《化工原理》教學(xué)大綱

《化工原理》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03134131課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（理論48學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)C（1）、大學(xué)物理（1）、材料物理化學(xué)（2）等后續(xù)課程：化學(xué)電源設(shè)計與制造等適用專業(yè)：新能源材料與器件開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《化工原理》是新能源材料與器件專業(yè)本科學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程。本課程主要講授動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過程所遵循的基本規(guī)律以及單元操作所用典型設(shè)備的構(gòu)造和工藝尺寸的計算。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會運用三傳的基本原理解決新能源材料、化學(xué)和環(huán)境等工程領(lǐng)域?qū)嶋H問題的基本方法，培養(yǎng)和提升學(xué)生的綜合素質(zhì)及綜合能力，同時為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：理解動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過程所遵循的基本規(guī)律，掌握化工各個物理單元操作的基本概念、基本原理和基本計算；了解各單元操作常用設(shè)備的結(jié)構(gòu)，理解其工作原理，掌握典型設(shè)備的構(gòu)造及工藝尺寸的計算或設(shè)備的選型；能將相關(guān)的理論基礎(chǔ)知識、工程基礎(chǔ)知識用于新能源領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標2：培養(yǎng)學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際、綜合運用三傳知識表述和分析新能源材料與器件領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題；能夠在工程計算中正確查閱工程手冊，獲取有關(guān)參數(shù)。課程目標3：培養(yǎng)學(xué)生的工程觀，學(xué)會從工程實際出發(fā)，運用工程觀點從多種角度，尤其是經(jīng)濟角度考慮技術(shù)問題，對新能源領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進行建模并求解。課程目標4：培養(yǎng)學(xué)生具有堅定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀；培養(yǎng)學(xué)生理論和實際相結(jié)合、獨立思考和團結(jié)合作相結(jié)合、創(chuàng)新思維和經(jīng)驗知識相結(jié)合解決實際問題的綜合素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、良好的勞動習(xí)慣和實事求是的科學(xué)態(tài)度。三、課程目標與畢業(yè)要求《化工原理》課程教學(xué)目標對新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.1掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識、工程基礎(chǔ)知識，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標1：理解動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過程所遵循的基本規(guī)律，掌握化工各個物理單元操作的基本概念、基本原理和基本計算；了解各單元操作常用設(shè)備的結(jié)構(gòu)，理解其工作原理，掌握典型設(shè)備的構(gòu)造及工藝尺寸的計算或設(shè)備的選型；能將相關(guān)的理論基礎(chǔ)知識、工程基礎(chǔ)知識用于新能源領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。H1.2能運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識對新能源材料與器件領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進行建模并求解。課程目標3：培養(yǎng)學(xué)生的工程觀，學(xué)會從工程實際出發(fā)，運用工程觀點從多種角度，尤其是經(jīng)濟角度考慮技術(shù)問題，對新能源材料與器件領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進行建模并求解。課程目標4：培養(yǎng)學(xué)生具有堅定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價值觀；培養(yǎng)學(xué)生理論和實際相結(jié)合、獨立思考和團結(jié)合作相結(jié)合、創(chuàng)新思維和經(jīng)驗知識相結(jié)合解決實際問題的綜合素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、良好的勞動習(xí)慣和實事求是的科學(xué)態(tài)度。2.問題分析2.2能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基本原理，對新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題進行表述。課程目標2：培養(yǎng)學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際、綜合運用三傳知識表述和分析新能源領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題；能夠在工程計算中正確查閱工程手冊，獲取有關(guān)參數(shù)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.流體流動的規(guī)律1.1流體的基本性質(zhì)1.2流體靜力學(xué)1.3流體流動的基本方程1.4流體流動現(xiàn)象1.5流體在管內(nèi)的流動阻力教學(xué)要求：了解流體的壓縮性，掌握流體的密度、壓強等主要物理量的定義、單位及其換算；理解流體靜力學(xué)基本方程式的推導(dǎo)，掌握流體靜力學(xué)基本方程；掌握流量方程、連續(xù)性方程和柏努利方程；理解流體阻力產(chǎn)生的原因，掌握流體的流動類型、雷諾數(shù)及其計算；了解圓形管內(nèi)流體流動的速度分布及邊界層的基本概念，掌握流體在圓形直管內(nèi)的阻力計算；了解非圓形管內(nèi)阻力的計算、當(dāng)量直徑及局部阻力的計算。重點：流體靜力學(xué)基本方程；流體流動基本方程。難點：流體流動基本方程的推導(dǎo)及其應(yīng)用；流體在管內(nèi)的流動阻力。81、2、3、42.流體輸送機械2.1離心泵2.2其他類型液體輸送機械2.3氣體輸送和壓縮機械教學(xué)要求：了解流體輸送機械的分類，理解離心泵的工作原理；掌握離心泵的基本結(jié)構(gòu)、主要性能和特性曲線，掌握離心泵工作點的確定、流量調(diào)節(jié)以及離心泵的操作；了解往復(fù)泵的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、性能參數(shù)、流量調(diào)節(jié)；了解常用氣體輸送機械的主要構(gòu)造和工作原理、性能參數(shù)和特性曲線。重點：流體輸送機械的分類；離心泵的工作原理及流量調(diào)節(jié)；往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)。難點：離心泵的結(jié)構(gòu)、主要性能和特性曲線；離心泵流量調(diào)節(jié)。41、2、3、43.非均相物系的分離和固體流態(tài)化3.1沉降3.2過濾3.3固體流態(tài)化教學(xué)要求：了解非均相物系分離的一般方法，掌握重力沉降和離心沉降的基本公式；了解離心分離和旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理；了解過濾操作的基本概念和常用設(shè)備，理解過濾基本方程式；了解固體流態(tài)化。重點：重力沉降、離心沉降、過濾操作的基本概念。難點：過濾基本方程式；固體流態(tài)化。41、2、44.傳熱4.1熱傳導(dǎo)4.2對流傳熱概述4.3傳熱過程計算4.4輻射傳熱4.5換熱器教學(xué)要求：掌握傳熱的三種基本方式及其特點，掌握熱傳導(dǎo)的基本定律；理解對流傳熱基本原理，了解對流傳熱的影響因素及相變對流傳熱的特點；掌握傳熱過程的計算；了解輻射傳熱的基本理論和計算；了解列管式換熱器及其他類型換熱器的特點和選用（或設(shè)計）。重點:熱傳導(dǎo)的基本定律；對流傳熱；傳熱過程的計算；列管式換熱器。難點:對流傳熱基本原理；輻射傳熱；對流傳熱系數(shù)；列管式換熱器的設(shè)計。81、2、3、45.蒸發(fā)的原理及典型設(shè)備5.1蒸發(fā)設(shè)備5.2單效蒸發(fā)5.3多效蒸發(fā)教學(xué)要求：了解蒸發(fā)操作的特點和常用蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、特點和應(yīng)用場合；掌握單效蒸發(fā)過程及其計算，理解多效蒸發(fā)操作的流程及最佳效數(shù)。重點:蒸發(fā)操作的特點；單效蒸發(fā)。難點:多效蒸發(fā)。41、2、46.精餾的原理及典型設(shè)備6.1蒸餾過程概述6.2平衡蒸餾和簡單蒸餾6.3精餾原理和流程6.4雙組分連續(xù)精餾的計算6.5板式塔教學(xué)要求：了解雙組分理想物系的氣液平衡關(guān)系及其相圖表達，理解精餾原理；了解平衡蒸餾、簡單蒸餾；掌握雙組分連續(xù)精餾的計算；了解板式塔的工藝尺寸的確定。重點:雙組分理想物系的氣液平衡關(guān)系及其相圖；精餾原理；雙組分連續(xù)精餾的計算。難點:精餾原理；雙組分連續(xù)精餾的計算。81、2、3、47.吸收的原理及典型設(shè)備7.1吸收過程概述7.2氣液相平衡7.3傳質(zhì)機理與吸收速率7.4吸收過程計算7.5填料塔教學(xué)要求：了解吸收過程的分類及吸收劑的選擇，掌握吸收過程的相平衡關(guān)系；理解吸收機理，了解各種形式的吸收速率方程、吸收系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系；掌握吸收過程的物料衡算；了解填料塔，掌握其直徑和填料層高度的計算。重點：吸收過程的相平衡關(guān)系；吸收機理；吸收過程計算。難點：傳質(zhì)機理與吸收速率；吸收過程計算。61、2、3、48.干燥的原理及典型設(shè)備8.1濕空氣的性質(zhì)及濕度8.2干燥過程的物料衡算與熱量衡算8.3干燥速率8.4干燥設(shè)備教學(xué)要求：了解生產(chǎn)中的干燥過程，理解對流干燥操作的原理，掌握濕空氣的性質(zhì)；掌握干燥過程的物料衡算，了解干燥設(shè)備和影響干燥速率、干燥時間的因素。重點:對流干燥操作的原理；濕空氣的性質(zhì)；干燥過程的物料衡算。難點:干燥過程的物料衡算和熱量衡算；濕度圖的應(yīng)用。61、2、4合計48五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，盡可能把枯燥的理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，促進學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；課下利用超星學(xué)習(xí)通平臺，結(jié)合學(xué)習(xí)通資源，采用自學(xué)、安排習(xí)題課等形式，鞏固課堂所學(xué)知識；采用線上交流工具，加強和學(xué)生之間的交流和溝通。六、課程資源1.推薦教材：（1）王志魁.化工原理（第五版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2017.（2）廖輝.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2019.2.參考書：（1）陳敏恒.化工原理（第五版）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2020.（2）柴誠敬.化工原理[M].天津:天津大學(xué)出版社,2016.（3）王銘琦.化工原理[M].北京:中國林業(yè)出版社,2017.3.期刊：（1）張奇.如何提高換熱器的換熱效率[J].中國金屬通報,2019(11):160-161.（2）桂成敏,朱瑞松,張傑,等.離子液體氣體干燥技術(shù)的研究進展[J].化工學(xué)報,2020,71(01):92-105.（3）孫詩瑞,楊傲,石濤,等.特殊精餾熱耦合強化技術(shù)研究進展[J].化工學(xué)報,2020,71(10):4575-4589.（4）古新,宋帥,張大波,等.一種雙扭轉(zhuǎn)流換熱器殼程傳熱性能與機理分析[J].化工學(xué)報,2021,72(04):1987-1997.（5）SrinivasacharyaD,ReddyG.Chemicalreactionandradiationeffectsonmixedconvectionheatandmasstransferoveraverticalplateinpower-lawfluidsaturatedporousmedium[J].JournaloftheEgyptianMathematicalSociety,2016,24(1):108-115.（6）TamoorM,WaqasM,KhanM,etal.MagnetohydrodynamicflowofCassonfluidoverastretchingcylinder[J].ResultsinPhysics,2017,7:498-502.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）丁忠偉.化工原理.北京:中國大學(xué)MOOC,2017./course/BUCT-1001939001潘艷秋.化工原理.北京:中國大學(xué)MOOC,2017./course/DUT-1002201005七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標1234過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況、課堂互動和討論完成情況等進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?322階段測試16（1）根據(jù)每次階段測試情況單獨評分，滿分100分；（2）每次階段測試單獨評分，取各次測試的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以階段測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?532作業(yè)14（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭獭?432期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核流體流動、流體輸送機械、沉降過濾、傳熱、吸收、蒸餾、干燥等內(nèi)容。（3）考試題型為：選擇題、填空題、判斷題、簡答題和計算題等?！獭獭?52015合計：100分3932236八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測試、作業(yè)、期末考核等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┰嚲沓煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡答題和計算題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、階段測試、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>