《化工原理》教學(xué)大綱

1、化工原理(一)教學(xué)大綱一、課程中英文名稱 中文名稱：化工原理 英文名稱：Principle of Chemical Engineering二、授課對象：化學(xué)工程與工藝專業(yè) 總學(xué)時110三、本課程與其他課程的了解 先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、機械制圖、物理、算法語言、數(shù)值方法、物理化學(xué) 后續(xù)課程：化工傳遞過程、化工分離工程、化工系統(tǒng)工程四、課程教學(xué)的目的 化工原理是化學(xué)工程與工藝類及相近專業(yè)的一門主干課，它以化工生產(chǎn)中的物理加工過程為背景，研究和探討化工生產(chǎn)中大規(guī)模改變物質(zhì)物理性質(zhì)的基本規(guī)律。通過課程教學(xué)，使學(xué)生掌握流體力學(xué)、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的基本理論知識；掌握本課程的主要研究方法及主要單元

2、操作的基本原理、工藝計算和典型設(shè)備結(jié)構(gòu)與設(shè)計。培養(yǎng)學(xué)生具備根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟上的特點，進行“單元過程和設(shè)備”選擇的能力、過程的計算和設(shè)備設(shè)計的能力；具備進行單元過程的操作和調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力；具備單元過程在操作中發(fā)生故障時如何尋找故障的原因并加以解決的能力；具備應(yīng)用計算機進行單元操作輔助計算的能力；具備綜合運用所學(xué)的基本理論和知識解決工程實際問題的能力。五、課程教學(xué)的主要內(nèi)容化工原理（一）上的內(nèi)容為16點 ，55學(xué)時；化工原理（一）下的內(nèi)容為712 ，55學(xué)時 1緒論（1學(xué)時） 知識點：課程性質(zhì)、內(nèi)容、特點及研究學(xué)習(xí)方法；物料衡算；熱量衡算；單位制與單位換算。 重 點：物料

3、衡算；熱量衡算；單位制與單位換算。難 點：熱量衡算；單位換算。 2流體流動（18學(xué)時） 知識點：流體主要物性（粘度、密度）與壓強定義、單位與換算；流體靜力學(xué)平衡方程及其應(yīng)用；連續(xù)性方程及其應(yīng)用；柏努利方程及其應(yīng)用；穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動；層流和湍流的基本特征與判別；雷諾準數(shù)計算；流體管內(nèi)流速分布；湍流特性與邊界層概念；當量直徑概念與計算；圓管與非圓管內(nèi)流動阻力計算；局部阻力計算；簡單管路與復(fù)雜管路設(shè)計型問題和操作型問題的定量計算；管路操作型問題的定性分析；管路設(shè)計型及操作型問題的計算機輔助計算；變截面、變壓頭流量計基本結(jié)構(gòu)、特點、測量原理及使用方法；最優(yōu)管徑的確定。 重 點：流體靜力學(xué)平衡方程及

4、其應(yīng)用；連續(xù)性方程及其應(yīng)用；柏努利方程及其應(yīng)用；層流和湍流的基本特征與判別；流動阻力計算；簡單管路與復(fù)雜管路設(shè)計型問題和操作型問題的定量計算；管路操作型問題的定性分析。難 點：復(fù)雜管路設(shè)計型和操作型問題的定量計算；管路操作型問題的定性分析。 3流體輸送機械（8學(xué)時） 知識點：離心泵基本原理、構(gòu)造；離心泵基本方程式；離心泵主要特性參數(shù)、特性曲線、安裝高度、工作點與流量調(diào)節(jié)；離心泵選用、安裝與操作；流體輸送設(shè)計型和操作型問題的定量計算；流體輸送操作型問題的定性分析；往復(fù)泵、旋渦泵、旋轉(zhuǎn)泵等其他類型泵的結(jié)構(gòu)原理、特點與應(yīng)用；離心式風(fēng)機、旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機、往復(fù)式壓縮機、真空泵等氣體輸送機械的基本結(jié)構(gòu)、工作

5、原理及應(yīng)用。 重 點：離心泵主要特性參數(shù)；特性曲線；安裝高度；工作點與流量調(diào)節(jié)；離心泵選用、安裝與操作；流體輸送設(shè)計型和操作型問題的定量計算；流體輸送操作型問題的定性分析。難 點：安裝高度；工作點與流量調(diào)節(jié)；流體輸送操作型問題的定性分析。 4流體通過顆粒層的流動（7學(xué)時） 知識點：過濾基本理論及基本參數(shù)；過濾基本方程及其應(yīng)用；板框過濾機、葉濾機與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機基本結(jié)構(gòu)、工作原理及計算；過濾操作型問題的定性分析；間歇過濾機的最佳生產(chǎn)周期的定量計算；連續(xù)過濾機最佳轉(zhuǎn)速的確定；濾餅的可壓縮性；恒速過濾；離心分離原理與離心機；其他分離設(shè)備構(gòu)造、原理。 重 點：過濾基本方程及其應(yīng)用；板框過濾機、葉濾機與

6、轉(zhuǎn)鼓真空過濾機設(shè)計型和操作型問題的定量計算；過濾操作型問題的定性分析；間歇過濾機的最佳生產(chǎn)周期的定量計算。 難 點：過濾基本方程及其應(yīng)用；板框過濾機、葉濾機與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機設(shè)計型和操作型問題的定量計算；過濾操作型問題的定性分析。 5顆粒的沉降（3學(xué)時） 知識點：重力沉降與離心沉降基本公式；降塵室、沉降槽、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)、工作原理及降塵室生產(chǎn)能力，旋風(fēng)分離臨界直徑的計算；顆粒分級概念；粒級效率的概念。重 點：重力沉降與離心沉降基本公式；旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、工作原理。難 點：顆粒分級概念；粒級效率的概念。 6傳熱（18學(xué)時） 知識點：傅立葉定律；平壁和圓筒壁定常熱傳導(dǎo)的計算；傳熱推動力與熱阻的概念；

7、對流給熱方程及對流給熱系數(shù)；傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數(shù)；平均溫差；傳熱效率與傳熱單元數(shù)；強制對流、自然對流、冷凝和沸騰給熱系數(shù)的計算；熱輻射基本概念；波爾茲曼定律；克希霍夫定律；固體間熱輻射；傳熱的設(shè)計型和操作型問題定量計算；傳熱操作型問題定性分析；壁溫的計算；列管換熱器的結(jié)構(gòu)、特點、工藝計算與選型；換熱器優(yōu)化設(shè)計概念；強化傳熱過程的途徑；其他各種類型傳熱器的結(jié)構(gòu)與特點。 重 點：傅立葉定律；對流給熱方程及對流給熱系數(shù)；傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數(shù)；傳熱的設(shè)計型和操作型問題定量計算；傳熱操作型問題定性分析；換熱器優(yōu)化設(shè)計概念；強化傳熱過程的途徑；列管換熱器結(jié)構(gòu)、工藝計算與

8、選型。 難 點：總傳熱系數(shù)；傳熱操作型問題的定量計算與定性分析；強化傳熱過程的途徑。 7蒸發(fā)（8學(xué)時） 知識點：蒸發(fā)過程基本原理；溶液沸點升高與杜林規(guī)則；液柱靜壓對溶液沸點的影響；溫差損失；單效蒸發(fā)計算（包括水分蒸發(fā)量、蒸汽消耗量、有效溫度差及傳熱面積）；多效蒸發(fā)操作流程及原理；多效蒸發(fā)設(shè)計型問題的新計算方法（矩陣法）；多效蒸發(fā)優(yōu)化設(shè)計概念；蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)強度；強化蒸發(fā)過程及提高加熱蒸汽經(jīng)濟程度的措施；蒸發(fā)器的分類、結(jié)構(gòu)、特點及選用。 重 點：溶液沸點升高與杜林規(guī)則；單效蒸發(fā)原理及計算；多效蒸發(fā)原理設(shè)計型問題新計算法（矩陣法）；提高加熱蒸汽經(jīng)濟程度的措施；蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及選用。 難 點：

9、單效蒸發(fā)計算；多效蒸發(fā)設(shè)計型問題新計算法（矩陣法）。 新知識點：多效蒸發(fā)優(yōu)化設(shè)計概念。 8氣體吸收（16學(xué)時） 知識點：吸收過程基本原理及流程；吸收的氣液相平衡關(guān)系及其應(yīng)用；擴散基本原理與概念；費克定律；等摩爾反向擴散和單向擴散；擴散系數(shù)的估算；湍流中對流傳質(zhì)和雙膜理論；溫度、壓力對氣液相擴散系數(shù)的影響。傳質(zhì)系數(shù)；總傳質(zhì)系數(shù)；總傳質(zhì)速率方程；傳質(zhì)阻力概念與計算；各種形式傳質(zhì)速率方程、傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動力的對應(yīng)關(guān)系；各種傳質(zhì)系數(shù)間關(guān)系；吸收與解吸的物料衡算；操作線方程；傳質(zhì)推動力及其圖示方法；吸收劑最小用量、適宜用量的確定；傳質(zhì)單元的概念；傳質(zhì)單元數(shù)的計算（吸收因數(shù)法和對數(shù)平均推動力法）；計算機

10、數(shù)值積分法求解傳質(zhì)單元數(shù)；吸收塔和解吸塔的設(shè)計型（求填料層高度）與操作型問題的定量計算；吸收塔和解吸塔操作型問題定性分析；吸收塔優(yōu)化設(shè)計概念；吸收劑、解吸劑的選擇；非等溫吸收、多組分吸收、化學(xué)吸收簡介。 重 點：費克定律；等摩爾反向擴散和單向擴散；吸收與解吸的物料衡算；操作線方程；傳質(zhì)推動力及其圖示方法；吸收塔和解吸塔的設(shè)計型與操作型問題的定量計算；吸收塔和解吸塔操作型問題定性分析。 難 點：吸收塔和解吸塔的操作型問題定量計算與定性分析。 9液體精餾（12學(xué)時） 知識點：理想溶液與非理想溶液；二元理想溶液汽液相平衡關(guān)系及圖示；揮發(fā)度與相對揮發(fā)度；精餾原理；精餾過程物料衡算；操作線方程；q線方程

11、；最小回流比的計算；適宜回流比的確定；理論塔板數(shù)計算（圖解法、捷算法、逐板計算法、計算機輔助計算）；塔板效率的計算；回流比、進料狀況等參數(shù)對精餾過程的影響；精餾操作型問題定性分析；精餾塔優(yōu)化設(shè)計概念；全回流操作與計算；多股進料與側(cè)線出料精餾原理及計算；平衡蒸餾、簡單蒸餾、間歇蒸餾、恒沸蒸餾、萃取蒸餾的工作原理、基本流程和特點。 重 點：二元理想溶液汽液相平衡關(guān)系及圖示；精餾過程物料衡算；操作線方程；q線方程；最小回流比的計算；回流比、進料狀況等參數(shù)對精餾過程的影響；理論塔板數(shù)計算；精餾操作型問題定性分析。 難 點：回流比、進料狀況等參數(shù)對精餾過程的影響；精餾操作型問題定性分析；多股進料與側(cè)線出

12、料精餾原理及計算。 10氣液傳質(zhì)設(shè)備（4學(xué)時） 知識點：板式塔主要類型與結(jié)構(gòu)特點；板式塔氣液相接觸狀況；板式塔水力學(xué)性能；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的常規(guī)設(shè)計；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的新設(shè)計方法（負荷性能圖法）；負荷性能圖的繪制；填料塔結(jié)構(gòu)及水力學(xué)性能；填料類型與特性。 重 點：板式塔水力學(xué)性能；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的常規(guī)設(shè)計；塔板結(jié)構(gòu)尺寸的新設(shè)計方法（負荷性能圖法）；負荷性能圖的繪制。 難 點：塔板結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計。 11干燥（11學(xué)時） 知識點：濕空氣的性質(zhì)與計算；空氣濕度圖及其應(yīng)用；濕空氣性質(zhì)的計算機輔助計算；空氣干燥器工作原理；干燥過程物料衡算和熱量衡算；干燥過程的工藝計算；濕物料中水分存在形態(tài)與分類；恒定干燥條件下干

13、燥速率與干燥時間的計算；數(shù)值積分法求降速階段干燥時間；提高干燥器熱效率的措施；干燥器優(yōu)化設(shè)計概念；各類干燥器的主要結(jié)構(gòu)、工作原理與特點。 重 點：濕空氣的性質(zhì)與計算；干燥過程物料衡算；熱量衡算；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間的計算；提高干燥器熱效率的措施；常用干燥器的結(jié)構(gòu)與原理。 難 點：干燥過程熱量衡算；恒定干燥條件下干燥時間的計算。 12其它傳質(zhì)分離方法(4學(xué)時)知識點：結(jié)晶原理；溶解度曲線；形成過飽和度的方法；結(jié)晶速率及影響因素；結(jié)晶過程的物料衡算和熱量衡算；結(jié)晶設(shè)備。吸附原理；常用吸附劑；吸附相平衡；吸附機理及吸附速率；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

14、析原理及工業(yè)應(yīng)用；氣體膜分離原理；膜分離設(shè)備。重 點：結(jié)晶原理；結(jié)晶速率及影響因素；結(jié)晶過程的物料衡算和熱量衡算；吸附機理及吸附速率；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。難 點：吸附機理及吸附速率。六、教材和主要參考資料 教 材：陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋.化工原理（第二版，上、下冊）M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 參考書： 1譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理（第二版，上、下冊）M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998. 2阮 奇，葉長燊，黃詩煌.化工原理優(yōu)化設(shè)計與解題指南M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 3天津大學(xué)化工原理教研室編.化

15、工原理M. 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1990. 4叢德滋，叢 梅，方圖南.化工原理詳解與應(yīng)用M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 5姚玉英等編.化工原理例題與習(xí)題M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990. 6何洪朝，竇 梅，錢棟英.化工原理操作型問題的分析M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998. 7陳世醒，張克錚，郭大光.化工原理學(xué)習(xí)輔導(dǎo)M. 北京：中國石化出版社，1998. 8楊祖榮.化工原理M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. 9McCabe W L, Smith J C. Unit operations of Chemical EngineeringM. 4th ed. McGraw-Hill, Inc., 1