化工基礎(chǔ)教學(xué)大綱

一、課程簡(jiǎn)介該課程是化學(xué)(教育)專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和處理化工生產(chǎn)中多種物理過程(或單元操作)及反應(yīng)器基本原理的工程學(xué)科，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能掌握流體流動(dòng)、流體輸送、傳熱過程、蒸餾、吸取等單元操作及反應(yīng)器的基本概念、基本理論、基本計(jì)算、經(jīng)典設(shè)備等問題，培養(yǎng)提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，及培養(yǎng)學(xué)生從工程觀點(diǎn)分析和處理問題的能力。二、教學(xué)目的及規(guī)定教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)初步掌握化工基礎(chǔ)(三傳一反)的基本概念、基本理論、基本計(jì)算措施和經(jīng)典設(shè)備等，初步具有從工程觀點(diǎn)分析和處理問題的能力。教學(xué)規(guī)定：(1)通過學(xué)習(xí)，學(xué)握單元操作(流體流動(dòng)過程、傳熱過程、吸取、精餾等)和基本反應(yīng)器的基本概念、基本理論和基本計(jì)算，初步掌握經(jīng)典化工設(shè)備的構(gòu)造、性能、用途和操作原理。(2)熟悉化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。(3)初步樹立技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。(4)初步掌握化工運(yùn)算的基本措施。(5)使學(xué)生初步具有對(duì)應(yīng)的分析工程實(shí)際問題和處理工程實(shí)際問題的能力。三、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)本課程重要教學(xué)內(nèi)容包括：流體流動(dòng)、流體輸送、傳熱、吸取、蒸餾、化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)。1、流體流動(dòng)重點(diǎn)：流體靜力學(xué)方程和柏努力方程的應(yīng)用，流體流動(dòng)時(shí)阻力的計(jì)算。難點(diǎn)：粘度概念，柏努力方程在流體流量測(cè)定中的應(yīng)用原理及其在管路中計(jì)算的靈活運(yùn)用。2、流體輸送重點(diǎn)：液體輸送機(jī)械的工作原理、特性曲線及安裝計(jì)算。難點(diǎn)：氣蝕及安裝高度的計(jì)算。3、傳熱過程重點(diǎn)：多種導(dǎo)熱計(jì)算、對(duì)流傳熱的機(jī)理、傳熱推進(jìn)力的計(jì)算難點(diǎn)：對(duì)流傳熱問題的處理思緒和措施，傳熱膜系數(shù)的處理4、氣體吸取重點(diǎn)：吸取劑用量、吸取塔高度和直徑的計(jì)算難點(diǎn)：用雙膜理論分析吸取過程。5、蒸餾重點(diǎn)：用相對(duì)揮發(fā)度表達(dá)的氣——液相平衡關(guān)系，精餾塔各段操作線方程中各項(xiàng)的意義，圖解法求算理論塔板數(shù)的措施環(huán)節(jié)難點(diǎn)：精餾分離液體混合物的原理，精餾分離液體混合物的原理及其能在一種塔中完畢的基本原因和理論。6、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)重點(diǎn)：一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的表達(dá)，轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率、本征動(dòng)力學(xué)、宏觀動(dòng)力學(xué)的概念。7、經(jīng)典反應(yīng)器重點(diǎn)：根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程選擇合適類型的反應(yīng)器，四類反應(yīng)器的多種計(jì)算。難點(diǎn)：流動(dòng)模型的理解，持續(xù)釜式反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時(shí)間特點(diǎn)理解，持續(xù)管式反應(yīng)器空間時(shí)間概念的使用。四、與其他課程的關(guān)系本課程內(nèi)容波及高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)、物理化學(xué)等課程的內(nèi)容，是在完畢《高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》、《一般物理》及《物理化學(xué)》等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。五、教學(xué)內(nèi)容第一章、緒論講課時(shí)數(shù)21.本章目的：認(rèn)識(shí)本課程對(duì)師范教育專業(yè)學(xué)生的重要性，理解化工過程的主體內(nèi)容。2.本章規(guī)定：理解化工過程和化工工藝的相似和不一樣，掌握化工過程中的四個(gè)基本規(guī)律和有關(guān)多種單位之間的換算關(guān)系，理解化工開發(fā)過程的基本環(huán)節(jié)和化工的發(fā)展動(dòng)態(tài)。3.本章重要內(nèi)容：(1)本課程的重要內(nèi)容和學(xué)習(xí)措施。(2)化工過程的幾種重要規(guī)律：物料衡算、熱量衡算、平衡關(guān)系和過程速率等。(3)從試驗(yàn)室到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的幾種重要階段。4.本章重點(diǎn)、難點(diǎn)(1)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)措施(2)難點(diǎn)：選用合適的物料衡算范圍求出未知量5.本章的習(xí)題：無第二章、流體的流動(dòng)和輸送講課時(shí)數(shù)141.本章目的：認(rèn)識(shí)動(dòng)量傳遞在化工生產(chǎn)中的重要性，掌握流體流動(dòng)時(shí)能量衡算方程式的多種形式，能為某些簡(jiǎn)樸的流體流動(dòng)過程選擇合理的輸送設(shè)備。2.本章規(guī)定：純熟掌握流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用，掌握柏努力方程的解題環(huán)節(jié)和方程使用時(shí)的注意事項(xiàng)，理解工業(yè)上測(cè)量流量的多種措施原理，理解常用液體輸送設(shè)備的構(gòu)造、工作原理、類型、材質(zhì)等內(nèi)容。3.本章重要內(nèi)容：(1)與流體輸送有關(guān)的基本概念(2)理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的物料衡算和能量衡算。(3)實(shí)際流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力的原因——粘度的引入(4)流體在圓形管內(nèi)流動(dòng)時(shí)阻力的計(jì)算，包括直管和局部阻力公式的推導(dǎo)和計(jì)算等。(5)液體輸送設(shè)備：泵的構(gòu)造和工作原理。4.本章重點(diǎn)、難點(diǎn)(1)重點(diǎn)：流體靜力學(xué)方程和柏努力方程的應(yīng)用，流體流動(dòng)時(shí)沿程阻力和局部阻力的計(jì)算措施。(2)難點(diǎn)：粘度概念的理解，柏努力方程在流體流量測(cè)定中的應(yīng)用原理及其在管路中計(jì)算的靈活運(yùn)用。5.本章習(xí)題：1、3、8、12、13、14、15、16、18、19、20、23第四章、傳熱過程講課時(shí)數(shù)61.本章目的：理解傳熱的基本方式措施、掌握傳導(dǎo)問題和對(duì)流傳熱問題處理的基本思緒，能為完畢一定換熱任務(wù)計(jì)算或選擇換熱器的面積。2.本章規(guī)定：純熟掌握多種導(dǎo)熱的多種計(jì)算措施，熟悉對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱機(jī)理，掌握膜系數(shù)的概念，理解化工上處理多種變量影響原因函數(shù)的常用處理措施——無因次分析法，熟悉最常用的列管換熱器的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理、安裝規(guī)定等3.本章重要內(nèi)容(1)傳熱過程的基本概念和所用的某些基本物理量、物理量的單位及其換算。(2)導(dǎo)熱的基本方程——傅立葉定律。有關(guān)導(dǎo)熱系數(shù)問題。平面壁、圓筒壁、保溫問題等傳導(dǎo)傳熱問題計(jì)算。(3)傳熱的傳熱機(jī)理，對(duì)流傳熱過程問題的分析、轉(zhuǎn)化和處理措施，處理求算傳熱膜系數(shù)的思緒和措施，狄丟斯公式等(4)熱互換的計(jì)算：間壁換熱的總傳熱方程，總傳熱系數(shù)、總傳熱阻力和分阻力，熱負(fù)荷和載熱體的概念和有關(guān)計(jì)算，冷熱流體不一樣換熱條件的傳熱推進(jìn)力的計(jì)算，換熱面積確實(shí)定等(5)熱互換器：殼程和管程的概念，列管換熱器的構(gòu)造和使用。4.本章重點(diǎn)、難點(diǎn)(1)重點(diǎn)：多種導(dǎo)熱計(jì)算、對(duì)流傳熱的機(jī)理、傳熱推進(jìn)力的計(jì)算(2)難點(diǎn)：對(duì)流傳熱問題的處理思緒和措施，量剛分析法推導(dǎo)傳熱膜系數(shù)的措施5.本章習(xí)題：1、2、3、4、5、9、14、17、22、23第五章、吸取講課時(shí)數(shù)101.本章目的：理解氣體吸取流程和措施，熟悉氣液相平衡在物質(zhì)傳遞中的應(yīng)用。2.本章規(guī)定：掌握亨利定律在吸取中的應(yīng)用，純熟寫出多種吸取速率方程的體現(xiàn)式和多種吸取系數(shù)、濃度推進(jìn)力的含義，并完畢一般問題吸取劑用量和吸取塔設(shè)備的計(jì)算。3.本章重要內(nèi)容：(1)吸取的方式和類型，影響物理吸取的多種原因，描述物理吸取的定律。(2)吸取的相平衡表達(dá)：亨利定律的多種體現(xiàn)式，用比摩爾分?jǐn)?shù)表達(dá)濃度。(3)吸取速率的體現(xiàn)措施：吸取理論雙膜理論，描述吸取速率的定律費(fèi)克定律，傳質(zhì)系數(shù)及其影響原因討論。(4)填料吸取塔的計(jì)算：吸取操作線方程的推導(dǎo)和各項(xiàng)物理意義討論。液氣比、最小液氣比的概念和確定。傳質(zhì)單元數(shù)、傳質(zhì)單元高度的概念和圖解及解析措施的求法。(5)填料塔基本構(gòu)造、操作、多種填料等。4.本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)、（1）重點(diǎn)：吸取劑用量、吸取塔高度和直徑的計(jì)算（2）難點(diǎn)：用雙膜理論分析吸取過程。5.本章習(xí)題：2、3、4、7、8、15、17、18、19、24、26、27、28、31第六章、精餾講課時(shí)數(shù)141.本章目的：熟悉工業(yè)生產(chǎn)中分離液體混合物的重要措施之一是精餾，熟悉精餾的重要問題、處理的措施和原理、有關(guān)的計(jì)算等。2.本章規(guī)定：純熟掌握完全互溶雙液系的多種相圖，尤其是氣-液相平衡關(guān)系圖。理解揮發(fā)度和相對(duì)揮發(fā)度的引入原因、措施及其在確定氣-液相平衡關(guān)系時(shí)的用途。掌握回流比和最小回流比的計(jì)算及意義。掌握在沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)持續(xù)精餾理論塔板數(shù)圖解求算法的環(huán)節(jié)、注意事項(xiàng)等。理解不一樣回流比和不一樣進(jìn)料狀態(tài)對(duì)理論塔板數(shù)的影響。3.本章重要內(nèi)容：(1)精餾原理：完全互溶雙液系的相圖、拉烏爾定律、相對(duì)揮發(fā)度和物理意義。(2)簡(jiǎn)樸蒸餾：操作及有關(guān)計(jì)算(3)持續(xù)精餾的理論根據(jù)：恒摩爾流滿足的條件、部分冷凝和部分汽化所需熱量平衡的前提、整塔內(nèi)的物料流動(dòng)和構(gòu)成變化狀況等。(4)續(xù)精餾理論塔板數(shù)的計(jì)算：精餾段操作線方程的推導(dǎo)和討論、提餾段操作線方程推導(dǎo)和討論、圖解法求理論塔板數(shù)的環(huán)節(jié)、逐板計(jì)算法求論塔板數(shù)的措施、簡(jiǎn)捷法求理論塔板數(shù)的原理、回流比對(duì)塔板數(shù)的影響、進(jìn)料熱狀態(tài)對(duì)塔板數(shù)的影響(5)板式塔的發(fā)展和改善、板式塔的主體、內(nèi)部各部分構(gòu)造和操作等。4.本章重點(diǎn)和難點(diǎn)(1)重點(diǎn)：用相對(duì)揮發(fā)度表達(dá)的氣-液相平衡關(guān)系，精餾塔各段操作線方程中各項(xiàng)的意義，圖解法求算理論塔板數(shù)的措施環(huán)節(jié)(2)難點(diǎn)：精餾分離液體混合物的原理。5.本章的習(xí)題：1、7、8、9、12、13、14、18、19、20、21、25、32、34第七章、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)講課時(shí)數(shù)41.本章目的：理解反應(yīng)速率的表達(dá)措施，某些常見反應(yīng)反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算。2.本章規(guī)定：熟悉反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的體現(xiàn)方式，掌握零級(jí)、一極、二級(jí)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率計(jì)算，理解本征動(dòng)力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)的相似和不一樣，對(duì)非均相反應(yīng)理解反應(yīng)控制環(huán)節(jié)和物理傳遞的影響。3.本章重要內(nèi)容：(1)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本概念：包括計(jì)量方程、反應(yīng)速率體現(xiàn)、均相和非均相反應(yīng)等。(2)簡(jiǎn)樸反應(yīng)的速率方程式：指一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)的計(jì)算(3)簡(jiǎn)樸反應(yīng)和復(fù)雜反應(yīng)：轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率的引入和多種表達(dá)措施(4)本征動(dòng)力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)的概念：物理傳遞控制和化學(xué)反應(yīng)控制的區(qū)別及其實(shí)際中使用狀況4.本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)(1)重點(diǎn)：一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的表達(dá)，轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率、本征動(dòng)力學(xué)、宏觀動(dòng)力學(xué)的概念。(2)難點(diǎn)：無5.本章的習(xí)題：2、5第八章、經(jīng)典反應(yīng)器講課時(shí)數(shù)81.本章目的：理解常見反應(yīng)器的類型，熟悉不一樣類型反應(yīng)適合采用的反應(yīng)器類型2.本章規(guī)定：熟悉多種反應(yīng)器的性質(zhì)，尤其是濃度性質(zhì)和物料停留時(shí)間性質(zhì)。掌握常見的四類反器的有關(guān)計(jì)算公式和公式的使用措施，理解返混的概念及對(duì)反應(yīng)的影響。3.本章重要內(nèi)容：(1)反應(yīng)器常見類型及其特點(diǎn)：按操作形式和構(gòu)造分類有間歇釜式反應(yīng)器、持續(xù)管式反應(yīng)器、持續(xù)單釜反應(yīng)器、持續(xù)攪拌多釜串聯(lián)反應(yīng)器。(2)間歇釜式反應(yīng)器的計(jì)算：反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系式、反應(yīng)器體積與設(shè)計(jì)體積、填料系數(shù)、輔助操作時(shí)間、達(dá)一定轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)時(shí)間的多種關(guān)系公式。(3)持續(xù)管式反應(yīng)器：空間時(shí)間的引入措施和表達(dá)公式，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系式，反應(yīng)器體積的計(jì)算公式等(4)持續(xù)攪拌多釜串聯(lián)反應(yīng)器：通用的計(jì)算體積的一般公式的推導(dǎo)和使用條件，圖解法在該類反應(yīng)器中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和注意事項(xiàng)等返混的概念及對(duì)反應(yīng)的影響。4.本章重點(diǎn)、難點(diǎn)(1)重點(diǎn)：根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程選擇合適類型的反應(yīng)器，計(jì)算四類反應(yīng)器的多種計(jì)算公式。(2)難點(diǎn)：持續(xù)釜式反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時(shí)間特點(diǎn)理解，持續(xù)管式反應(yīng)器空間時(shí)間概念的使用。5.本章習(xí)題：3、4、5、9、10、11六、教材及參照書學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程同步，應(yīng)閱讀和參照如下參照資料1