《化工原理》課程教學(xué)大綱

1、化工原理課程教學(xué)大綱一、基本信息中文名稱:化工原理英文名稱：Principles of chemical engineering編號(hào)：16042201性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)和學(xué)分：總學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)（理論學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0學(xué)時(shí)）適用學(xué)院及專業(yè)：材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料化學(xué)系先修課程：高等數(shù)學(xué)A、物理化學(xué)B、無(wú)機(jī)與分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)A開(kāi)課學(xué)院、部、中心：材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料化學(xué)系二、課程地位與作用本課程是材料化學(xué)專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一。與四大化學(xué)、材料化學(xué)和高分子化學(xué)共同構(gòu)成材料化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)體系，作為工程技術(shù)學(xué)科的一個(gè)分支，也是學(xué)生學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本課程系統(tǒng)介紹化工產(chǎn)品生產(chǎn)

2、中的動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學(xué)反應(yīng)，即“三傳一反”過(guò)程。對(duì)“三傳一反”過(guò)程中流體輸送、過(guò)濾、沉降、固體流態(tài)化等過(guò)程遵循的流體動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律，加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等過(guò)程遵循的熱量傳遞基本規(guī)律，以及蒸餾、吸收、萃取、干燥等遵循的質(zhì)量傳遞基本規(guī)律進(jìn)行介紹。本課程后續(xù)課程有材料化學(xué)和高分子化學(xué)。三、課程教學(xué)目的和要求通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解典型化工設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作原理，以及設(shè)備選型及校核的基本知識(shí)；理解“三傳一反”過(guò)程中的基本計(jì)算公式的物理意義、應(yīng)用方法和適用范圍；掌握化工生產(chǎn)中主要單元操作過(guò)程及設(shè)備的基本計(jì)算方法，查閱和使用常用工程計(jì)算圖表、手冊(cè)、資料的基本方法，使學(xué)生具備選擇

3、適宜操作條件、探索強(qiáng)化過(guò)程途徑和提高設(shè)備效能的初步能力，以及運(yùn)用工程技術(shù)觀點(diǎn)分析和解決化工單元操作一般問(wèn)題的能力。為日后從事材料研究與開(kāi)發(fā)、化工工程師深造奠定基礎(chǔ)。四、主要教學(xué)內(nèi)容第一章 流體流動(dòng)與輸送機(jī)械（10學(xué)時(shí)）了解流體的連續(xù)介質(zhì)假定、壓縮性、質(zhì)量力、壓力、剪切力與粘度等流體基本性質(zhì)，了解離心泵、往復(fù)式泵等流體輸送機(jī)械類型；理解靜壓力特性、流體靜力學(xué)基本方程、流體的流量與流速、定態(tài)流動(dòng)的質(zhì)量衡算和機(jī)械能衡算的方法，理解流體流動(dòng)型態(tài)及在圓管內(nèi)的速度分布、流體在管路中的總阻力；掌握管路計(jì)算的基本方法，掌握利用測(cè)速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量的基本方法。重點(diǎn)：流體靜力學(xué)

4、、流體動(dòng)力學(xué)、流體流動(dòng)阻力的基本理論難點(diǎn)：管路計(jì)算第二章 非均相物系分離（4學(xué)時(shí)）了解非均相物系分離在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、顆粒與顆粒群的特性；理解重力沉降和離心沉降的基本原理，掌握顆粒在流體中的沉降過(guò)程分析方法和過(guò)濾的基本方程式。重點(diǎn)：顆粒與顆粒群的特性、顆粒在流體中的沉降過(guò)程難點(diǎn)：過(guò)濾的基本方程式第三章 傳熱（10學(xué)時(shí)）了解傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用、加熱劑、冷卻劑、傳熱設(shè)備中冷、熱流體的接觸方式和熱量傳遞的三種方式；理解熱傳導(dǎo)機(jī)理、熱傳導(dǎo)速率的傅里葉定律、熱導(dǎo)率的定義，理解單層平壁、單層圓筒壁和多層壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，理解對(duì)流傳熱過(guò)程、對(duì)流傳熱速率的牛頓冷卻定律、對(duì)流傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究方法、流體無(wú)相

5、變時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式、蒸汽冷凝傳熱和液體沸騰傳熱，理解輻射傳熱的基本概念、物體的輻射能力、兩固體間的輻射傳熱、對(duì)流-輻射聯(lián)合傳熱；掌握換熱器的熱量平衡方程、總傳熱系數(shù)、總傳熱速率、平均傳熱溫差的計(jì)算方法以及換熱器的選型計(jì)算方法。重點(diǎn)：熱傳導(dǎo)速率的傅里葉定律、對(duì)流傳熱速率的牛頓冷卻定律難點(diǎn)：換熱器的熱量平衡方程、總傳熱系數(shù)、總傳熱速率、平均傳熱溫差的計(jì)算方法第四章 氣體吸收（6學(xué)時(shí)）了解化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過(guò)程、相組成表示方法、氣體吸收過(guò)程及應(yīng)用、吸收劑、吸收操作的分類；理解氣體在液體中的溶解度、相平衡關(guān)系在吸收過(guò)程中的應(yīng)用、單相內(nèi)物質(zhì)的分子擴(kuò)散、分子擴(kuò)散系數(shù)、單相對(duì)流傳質(zhì)機(jī)理、單相內(nèi)對(duì)流傳

6、質(zhì)速率方程、雙膜理論和吸收過(guò)程的總傳質(zhì)速率方程；掌握吸收塔的物料衡算與操作線方程、吸收劑用量與最小液-氣比的計(jì)算方法、吸收塔填料層高度、塔徑和操作型的計(jì)算、解析過(guò)程及其計(jì)算。重點(diǎn)：吸收塔的物料衡算與操作線方程、吸收劑用量與最小液-氣比的計(jì)算方法、吸收塔填料層高度、塔徑和操作型的計(jì)算、解析過(guò)程及其計(jì)算難點(diǎn)：吸收過(guò)程的總傳質(zhì)速率方程、吸收塔的物料衡算與操作線方程第五章 蒸餾（8學(xué)時(shí)）了解簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾、間歇精餾、恒沸精餾和萃取精餾的基本概念；理解理想溶液的氣-液平衡、溫度組成圖、氣-液平衡圖、揮發(fā)度與相對(duì)揮發(fā)度，理解多次部分氣化、部分冷凝、連續(xù)精餾裝置流程和塔板的作用；掌握全塔物料衡算、操作線

7、方程、q線方程、理論塔板數(shù)及其簡(jiǎn)潔運(yùn)算、雙組份精餾的操作型計(jì)算。重點(diǎn)：全塔物料衡算、操作線方程、q線方程、理論塔板數(shù)及其簡(jiǎn)潔運(yùn)算、雙組份精餾的操作型計(jì)算難點(diǎn)：操作線方程、q線方程第六章 固體干燥（4學(xué)時(shí)）了解物料去濕與干燥的基本方法、對(duì)流干燥的特點(diǎn)、物料中水分含量的表示方法和干燥器的基本要求與分類；理解濕空氣的性質(zhì)、濕空氣的濕度圖及其應(yīng)用、水分在氣-固兩相間的平衡；掌握干燥過(guò)程中的物料與熱量衡算、干燥系統(tǒng)的熱效率計(jì)算以及干燥器空氣出口狀態(tài)的確定方法，掌握干燥效率與恒定干燥條件下的干燥時(shí)間計(jì)算方法。重點(diǎn)：干燥過(guò)程中的物料與熱量衡算、干燥系統(tǒng)的熱效率計(jì)算以及干燥器空氣出口狀態(tài)的確定、干燥效率與恒定干燥條件下的干燥時(shí)間計(jì)算難點(diǎn)：干燥過(guò)程中的物料與熱量衡算、干燥系統(tǒng)的熱效率計(jì)算以及干燥器空氣出口狀態(tài)的確定方法五、課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方式本課程考核采用閉卷和平時(shí)考核相結(jié)合的方式，平時(shí)考核占20%，閉卷考試占80%。六、教材及參考文獻(xiàn)1、教材：張祖榮，化工原理（第三版），北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2014 2、主要參考教材1夏清，賈紹義，化工原理（上冊(cè)）（第二版），天津，天津大學(xué)出版社