《化工原理》課程教學(xué)大綱

《化工原理》教學(xué)大綱課程編號(hào)：11200031英文名稱：PrinciplesofChemicalEngineering學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)課程類別：專業(yè)必修課授課對(duì)象：輕化工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：化學(xué)化工學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程擔(dān)負(fù)著由理論到工程、由基礎(chǔ)到專業(yè)的知識(shí)橋梁作用。主要學(xué)習(xí)流體流動(dòng)與輸送、傳熱、傳質(zhì)與吸收、蒸餾、干燥等輕化工工程中常見的單元操作和傳遞過(guò)程原理，包括相關(guān)基礎(chǔ)理論、數(shù)學(xué)模型、求解方法和方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，以及典型過(guò)程設(shè)備的工作原理、構(gòu)造、性能比較和選型依據(jù)，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)及從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1：認(rèn)識(shí)過(guò)程工程學(xué)科的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)三個(gè)基本傳遞（動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞）過(guò)程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握主要單元操作中的傳遞原理和典型數(shù)學(xué)模型、典型過(guò)程設(shè)備的工作原理、構(gòu)造和性能，掌握染整等輕化工生產(chǎn)中涉及的主要過(guò)程工程的科學(xué)原理、數(shù)學(xué)模型和求解方法。課程目標(biāo)2：學(xué)習(xí)解決輕化工領(lǐng)域中復(fù)雜工程問(wèn)題的思路，能夠運(yùn)用單元操作和傳遞過(guò)程的基本原理和數(shù)學(xué)模型，根據(jù)輕化工生產(chǎn)中涉及的典型過(guò)程工程任務(wù)，對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析并提出初步解決方案。課程目標(biāo)3：培養(yǎng)工程思維能力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)意識(shí)，能夠基于所學(xué)過(guò)程工程的基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型，結(jié)合成本效益評(píng)價(jià)，進(jìn)行工程問(wèn)題解決方案的選擇和優(yōu)化。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重1-2.能針對(duì)紡織化學(xué)與染整工程領(lǐng)域中的某一系統(tǒng)或過(guò)程等具體對(duì)象建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型并求解。課程目標(biāo)1501-3.能將自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)、紡織化學(xué)與染整工程專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析復(fù)雜紡織化學(xué)與染整工程問(wèn)題。課程目標(biāo)2301-4.能將自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)、紡織化學(xué)與染整工程專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于本領(lǐng)域工程問(wèn)題解決方案的比較和綜合。課程目標(biāo)320三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1過(guò)程工程學(xué)科重要概念基本要求：了解課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求，熟悉過(guò)程工程學(xué)科的有關(guān)基本概念。重點(diǎn)：?jiǎn)卧僮?、過(guò)程速率等概念。德育要求：樹立正確的價(jià)值觀。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程技術(shù)工作價(jià)值的認(rèn)識(shí)和從事工程技術(shù)工作的興趣。1集中講授課程目標(biāo)12流體流動(dòng)現(xiàn)象、原理及計(jì)算基本要求：熟悉流體的基本性質(zhì)，掌握流體靜力學(xué)方程、連續(xù)性方程和柏努利方程及其求解，掌握流體的流動(dòng)類型及其判斷，了解邊界層和流動(dòng)阻力的關(guān)系，掌握流體流動(dòng)阻力計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，了解簡(jiǎn)單管路的計(jì)算和設(shè)計(jì)思路，了解流量測(cè)量方法。重點(diǎn)：流體流動(dòng)能量衡算式、流動(dòng)類型及其判斷、流動(dòng)阻力計(jì)算方法。難點(diǎn)：能量衡算式的應(yīng)用、量綱分析法與流動(dòng)阻力數(shù)學(xué)模型的建立。德育要求：勇于探索的科學(xué)意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。結(jié)合雷諾數(shù)與流動(dòng)類型的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生敢于探究的科學(xué)意識(shí)；通過(guò)量綱分析法推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型和流體輸送問(wèn)題求解方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和細(xì)致全面的職業(yè)習(xí)慣。9集中講授、案例分析課程目標(biāo)1、2、33流體輸送機(jī)械基本要求：掌握離心泵的性能參數(shù)、泵的特性曲線、工作點(diǎn)調(diào)節(jié)，了解離心泵安裝高度的確定原則和離心泵的選型，熟悉往復(fù)泵工作原理與流量調(diào)節(jié)方法。重點(diǎn)：離心泵的性能參數(shù)與特性曲線。難點(diǎn)：離心泵的汽蝕與安裝高度。德育要求：腳踏實(shí)地的職業(yè)素養(yǎng)。結(jié)合離心泵構(gòu)造與性能的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)成本與效率的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、踏實(shí)勤奮的職業(yè)素養(yǎng)。4集中講授課程目標(biāo)1、2、34非均相物系分離基本要求：熟悉顆粒沉降運(yùn)動(dòng)的特性，了解沉降和離心分離設(shè)備的計(jì)算，熟悉過(guò)濾原理和過(guò)程計(jì)算，了解典型過(guò)濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。重點(diǎn)：離心沉降原理、過(guò)濾原理。難點(diǎn)：過(guò)濾速率方程。德育要求：豁達(dá)開放的人生理念。通過(guò)分析不同分離設(shè)備的特點(diǎn)與應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到天生我材必有用，培養(yǎng)學(xué)生豁達(dá)開放的人生理念。4集中講授課程目標(biāo)1、25傳熱過(guò)程及設(shè)備基本要求：掌握熱傳導(dǎo)基本原理和傅立葉定律，平壁與圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)計(jì)算；掌握對(duì)流傳熱基本原理，牛頓冷卻定律，對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的用法和條件；熟練運(yùn)用傳熱速率方程并對(duì)熱負(fù)荷、平均溫度差、總傳熱系數(shù)、傳熱面積進(jìn)行計(jì)算；了解典型換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其選用原則。重點(diǎn)：熱傳導(dǎo)與對(duì)流傳熱、傳熱速率方程及相關(guān)計(jì)算。難點(diǎn)：描述對(duì)流傳熱的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)、總傳熱系數(shù)計(jì)算。德育要求：嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。結(jié)合對(duì)流傳熱數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)和傳熱過(guò)程問(wèn)題求解方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和細(xì)致全面的職業(yè)習(xí)慣。8集中講授、案例分析課程目標(biāo)1、2、36傳質(zhì)與吸收操作基本要求：了解傳質(zhì)分離過(guò)程，熟悉分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散和雙膜理論；掌握亨利定律及其在吸收過(guò)程中的應(yīng)用；了解吸收速率方程和傳質(zhì)系數(shù)；掌握吸收操作線的特點(diǎn)和吸收劑用量的計(jì)算方法，了解傳質(zhì)單元法計(jì)算填料層高度，熟悉填料塔構(gòu)造及操作情況。重點(diǎn)：亨利定律與相平衡、吸收操作線與吸收劑用量計(jì)算。難點(diǎn)：雙膜理論與總吸收速率方程的推導(dǎo)、計(jì)算填料層高度的傳質(zhì)單元法。德育要求：實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。通過(guò)亨利定律的學(xué)習(xí)及其在實(shí)際吸收過(guò)程中的應(yīng)用練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度；結(jié)合傳質(zhì)單元法的推導(dǎo)和吸收過(guò)程問(wèn)題求解方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和細(xì)致全面的職業(yè)習(xí)慣。8集中講授、案例分析課程目標(biāo)1、2、37精餾操作與板式塔基本要求：熟悉恒壓相圖與相平衡線，掌握精餾原理及其在精餾塔中的實(shí)現(xiàn)；掌握全塔物料衡算，熟悉進(jìn)料狀態(tài)和q線的關(guān)系；熟悉精餾段和提餾段操作線；掌握全回流和最小回流的特點(diǎn)，了解回流比的確定方法；掌握?qǐng)D解法、逐板計(jì)算法求解理論板數(shù)的方法；熟悉板式塔的構(gòu)造與操作情況。重點(diǎn)：精餾原理的實(shí)現(xiàn)、物料衡算關(guān)系、理論板數(shù)的求解方法。難點(diǎn)：精餾塔中如何實(shí)現(xiàn)精餾原理、回流比和進(jìn)料狀態(tài)對(duì)物料流量和理論板數(shù)的影響。德育要求：正確的價(jià)值觀與嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。結(jié)合精餾原理的實(shí)現(xiàn)，加深學(xué)生對(duì)工程技術(shù)工作價(jià)值的認(rèn)識(shí)。結(jié)合物料衡算關(guān)系的推導(dǎo)和理論板數(shù)求解方法的練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和細(xì)致全面的職業(yè)習(xí)慣。8集中講授、案例分析課程目標(biāo)1、2、38干燥基本要求：熟悉濕空氣的性質(zhì)及焓濕圖，掌握焓濕圖的應(yīng)用；掌握干燥過(guò)程的物料衡算、熱量衡算；掌握干燥實(shí)驗(yàn)曲線和干燥速率曲線，熟悉干燥時(shí)間的計(jì)算；了解各種干燥器的特點(diǎn)及適用范圍。重點(diǎn)：濕空氣的性質(zhì)及焓濕圖、干燥速率曲線。難點(diǎn)：濕空氣的濕球溫度與絕熱飽和溫度、焓濕圖及其應(yīng)用。德育要求：嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。結(jié)合濕空氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)和焓濕圖應(yīng)用的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題時(shí)踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和細(xì)致全面的職業(yè)習(xí)慣。6集中講授課程目標(biāo)1、2、3合計(jì)48四、課程教學(xué)方法理論教學(xué)內(nèi)容主要采用集中講授、案例分析等方法進(jìn)行教學(xué)。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核采用期末考試、課堂表現(xiàn)及作業(yè)進(jìn)行綜合考核，成績(jī)合格者計(jì)入學(xué)分。分配比例為：期末采取閉卷筆試60%、作業(yè)20%和課堂表現(xiàn)20%，總成績(jī)按百分制計(jì)。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1期末考試401010602作業(yè)01010203課堂表現(xiàn)1010020課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值503020100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（1）作業(yè)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)作業(yè)練習(xí)題，根據(jù)作業(yè)完成情況與質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用百分制計(jì)分，總分100分。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：作業(yè)完成情況：每缺一次扣10分、存在抄襲問(wèn)題一次扣10分。（2）課堂表現(xiàn)根據(jù)課堂考勤、互動(dòng)與提問(wèn)、小測(cè)驗(yàn)等情況進(jìn)行評(píng)分，采用百分制計(jì)分，總分100分。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：課堂考勤情況：每遲到一次扣5分、無(wú)故缺勤一次扣10分。2.期末試卷考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌握、應(yīng)用及解決工程問(wèn)題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)參考答案及相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。采用百分制計(jì)分，總分100分。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《化工原理》（第5版），王志魁等主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2020年10月版。（二）參考資料1．《化工原理》（上、下冊(cè)）（第4版），陳敏恒等主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年8月版