化學(xué)工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱

《化學(xué)工程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱（四年制本科.試行）課程編號：03021111課程性質(zhì)：專業(yè)必修課使用專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)開設(shè)學(xué)期：第七學(xué)期考核方式：閉卷筆試一、教學(xué)目的與任務(wù)《化學(xué)工程基礎(chǔ)》的教學(xué)目的是：通過學(xué)習(xí)化學(xué)工程方面的知識才是高學(xué)生在化學(xué)、化工的應(yīng)用開發(fā)方面的能力，使學(xué)生在科技成果轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)力的過程中較好地發(fā)揮應(yīng)有的作用。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，將學(xué)生培養(yǎng)成為既具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識，又能結(jié)合實(shí)際分析和解決實(shí)際問題的化學(xué)工作者?！痘瘜W(xué)工程基礎(chǔ)》的教學(xué)重點(diǎn)是：重點(diǎn)學(xué)習(xí)“三傳一反"的基本原理和方法，基本掌握流動體系的能量轉(zhuǎn)換及流體阻力等運(yùn)算、傳熱方程和傳熱強(qiáng)化途徑、典型換熱器計算、精餾中理論塔板數(shù)的求法、反應(yīng)器類型及反應(yīng)器體積的計算等。同時了解有關(guān)設(shè)備的性能和它所依據(jù)的理論，了解怎樣運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)分析和處理實(shí)際問題?！痘瘜W(xué)工程基礎(chǔ)》的研究方法主要是理論解析和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究，與相應(yīng)內(nèi)容安排6至8個實(shí)驗(yàn)。二、與其它專業(yè)課程的關(guān)系與《普通物理》、《高等數(shù)學(xué)》、《物理化學(xué)》等基礎(chǔ)主干課和專業(yè)基礎(chǔ)課聯(lián)系十分密切，應(yīng)在這三門先修課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)。為《有機(jī)化學(xué)》、《無機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》等化學(xué)專業(yè)課方面知識的實(shí)際運(yùn)用打下堅實(shí)的基礎(chǔ)?？倢W(xué)時為70學(xué)時（其中講授46學(xué)時，實(shí)驗(yàn)24學(xué)時），學(xué)時分配見下表。學(xué)時分配表章節(jié)標(biāo)題學(xué)時分配講授實(shí)驗(yàn)習(xí)題測試第1章緒論2第2章流體流動與輸送1212第3章傳熱過程83第4章傳質(zhì)過程（精餾或吸收）106第5章化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)基本原理83第6章均相反應(yīng)過程6合計4624講授內(nèi)容與要來：（分章節(jié)）本大綱根據(jù)教育部理科化學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會〃理科應(yīng)用化學(xué)專業(yè)化學(xué)教學(xué)基本內(nèi)容〃，以四年制本科人才培養(yǎng)規(guī)格為目標(biāo)，按照化學(xué)工程基礎(chǔ)學(xué)科的理論知識體系，提出了具體的教學(xué)要求。第一章結(jié)論【教學(xué)要求】1、基本掌握流動體系的能量轉(zhuǎn)換及流體阻力等運(yùn)算2、掌握傳熱方程和傳熱強(qiáng)化途徑及典型換熱器的計算。3、初步了解化工生產(chǎn)工藝與化工生產(chǎn)流程的概念。4、了解實(shí)驗(yàn)室研究與化工生產(chǎn)之間的差別。掌握化學(xué)工程學(xué)常用的幾個基本概念，掌握國際單位制、工程單位制及其換算。5、掌握化學(xué)工程學(xué)常用的幾個基本概念，掌握國際單位制、工程單位制及其換算。【教學(xué)內(nèi)容】1、化學(xué)工程基礎(chǔ)課程的性質(zhì)、內(nèi)容要求和學(xué)習(xí)方法2、化學(xué)工業(yè)概述1入化學(xué)工業(yè)發(fā)展概述2N我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)狀3入化學(xué)式業(yè)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢3、化工生產(chǎn)過程與化學(xué)工程學(xué)科1入化工生產(chǎn)工藝與流程2入三廢治理與環(huán)境保護(hù)3入化學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容4｝化學(xué)工程學(xué)常用的幾個基本概念4、國際單位制、工程單位制及其換算第二章流體流動與輸送【教學(xué)要求】1、掌握理想流體與實(shí)際流體的概念。2、掌握流體靜力學(xué)方程及應(yīng)用。3、掌握流體流動的基本原理和規(guī)律。4、掌握量綱分析方法求取阻力系數(shù)的方法。5、掌握流體流動時的物料衡算、能量轉(zhuǎn)換及流體在管道中的流動阻力等計算。6、掌握離心泵的構(gòu)造與工作原理及其主要性能參數(shù)，了解有關(guān)設(shè)備的性能和原理?！窘虒W(xué)內(nèi)容】1、流體靜力學(xué)1入密度與相對密度2N壓強(qiáng)3入流體靜力學(xué)方程4｝流體靜力學(xué)方程應(yīng)用舉例2、流體流動1入流體的流量與流速2N定常態(tài)流動與非定常態(tài)流動3入流動形態(tài)4｝牛頓粘性定律5入流動邊界層6｝動量傳遞概念7｝流速分布3、流體流動的物料衡算4、流體流動的能量衡算5、管內(nèi)流動阻力的計算1入沿程阻力損失計算與量綱分析方法2N局部阻力損失計算6、流體流量的測量1入孔板流量計2入轉(zhuǎn)子流量計7、流體輸送設(shè)備1入離心泵2入往復(fù)壓縮機(jī)與往復(fù)泵3入旋轉(zhuǎn)泵4｝真空泵第三章傳熱過程【教學(xué)要求】1、掌握傳導(dǎo)傳熱和對流傳熱的原理。2、掌握量綱分析方法求取傳熱膜系數(shù)的方法。3、掌握傳熱過程的計算及典型換熱器的基本原理和計算。4、能應(yīng)用斯蒂芬-波爾茲曼定律計算簡單的熱輻射問題。5、了解傳熱的三種基本方式與實(shí)現(xiàn)傳熱過程的重要設(shè)備。

6、了解基本類型換熱器的主要性能?！窘虒W(xué)內(nèi)容】1、熱傳導(dǎo)1k傅立葉定律2入導(dǎo)熱系數(shù)3入單層和多層平面壁的定常態(tài)熱傳導(dǎo)4｝單層和多層圓筒壁的定常態(tài)熱傳導(dǎo)2、對流傳熱1入牛頓冷卻定律2入有效膜的概念3N量綱分析方法求取膜系數(shù)4｝流體無相變時強(qiáng)制對流傳熱膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)式3、熱輻射1入基本概念2N斯蒂芬-波爾茲曼定律3N實(shí)際物體間的輻射能力4N實(shí)際物體間的輻射傳熱4、熱交換的計算1入熱流量方程與傳熱系數(shù)2入傳熱的平均溫度差5、間壁式熱交換器1入夾套式換熱器2入蛇管式換熱器3入套管式換熱器4｝列管式換熱器5入板式換熱器6入各種換熱器的比較和強(qiáng)化傳熱的途徑6、加熱技術(shù)1入高頻介質(zhì)加熱和微波加熱2入紅外線加熱技術(shù)第四章質(zhì)過程（精餾）【教學(xué)要求】1、了解傳質(zhì)過程的傳質(zhì)機(jī)理及傳質(zhì)分離的類型。2、掌握氣液相平衡關(guān)系與精餾操作線方程的應(yīng)用。3、掌握回流比與最小回流比的概念。4、掌握簡單蒸餾、精餾原理及理論塔板數(shù)的求法。5、了解多組分精餾和其他精餾方法。6、了解一些常用的傳質(zhì)設(shè)備。【教學(xué)內(nèi)容】1、傳質(zhì)分離過程概述1入傳質(zhì)分離操作在化工生產(chǎn)中的作用2入傳質(zhì)分離操作的種類2、氣液相平衡11x-y相圖2入氣液相平衡方程3、精餾原理1入精餾基本原理］2入精餾流程4、雙組分連續(xù)精餾的物料衡算和能量衡算1入恒物質(zhì)的量流假定2入物料衡算和能量衡算5、理論塔板數(shù)的計算1入逐板計算法2入圖解法3｝回流比的影響及選擇4｝進(jìn)料熱狀況的影響5入簡捷法求理論塔板數(shù)6｝塔板效率和實(shí)際塔板數(shù)6、間歇精餾1｝間歇精餾的特點(diǎn)2N恒回流比操作時間歇精餾計算7、多組分精餾和其他精餾方法簡介1入多組分精餾2N共沸精餾3N萃取精餾8、傳質(zhì)設(shè)備1入評價塔設(shè)備的指標(biāo)］2N填料塔3入板式塔第四章質(zhì)過程（吸收）第四章質(zhì)過程（吸收）【教學(xué)要求】1、了解傳質(zhì)過程的傳質(zhì)機(jī)理及傳質(zhì)分離的類型。2、掌握吸收過程中氣液相平衡關(guān)系與吸收速率方程的應(yīng)用。3、能根據(jù)吸收塔的物料衡算、吸收劑用量及操作線方程來對吸收塔進(jìn)行計算。4、了解吸收操作流程及吸收劑的選擇原則與多組分吸收原理。5、了解一些常用的傳質(zhì)設(shè)備?！窘虒W(xué)內(nèi)容】1、傳質(zhì)分離過程概述1入傳質(zhì)分離操作在化工生產(chǎn)中的作用2入傳質(zhì)分離操作的種類2、化工生產(chǎn)中的吸收操作1入吸收操作的類型2入吸收操作3入吸收劑的選擇3、氣液相平衡關(guān)系1入溶解度曲線2N亨利定律3N亨利定律的其它形式4N相平衡與吸收過程的關(guān)系4、吸收速率方程1入分吸收速率方程2入總吸收速率方程5、吸收塔的計算1、及收塔的物料衡算和操作線方程2入吸收劑用量的確定3入吸收塔塔徑的計算4｝吸收塔填料層高度的計算6、多組分吸收簡介7、傳質(zhì)設(shè)備1入傳質(zhì)設(shè)備評價塔設(shè)備的指標(biāo)］2N填料塔3入板式塔第五章化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)基本原理【教學(xué)要求】1、學(xué)習(xí)并掌握化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的基本知識和基本原理。2、了解建立宏觀反應(yīng)體系數(shù)學(xué)模型的思想方法和研究方法。3、掌握全混流、活塞流、軸向擴(kuò)散、多級全混流等流動模型概念。4、掌握基本反應(yīng)器對應(yīng)的流動模型、停留時間分布及其計算【教學(xué)內(nèi)容】1、工業(yè)反應(yīng)器的基本類型1｝間歇操作攪拌釜式反應(yīng)器2入連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器3入連續(xù)操作管式反應(yīng)器4N多釜串聯(lián)反應(yīng)器2、化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率1入反應(yīng)進(jìn)度2入轉(zhuǎn)化率3入收率和選擇性3、流動系統(tǒng)的反應(yīng)動力學(xué)1入流動系統(tǒng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)時間2N氣相反應(yīng)的膨脹因子3N氣相流動系統(tǒng)的動力學(xué)方程4、反應(yīng)器內(nèi)物料的流動模型1N全混流流動模型2入活塞流流動模型3入非理想流動模型5、反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時間分布1入分布函數(shù)的概念2入停留時間分布函數(shù)的測定3入停留時間分布函數(shù)的數(shù)字特征6、幾種流動模型的停留時間分布函數(shù)1N全混流流動模型2入活塞流流動模型3入多級全混流模型4｝軸向擴(kuò)散模型7、板式塔第六章均相反應(yīng)過程【教學(xué)要求】1、學(xué)習(xí)并了解均相反應(yīng)器內(nèi)物料的流動狀態(tài)對于反應(yīng)過程的影響掌握化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的基本知識和基本原理。2、掌握間歇操作反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行均相反應(yīng)時的有效體積計算。3、掌握連續(xù)操作管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行均相反應(yīng)時的有效體積計算。4、掌握連續(xù)操作釜式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行均相反應(yīng)時的有效體積計算。5、掌握多釜串聯(lián)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行均相反應(yīng)時的有效體積計算。6、掌握均相反應(yīng)過程的優(yōu)化與反應(yīng)器的選擇?！窘虒W(xué)內(nèi)容】1、均相反應(yīng)動力學(xué)2、間歇操作反應(yīng)器3、連續(xù)操作管式反應(yīng)器4、連續(xù)操作釜式反應(yīng)器5、多釜串聯(lián)反應(yīng)器6、均相反應(yīng)過程優(yōu)化和反應(yīng)器選擇1N以生產(chǎn)強(qiáng)度為優(yōu)化目標(biāo)2N以產(chǎn)率和選擇性為優(yōu)化目標(biāo)五、教材或主要參考書1、北京大學(xué)主編，《化學(xué)工程基礎(chǔ)》（第二版），高等教育出版社，1983年2、武漢大學(xué)主編，《化學(xué)工程基礎(chǔ)（面向21世紀(jì)教材》，高等教育出版社，2001年3、姚玉英、陳常貴、柴誠敬編，《化工原理》，天津大學(xué)出版社，1983年4、陳敏恒、叢德滋、方圖南主編，《化工原理》，化學(xué)工業(yè)出版社，1985年六、教學(xué)原則和方法1、教學(xué)原則（l）《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程的主要任務(wù)是介紹“流體流動"、"傳熱"、"傳質(zhì)"等"三傳"過程的基本原理及處理工程問題的思想方法，介紹化學(xué)反應(yīng)工程（"一反"）的基本原理及建立數(shù)學(xué)模型來解決實(shí)際問題的思想方法。因此，在教學(xué)中必須注意培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和想象能力，使學(xué)生學(xué)會分析、綜合、歸納、演繹、概括、類比等重要思想方法。（2）《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)題材的選擇，力求，少而精"緊密聯(lián)系學(xué)科發(fā)展要求，“流體流動"、"傳熱"、"傳質(zhì)"等"三傳"過程每種傳遞過程各占一章。因此，傳質(zhì)過程由典型的“精餾過程"或"吸收過程"中任選一章，在課時少的情況之下，保證課程體系的完整性，力求體現(xiàn)化學(xué)工程學(xué)科理論內(nèi)容的精華，著眼于為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。（3）針對理科學(xué)生缺乏工程技術(shù)知識的實(shí)際情況，用辯證唯物主義觀點(diǎn)揭示化學(xué)工程理論中的辯證關(guān)系，使學(xué)生既熟悉基礎(chǔ)理論，