化工原理B教學大綱

1、化工原理B教學大綱課程編號 ：1015170/1總學時： 64H學分：4基本面向 ：生物工程、制藥工程所屬單位 ：生物工程教研室一、本課程的目的、性質及任務本課程屬工程學科，是化工類及相近專業(yè)必修的一門基礎技術課。通過本課程的學習，使學生掌握研究化工生產中各種單元操作的基本原理，過程設備和計算方法， 培養(yǎng)學生具有運用課程有關理論來分析和解決化工生產過程中常見實際問題的能力，并為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下必要的基礎。本課程的主要任務， 是用自然科學方法考察、 解釋和處理化工生產中傳質單元操作的基本原理， 典型設備及其設計計算和操作分析， 以培養(yǎng)學生分析和解決有關工程實際問題的能力。二、本課程的基本要

2、求（一） 熟練掌握基本的單元操作的基本概念和基礎理論，對單元過程的典型設備具備基礎的判斷和選擇能力；（二） 掌握本大綱所要求的單元操作的基本常規(guī)計算方法，常見過程的計算和典型設備的設計計算或選型；（三） 熟悉運用過程的基本原理，根據生產上的具體要求，對各單元操作進行調節(jié)；（四） 了解化工生產的各單元操作中的故障，能夠尋找和分析原因，并提出消除故障和改進過程及設備的途徑。三、本課程與其它課程的關系先修課程：高等數學、物理學、物理化學等，達到教學大綱要求。四、本課程的教學內容上冊緒論（一）了解化學工程發(fā)展史；（二）了解化工原理的任務性質及內容；（三）了解物料衡算、熱量衡算、過程速率及平衡關系；（四

3、）掌握單位制及單位換算，了解因次的概念及因次式。重 點：化工原理課程中三大單元操作的分類和過程速率的重要概念的內涵。難 點：使學生通過對課程性質的了解， 把基礎課程的學習思維逐步轉移到對專業(yè)技術課程的學習上，在經濟效益觀點的指導下建立起 "工程 "觀念。第 1章流體流動（一）流體靜力學基本方程式1、掌握流體的性質2、掌握流體靜力學方程式及其應用（二）流體在管內的流動1、掌握流體在管內流動的流量和流速2、熟練掌握定常與非定常流動的概念3、連續(xù)性方程與機械能衡算式極其應用（三）流體的流動現象流體的粘性，牛頓粘性定律流動類型，雷諾數、邊界層的概念（四）流體在管內的流動阻力1、熟練

4、掌握直管能耗、局部能耗的計算，因次分析法2、管路系統(tǒng)中的總能量損失（五）管路計算簡單管路及復雜管路的計算；（六）流量測量1、流量及流速的測定方法2、測速管、孔板、文丘里及轉子流量計的結構及原理?；疽螅菏炀氄莆樟黧w靜力學基本方程式，連續(xù)性方程式和柏努利方程式及其應用；正確理解流體的流動類型和流動阻力的概念；掌握流體流動阻力的計算， 簡單管路的設計型計算和輸送能力的核算。了解測速管，文丘里流量計,孔板流量計和轉子流量計的工作原理和基本計算。重 點：流體流動過程中的基本原理及流體在管內的流動規(guī)律；柏努利方程式的應用；流體在管道內的流動阻力產生的原因和摩擦阻力的計算；簡單管路的計算。難 點：流體的

5、不同流型的摩擦系數及其計算， 簡單管路的設計型計算和輸送能力的核算。第 2 章流體輸送機械（一）液體輸送機械1、離心泵的工作原理，結構特點，主要類型及氣縛現象；2、離心泵的主要性能參數，基本方程，特性曲線及其影響因素，離心泵特性曲線的測定方法，離心泵的工作點及其調節(jié)；3、掌握汽蝕余量及吸上真空高度的概念，離心泵安裝高度的確定，正確選擇離心泵；（二）其它類型泵1、其它流體輸送設備的工作原理2、正位移式流體輸送設備操作特點基本要求：掌握離心泵的性能參數、 泵的特性曲線、 工作點和流量調節(jié)； 了解離心泵安裝高度的確定原則；正確選用離心泵的型號。重 點：離心泵的特性曲線及其影響因素; 管路特性曲線方程

6、式。難 點：離心泵的工作點的改變; 離心泵安裝高度的計算。第 3 章非均相物系的分離和固體流態(tài)化（一）顆粒及顆粒床層的特性1、顆粒及顆粒群的性質2、顆粒床層的特性（二）沉降過程1、沉降速度的計算方法，降沉室的操作原理及設計方法2、旋風分離器的操作原理、結構特點，掌握其分離性能及設計方法。（三）過濾1、過濾操作的基本概念，過濾基本方程式2、恒壓過濾、恒速過濾及先恒速后恒壓過濾，過濾常數的測定方法3、各種典型過濾設備的結構、特點，過濾機生產能力的計算方法基本要求：球形顆粒和均勻床層的特性的理解； 一維固定床層的流動壓降的計算。 正確理解液體過濾操作的基本原理； 掌握過濾基本方程式及其應用； 掌握過

7、濾過程及設備的計算和過濾常數的測定方法。 了解重力沉降運動的基本原理， 掌握重力沉降設備的計算。重 點：影響固定床層流動壓降的主要因素； 恒壓過濾基本方程式及其應用； 板框過濾機的操作和工藝計算；球形顆粒的重力自由沉降速度的計算；斯托克斯公式；除塵室的生產能力計算。難 點：可壓縮濾餅的過濾常數的理解與應用； 濾布阻力的確定與當量濾餅層概念的引入；顆粒沉降的因次分析法的應用；應用直接判據法計算沉降速度。第4章傳熱（一）概述1、傳熱在化工生產中的應用2、傳熱的基本方式及特點，定常態(tài)與非定常態(tài)（二）熱傳導1、熱傳導的概念2、導熱微分方程，熟練掌握傅立葉定律、平壁、多層平壁、圓管壁、多層圓管壁的導熱計

8、算；（三）對流傳熱概述1、對流傳熱速率和對流傳熱系數2、對流傳熱機理（四）傳熱過程計算1、傳熱基本方程式，傳熱速率Q、，傳熱溫差 tm、總傳熱系數 K 的計算，2、傳熱單元數法。（五）對流傳熱系數關聯式1、影響對流傳熱系數的因數2、對流傳熱過程的因次分析3、流體無相變時的對流傳熱系數（六）輻射傳熱1、熱輻射的基本概念， 普朗克定律， 斯蒂芬 波爾滋曼定律克?；舴蚨?，2、兩物體間的輻射傳熱，設備的熱損失及保溫。（七）換熱器1、常用的換熱設備2、列管式換熱器的結構、類型，設計原則及步驟3、傳熱的強化和削弱?；疽螅菏炀氄莆諢醾鲗У幕驹?， 傅立利定律，平壁與圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導及計算，掌握對流

9、傳熱的基本原理， 牛頓冷卻定律， 對流傳熱系數關聯式的用法和條件；熟練運用傳熱速率方程并對熱負荷、平均溫度差、總傳熱系數進行計算；要求能夠根據計算結果及工藝要求選用合適的換熱器。 了解列管換熱器的結構特點及其應用。重 點：傅立葉定律及其一維穩(wěn)態(tài)熱傳導應用； 牛頓冷卻定律和影響對流傳熱系數的主要因素；流體在圓形直管內強制湍流傳熱及對流傳熱系數的計算； 換熱器的熱負荷計算，對數平均溫度差的計算；總傳熱系數的計算；換熱器的設計型計算。難 點：傳熱過程中傳熱速率、 傳熱推動力和熱阻的基本概念； 流體的相態(tài)的物理性質，流動狀況和類型以及傳熱設備的型式對對流傳熱過程的影響； 對流傳熱系數的類比法的應用，

10、換熱器的總傳熱系數與對流傳熱系數的關系及其簡化應用； 換熱器的核算型計算。第5章蒸發(fā)（一）蒸發(fā)設備1、了解蒸發(fā)操作的基本概念及典型設備2、熟練掌握蒸發(fā)過程計算的基本方程（二）單效蒸發(fā)熟練掌握單效蒸發(fā)的特點和計算方法；（三）多效蒸發(fā)了解多效蒸發(fā)的流程特點和計算方法。下冊第1章蒸餾（一）概述蒸餾的特點及分類（二）兩組分溶液的氣液平衡關系1、相律的概念2、理想物系的條件兩組分溶液的汽液平衡關系，拉烏爾定律，道爾頓分壓定律，相平衡常數3、相對揮發(fā)度， t-x-y, x-y 圖4、非理想物系的氣液平衡（三）平衡蒸餾和簡單蒸餾簡單蒸餾，平衡蒸餾的計算方法；（四）精餾原理和流程精餾原理、條件和操作流程（五）

11、兩組分連續(xù)精餾的計算1、理論板的概念，恒摩爾流假定，全塔物料衡算，精餾段操作線方程和提餾段操作線方程2、q 的定義、意義及 q 線方程，理論板層數的求法（逐板計算法，圖解法，簡捷法）及特殊情況時理論板層數的求法3、回流比的影響及其選擇4、塔高和塔徑的計算及熱量衡算5、精餾塔的操作和調節(jié)基本要求 :理解相律的概念；掌握相對揮發(fā)的定義；掌握"txy" 圖線、泡點線和露點線；了解總壓對泡點線和露點線的影響；了解正、負偏差溶液的形成和特點；理解平衡蒸餾及簡單蒸餾的計算；掌握精餾原理和流程； 理解理論板的概念及恒摩爾流假定；掌握全塔物料衡算、精餾段操作線和提餾段操作線方程、q 的定義

12、、意義及 q 線方程；掌握理論板層數的求法、 進料狀態(tài)對理論板層數的影響、 回流比的影響及選擇了解連續(xù)精餾裝置的熱量衡算；理解精餾塔的操作和調節(jié)。重 點 :兩組分理想物系的汽液平衡關系、 精餾原理以及兩組分連續(xù)精餾過程的計算（物料衡算與進料熱狀況的影響、理論板層數的計算與回流比的影響）難 點 :進料熱狀況參數的理解。第2章吸收（一）氣液相平衡1、氣體的溶解度2、亨利定律3、吸收劑的選擇（二）傳質機理與吸收速率1、分子擴散與菲克定律2、氣相及液相中的定態(tài)分子擴散、擴散系數、對流傳質3、吸收過程的機理及速率方程式（三）吸收塔的計算1、吸收塔的物料衡算與操作線方程2、吸收劑用量的決定、塔徑的計算3、

13、填料層高度的計算及理論板層數的計算基本要求 :掌握吸收的概念、 類型和目的； 理解吸收與蒸餾的區(qū)別； 掌握亨利定律的不同表達形式及相關的計算； 理解吸收劑的選擇原則； 了解分子擴散的概念及菲克定律的表達式； 掌握氣相及液相中的定態(tài)分子擴散的傳質速率方程式； 掌握渦流擴散及對流傳質的公式表達式； 掌握雙膜理論； 掌握吸收速率方程式的不同表達形式；理解“氣膜控制”與“液膜控制” ；掌握吸收塔的物料衡算與操作線方程；掌握最小氣液比的求法；了解塔徑的計算；掌握氣、液相總傳質單元高度、總傳質單元數的概念及常用總傳質單元數的計算方法； 了解理論板層數的計算； 了解吸收系數的測定、經驗公式及準數關聯式。重

14、點 :氣體吸收過程的平衡關系、 氣體吸收過程的速率關系、 低濃度氣體吸收過程的計算。難 點 :傳質單元高度與傳質單元數概念的理解。第 3 章蒸餾和吸收塔設備（一）板式塔1、塔板類型2、板式塔的流體力學特性3、塔板效率（二）填料塔1、填料2、填料塔的流體力學特性3、填料塔的附件基本要求：了解板式塔的結構、 塔板的類型及結構特點、 填料塔的結構特點、 填料的類型及結構特點、填料塔的附件以及塔板效率的估算； 掌握板式塔的流體力學特性。重 點：板式塔負荷性能圖的理解。第 4 章 液-液萃?。ㄒ唬┤w系的液液相平衡與萃取操作原理1、萃取操作的基本概念2、組成在三角形相圖上的表示方法、液液相平衡關系在三

15、角形相圖上的表示3、萃取過程在三角形相圖上的表示及萃取劑的選擇（二）萃取過程的計算1、單級萃取計算2、多級錯流接觸萃取的計算3、多級逆流接觸萃取的計算（三）液液萃取設備1、混合澄清槽、塔式萃取設備、離心萃取器2、萃取設備的選擇基本要求 :掌握萃取操作的基本概念； 掌握組成在三角形相圖上的表示方法、液液相平衡關系在三角形相圖上的表示、 萃取過程在三角形相圖上的表示及萃取劑的選擇；掌握萃取計算的圖解法；了解萃取過程的解析計算、萃取設備的類型、結構特點及選用。重 點 :組成在三角形相圖上的表示方法、液液相平衡關系在三角形相圖上的表示。難 點 :組成在三角形相圖上的表示方法、液液相平衡關系在三角形相圖

16、上的表示。第5章干燥（一）濕空氣的性質及濕度圖干燥過程的分類、濕空氣的性質及H-I 圖；（二）干燥過程的物料衡算與熱量衡算1、濕物料中含水量的表示方法2、干燥系統(tǒng)的物料衡算、熱量衡算3、空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化（三）固體物料在干燥過程中的平衡關系與速率關系1、物料中的水分2、干燥時間的計算（四）干燥設備干燥器的主要型式基本要求 :了解濕分的定義、 去濕的方法及干燥的分類、 干燥過程的必要條件和干燥推動力。掌握濕空氣的主要性質，它們的定義和計算公式；掌握濕空氣的 "H-I" 圖及其應用。掌握干燥過程的物料衡算與熱量衡算； 掌握絕熱干燥過程和非絕熱干燥過程確定干燥器出口狀態(tài)空

17、氣的方法。 掌握平衡水分與自由水分、 結合水分與非結合水分的概念； 掌握干燥速率的定義及干燥速率曲線； 掌握臨界水含量的概念。了解恒速和降速段干燥時間的計算方法， 了解影響恒速干燥和降速干燥的因素。了解干燥器的主要型式及它們的特點。重 點 :濕空氣的性質、 "H-I" 圖及其應用、干燥過程的物料衡算與熱量衡算、濕物料中水分的劃分。難 點 :濕空氣各種溫度的區(qū)別與聯系、由濕空氣的性質參數在 H I 圖上確定其狀態(tài)點、濕物料中水分的劃分。五、學時分配章次授課內容理論學時緒論1第 1 章流體流動13上4第 2 章流體輸送機械冊第 3 章非均相物系的分離和固體流態(tài)化4第 4 章傳熱10第 5 章蒸發(fā)自學第 1 章蒸餾12第 2 章吸收8下第 3 章蒸餾和吸收塔設備自學冊6第 4 章液液萃取第 5 章干燥6合計64六、教學建議本課程采用電化手段課堂教學， 提倡啟發(fā)式、 討論式教學組織實施， 以充分調