化工原理教學大綱

1、化工原理課程教學大綱上冊102 學時，下冊60 學時一、課程性質、目的和任務化工原理課程是化工類及相近專業(yè)的一門主要技術基礎課，它是綜合運用數(shù)學、物理、化學等基礎知識，分析和解決化工類型生產中各種物理過程（或單元操作）問題的工程學科，本課程擔負著由理論到工程、由基礎到專業(yè)的橋梁作用。該課程教學水平的高低，對化工類及相近專業(yè)學生的業(yè)務素質和工程能力的培養(yǎng)起著至關重要的作用。本課程屬工科科學，用自然科學的原理（主要為動量、熱量與質量傳遞理論）考察、解釋和處理工程實際問題，研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究，本課程強調工程觀點、定量運算和設計能力的訓練、強調理論與實際相結合，提高分析問題

2、、解決問題的能力。學生通過本課程學習，應能夠解決流體流動、流體輸送、沉降分離、過濾分離、過程傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、萃取和干燥等單元操作過程的計算及設備選擇等問題，并為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定基礎。二、教學基本要求 化工原理課程在第五、六學期(四年制)開設。教材內容分為課堂講授、學生自學和學生選讀三部分，其中課堂講授部分由教師在教學計劃學時內進行課堂教學，作為基本要求內容；學生自學部分由學生在教師的指導下，利用課外時間進行自學，作為一般要求內容；學生選讀部分由學生根據自己的興趣及能力，進行課外選讀，不作要求。本課程教學計劃總學時112學時，其中上冊102學時（課堂講授80學時，習題課18學時、課

3、堂討論2學時，機動2學時）；下冊60學時（課堂講授56學時，課堂討論2學時，機動2學時）。本課程課件依照學時安排制作，每次課一個文件，內容包括每次課講授內容，思考題及課后作業(yè)。每次課后留23個作業(yè)題，由學生獨立完成，教師可根據情況布置綜合練習題和安排習題討論課。本課程每周安排課外答疑一次（3小時）。三、教學內容本課程主要內容包括：1流體流動。流體的重要性質；流體靜力學；能量衡算方程及其應用；流體的流動現(xiàn)象；流動在管內的流動阻力；管路計算；流量測量。2流體輸送機械。離心泵的工作原理、性能參數(shù)與特性曲線、流量調節(jié)以及安裝；其他液體輸送機械簡介；氣體輸送機械簡介。3機械分離與固體流態(tài)化。顆粒與顆粒床

4、特性；重力沉降與離心沉降的原理和操作；過濾分離原理與設備。4液體攪拌。攪拌器的性能和混合機理；攪拌功率簡介。5傳熱。傳熱概述；熱傳導；對流傳熱概述；傳熱過程計算；對流傳熱系數(shù)關聯(lián)式；輻射傳熱簡介；換熱器簡介。6蒸發(fā)。蒸發(fā)設備、流程與操作特點；單效蒸發(fā)計算；多效蒸發(fā)簡介。7傳質與分離過程概論。質量傳遞的方式；傳質設備簡介。8氣體吸收。吸收過程的平衡關系；吸收過程的速率關系；低組成氣體吸收的計算（包括物料衡算與操作線方程、吸收劑用量的確定、塔徑的計算、傳質單元數(shù)法計算填料層高度等）；吸收系數(shù)簡介；填料塔的結構與特點；填料塔的流體力學性能。9蒸餾。兩組分理想溶液的氣液平衡；精餾原理與流程；兩組分連續(xù)

5、精餾的計算（包括理論板和恒摩爾流的概念、物料衡算和操作線方程、進料熱狀況的影響、理論板層數(shù)的計算、回流比的影響及其選擇、塔高和塔徑的計算等）；板式塔的結構；板式塔的流體力學性能與操作特性。10液-液萃取和液-固浸取。液-液萃取相平衡；萃取過程的計算；其他萃取技術簡介；萃取設備。11固體物料的干燥。濕空氣的性質及濕度圖；干燥過程的物料衡算與熱量衡算；物料中所含水分的性質；干燥曲線、干燥速率與干燥速率曲線；干燥器。12其他分離方法。結晶的基本概念；結晶過程的相平衡；結晶過程的動力學。四、學時分配 注： 課堂講授內容 學生自學內容 學生選讀內容 化工原理（上冊）緒論（） 2學時第一章 流體流動 22

6、學時第一節(jié) 流體的重要性質 （2學時）1.1.1 連續(xù)介質假定（）1.1.2 流體的密度（）1.1.3 流體的可壓縮性與不可壓縮流體（）1.1.4 流體的黏性（）第二節(jié) 流體靜力學（3學時） 流量的受力（） 靜止流體的壓力特性（） 流體靜力學方程（） 流體靜力學方程的應用（）第三節(jié) 流體流動概述（2學時） 流動體系的分類（） 流量與平均流速（） 流動型態(tài)與雷諾數(shù)（）第四節(jié) 流體流動的基本方程（3學時） 總質量衡算連續(xù)性方程（） 總能量衡算方程（） 機械能衡算方程的應用（）第五節(jié) 動量傳遞現(xiàn)象（2學時）（）1.5.1 層流分子動量傳遞（）1.5.2 湍流特性與渦流傳遞（）1.5.3 邊界層與邊界

7、層分離現(xiàn)象（）（）1.5.4 動量傳遞小結（）第六節(jié) 流體在管內流動的阻力（4學時）1.6.1 管流阻力計算的通式（）1.6.2 管內層流的摩擦阻力（）1.6.3 管內湍流的摩擦阻力與量綱分析（）1.6.4 非圓形管的摩擦阻力（）1.6.5 管路上的局部阻力（）1.6.6 管流阻力計算小結（）第七節(jié) 流體輸送管路的計算（3學時）1.7.1 簡單管路（）1.7.2 復雜管路（）1.7.3 可壓縮流體管路的計算（）第八節(jié) 流量測量（2學時）1.8.1 測速管（）1.8.2 孔板流量計（）1.8.3 文丘里流量計（）1.8.4 轉子流量計（）第九節(jié) 非牛頓型流體的流動（1學時）1.9.1 非牛頓型流

8、體的流動特性（）1.9.2 冪律流體在管內流動的阻力（）第二章 流體輸送機械 16學時第一節(jié) 概述（1學時） 流體輸送機械的作用（）2.1.2 流體輸送機械的分類（）第二節(jié) 離心泵（8學時）2.2.1 離心泵的工作原理和基本結構（）2.2.2 離心泵的基本方程式（）2.2.3 離心泵的性能參數(shù)與特性曲線（）2.2.4 離心泵在管路中的運行（）2.2.5 離心泵的類型與選擇（）第三節(jié) 其他類型化工用泵（3學時）2.3.1 往復式泵（）2.3.2 回轉式泵（）2.3.3 旋渦泵（）2.3.4 常用液體輸送機械性能比較（）第四節(jié) 氣體輸送和壓縮機械（4學時）2.4.1 氣體輸送機械的分類（）2.4.

9、2 離心式通風機、鼓風和壓縮機（）2.4.3 往復壓縮機（）2.4.4 回轉鼓風機、壓縮機（）2.4.5 真空泵（）2.4.6 常用氣體輸送機械的性能比較（）第三章 非均相混合物分離及固體流態(tài)化 16學時第一節(jié) 沉降分離原理及設備（5學時） 顆粒相對于流體的運動（） 重力沉降（） 離心沉降（）第二節(jié) 過濾分離原理及設備（8學時） 流體通過固體顆粒床層的運動（） 過濾操作的原理（） 過濾基本方程（） 恒壓過濾（） 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾（） 過濾常數(shù)的測定（） 過濾設備（） 濾餅的洗滌（） 過濾機的生產能力（）第三節(jié) 離心機（1學時） 一般概念（）離心機的結構和操作簡介（）第四節(jié) 固體流態(tài)

10、化（2學時） 流態(tài)化的基本概念（） 流化床的流體力學特性（） 流化床的濃相區(qū)高度和分離高度（） 氣力輸送簡介（）第四章 液體攪拌 4學時第一節(jié) 攪拌器的性能和混合機理（2學時）4.1.1 攪拌設備（）4.1.2 攪拌作用下流體的流動（）4.1.3 混合機理（）4.1.4 其他類型混合器（）4.1.5 攪拌器的選型和發(fā)展趨勢（）第二節(jié) 攪拌功率（1學時）4.2.1 攪拌功率的準數(shù)關聯(lián)式（）4.2.2 均相系統(tǒng)攪拌功率的計算（）4.2.3 非均相物系攪拌功率的計算（）4.2.4 非牛頓型流體的攪拌功率（）第三節(jié) 攪拌器的放大（1學時）第五章 傳熱 18學時第一節(jié) 傳熱過程概述（2學時） 熱傳導及導

11、熱系數(shù)（） 對流（） 熱輻射（）冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器（） 載熱體及其選擇（）第二節(jié) 熱傳導（3學時） 平壁一維穩(wěn)態(tài)熱傳導（）圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)熱傳導（）第三節(jié) 換熱器的傳熱計算（4學時） 熱平衡方程（） 總傳熱速率微分方程和總傳熱系數(shù)（）傳熱計算方法（）第四節(jié) 對流傳熱（4學時）對流傳熱機理和對流傳熱系數(shù)（）對流傳熱的量綱分析（） 流體無相變時的對流傳熱系數(shù)（）流體有相變時的對流傳熱系數(shù)（）非牛頓型流體的傳熱（）第五節(jié) 輻射傳熱（2學時） 基本概念和定律（） 兩固體間的輻射傳熱（）第六節(jié) 換熱器（3學時）間壁式換熱器的結構形式（） 換熱器傳熱過程的強化（） 傳熱過程強化效果的評價（

12、） 管殼式換熱器的設計和選型（）第六章 蒸發(fā) 10學時第一節(jié) 概述第二節(jié) 蒸發(fā)設備（3學時）6.2.1 循環(huán)型蒸發(fā)器（）6.2.2 單程型蒸發(fā)器（）6.2.3 蒸發(fā)設備和蒸發(fā)技術的進展（）6.2.4 蒸發(fā)器的選型（）6.2.5 蒸發(fā)器的輔助設備（）第三節(jié) 單效蒸發(fā)的計算（5學時）6.3.1 物料衡算與熱量衡算（）6.3.2 蒸發(fā)器的傳熱面積（）6.3.3 蒸發(fā)器的生產強度（）6.3.4 加強蒸汽的節(jié)能措施（）第四節(jié) 多效蒸發(fā)（2學時）6.4.1 多效蒸發(fā)的基本流程（）6.4.2 多效蒸發(fā)的計算（）6.4.3 多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的比較（）6.4.4 多效蒸發(fā)的適宜效數(shù)（）第五節(jié) 生物溶液的增濃（

13、0學時）6.5.1 生物溶液的蒸發(fā)（）6.5.2 冷凍濃縮（）化工原理（下冊）第七章 傳質與分離過程概論 6學時第一節(jié) 概 述（2學時） 傳質分離方法（） 相組成的表示方法（）第二節(jié) 質量傳遞的方式與描述（3.5學時） 分子傳質（擴散）（） 對流傳質（） 相際間的傳質（）第三節(jié) 傳質設備簡介（0.5學時） 傳質設備的分類與性能要求（） 典型的傳質設備（）第八章 氣體吸收 16學時第一節(jié) 概 述（0.5學時） 氣體吸收過程與流程（） 氣體吸收的分類（） 吸收劑的選擇（）第二節(jié) 吸收過程的相平衡關系（1學時） 氣體在液體中的溶解度（） 亨利定律（）第三節(jié) 吸收過程的速率關系（2.5學時） 膜吸收速

14、率方程（） 總吸收速率方程（） 吸收速率方程小結（）第四節(jié) 低組成氣體吸收的計算（5學時） 物料衡算與操作線方程（） 吸收劑用量的確定（） 塔徑的計算（） 吸收塔有效高度的計算（）第五節(jié) 吸收系數(shù)（0.5學時） 吸收系數(shù)的測定（） 吸收系數(shù)的經驗公式（） 吸收系數(shù)的準數(shù)關聯(lián)式（）第六節(jié) 其他吸收與解吸（1學時） 高組成氣體吸收（） 化學吸收（） 解吸（）第七節(jié) 填料塔（3.5學時） 塔填料（） 填料塔的流體力學性能與操作特性（） 填料塔的內件（）第九章 蒸餾 18學時第一節(jié) 概述（0.5學時）第二節(jié) 兩組分溶液的氣液平衡（1學時）9.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡（）9.2.2 兩組分非理想

15、物系的氣液相平衡（）9.2.3 氣液相平衡的應用（）第三節(jié) 單級蒸餾過程（1學時）9.3.1 平衡蒸餾（）9.3.2 簡單蒸餾（）第四節(jié) 精餾多級蒸餾過程（0.5學時）9.4.1 精餾原理（）9.4.2 精餾操作流程（）第五節(jié) 兩組分連續(xù)精餾的計算（10學時）9.5.1 理論板的概念和恒摩爾流假定（）9.5.2 物料衡算與操作線方程（）9.5.3 理論板層數(shù)的計算（）9.5.4 回流比的影響及選擇（）9.5.5 簡捷法求理論板層數(shù)（）9.5.6 幾種特殊情況理論板層數(shù)的計算（）9.5.7 連續(xù)精餾裝置的熱量衡算與精餾過程的節(jié)能（）9.5.8 精餾過程的操作型計算和調節(jié)（）第六節(jié) 間歇精餾（1學

16、時）9.6.1 回流比恒定時的間歇精餾（）9.6.2 餾出液組成恒定時的間歇精餾（）第七節(jié) 特殊精餾（0.5學時）9.7.1 恒沸精餾（）9.7.2 萃取精餾（）9.7.3 鹽效應精餾（）第八節(jié) 多組分精餾概述（0學時）9.8.1 流程方案的選擇（）9.8.2 多組分物系的氣液平衡（）9.8.3 物料衡算及關鍵組分（）9.8.4 簡捷法確定理論板層數(shù)（）第九節(jié) 板式塔（3.5學時）9.9.1 塔板的類型及性能評價（）9.9.2 塔板的結構（）9.9.3 板式塔的流體力學性能和操作特性（）9.9.4 板式塔工藝尺寸的計算（）第十章 液-液萃取和液-固浸取 6學時第一節(jié) 液-液萃取概述（0.5學時

17、）第二節(jié) 液-液相平衡（1.5學時）10.2.1 三角形坐標圖及杠桿規(guī)則（） 三角形相圖（） 萃取劑的選擇（）第三節(jié) 液-液萃取過程的計算（3學時）10.3.1 單級萃取的計算（） 多級錯流萃取的計算（） 多級逆流萃取的計算（） 微分接觸逆流萃取的計算（）第四節(jié) 液-液萃取設備（0.5學時） 萃取設備的基本要求與分類（） 萃取設備的主要類型（） 萃取設備的選擇（）第五節(jié) 其他萃取技術簡介（0.5學時）10.5.1 超臨界流體萃?。ǎ?0.5.2 回流萃?。ǎ?化學萃取（）第六節(jié) 液-固浸?。?學時）10.6.1 液-固浸取概述（）10.6.2 浸取過程中的平衡關系（） 單級浸取（） 多級逆流浸

18、取（） 浸取設備（）第十一章 干燥 8學時第一節(jié) 濕空氣的性質及濕度圖（2.5學時） 濕空氣的性質（） 濕空氣的H-I圖（）第二節(jié) 干燥過程的物料衡算與熱量衡算（2學時） 濕物料的性質（） 干燥系統(tǒng)的物料衡算和熱量衡算（） 空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化（） 干燥系統(tǒng)的熱效率（）第三節(jié) 干燥速率與干燥時間（2.5學時） 物料中水分的性質（） 恒定干燥條件下干燥時間的計算（） 變動條件下的干燥過程（）第四節(jié) 真空冷凍干燥（0學時） 真空冷凍干燥原理（） 冷凍干燥過程（） 凍干程序與凍干曲線（）第五節(jié) 干燥器（0.5學時） 干燥器的主要型式（） 干燥器的設計（）第六節(jié) 增濕與減濕（0學時） 增濕與減濕過程的傳熱、傳質關系（） 空氣調濕器與水冷卻塔（）第十二章 其他分離方法 2學時第一節(jié) 結晶 （2學時）12.1.1 結晶的基本概念（）12.1.2 相平衡與溶解度（）12.1.3 結晶動力學簡介（）12.1.4 工業(yè)結晶方法與設備（）12.1.5