化工基礎(chǔ)教學(xué)大綱

化學(xué)與化工學(xué)院化學(xué)教育專(zhuān)業(yè)《化工基礎(chǔ)》課程介紹課程代碼：課程名稱(chēng)：化工基礎(chǔ)（ElementaryChemicalEngineering）學(xué)分/學(xué)時(shí)：3/54課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)拓展課程課程修讀：必修先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等一、課程的性質(zhì)、目的《化工基礎(chǔ)》是一門(mén)理論親密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)用技術(shù)課程，它以化工生產(chǎn)為研究對(duì)象，以理論的應(yīng)用為重點(diǎn)，研究化工類(lèi)生產(chǎn)中含有共同特點(diǎn)的單元操作和化學(xué)反映器的基本原理，含有工程性、應(yīng)用性和綜合性的特點(diǎn)，是化學(xué)（教育）專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)帶有工程性質(zhì)的專(zhuān)業(yè)必修課，也是重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一?；せA(chǔ)課涉及的知識(shí)面廣，綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)，是化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科知識(shí)構(gòu)造中必不可少的構(gòu)成部分，肩負(fù)著由理及工、由基礎(chǔ)到專(zhuān)業(yè)的特殊使命。不僅培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)、提高學(xué)生工程應(yīng)用能力，并且有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)，全方面分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)際能力，在開(kāi)發(fā)學(xué)生智能及綜合能力培養(yǎng)等方面含有重要作用和不可替代的地位?！痘せA(chǔ)》課程重要講授化學(xué)工程學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生在含有無(wú)機(jī)、有機(jī)、分析、物化等課程知識(shí)的基礎(chǔ)上，熟悉化工生產(chǎn)的基本原理和掌握典型設(shè)備的基本知識(shí)，理解化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的重要內(nèi)容和辦法，以及對(duì)典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程有所認(rèn)識(shí)，學(xué)到應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)綜合解決問(wèn)題的辦法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究、科技開(kāi)發(fā)、科技管理以及分析和解決普通生產(chǎn)問(wèn)題的能力；提高學(xué)生科技創(chuàng)新和科技成果產(chǎn)業(yè)化的意識(shí)和能力。二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)基本規(guī)定第一章緒論（2學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容本章重要介紹化學(xué)工業(yè)的形成、發(fā)展、分類(lèi)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用；化工生產(chǎn)過(guò)程的基本特點(diǎn)、生產(chǎn)過(guò)程的分析和過(guò)程優(yōu)化；介紹化學(xué)工程學(xué)學(xué)科的基本狀況、化工基礎(chǔ)課程的基本內(nèi)容、重要研究辦法和重要概念。2、教學(xué)規(guī)定本章規(guī)定理解化學(xué)工業(yè)的形成、發(fā)展、分類(lèi)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用；化工生產(chǎn)過(guò)程的基本特點(diǎn)、生產(chǎn)過(guò)程的分析和過(guò)程優(yōu)化；理解并掌握化學(xué)工程學(xué)學(xué)科的基本狀況、化工基礎(chǔ)課程的基本內(nèi)容、重要研究辦法和重要概念。第二章典型化工產(chǎn)品工藝學(xué)（4學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容以三種典型化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程（硫酸生產(chǎn)、丙烯腈生產(chǎn)和合成氨生產(chǎn)）為例，重要研究化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的原料特點(diǎn)、生產(chǎn)原理、工藝流程、最適宜操作條件以及所用核心機(jī)械設(shè)備的構(gòu)造與優(yōu)化操作。2、教學(xué)規(guī)定學(xué)生在認(rèn)識(shí)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的基礎(chǔ)上，從中歸納出有關(guān)的單元操作和工業(yè)反映過(guò)程，為后來(lái)學(xué)習(xí)傳遞過(guò)程和化學(xué)反映工程作好鋪墊。第三章流體流動(dòng)過(guò)程及流體輸送設(shè)備（12學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容流體靜力學(xué)基本方程式、流體在管內(nèi)流動(dòng)、流體的流動(dòng)現(xiàn)象、流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力、管路計(jì)算、流量測(cè)量、液體輸送設(shè)備。2、教學(xué)規(guī)定理解固體、液體和氣體外在宏觀性質(zhì)的特點(diǎn)及持續(xù)介質(zhì)假定的意義；流動(dòng)邊界層的構(gòu)造及在化工過(guò)程中的意義；流體動(dòng)力學(xué)相似準(zhǔn)則及運(yùn)動(dòng)方程無(wú)因次化的意義。理解流體所受各力的基本特性；衡算體系控制體與控制面的概念；測(cè)速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量原理及選用要點(diǎn)；離心泵的工作原理及汽傅現(xiàn)象和汽蝕現(xiàn)象的區(qū)別。掌握流動(dòng)體系的共性與分類(lèi)；質(zhì)量守恒定律推導(dǎo)持續(xù)性方程；牛頓粘性定律、傅立葉定律、費(fèi)克定律所表述的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用的條件；圓管內(nèi)的流速分布以及柏努利方程解決流體流動(dòng)體系的有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題；純熟運(yùn)用流體靜力學(xué)基本方程，純熟應(yīng)用雷諾準(zhǔn)數(shù)判斷流體流動(dòng)類(lèi)型；直管阻力損失局部阻力損失的計(jì)算要點(diǎn)及辦法；離心泵的工作原理及操作要點(diǎn)；泵的安裝高度計(jì)算辦法。重點(diǎn)：流體受力，流動(dòng)體系的分類(lèi)，流型判斷，流體靜力學(xué)基本方程，流體在管內(nèi)流動(dòng)的持續(xù)性方程與柏努利方程，圓管內(nèi)的流速分布以及阻力損失的計(jì)算，流量計(jì)的測(cè)量原理及應(yīng)選用和離心泵的安裝高度。傳熱過(guò)程及換熱器（10學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容傳熱的三種基本方式、傅立葉定律、平壁及圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計(jì)算、對(duì)流傳熱的分析、壁面與流體間的對(duì)流傳熱速率、能量衡算、總傳熱速率方程和總傳熱系數(shù)、平均溫度差、對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式、對(duì)流傳熱系數(shù)的影響因素和因次分析、無(wú)相變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)、壁溫的估算、換熱器的類(lèi)型,列管式換熱器的基本型式和設(shè)計(jì)計(jì)算、新型換熱器、強(qiáng)化傳熱的途徑。2、教學(xué)規(guī)定理解化工生產(chǎn)的換熱方式、慣用加熱與冷卻介質(zhì)及典型的換熱設(shè)備；對(duì)流傳熱過(guò)程常見(jiàn)形式；慣用保溫隔熱材料的性能與選用；換熱器的類(lèi)型和構(gòu)造型式。理解各準(zhǔn)數(shù)式的應(yīng)用條件、特性尺寸及定性溫度，針對(duì)不同的對(duì)流傳熱過(guò)程能對(duì)的選擇對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)計(jì)算式；通過(guò)分析間壁對(duì)流傳熱過(guò)程各單元傳熱系數(shù)的相對(duì)大小擬定傳熱強(qiáng)化的重點(diǎn)，認(rèn)識(shí)污垢熱阻對(duì)傳熱速率的影響及有關(guān)的計(jì)算。純熟掌握多層平壁與多層圓筒壁熱通量的計(jì)算；通過(guò)固體壁面的熱損失的計(jì)算辦法；能純熟計(jì)算過(guò)程的傳熱負(fù)荷、傳熱推動(dòng)力及總傳熱系數(shù)；對(duì)流給熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)計(jì)算式中各準(zhǔn)數(shù)的定義及意義；列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：多層平壁與多層圓筒壁熱通量的計(jì)算；傳熱過(guò)程的熱負(fù)荷、傳熱推動(dòng)力及總傳熱系數(shù)的計(jì)算；固體壁面的熱損失的計(jì)算；不同對(duì)流傳熱過(guò)程對(duì)應(yīng)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的選擇與計(jì)算；列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)。第五章傳質(zhì)過(guò)程及塔設(shè)備（16學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容傳質(zhì)機(jī)理和傳質(zhì)過(guò)程的普通規(guī)律，吸取和精餾傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力，吸取相平衡和吸取速率，進(jìn)行填料塔計(jì)算；雙組分物系的汽液相平衡，持續(xù)精餾的物料衡算和精餾塔的有關(guān)計(jì)算。介紹新型傳質(zhì)分離技術(shù)特點(diǎn)和設(shè)備。2、教學(xué)規(guī)定理解傳質(zhì)機(jī)理和傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力，重點(diǎn)重點(diǎn)掌握相構(gòu)成的表達(dá)辦法，亨利定律、空塔氣速和填料塔徑計(jì)算。吸取的雙膜理論、吸取操作線方程，適宜液氣比和吸取劑用量的擬定，傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度，填料吸取塔填料層高度的計(jì)算，填料塔正常操作范疇的擬定。雙組分物系的氣液相平衡，持續(xù)精餾的物料衡算，最小回流比和理論塔板數(shù)的計(jì)算。難點(diǎn)：吸取的相平衡；填料吸取塔填料層高度的計(jì)算；雙組分物系的氣液相平衡；精餾塔理論塔板數(shù)。工業(yè)化學(xué)反映過(guò)程及反映器（8學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容介紹工業(yè)反映的特性、化學(xué)反映工程的任務(wù)和研究辦法，抱負(fù)反映器的構(gòu)造、基本計(jì)算、性能表征和選擇，RTD和實(shí)際反映器，氣固相反映及反映器等。2、教學(xué)規(guī)定理解工業(yè)反映的特性、化學(xué)反映工程的任務(wù)和研究辦法。掌握抱負(fù)反映器的構(gòu)造、分類(lèi)和特點(diǎn)，用RTD描述抱負(fù)反映器和實(shí)際反映器性能；氣固相催化反映過(guò)程的機(jī)理，固定床催化反映器和流化床催化反映器的性能。難點(diǎn)：抱負(fù)反映器的構(gòu)造及其計(jì)算。用E(τ)和F(τ)擬定反映器內(nèi)物料的流況、用方差定性判斷反映器內(nèi)物料的返混程度和反映器性能。反映器基本方程計(jì)算停留時(shí)間、有效容積、反映轉(zhuǎn)化率。工業(yè)過(guò)程開(kāi)發(fā)與評(píng)價(jià)（2學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容介紹化工過(guò)程開(kāi)發(fā)在化學(xué)工業(yè)中的作用，化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的重要概念、基本環(huán)節(jié)和辦法，技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要辦法和指標(biāo)，化工過(guò)程開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的放大辦法。2、教學(xué)規(guī)定規(guī)定學(xué)生理解化工過(guò)程開(kāi)發(fā)在化學(xué)工業(yè)中的作用，化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的重要概念、基本環(huán)節(jié)和辦法，技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要辦法和指標(biāo)，掌握化工過(guò)程開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的放大辦法。三、學(xué)時(shí)分派第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章學(xué)時(shí)2412101682累計(jì)54四、課程考核考核方式為期末閉卷考試?？己四Ｊ綖锳類(lèi)即過(guò)程考核+期末考核；總評(píng)成績(jī)的構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)的形式與所占總評(píng)成績(jī)的比例為20%；半期考試的成績(jī)所占總評(píng)成績(jī)的比例為20%；期末考試的成績(jī)所占總評(píng)成績(jī)的比例為60%?；蛘咂綍r(shí)成績(jī)的形式與所占總評(píng)成績(jī)的比例為30%；期末考試的成績(jī)所占總評(píng)成績(jī)的比例為70%。五、指定教材1.張近．《化工基礎(chǔ)》．第二版，高等教育出版社，1月。六、參考教材1.陳敏恒等.《化工原理》（上、下）.化學(xué)工業(yè)出版社，2.武漢大學(xué)主編.《化學(xué)工程基礎(chǔ)》.第二版，高等教育出版社，3.李德華.《化學(xué)工程基礎(chǔ)》.第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，編制者：審定者：教研室主任：分管系主任：制訂日期：08月《化工原理（下冊(cè)）》教學(xué)大綱課程名稱(chēng)：化工原理（上）（UnitOperationsofChemicalEngineering）課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課程代碼：6學(xué)分：4總學(xué)時(shí)：72合用專(zhuān)業(yè)：應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等教學(xué)對(duì)象：化學(xué)工程與工藝、生物工程、資源環(huán)境和制藥工程等專(zhuān)業(yè)一、課程的性質(zhì)、目的《化工原理》課程是化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)及相近專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課程，是學(xué)生在含有了必要的高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)之后所必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門(mén)工程學(xué)科的課程。本課程的目的是使學(xué)生掌握研究化工生產(chǎn)中多個(gè)單元操作的基本原理，過(guò)程設(shè)備和計(jì)算辦法。培養(yǎng)學(xué)生含有運(yùn)用課程有關(guān)理論來(lái)分析和解決化工生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題的能力，并為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)是規(guī)定學(xué)生純熟掌握最基本的單元操作的基本概念和基礎(chǔ)理論，對(duì)單元過(guò)程的典型設(shè)備含有基礎(chǔ)的判斷和選擇能力；掌握本大綱所規(guī)定的單元操作的基本計(jì)算辦法，常見(jiàn)過(guò)程的計(jì)算和典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算或選型；熟悉運(yùn)用過(guò)程的基本原理，根據(jù)生產(chǎn)上的具體規(guī)定，對(duì)各單元操作進(jìn)行調(diào)節(jié)；在理解化工生產(chǎn)中各單元操作中的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，能夠提出強(qiáng)化和改善過(guò)程的方法。二、教學(xué)內(nèi)容與規(guī)定第五章精餾（20學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容相律和拉烏爾定律、相對(duì)揮發(fā)度、兩組分抱負(fù)溶液的氣液平衡相圖、兩組分非抱負(fù)溶液的氣液平衡相圖、平衡蒸餾和簡(jiǎn)樸蒸餾、精餾原理和流程、兩組分持續(xù)精餾的計(jì)算、間歇精餾、恒沸精餾、萃取精餾和多組分精餾。2、教學(xué)規(guī)定理解持續(xù)精餾塔的熱量衡算；間歇精餾操作的特點(diǎn)，餾出液和殘液量和汽化量的擬定，回流比恒定的間歇精餾計(jì)算；恒沸精餾的普通流程及合用場(chǎng)合；萃取精餾的普通流程和合用場(chǎng)合；多組分精餾的汽液平衡關(guān)系，理論塔板數(shù)的計(jì)算環(huán)節(jié)。理解提餾塔型式及合用場(chǎng)合，物料衡算，操作線方程，理論塔板數(shù)的擬定；直接水蒸汽加熱精餾塔型式及合用場(chǎng)合，物料衡算，操作線方程，理論塔板數(shù)的擬定。掌握液體蒸餾分離原理；抱負(fù)溶液汽液相平衡關(guān)系，汽液相平衡圖，汽液相平衡關(guān)系式，揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度；平衡蒸餾及其計(jì)算，簡(jiǎn)樸蒸餾及其計(jì)算；精餾操作原理，過(guò)程特點(diǎn)；理論板的概念，塔板效率定義及計(jì)算，恒摩爾流模型及成立的條件；精餾塔的物料衡算，精餾段和提餾段操作線方程及操作線；五種進(jìn)料熱狀態(tài)，進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)塔內(nèi)摩爾流率的影響，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)和進(jìn)料線；求解理論塔板數(shù)的逐板計(jì)算法和圖解法；適宜進(jìn)料位置；最小回流比和適宜回流比的擬定，全回流操作最少理論板數(shù)的擬定；理論塔板數(shù)的簡(jiǎn)捷計(jì)算法。第六章吸?。?0學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容氣體的溶解度、亨利定律、吸取劑的選擇、分子擴(kuò)散與菲克定律、擴(kuò)散系數(shù)、對(duì)流傳質(zhì)、吸取過(guò)程的機(jī)理、吸取速率方程式、吸取塔的物料衡算與操作線方程、吸取劑用量的擬定、塔徑的計(jì)算、填料層高度的計(jì)算、理論板層數(shù)的計(jì)算、吸取系數(shù)的測(cè)定、吸取系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式、吸取系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式2、教學(xué)規(guī)定理解平衡線為曲線時(shí)傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算的圖解積分法和數(shù)值積分法；高濃度非等溫氣體吸取的特點(diǎn)，高濃度吸取傳質(zhì)單元數(shù)和填料層高度的計(jì)算辦法，絕熱吸取平衡關(guān)系；傳質(zhì)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方程和準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式；化學(xué)吸取液膜中的濃度分布，化學(xué)吸取的速率和增強(qiáng)因子。理解影響填料塔吸取效能的重要因素，填料吸取塔的操作與調(diào)節(jié)，操作型計(jì)算；解吸塔的最小氣液比，解吸氣體用量的擬定，解吸塔填料層高度計(jì)算；傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定；化學(xué)吸取的特點(diǎn)及計(jì)算。掌握氣液相平衡關(guān)系：氣體溶解度，相平衡關(guān)系的四種體現(xiàn)形式，相平衡系數(shù)及其影響因素；相際傳質(zhì)環(huán)節(jié)，雙膜理論，相內(nèi)傳質(zhì)速率方程，相內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)間的換算，相際傳質(zhì)速率方程，相際傳質(zhì)系數(shù)和相內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)間的關(guān)系，相際傳質(zhì)系數(shù)間的換算，氣相擴(kuò)散控制和液相擴(kuò)散控制；吸取塔的物料衡算及操作線方程，吸取塔的最小液氣比，吸取劑用量的擬定，低濃度吸取填料層高度的計(jì)算辦法，傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)的概念，平衡線為直線時(shí)傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算。第七章蒸餾和吸取塔設(shè)備（12學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容板式塔:塔板類(lèi)型、板式塔的流體力學(xué)性能、浮閥塔設(shè)計(jì)、塔板效率。填料塔:填料塔的流體力學(xué)性能、填料塔的設(shè)計(jì)、填料塔附件。2、教學(xué)規(guī)定理解填料塔的附屬構(gòu)件的構(gòu)造形式及其作用。理解浮閥塔工藝尺寸的設(shè)計(jì)辦法；浮閥塔的流體力學(xué)校核及負(fù)荷性能圖，操作彈性的擬定；填料層塔高和塔徑的計(jì)算。掌握氣液傳質(zhì)設(shè)備的性能指標(biāo)；多個(gè)塔板的構(gòu)造形式和作用原理；浮閥塔的氣液流程和塔板壓降，不正常操作的現(xiàn)象、因素和避免方法；填料的性能參數(shù)；填料塔流體力學(xué)性能，載點(diǎn)和泛點(diǎn)。第八章干燥（20學(xué)時(shí)）1、教學(xué)內(nèi)容濕空氣的性質(zhì)及其濕度圖；干燥過(guò)程的物料衡算和熱量衡算；固體物料在干燥過(guò)程中的平衡關(guān)系與速率關(guān)系；干燥器。H-I圖的應(yīng)用，濕空氣在干燥過(guò)程狀態(tài)的變化，干燥過(guò)程的物熱衡算，干燥速率的定義及其干燥速率曲線，恒速和降速干燥階段干燥時(shí)間的計(jì)算，慣用干燥器的型式及其應(yīng)用。2、教學(xué)規(guī)定理解干燥器的型式和分類(lèi)，并流、逆流和錯(cuò)流干燥過(guò)程的特點(diǎn)，干燥器的性能指標(biāo)及干燥器選型原則；多個(gè)慣用干燥器的構(gòu)造形式、作用原理和優(yōu)缺點(diǎn)。理解恒速干燥段的干燥速率和干燥時(shí)間計(jì)算，降速干燥段的干燥速率和干燥時(shí)間計(jì)算；干燥過(guò)程中物料溫度的變化規(guī)律，氣體狀態(tài)的變化規(guī)律。掌握對(duì)流干燥的特點(diǎn)，加熱干燥的類(lèi)別；濕氣體的九個(gè)性質(zhì)：干球溫度，濕球溫度，露點(diǎn)溫度，絕熱飽和溫度，濕度，相對(duì)濕度，濕比熱，濕比容，濕焓，它們的定義、計(jì)算式和影響因素，濕度圖的使用方法；物料濕分的表達(dá)辦法及其換算，濕分在氣體和固體間的平衡關(guān)系，結(jié)合水分、非結(jié)合水分、自由水分和平衡水分的概念；干燥速率