《化工原理》(課程編碼上冊0210019、下冊0210040)

1、化工原理（課程編碼：上冊0210019、下冊0210040 ）本課程性質(zhì)：化工原理是化工工藝類及其相近專業(yè)的一門主干課 ，是一門很重要的技術基礎課，它在基礎課和專業(yè)課之間起著承前啟后、 由理及工的橋梁作用。課程教學目的：學生應該掌握每一章節(jié)要求掌握的重點內(nèi)容， 并對各 種單元操作熟悉了解。本課程教學要求：通過本課程的學習，培養(yǎng)學生有分析和解決單元操 作中各種問題的能力，即在科學研究和生產(chǎn)實踐中對設備應具有操作 管理、設計、強化與過程開發(fā)的本領。本課程教學安排：總學分無 總學時：124課程進度分配表早節(jié)授課內(nèi)容學時其中作業(yè)（次）講授實訓緒論緒論220第一章流體流動261888第一章流體輸送機械1

2、2843第三章非均相混合物的分離6442第四章傳熱221647第五章蒸發(fā)自學自學第六章吸收221667第七章蒸餾221667第八章氣液傳質(zhì)設備441第九章干燥883第十章液-液萃取自學自學合計124923238本課程必要說明：化工原理是化工類各專業(yè)的專業(yè)基礎必修課， 屬于核心課程，需要一定的專業(yè)基礎。1、先修課：無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、大學物理、 高等數(shù)學2、如作為公選課應刪減的內(nèi)容：無本課程理論教學內(nèi)容緒論本章教學目的與要求：了解化工原理課程的性質(zhì)、地位和作用，并掌握化工過程的物料衡算與能量衡算的基本概念與計算步驟。本章教學意見與建議：講授為主，綜述化工方面的知識。本章教學基

3、本內(nèi)容安排：主要講解下面幾個知識點化工過程及其發(fā)展 化工原理課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務。 化工原理課程的兩條主線。 單元操作及四個基本關系 : 物料衡算、熱量衡算、平衡關系及速率關 系第一章 流體流動 本章教學目的與要求： 學習流體流動的考察方法及流體流動中的力和 能。掌握流體在靜止和流動時的質(zhì)量和能量守恒規(guī)律。了解流體流動時的內(nèi)部結(jié)構 , 掌握阻力損失及其計算方法。 熟悉化 學工業(yè)中各種流體輸送問題 , 用上述原理和規(guī)律解決管路計算及外 功計算問題。 本章教學意見與建議：理論講授為主，并進行實驗。 本章教學基本內(nèi)容安排： 主要講解前 4節(jié)的內(nèi)容，掌握第 5 節(jié)中的部 分內(nèi)容。第一節(jié) 概述 教學內(nèi)

4、容知識點：流體的密度、粘性。第二節(jié) 流體靜力學 教學內(nèi)容知識點：流體的壓強與流體的靜力學基本方程。第三節(jié) 流體動力學 教學內(nèi)容知識點：流量與流速、連續(xù)性方程、物料衡算方程。第四節(jié) 管內(nèi)流動阻力 教學內(nèi)容知識點：化工管路的組成、直管阻力與局部阻力、總阻力的 計算 第五節(jié) 管路計算 教學內(nèi)容知識點：簡單管路與復雜管路 第二章 流體輸送機械 本章教學目的與要求：了解化工生產(chǎn)中常用的流體輸送設備的結(jié)構 掌握其工作原理和選用。本章教學意見與建議：理論講授為主，并進行實驗實踐。 本章教學基本內(nèi)容安排： 離心泵的工作原理和主要部件、 離心泵的基 本方程式、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線、 離心泵的性能改變和換算

5、、 離心泵的工作點與調(diào)節(jié)、 離心泵的聯(lián)用、 離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高 度、離心泵的類型與選用。本章教學基本內(nèi)容安排：重點講解前 2 節(jié)的內(nèi)容。第一節(jié) 概述 教學內(nèi)容知識點：流體輸送機械的作用與分類。第二節(jié) 離心泵教學內(nèi)容知識點： 離心泵的工作原理和主要部件、 離心泵的基本方程 式、離心泵的性能參數(shù)與特性曲線、離心泵的性能改變和換算、離心 泵的工作點與調(diào)節(jié)、離心泵的聯(lián)用、離心泵的氣蝕現(xiàn)象與安裝高度、 離心泵的類型與選用。第三節(jié) 其他類型的化工用泵（建議自學） 教學內(nèi)容知識點：往復泵、旋轉(zhuǎn)泵、漩渦泵。第四節(jié) 氣體輸送機械（建議自學） 教學內(nèi)容知識點：離心式通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵 第三章 非

6、均相混合物的分離 本章教學目的與要求：掌握沉降與過濾的基本概念及原理。 本章教學意見與建議：理論講授為主。 本章教學基本內(nèi)容安排：重點講解前 2 節(jié)的內(nèi)容。第一節(jié) 沉降 教學內(nèi)容知識點：重力沉降、離心沉降、沉降分離設備 第二節(jié) 過濾 教學內(nèi)容知識點：恒壓過濾、過濾設備。第四章 傳熱 本章教學目的與要求：了解三種傳熱基本方式的基本定律和計算方 法。重點掌握對流給熱和傳熱過程計算。了解換熱器的類型 , 掌握管 殼式換熱器的設計及選用。了解新型換熱器。掌握傳熱的強化途徑。 本章教學意見與建議：理論講授為主輔以實驗。 本章教學基本內(nèi)容安排： 重點講解三種傳熱基本方式的基本定律和計 算方法。第一節(jié) 概述

7、 教學內(nèi)容知識點：傳熱在化工生產(chǎn)中的應用、傳熱的基本方式、間壁 式換熱器傳熱過程簡述第二節(jié) 熱傳導 教學內(nèi)容知識點：熱傳導的基本定律、通過平壁的定常熱傳導、通過圓筒壁的定常熱傳導 第三節(jié) 對流傳熱教學內(nèi)容知識點： 對流傳熱基本方程和對流產(chǎn)熱系數(shù)、 影響對流傳熱 系數(shù)的因素、 流體有相變時的對流傳熱系數(shù)、 流體無相變時的對流傳 熱系數(shù)。第四節(jié) 傳熱計算 教學內(nèi)容知識點：熱量衡算、傳熱速率方程、傳熱平均溫度差、傳熱 系數(shù)、傳熱計算。第五節(jié)熱輻射 教學內(nèi)容知識點：熱輻射的基本概念、兩固體間的熱輻射。第五章 蒸發(fā)本章教學目的與要求： 了解蒸發(fā)過程的工業(yè)應用與分類， 掌握單效蒸 發(fā)過程及其計算。本章教學

8、意見與建議：建議自學 本章教學基本內(nèi)容安排：自學。第六章 吸收本章教學目的與要求：了解傳質(zhì)機理 , 掌握吸收速率方程以及低濃度 氣體吸收的填料層高度的計算。本章教學意見與建議：講授為主，輔以實驗。 本章教學基本內(nèi)容安排：重點講授前 5 節(jié)內(nèi)容。第一節(jié) 概述 教學內(nèi)容知識點：吸收的依據(jù)和目的、工業(yè)吸收過程、吸收過程中的 氣、液兩相接觸方式、吸收操作的分類第二節(jié) 傳質(zhì)機理 教學內(nèi)容知識點：相組成的表示方法、相內(nèi)傳質(zhì)、相際傳質(zhì)。第三節(jié) 吸收過程的氣液相平衡關系 教學內(nèi)容知識點：氣體在液體中的溶解度、亨利定律、氣液相平衡與 吸收過程的關系。第四節(jié) 吸收速率教學內(nèi)容知識點： 氣液相組成均用摩爾比表示時的

9、相際傳質(zhì)速度、 各 種形式的船只速率方程、吸收劑的選擇。第五節(jié) 吸收塔的計算 教學內(nèi)容知識點：物料衡算和操作線、塔徑的計算、低濃度氣體定常 吸收過程的填料層高度的計算、理論板數(shù)計算。第六節(jié) 傳質(zhì)系數(shù)（建議自學） 教學內(nèi)容知識點：直接實測、經(jīng)驗公式。第七節(jié) 其他類型吸收操作簡介（建議自學） 教學內(nèi)容知識點：高濃度氣體吸收、非等溫吸收、多組分吸收。第七章 蒸餾 本章教學目的與要求：熟悉兩組分理想溶液的相平衡關系 , 蒸餾原理 和方法 , 兩組分連續(xù)精餾的計算。了解間歇精餾過程計算、特殊精餾 方法。本章教學意見與建議：理論講授為主，輔以實驗。本章教學基本內(nèi)容安排：重點講解前四節(jié)內(nèi)容 第一節(jié) 概述 教

10、學內(nèi)容知識點：蒸餾分離的目的和依據(jù)、蒸餾操作的分類。第二節(jié) 雙組分溶液的氣 -液相平衡 教學內(nèi)容知識點：理想物系的氣液相平衡。第三節(jié) 蒸餾方式及其原理 教學內(nèi)容知識點：簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾。第四節(jié) 雙組分連續(xù)精餾塔的計算 教學內(nèi)容知識點：全塔物料衡算、理論板與恒摩爾流假設、操作線方 程、理論塔板數(shù)的確定、 進料熱狀況的影響和 q 線方程、 回流比的影 響及其選擇、理論板的簡捷計算法、理論板大量高度和填料層高度。 第八章 氣液傳質(zhì)設備 本章教學目的與要求：了解氣液傳質(zhì)設備的基本結(jié)構和工作原理。 本章教學意見與建議：理論講授為主。本章教學基本內(nèi)容安排：重點講解板式塔和填料塔的基本結(jié)構。 第一節(jié)

11、 板式塔教學內(nèi)容知識點：篩孔塔板的結(jié)構及其作用、 塔板上氣液流動和接觸狀況。第二節(jié) 填料塔教學內(nèi)容知識點：填料塔的結(jié)構及填料特性， 填料塔內(nèi)的流體力學特性第九章 干燥 本章教學目的與要求： 熟悉濕空氣的性質(zhì)及濕度圖。 掌握干燥過程的 物料衡算、 熱量衡算和恒定干燥條件下干燥時間的計算。 了解各種干 燥器的適用范圍。 本章教學意見與建議：理論講授為主，輔以實驗。 本章教學基本內(nèi)容安排：重點講解前 2 節(jié)內(nèi)容。第一節(jié) 概述 教學內(nèi)容知識點：固體物料的去濕方法、干燥過程分類、對流干燥過 程。第二節(jié) 濕空氣的性質(zhì)和濕度圖 教學內(nèi)容知識點：濕空氣的性質(zhì)、濕空氣的濕度圖及其應用 第三節(jié) 連續(xù)干燥過程的物料

12、衡算與熱量衡算（建議自學） 教學內(nèi)容知識點：干燥過程的物料衡算、干燥系統(tǒng)的熱量衡算、干燥 器進出口氣體狀態(tài)的確定第四節(jié) 干燥過程的平衡關系和速率關系（建議自學） 第十章 液 -液萃?。ㄗ詫W）本課程實踐教學內(nèi)容實驗一 流體流動阻力的測定（ 6 學時） 基本要求測定流體流過光滑管與粗糙管的直管阻力， 作出實測的摩擦系數(shù)與雷 諾數(shù)曲線， 并與教材中推薦的經(jīng)驗曲線或理論關系曲線相比較； 測出 一定開啟度的閘閥的局部阻力系數(shù)數(shù)值。重點 保證實驗中的流動穩(wěn)定，正確讀取轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)和 U 型壓差計及 壓差傳感器的讀數(shù)。難點實驗系統(tǒng)的氣體排除，倒 U 型管壓差計及壓差傳感器的使用。實驗二 離心泵性能曲線的測

13、定（ 4 學時） 基本要求測定離心泵在一定轉(zhuǎn)速下輸送水的特性曲線， 即壓頭、軸功率和泵效 率與流量曲線。重點了解離心泵的結(jié)構， 操作要點； 儀器的使用方法各操作參數(shù)的測定方 法。難點離心泵的灌泵的啟動； 真空表和壓力表的正確讀數(shù)； 渦輪流量計的 正確使用和倍率設置；扭矩儀及壓差儀感器正確讀數(shù)。實驗三 雷諾實驗 （演示） （2 學時）基本要求 通過實驗，觀察流體流動過程的不同流型層流和湍流及其轉(zhuǎn)變過 程。測定測型轉(zhuǎn)變時的臨界雷諾數(shù)。重點流型轉(zhuǎn)變時的臨界雷諾數(shù)測定； 儀器的使用方法各操作參數(shù)的測定方法。難點流體流動的穩(wěn)定性。實驗四 傳熱實驗 （6 學時）基本要求觀察水蒸氣在管外壁面冷凝的現(xiàn)象； 學

14、會用熱電阻測量內(nèi)管壁溫的原 理及測定方法，測出“水與水蒸氣”或“空氣與水蒸氣”體系的傳熱膜系 數(shù)，并與由經(jīng)驗式計算值相比較。重點了解套管換熱器的結(jié)構； 蒸氣中冷凝水和不凝性氣體排放； 流體流量 的穩(wěn)定；熱電阻的溫度正確讀取。難點保持蒸氣壓力恒定；使傳熱處于穩(wěn)定狀態(tài)；冷凝液的液面恒定。實驗五 過濾實驗 （2 學時）基本要求熟悉板框壓濾機的結(jié)構與操作，對碳酸鈣與水懸浮液作恒壓過濾實 驗，測出恒壓下的過濾常數(shù)， 并根據(jù)不同壓力下的過濾常數(shù)值回歸出壓縮性指數(shù)值。重點懸浮液的配制和輸送； 過濾過程管路中的閥門正確操作； 濾液計量的 準確可靠。難點 控制懸浮液的濃度均勻，防止固體顆粒沉淀。實驗六 非均相分

15、離（演示） （2 學時） 基本要求 了解重力沉降器、旋風分離器、布袋過濾器的結(jié)構原理。了解重力沉 降器、旋風分離器、 布袋過濾器對不同粒度固體顆粒的分離情況及其 壓力降。重點熟悉實驗原理、 實驗步驟。 注意觀察各種分離器的操作狀況及分離性 能；各種分離器的壓力降。實驗七 填料塔的傳質(zhì)性能實驗 （4 學時）基本要求觀察填料塔內(nèi)的氣液流動現(xiàn)象； 學會氣相色譜儀、 二氧化碳氣敏電極 的測定方法及原理， 測出“二氧化碳、空氣與水”體系的體積傳質(zhì)系數(shù)。 重點了解填料塔的結(jié)構，氣液流量的穩(wěn)定；二氧化碳濃度的正確測定。難點 二氧化碳氣敏電極的熟練使用； 使傳質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)； 塔底液位的恒 定。實驗八 精餾實驗 （ 6 學時）基本要求掌握雙組分連續(xù)精鎦塔的實驗原理及測定方法，測定“乙醇與水”體系 的全塔效率或等板高度。重點了解精鎦塔的結(jié)構；全回流條件下的總板效率或等板高度的測定。 難點非理想物系的理論塔板數(shù)的求取。實驗九 干燥曲線測定實驗 （ 4 學時）基本要求在恒定干燥條件下測定干燥曲線，求出“濕空氣，濕