衡及泡、計(jì)算；相對(duì)揮發(fā)度；非理想物系的活度系數(shù)計(jì)算(方程，方程)；平衡蒸餾與簡(jiǎn)單蒸餾。精餾 用傳質(zhì)觀點(diǎn)分析精餾原理；精餾過(guò)程數(shù)學(xué)描述元過(guò)程法；恒

10、摩爾流的簡(jiǎn)化假設(shè)，理論板和板效率工程簡(jiǎn)化處理方法；加料板上的過(guò)程分析；控制體物料和操作線方程。雙組分精餾的設(shè)計(jì)型計(jì)算 精餾設(shè)計(jì)型計(jì)算題；理論板數(shù)的逐板計(jì)算法；用圖解法分析精餾過(guò)程的方法；全回流和最少理論板數(shù)，最小回流比；加料熱狀態(tài)和回流比的選擇；雙組分精餾過(guò)程的其它類(lèi)型。雙組分精餾的操作型問(wèn)題 精餾操作型問(wèn)題制約和調(diào)節(jié)；靈敏板的概念。間歇精餾 間歇精餾過(guò)程的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。恒沸精餾與萃取精餾的基本概念。題；分離能力和物料對(duì)精餾操作的多組分精餾基礎(chǔ) 流程方案的選擇；泡近似法)；最小回流比及塔板數(shù)捷算法。 第十章 氣液傳質(zhì)設(shè)備 (4 學(xué)時(shí))氣液傳質(zhì)過(guò)程對(duì)塔設(shè)備的要求。計(jì)算；關(guān)鍵組分和物料(清晰分割

11、法、全回流板式塔 板上的氣液接觸狀態(tài)；塔內(nèi)非理想及其改善；漏液、液泛及有效操作范圍( 負(fù)荷性能圖)；常用塔板型式及其主要特性；篩板塔的計(jì)算方法及結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整；板式塔的效率。填料塔 常用填料及其特性( 比表面、空隙率、填料因子等)；氣液兩相在填料塔內(nèi)的壓降、最小噴淋密度和液泛現(xiàn)象；塔徑計(jì)算方法；填料塔內(nèi)的傳質(zhì)( 傳質(zhì)系數(shù)和HETP)。第十一章液液萃取(4 學(xué)時(shí))概述 液液萃取的工業(yè)實(shí)例；萃取的目的、原理和實(shí)施方法。、相平衡 三角形相圖；物料數(shù)。與杠桿定律；部分互溶物系的相平衡；分配系數(shù)與選擇性系萃取過(guò)程的計(jì)算 單級(jí)萃??；多級(jí)錯(cuò)流萃??；多級(jí)逆流萃取的系萃取操作的計(jì)算。萃取設(shè)備 常用萃取設(shè)備的工作

12、原理。計(jì)算方法；完全不互溶物超臨界萃取和液膜萃取 超臨界萃取的原理、實(shí)施方法及工業(yè)實(shí)例；液膜萃取的原理、實(shí)施方法及應(yīng)用實(shí)例。第十二章結(jié)晶算和熱量其它傳質(zhì)分離方法(6 學(xué)時(shí))結(jié)晶原理；晶習(xí)；溶解度曲線；形成過(guò)飽和度的方法；結(jié)晶速率及影響；結(jié)晶設(shè)備。；物料衡吸附 吸附原理；常用吸附劑；吸附相平衡；吸附機(jī)理及吸附速率；固定床吸附過(guò)程分析和床高計(jì)算；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；電滲析原理及工業(yè)應(yīng)用；氣體膜分離原理；膜分離設(shè)備。傳質(zhì)分離方法的選擇。第十三章熱質(zhì)同時(shí)傳遞的過(guò)程(4 學(xué)時(shí))熱、質(zhì)同時(shí)傳遞過(guò)程的工業(yè)實(shí)例；熱、質(zhì)同時(shí)傳遞過(guò)程的主要特點(diǎn)；過(guò)程的極限濕球溫度與絕熱飽和

13、溫度。第十四章固體干燥(6 學(xué)時(shí))概述 化工產(chǎn)品干燥實(shí)例；固體干燥的目的、原理及實(shí)施方法。干燥靜力學(xué) 濕空氣的狀態(tài)參數(shù)及其計(jì)算； I-H 圖及其應(yīng)用；水分在氣固兩相間的平衡。干燥動(dòng)力學(xué)恒定氣流條件下物料的干燥速率及臨界含水量。干燥過(guò)程計(jì)算 間歇干燥過(guò)程的干燥時(shí)間；連續(xù)干燥過(guò)程的特點(diǎn)，物料效率。常用干燥設(shè)備 選型原則；常用干燥設(shè)備的主要組成部分及特性。、建議教學(xué)進(jìn)度，熱量及熱第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章流體（16 學(xué)時(shí)，包括緒論）流體輸送機(jī)械（4 學(xué)時(shí)）液體攪拌（2 學(xué)分）流體通過(guò)顆粒層的（5 學(xué)時(shí)）顆粒的沉降和流態(tài)化(5 學(xué)時(shí))傳熱(12 學(xué)時(shí))蒸發(fā)(4 學(xué)時(shí))

14、氣體吸收 （10 學(xué)時(shí)）精餾 （14 學(xué)時(shí)）氣液傳質(zhì)設(shè)備 (4 學(xué)時(shí))第十一章液液萃取(4 學(xué)時(shí))第十二章其它傳質(zhì)分離方法(6 學(xué)時(shí)) 第十三章熱質(zhì)同時(shí)傳遞的過(guò)程(4 學(xué)時(shí))第十四章固體干燥(6 學(xué)時(shí))（化工原理實(shí)驗(yàn)另外單獨(dú)設(shè)課，化工原理課程設(shè)計(jì)也另外單獨(dú)設(shè)課）四、教學(xué)方法教學(xué)：培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、樹(shù)立工程觀點(diǎn)和掌握工程問(wèn)題的處理方法。在教學(xué)過(guò)程中，教師以科學(xué)的方法論為指導(dǎo)，“少而精、重基礎(chǔ)”的教學(xué)原則。通過(guò)啟發(fā)式和式教學(xué)激發(fā)學(xué)生的思維和學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到教師與學(xué)生的雙向互動(dòng)。課程框架：體現(xiàn)了“兩條主線、三個(gè)層次、兩類(lèi)問(wèn)題”的科學(xué)框架。兩條主線是指貫穿化工單元操作的傳遞過(guò)程主線和處理工程問(wèn)題的方法主線，體現(xiàn)了課程的科學(xué)性和系統(tǒng)性，教學(xué)按照 “過(guò)程分析過(guò)程的數(shù)學(xué)描述實(shí)例分析”方式展開(kāi)，體現(xiàn)“定性定量應(yīng)用”三個(gè)層次，應(yīng)用問(wèn)題按設(shè)計(jì)型和操作型分類(lèi)，從應(yīng)用中提煉工程觀點(diǎn)。教學(xué)：采用齋等編化工原理多課件，2002 年，化學(xué)工業(yè)。設(shè)有化工原理課程，展示、教學(xué)大綱、習(xí)題、思考題、授課教案、復(fù)習(xí)資料、三多素材等資源，并提供答疑留言板，具有雙向互動(dòng)