化工原理教學大綱

化工原理教學大綱課程編號：095231課程名稱：化工原理學時/學分：96/6先修課程：高等數(shù)學，工程數(shù)學，普通物理，物理化學適用專業(yè)：應用化學開課系或教研室：化學化工系一'課程性質(zhì)與任務.課程性質(zhì)：化工原理屬工科科學，用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題。是學生在具備了必要的高等數(shù)學、普通物理、物理化學、計算技術等基礎知識之后必修的專業(yè)核心課。本課程強調(diào)工程觀點、定量運算和設計能力的訓練。強調(diào)理論和實際相結合、提高分析問題、解決問題的能力。.課程任務：化工原理的主要任務是研究化工生產(chǎn)中的各主要單元操作及典型設備的基本原理和計算方法。獲得化工計算及設計的基礎訓練，培養(yǎng)學生分析和解決有關化工操作中各種問題的能力，以便在化工生產(chǎn)、科研和設計工作中達到強化生產(chǎn)過程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高設備生產(chǎn)能力和效率、降低設備投資及產(chǎn)品成本、節(jié)能、防止污染及加速新技術開發(fā)等方面的目的。二'課程教學基本要求化工原理課程是理論性和實踐性都很強的學科。課堂教學采用多媒體方式，盡量系統(tǒng)而清晰地講授重要單元操作的基本原理、典型設備及計算方法，同時配合一定的教學模型、實驗等，做到理論聯(lián)系實際，使學生將掌握的知識向實踐能力轉化；培養(yǎng)應用化學專業(yè)的學生用工程技術的觀點和方法研究應用科學、尤其是科技開發(fā)中出現(xiàn)的問題c本課程課堂教學90學時，習題討論課6學時。三'課程教學內(nèi)容(-)本課程的性質(zhì)、地位、任務及單位制了解本課程的性質(zhì)、地位、任務及單位制。(-)流體流動.基本要求理解：流體的密度、比容、壓力的意義及計算；流量、流速、穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動；粘度、牛頓粘性定律、流體的流動形態(tài)、流體流動邊界層；阻力產(chǎn)生的原因；皮托管、孔板流量計和轉子流量計的測量原理及應用。掌握：流體靜力學方程式及其應用；流體流動系統(tǒng)的物料衡算、機械能衡算及柏努利方程的物理意義和應用，?阻力計算通式、直管阻力和局部阻力的計算；簡單管路的計算,復雜管路的計算。了解：因次分析法，非穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng)。點與難點：(1)重點：柏努利方程及其應用(包括延伸式；連續(xù)性方程；阻力計算)。(2)難點：柏努利方程的建立及其在工程上的應用；邊界層的概念，阻力產(chǎn)生的原因分析，計算方法；復雜管路的動態(tài)分析問題。(三)流體輸送機械L基本要求(1)理解：離心泵和往復泵的工作原理、性能參數(shù)及操作要點(2)掌握：離心泵的特性曲線的實驗測定、影響因素；管路特性曲線、泵的工作點及流量調(diào)節(jié)；離心泵安裝高度的確定、開停車操作要點、泵的選型。了解：離心式通風機的性能參數(shù)、特性曲線及選用。.重點與難點：(1)重點：離心泵(2)難點：離心泵的基本方程式；離心泵的安裝高度。(四)非均相混合物分離及固體流態(tài)化.基本要求(1)理解：重力沉降和離心沉降的基本原理；過濾操作基本原理、過濾基本方程式和過濾常數(shù)的測定。(2)掌握：沉降速度的計算方法；除塵室的計算、影響旋風分離器性能的主要因素及其選型；板框過濾機、葉濾機洗滌速率與過濾終了時速率的關系，過濾方程及其應用(包括間歇、連續(xù)過濾機的過濾時間，洗滌時間、生產(chǎn)能力的計算)。(3)了解：流化床壓降與速度關系、流化類型與不正常現(xiàn)象、流化床的操作范圍；過濾設備的基本結構；加快過濾速率的途徑；固定床壓降的研究方法——數(shù)學模型法；影響壓降的主要因素。.重點與難點：(1)重點：沉降速度的概念和計算；過濾基本方程式和恒壓過濾方程式。(2)難點：旋風分離器的工作原理及影響性能的主要因素，粒級效率的概念；過濾速率方程式及應用。(五)液體攪拌(自學內(nèi)容)(六)傳熱.基本要求(1)理解：熱傳導原理、傅立葉定律、平壁及園筒壁規(guī)定熱傳導及其計算；準數(shù)關聯(lián)式的實驗測定方法、使用范圍、各準數(shù)的表達式及物理意義。(2)掌握：對流傳熱基本原理、牛頓冷卻定律，對流傳熱系數(shù)的影響因素，?傳熱過程的計算(熱負荷、平均溫度差、總傳熱系數(shù)、壁溫的計算)，?傳熱效率和傳熱單元數(shù)法的應用；列管換熱器的結構特點。(3)了解：單個物體的輻射和吸收特性(StefanBoltzmann定律,Kirchhoff定律)；黑體和灰體；兩黑體間的相互輻射；兩物體組成封閉系統(tǒng)中的輻射換熱計算。.重點與難點：(1)重點：傳導傳熱，對流傳熱，傳熱計算，強化傳熱的途徑。(2)難點：總傳熱速率方程各項的意義及其計算；總傳熱方程與熱負荷之間的聯(lián)系，傳熱計算；因次分析法在建立對流傳熱系數(shù)關聯(lián)式的應用；影響對流傳熱系數(shù)的因素及不同情況下的幾種準數(shù)關聯(lián)式，?傳熱單元數(shù)法。(七)蒸發(fā)(自學內(nèi)容)(八)傳質(zhì)與分離過程概論.基本要求：(1)理解：傳質(zhì)分離方法；分子擴散；渦流擴散、相際間的傳質(zhì)；傳質(zhì)速率方程式。(2)掌握：傳質(zhì)分離方法的類型與選擇；相組成的表示方法及換算；相際間的對流傳質(zhì)模型——雙膜模型。(3)了解：擴散系數(shù)、溶質(zhì)滲透模型、表面更新模型。.重點與難點：(1)重點：總體流動對傳質(zhì)速率的影響，傳質(zhì)過程的基本計算方法。(2)難點：擴散速率方程式；相際間的對流傳質(zhì)模型。(九)氣體吸收.基本要求(1)理解：氣體在液體中溶解度、亨利定律、相平衡與吸收和解吸的關系、物料衡算及操作線的含義；(2)掌握：吸收速率方程，雙膜理論、相間傳質(zhì)速率方程、總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)；吸收塔的設計計算：包括吸收劑用量的計算和填料層高度的計算。(3)了解：化學反應對吸收相平衡的影響；化學反應對吸收速率的影響，增強因子。.重點與難點(1)重點：亨利定律及其在吸收中的應用；傳質(zhì)機理，傳質(zhì)速率方程和吸收速率方程的聯(lián)系和區(qū)別；常壓下單組分、低濃度吸收的計算；填料塔的結構；流體力學性能、操作極限。(2)難點：傳質(zhì)速率方程和吸收速率方程的聯(lián)系和區(qū)別；總傳質(zhì)數(shù)和氣膜，液膜傳質(zhì)分系數(shù)的關系；改變參量對吸收塔的設計和操作結果所產(chǎn)生的影響，填料塔的流體力學性能及操作極限。(十)液體精鐳L基本要求(1)理解：雙組分理想物系的相平衡一拉烏爾定律、露點方程、泡點方程、氣液平衡圖、相對揮發(fā)度；塔板上氣液流動情況、不正常操作狀況；板式塔的設計要點和負荷性能圖。(2)掌握：精t留原理、并用以分析精鐳過程；精t留塔的全塔物料衡算，精鐳段和提餛段操作線方程、q線方程及其物理意義、圖示和應用；雙組分精微塔設計型計算(圖解法及逐板計算法、捷算法、進料狀況的影響、回流比的選擇、實際板數(shù)的計算)；雙組分連續(xù)精福塔的操作型計算；非常規(guī)塔的計算(直接蒸汽加熱、多股進料、側線采出、不完全塔的計算)；板效率及其影響因素。(3)了解：間歇精偏過程的特點及應用場合，恒沸精鐳與萃取精微的基本概念，多組分精t留基礎。2.重點與難點(1)重點：雙組分連續(xù)精儲塔的工藝計算；影響精鐳的諸因素的分析；板式塔的結構；板式塔的流體力學性能，操作極限，板式塔的負荷性能圖。(2)難點：精屈原理；參量改變對塔的設計或操作結果的影響，板式塔的流體力學性能及操作極限。(十一)液液萃取L基本要求(1)理解：萃取過程的基本原理；三角形相圖及其應用；萃取劑的選擇依據(jù)。(2)掌握：三元物系的組成及液液相平衡表示方法；單級和多級萃取的計算方法。了解：液固浸取、超臨界萃取的概念；萃取設備的類型及結構特點。2.重點與難點：(1)重點：液液相平衡在三角形相圖上的表示方法及影響因素。(2)難點：利用三角形相圖進行萃取計算。(十二)固體干燥.基本要求(1)理解：濕空氣的性質(zhì)及其計算；干燥機理及物料所含水分性質(zhì)。(2)掌握：濕蛤圖的應用；干燥過程的物料衡算和熱量衡算「恒速、降速干燥階段的特點及影響因素；恒定干燥條件下干燥時間的計算。(3)了解：常用典型干燥器的工作原理及特點、選型原則。.重點與難點(1)重點：濕空氣的性質(zhì)，濕度圖及其應用；干燥過程的物料衡算和熱量衡算；干燥曲線和干燥速率曲線；干燥速度和干燥時間的計算。(2)難點：預熱及干燥過程中，濕空氣性質(zhì)的變化及其計算；干燥速度的變化及其干燥時間的計算。(十三)其它傳質(zhì)分離方法(自學內(nèi)容)四、學時分配表章節(jié)主要內(nèi)容課時備注(-)本課程的性質(zhì)、地位、任務及單位制2(二)流體流動16(三)流體輸送機械9(四)非均相混合物分離及固12體流態(tài)化（五）液體攪拌/自學（六）傳熱12（七）蒸發(fā)/自學(A)傳質(zhì)與分離過程概論3（九）氣體吸收13（十）液體精儲15（十一）液液萃取6（十二）固體干燥8（十三）其它傳質(zhì)分離方法/自學小計96/合計96五、教材及參考書教材：1.《化工原理》（上、下冊）.柴誠敬.高