化工原理課程教學(xué)大綱

1、化工原理課程教學(xué)大綱（）課程中文名稱(chēng)：化工原理 （上、下）課程英文名稱(chēng)：The Principleof ChemicalEngineering課程類(lèi)別：院級(jí)公共課課程編號(hào):0811100017 ，0811100018課程歸屬單位：化學(xué)工程學(xué)院制定時(shí)間：2005 年 12 月一、課程的性質(zhì)、任務(wù)1 課程的 性質(zhì)、任務(wù)化工原理屬工科學(xué)科，是化學(xué)工程、化工工藝類(lèi)及其相近專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課。該課程用自然科學(xué)的原理考查、解釋和處理工程實(shí)際問(wèn)題。其研究方法主要是理論解析和在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究。本課程強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生工程觀點(diǎn)、定量運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際的結(jié)合，以提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的

2、能力。2教學(xué)的基本要求學(xué)生在學(xué)習(xí)該門(mén)課程后，應(yīng)具備以下兩方面的能力：一是熟悉現(xiàn)有生產(chǎn)過(guò)程中的各種單元操作；二是具備分析和解決單元操作中各種問(wèn)題的能力，即在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)設(shè)備應(yīng)具有操作管理、設(shè)計(jì)、強(qiáng)化與過(guò)程開(kāi)發(fā)的本領(lǐng)。3適用專(zhuān)業(yè)與學(xué)時(shí)數(shù)適用專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程、過(guò)程裝備與控制、環(huán)境工程、食品科學(xué)與工程、生物工程、制藥工程；總學(xué)時(shí)：160 學(xué)時(shí)，其中課堂教學(xué)132 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)28 學(xué)時(shí)。學(xué)分：94 本課程 與其它課程關(guān)系本課程教學(xué)包括三個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié)：課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)?；ぴ硎腔瘜W(xué)工程、化工工藝類(lèi)及其相近專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課。為學(xué)生在具備了必要的高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、計(jì)算技術(shù)等基礎(chǔ)

3、知識(shí)之后必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。在相應(yīng)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中起到為自然學(xué)科與應(yīng)用學(xué)科搭橋的作用。5推薦教材及參考書(shū)推薦教材：譚天恩、竇梅、周明華. 化工原理. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.參考書(shū)目：1 陳敏恒 . 化工原理 . 北京：化學(xué)工 業(yè)出版脅社， 2006 。2 （英） J M柯?tīng)柹? 化學(xué)工程（中譯本）. 北京：化學(xué)工業(yè)出版脅社，1983 。3 吳望一 . 流體力學(xué) . 大學(xué)出版社， 1982 。4 戴千策、 陳敏恒 .化工流體力學(xué) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版， 2004 。5 化學(xué)工程手冊(cè)編輯委員會(huì) . 化學(xué)工程手冊(cè) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005 。6 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院.

4、化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 。7 上海化工學(xué)院等編 .化學(xué)工程 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1980 。8 上?；W(xué)院等編 . 基礎(chǔ)化學(xué)工程 . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ， 1980.9 （美）NP CHOPEY.化學(xué)工程計(jì)算手冊(cè)（中譯本）.大連：大連工學(xué)院出版社，1986 。6主要教學(xué)方法與媒體要求課堂講授為主，討論、自學(xué)、設(shè)備實(shí)物或模型現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)為輔。二、各章教學(xué)內(nèi)容和要求緒論（ 2 學(xué)時(shí)）1基本內(nèi)容和要求：1. 課程性質(zhì)2. 單位換算3. 物料衡算4. 熱量衡算2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 單位換算2. 物料衡算3. 熱量衡算第一章流體流動(dòng)（18 學(xué)時(shí)

5、）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 流體靜止基本方程及應(yīng)用；2. 流體流動(dòng)基本方程及應(yīng)用；3. 流動(dòng)型態(tài)及判斷，管內(nèi)流動(dòng)分析，端流特性，邊界層概念；4. 管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失及其計(jì)算，因次分析方法；5. 簡(jiǎn)單管路、分支管路的計(jì)算；6. 流量測(cè)量；7. 非牛頓型流體的概念。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 流體靜力學(xué)平衡方程及其應(yīng)用2. 連續(xù)性方程及其應(yīng)用3. 柏努利方程及其應(yīng)用4. 層流和湍流的基本特征與判別5. 流動(dòng)阻力計(jì)算6. 簡(jiǎn)單管路與復(fù)雜管路設(shè)計(jì)型問(wèn)題和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算7. 管路操作型問(wèn)題的定性分析。第二章流體輸送機(jī)械（8 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 離心泵理論壓頭和實(shí)際壓頭( 揚(yáng)程2. 特性

6、曲線和泵的選用計(jì)算3. 工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)4. 氣縛與汽蝕現(xiàn)象5. 安裝高度6. 離心風(fēng)機(jī)7. 特性曲線和風(fēng)機(jī)選用計(jì)算；8. 其他常用流體輸送機(jī)械介紹。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 離心泵主要特性參數(shù)2. 特性曲線3. 安裝高度4. 工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)5. 離心泵選用、安裝與操作6. 流體輸送設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題的定量計(jì)算7. 流體輸送操作型問(wèn)題的定性分析。第三章機(jī)械 分離 及固 體流 態(tài) 化（ 10 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 篩分。2. 重力沉降原理及設(shè)備；3. 離心沉降原理及設(shè)備；4. 過(guò)濾基本方程及應(yīng)用5. 板框壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)及計(jì)算；6. 離心機(jī)介紹；7. 顆粒床層及特性 ;8. 固

7、定床壓降 ;9.流化床基本知識(shí)及主要特征.2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 過(guò)濾基本方程及其應(yīng)用2. 間歇過(guò)濾機(jī)的最佳生產(chǎn)周期的定量計(jì)算3. 重力沉降與 離心沉降基本公式4. 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、工作原理。5. 顆粒分級(jí)概念6. 粒級(jí)效率的概念。第五章傳熱 （ 18 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 熱傳導(dǎo)：傅立葉定律及其在一維穩(wěn)定導(dǎo)熱中的應(yīng)用2. 兩流體間壁傳熱的分析及計(jì)算3. 牛頓冷卻定律4. 傳熱速率方程與熱量衡算式5. 平均溫度差計(jì)算6. 壁溫的計(jì)算；7. 對(duì)流傳熱系數(shù)及其主要影響因素8. 對(duì)流傳熱系數(shù)的確定方法9. 輻射傳熱基本知識(shí)10. 兩固體間輻射傳熱計(jì)算，11. 加熱和冷卻方法2教學(xué) 重點(diǎn)及

8、難點(diǎn)：1. 傅立葉定律2. 對(duì)流給熱方程及對(duì)流給熱系數(shù)3. 傳熱速率方程4. 熱量衡算方程5. 總傳熱系數(shù)6. 傳熱的設(shè)計(jì)型和操作型問(wèn)題定量計(jì)算7. 傳熱操作型問(wèn)題定性分析8. 換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)概念9. 強(qiáng)化傳熱過(guò)程的途徑10. 列管換熱器結(jié)構(gòu)、工藝計(jì)算與選型第六章 傳熱設(shè)備（2 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 常用傳熱設(shè)備的介紹2. 傳熱的強(qiáng)化與削弱3. 套管式、列管式熱交換器的計(jì)算。第七章蒸發(fā)（6學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 單效蒸發(fā)的計(jì)算2. 蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失3. 真空蒸發(fā)、多效蒸發(fā)及流程介紹4. 常用蒸發(fā)設(shè)備介紹。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 溶液沸點(diǎn)升高與杜林規(guī)則2. 單效蒸發(fā)原

9、理及計(jì)算3. 提高加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)程度的措施4. 蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及選用第八章 傳質(zhì)過(guò)程導(dǎo)論（4 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 相組成表示法2. 分子擴(kuò)散和費(fèi)克定律3. 等分子反向擴(kuò)散和通過(guò)靜止組分的單向擴(kuò)散4. 擴(kuò)散系數(shù)5. 湍流流體中的擴(kuò)散6. 對(duì)流傳質(zhì)，相際傳質(zhì)，傳質(zhì)速率和傳質(zhì)系數(shù)7. 常用傳質(zhì)單元操作及設(shè)備。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 相組成表示法2. 分子擴(kuò)散和費(fèi)克定律3. 等分子反向擴(kuò)散和通過(guò)靜止組分 的單向擴(kuò)散第九章 吸收（16 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 氣體在液體中的溶解度、亨利定律2. 雙膜模型及傳質(zhì)速率方程3. 低濃度氣體填料吸收塔計(jì)算；4. 高濃度氣體填料吸收塔計(jì)算5.

10、傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算6. 解吸 。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 費(fèi)克定律2. 等摩爾反向擴(kuò)散和單向擴(kuò)散3. 吸收與解吸的物料衡算4. 操作線方程5. 傳質(zhì)推動(dòng)力及其圖示方法6. 吸收塔和解吸塔的設(shè)計(jì)型與操作型問(wèn)題的定量計(jì)算7. 吸收塔和解吸塔操作型問(wèn)題定性分析第十章蒸餾（ 16 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 二元物系的汽液平衡；2. 簡(jiǎn)單蒸餾3. 平衡蒸餾和平衡級(jí)概念；4. 精餾原理5. 理論板概念6. 理論板數(shù)的圖解法和逐板計(jì)算法7. 塔板效率8. 等板高度；9. 回流比的影響及其選擇10. 水蒸氣蒸餾，間歇蒸餾。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 二元理想溶液汽液相平衡關(guān)系及圖示2. 精餾過(guò)程

11、物料衡算3. 操作線方程4.q 線方程5. 最小回流比的計(jì)算6. 回流比、進(jìn)料狀況等參數(shù)對(duì)精餾過(guò)程的影響7. 理論塔板數(shù)計(jì)算8. 精餾操作型問(wèn)題定性分析第十一章氣液傳質(zhì)設(shè)備（ 6 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 常用板式塔介紹2. 篩板塔水力學(xué)性能及設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝尺寸設(shè)計(jì)方法，板效率3. 填料塔，常用填料及其性能4. 填料塔水力學(xué)性能。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 板式塔水力學(xué)性能2. 塔板結(jié)構(gòu)尺寸的常規(guī)設(shè)計(jì)3. 塔板結(jié)構(gòu)尺寸的新設(shè)計(jì)方法（負(fù)荷性能圖法）4. 負(fù)荷性能圖的繪制。第十二章液液萃取（ 6學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 三角形相圖及在單級(jí)萃取中的應(yīng)用；2. 單級(jí)萃取流程和計(jì)算3. 萃取

12、設(shè)備。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 三角形相圖、物料衡算與杠桿定律2. 部分 互溶物系的相平衡、分配系數(shù)與選擇性系數(shù)3. 單級(jí)萃取，多級(jí)錯(cuò)流、多級(jí)逆流萃取的物料衡算與平衡關(guān)系。第十三章干燥（ 16 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 空氣的性質(zhì)及濕度圖2. 干燥器的物料衡算及熱量衡算3. 濕分在氣 固兩相間的平衡，氣固或氣 液兩相間的熱、質(zhì)傳 遞4. 恒定干燥條件下的干燥速度和干燥時(shí)間的計(jì)算，5. 常用干燥設(shè)備。2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 濕空氣的性質(zhì)與計(jì)算2. 干燥過(guò)程物料衡算3. 熱量衡算；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時(shí)間的計(jì)算4. 提高干燥器熱效率的措施5. 常用干燥器的結(jié)構(gòu)與原理第十四章其它傳質(zhì)分

13、離過(guò)程（4 學(xué)時(shí)）1 基本內(nèi) 容和要求：1. 超臨界流體萃取2. 吸附3. 膜分離2教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1. 超臨界流體萃取2. 膜分離說(shuō)明 ：（ 1）課堂教學(xué)包括自學(xué)、討論課、習(xí)題課和各種形象教學(xué)( 電教 、實(shí)驗(yàn)室和工廠參觀) 等提倡靈活多樣的、理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法。（ 2）本課程的課內(nèi)外學(xué)時(shí)比例為1： 1.5 1：2三、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與要求. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容1、具體內(nèi)容：必做實(shí)驗(yàn)六個(gè)：實(shí)驗(yàn)一流體流動(dòng)阻力的測(cè)定(3 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1. 測(cè)定水在不同流速下通過(guò)直管的阻力損失，標(biāo)繪摩擦因數(shù)雷諾數(shù)的關(guān)系曲線，并繪制出“公認(rèn)”的關(guān)系曲線以作比較。2. 測(cè)定閘閥的局部阻力，確定該管件的阻力系數(shù)

14、。實(shí)驗(yàn)二 液體流量計(jì)校正 (3 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)任務(wù)：測(cè)定孔板式流量計(jì)及渦輪式流量計(jì)的流量系數(shù)及儀表常數(shù)實(shí)驗(yàn) 三離心泵性能曲線測(cè)定(3 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)任務(wù)：測(cè)定并繪制離心泵的特性曲線實(shí)驗(yàn) 四流體阻力與離心泵聯(lián)合實(shí)驗(yàn)(9 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1. 測(cè)定直管摩擦阻力系數(shù)；2. 測(cè)定閥門(mén)的局部阻力系數(shù)；3. 測(cè)量離心泵在恒定轉(zhuǎn)數(shù)下的特性曲線，并確定其最佳工作范圍。（說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)四含蓋實(shí)驗(yàn)一、二、三的內(nèi)容，選做實(shí)驗(yàn)四或選做實(shí)驗(yàn)一、二、三的內(nèi)容均可，其它實(shí)驗(yàn)為必做實(shí)驗(yàn)。）實(shí)驗(yàn) 五套管換熱器傳熱實(shí)驗(yàn)(4 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1. 測(cè)定空氣與水蒸汽經(jīng)套管換熱器間壁傳熱時(shí)的總傳熱系數(shù) 。2. 測(cè)定空氣在圓形光滑管中作湍流

15、流動(dòng)時(shí)的對(duì)流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。3. 測(cè)定空氣在螺旋管中作湍流流動(dòng)時(shí)的對(duì)流傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式 。實(shí)驗(yàn) 六篩板精餾塔性能實(shí)驗(yàn)(5 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1. 熟悉連續(xù)精餾裝置的基本流程及操作方法。2. 測(cè)定篩板精餾塔在一定操作條件下的全塔效率和個(gè)別塔板的板效率。實(shí)驗(yàn) 七干燥速率曲線測(cè)定(4學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1. 測(cè)定物料在恒定干燥條件下的干燥曲線并將其轉(zhuǎn)換成干燥速率曲線。2. 確定物料的臨界含水量和平衡水分。演示實(shí)驗(yàn) 2 個(gè)：演示實(shí)驗(yàn)（一） (3 學(xué)時(shí) )實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：包括雷諾實(shí)驗(yàn)裝置、邊界層儀演示實(shí)驗(yàn)、旋風(fēng)分 離器、過(guò)濾常數(shù)測(cè)定演示實(shí)驗(yàn)（二）(3 學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：篩板塔實(shí)驗(yàn)裝置、填料吸收實(shí)驗(yàn)、板式塔水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝

16、置.2教學(xué)目的通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生應(yīng)能鞏固和加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，并能得到化工實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練。3教學(xué)要求：進(jìn)行每一個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含如下四個(gè)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn) 預(yù)習(xí) 理解實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn) 操作 掌握有關(guān)測(cè)量?jī)x表的使用方法并了解其安裝注意事項(xiàng)，操作參數(shù)的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與分析，正確讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù) 處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和計(jì)算，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖示或關(guān)聯(lián)；實(shí)驗(yàn) 報(bào)告 實(shí)驗(yàn)原理，流程簡(jiǎn)圖，操作要點(diǎn)，數(shù)據(jù)圖表（附計(jì)算示例），主要結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論。II 、課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是綜合應(yīng)用本門(mén)課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握化工設(shè)計(jì)的, 完成以基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料，選用公式和數(shù)據(jù)，用簡(jiǎn)潔文字、圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果及制圖能力等方面得到一次基本訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是、嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。其基本內(nèi)容為：（ 1）、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述，（ 2）、主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算：物料衡算，工藝參數(shù)的選定，設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，（ 3）、輔助設(shè)備的選型：典型輔助設(shè)備主要工藝尺寸的計(jì)算。設(shè)備規(guī)格型號(hào)的選定；（ 4）、工藝