《化工原理》上冊(cè)教學(xué)大綱

1、化工原理（上冊(cè)）教學(xué)大綱總學(xué)時(shí)：56（理論教學(xué)56學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)0學(xué)時(shí)，課外學(xué)時(shí)：0） 學(xué)分：3.5基本面向：化學(xué)工程與工藝專業(yè)所屬單位：化工系課程簡介：本課程是化工類及相近專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課。它是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決化工類型生產(chǎn)中各種物理過程（或單元操作）問題的工程學(xué)科。本課程擔(dān)負(fù)著由理及工、由基礎(chǔ)到專業(yè)的特殊使命，即承擔(dān)著工程科學(xué)與工程技術(shù)的雙重教學(xué)任務(wù)，在本科生從基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)到專業(yè)課程學(xué)習(xí)過程中起著承上啟下的橋梁作用。本課程強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)、定量運(yùn)算和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練、強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際相結(jié)合，提高分析問題、解決問題的能力。學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)，應(yīng)能夠解決流體流動(dòng)、流

2、體輸送、沉降分離、過濾分離、過程傳熱、蒸發(fā)等單元操作過程的計(jì)算及設(shè)備選擇等問題，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。該課程教學(xué)水平的高低，對(duì)化工類及相近專業(yè)學(xué)生的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。一、本課程的目的、性質(zhì)性質(zhì)：專業(yè)類基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，重在培養(yǎng)學(xué)生具有運(yùn)用課程有關(guān)理論來分析和解決化工生產(chǎn)過程中常見實(shí)際問題的能力，并為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。具體來說，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握研究化工生產(chǎn)中各種單元操作的基本原理，能根據(jù)物系的特性和工藝要求進(jìn)行過程及設(shè)備的選擇；能進(jìn)行過程的計(jì)算，并探索強(qiáng)化的途徑；能進(jìn)行操作分析和調(diào)整，尋找適宜的操作條件以

3、適應(yīng)生產(chǎn)的要求。二、本課程的教學(xué)基本要求通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具有如下的知識(shí)能力素質(zhì)（專業(yè)課程根據(jù)各專業(yè)畢業(yè)生能力要求填寫；基礎(chǔ)課程貢獻(xiàn)度根據(jù)學(xué)校知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)要求和各相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生能力要求填寫）：1 知識(shí)要求：掌握流體流動(dòng)、流體輸送、沉降分離、過濾分離、過程傳熱、蒸發(fā)等單元操作的基本概念和基礎(chǔ)理論以及相應(yīng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握流體流動(dòng)、流體輸送、沉降分離、過濾分離、過程傳熱、蒸發(fā)等單元操作的基本常規(guī)計(jì)算方法。2能力要求：常見過程的計(jì)算和典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算或選型；對(duì)單元過程的典型設(shè)備具備基礎(chǔ)的判斷和選擇能力；根據(jù)生產(chǎn)上的具體要求，對(duì)各單元操作進(jìn)行調(diào)節(jié)；了解化工生產(chǎn)的各單元操作中的

4、故障，能夠?qū)ふ液头治鲈颍⑻岢鱿收虾透倪M(jìn)過程及設(shè)備的途徑。3. 素質(zhì)要求：能正確完成主要單元操作過程及設(shè)備的基本計(jì)算，熟悉典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作原理能查閱和使用常用工程計(jì)算圖表、手冊(cè)、資料熟悉常見化工單元操作要領(lǐng)，能選擇適宜操作條件、探索強(qiáng)化過程途徑和提高設(shè)備效能能運(yùn)用工程技術(shù)觀點(diǎn)分析和解決化工單元操作的一般問題三、本課程與其它課程的關(guān)系（課程的前修后續(xù)關(guān)系）前修課程：高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)后續(xù)課程：分離工程、化工工藝學(xué)、化工設(shè)計(jì)、化工過程分析與模擬四、本課程的教學(xué)內(nèi)容及安排（細(xì)化到知識(shí)點(diǎn)）緒 論（1學(xué)時(shí)）1. 課程的性質(zhì)和基本內(nèi)容單元操作、三傳理論、化工原理課程的研究方法：經(jīng)驗(yàn)法

5、和數(shù)學(xué)模型法、過程速率2.單位制和單位換算教學(xué)安排及教學(xué)方式 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 課后環(huán)節(jié)（請(qǐng)打“”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他緒論1第一章：流體流動(dòng)（17學(xué)時(shí)）1. 流體的物理性質(zhì)（1）流體的特性、質(zhì)點(diǎn)的概念和連續(xù)介質(zhì)模型；（2）流體主要物性（粘度、密度）、牛頓粘性定律、理想流體與非理想流體。2. 流體靜力學(xué)（1）壓強(qiáng)定義、單位與換算；（2）流體靜力學(xué)方程式及其應(yīng)用；（3）U型壓差計(jì)。3. 流體流動(dòng)的基本方程（1）流量和流速的基本概念、適宜流速的確定、管徑的計(jì)算；（2）穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的概念；（3）連續(xù)性方程與伯努利方程式及其應(yīng)用。4.流體流動(dòng)現(xiàn)象（1）層流和湍流的基本特征與

6、判別、雷諾數(shù)的物理意義；（2）層流和湍流流動(dòng)時(shí)管內(nèi)的速度分布及特點(diǎn)；（3）邊界層的概念、邊界層的發(fā)展和分離。 5. 流體在管內(nèi)的流動(dòng)阻力（1）流動(dòng)阻力分析、直管阻力計(jì)算式、摩擦系數(shù)及莫迪圖、因次分析、哈根-泊稷葉公式、布拉修斯公式、范寧公式；（2）局部阻力系數(shù)法和當(dāng)量長度法、非圓管道的當(dāng)量直徑計(jì)算法；（3）管路系統(tǒng)中的總能量損失。6. 管路計(jì)算（1）簡單管路及復(fù)雜管路的分類及特點(diǎn)、簡單管路的試差法計(jì)算；（2）分支管路和并聯(lián)管路的設(shè)計(jì)型計(jì)算、管路的操作型分析和計(jì)算。7.流量測(cè)量（1）流量及流速的測(cè)定方法；（2）測(cè)速管、孔板、文丘里及轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理、截面流量計(jì)和差壓流量計(jì)的特點(diǎn)。教學(xué)安排及

7、教學(xué)方式 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 課后環(huán)節(jié)（請(qǐng)打“”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他1.111.221.32.51.51.421.531.611.72小結(jié)0.51.5第二章 流體輸送機(jī)械（10學(xué)時(shí)）1.離心泵 （1）離心泵工作原理和主要部件、氣縛現(xiàn)象、離心泵的基本方程式；（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要類型及氣縛現(xiàn)象；（3）離心泵的主要性能參數(shù)、特性曲線及其影響因素、離心泵特性曲線的測(cè)定方法、離心泵的工作點(diǎn)及其調(diào)節(jié)；（4）汽蝕余量及吸上真空高度的概念、離心泵安裝高度的確定、離心泵的選型。2.其它類型液體輸送機(jī)械（1）其它流體輸送設(shè)備（往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、旋渦泵）等的工作原理；（2）正位移式和非正位移式

8、流體輸送設(shè)備的操作特點(diǎn)。3.氣體輸送和壓縮機(jī)械（1）氣體輸送機(jī)械的分類、離心通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和特性曲線及選型；（2）離心鼓風(fēng)機(jī)、離心壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)；（3）往復(fù)壓縮機(jī)的工作過程、主要性能參數(shù)及選型。教學(xué)安排及教學(xué)方式 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 課后環(huán)節(jié)（請(qǐng)打“”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他2.1 4.5 1.52.222.32第三章 機(jī)械分離及固體流態(tài)化（8學(xué)時(shí)）1.顆粒及顆粒群的特性均相物系和非均相物系的概念、連續(xù)相和分散相的概念、顆粒及顆粒群的特性。2.沉降分離（1）重力沉降和離心沉降的概念、自由沉降和干擾沉降的概念；（2）重力沉降過程、重力沉降速度的

9、概念及計(jì)算方法、降塵室的操作原理及工藝計(jì)算；（3）離心沉降的基本原理；（4）旋風(fēng)分離器的操作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分離性能及選用。3.過濾（1）過濾操作的基本概念、顆粒床層的特性、數(shù)學(xué)模型法；（2）過濾的三種方式、恒壓過濾的基本方程式及過濾常數(shù)的測(cè)定方法；（3）各種典型過濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算方法。4.固體流態(tài)化固體流態(tài)化的基本概念及主要特征教學(xué)安排及教學(xué)方式 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 課后環(huán)節(jié)（請(qǐng)打“”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他3.113.233.333.61第四章 傳 熱 （14學(xué)時(shí)）1.概述（1）傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用、傳熱的基本方式；（2）傳熱過程中冷熱流體的接

10、觸方式、典型的間壁式換熱器；（3）傳熱速率和熱通量、穩(wěn)態(tài)傳熱與非穩(wěn)態(tài)傳熱的基本概念；（4）載熱體及選擇。2.熱傳導(dǎo)（1）熱傳導(dǎo)的概念及特點(diǎn)、傅里葉定律；（2）平壁、多層平壁、圓筒壁、多層圓筒壁穩(wěn)態(tài)的導(dǎo)熱計(jì)算。3. 對(duì)流傳熱概述（1）對(duì)流傳熱速率和對(duì)流傳熱系數(shù)、牛頓冷卻定律；（2）對(duì)流傳熱機(jī)理；（3）保溫層的臨界直徑。4.傳熱過程計(jì)算（1）傳熱基本方程式及應(yīng)用、傳熱溫差tm、總傳熱系數(shù)K的計(jì)算，（2）傳熱單元數(shù)法及應(yīng)用。5.對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式（1）對(duì)流傳熱的分類、影響對(duì)流傳熱系數(shù)的因數(shù)及對(duì)流傳熱過程的因次分析；（2）流體無相變和有相變時(shí)的對(duì)流傳熱的特點(diǎn)及對(duì)流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式；（3）壁溫的估算

11、。6.輻射傳熱（1）熱輻射的基本概念；（2）普朗克定律、斯蒂芬波爾滋曼定律克?；舴蚨桑唬?）兩物體間的輻射傳熱，設(shè)備的熱損失及保溫。7.換熱器（1）常用的換熱設(shè)備；（2）列管式換熱器的結(jié)構(gòu)、類型；（3）傳熱的強(qiáng)化和削弱。教學(xué)安排及教學(xué)方式 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 課后環(huán)節(jié)（請(qǐng)打“”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他4.114.21.54.31.54.42.51.54.524.614.71小結(jié)11第五章 蒸 發(fā)（6學(xué)時(shí)） 1.蒸發(fā)設(shè)備 蒸發(fā)操作的基本概念及典型設(shè)備。2.單效蒸發(fā)溶液的沸點(diǎn)和溫差損失、單效蒸發(fā)的特點(diǎn)和計(jì)算方法。3.多效蒸發(fā)（1）多效蒸發(fā)的流程特點(diǎn)和計(jì)算方法；（2）多效蒸發(fā)和

12、單效蒸發(fā)的比較；（3）提高加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)性的其他措施。教學(xué)安排及教學(xué)方式 教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配 課后環(huán)節(jié)（請(qǐng)打“”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他5.11.55.225.32.5五、本課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)和深廣度重點(diǎn)：“三傳”的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論；主要單元操作的基本原理和工藝計(jì)算；典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)等；學(xué)生工程觀念的培養(yǎng)。難點(diǎn)：由于學(xué)生第一次涉及到工程概念，其工程觀念的形成和培養(yǎng)是本課程的難點(diǎn)。深廣度：1.熟練掌握最基本的單元操作的基本概念和基礎(chǔ)理論，對(duì)單元過程的典型設(shè)備具備基礎(chǔ)的判斷和選擇能力；2.掌握本大綱所要求的單元操作的常規(guī)計(jì)算方法，常見過程的計(jì)算和典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算或選型；

13、3.熟悉運(yùn)用過程的基本原理，根據(jù)生產(chǎn)上的具體要求，對(duì)各單元操作進(jìn)行調(diào)節(jié)；4.了解化工生產(chǎn)的各單元操作中的故障，能夠?qū)ふ液头治鲈?，并提出消除故障和改進(jìn)過程及設(shè)備的途徑。六、課外學(xué)時(shí)分配主要安排課外教學(xué)任務(wù)，如作業(yè)、自學(xué)、參觀、綜合大作業(yè)等。序號(hào)內(nèi)容參考學(xué)時(shí)1作業(yè)282自學(xué)22合計(jì)50七、考核方式課程考核及成績?cè)u(píng)定方式：閉卷考試成績占70%，平時(shí)作業(yè)及表現(xiàn)占30 %。八、本課程各教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)度知識(shí)能力素質(zhì)要求教學(xué)環(huán)節(jié)課后環(huán)節(jié)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他知識(shí) 能力1- 素質(zhì)1- 注：1、各專業(yè)課程貢獻(xiàn)度表根據(jù)本專業(yè)畢業(yè)生能力要求填寫?；A(chǔ)課程貢獻(xiàn)度根據(jù)學(xué)校知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)要求和本相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生能力要求填寫。2、 貢獻(xiàn)度顯著表示為，貢獻(xiàn)度一般表示為九、參考資料（一）教材1.夏清 賈紹義主編，化工原理（上冊(cè)），天津大學(xué)出版社，2011年（二）參考書 1、陳敏恒等編，化工原理，化學(xué)