《化工原理》課程教學(xué)大綱

1、化工原理課程教學(xué)大綱學(xué)時數(shù)：108學(xué)分?jǐn)?shù)：6開課學(xué)期：第五、六學(xué)期課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：必修課一、課程教學(xué)內(nèi)容緒論（2學(xué)時）基本內(nèi)容與要求：1.了解化工過程與單元操作的關(guān)系；2.了解化工原理課程的內(nèi)容和性質(zhì)、單元操作的研究方法；3.熟悉單位制，掌握變量和函數(shù)的單位換算。第一章流體流動（12學(xué)時、課外上機(jī)10學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解流體質(zhì)點(diǎn)、連續(xù)介質(zhì)、可壓縮流體與不可壓縮流體；2.掌握流體靜止的基本方程及其應(yīng)用；3.了解邊界層的概念；4.掌握流體流動的基本方程（連續(xù)性方程、伯努利方程和阻力計算公式）；5.理解和掌握簡單管路和復(fù)雜管路的計算；6.理解壓差式流量計（測速管，孔板流量計，

2、文丘里流量計）和體積式流量計（轉(zhuǎn)子流量計）的工作原理和使用；7.了解非牛頓流體。教學(xué)重點(diǎn)：1.流體靜止的基本方程及其應(yīng)用；2.流體流動的基本方程及其應(yīng)用；3.管路計算。教學(xué)難點(diǎn)：流體流動的基本方程及其應(yīng)用。第二章流體輸送機(jī)械（8學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解流體輸送機(jī)械的分類（泵與機(jī)）、化工過程對流體輸送機(jī)械的要求；2.理解離心泵的工作原理、主要部件及基本方程式（理論壓頭）；掌握離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線（實際壓頭，功率，效率）；掌握離心泵工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)；了解雙泵串、并聯(lián)工作點(diǎn)的變化；掌握離心泵的安裝高度（汽蝕現(xiàn)象與吸上高度）和離心泵選用。3.了解其它類型泵；4.了解氣體輸送機(jī)械。教學(xué)重

3、點(diǎn)：1.離心泵的工作原理，離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線；2.離心泵工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)；3.離心泵的安裝高度及其選用。教學(xué)難點(diǎn)：1.離心泵工作點(diǎn)以及流量調(diào)節(jié)計算；2.離心泵的安裝高度計算。第三章非均相混合物分離及固體流態(tài)化（8學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解篩分的概念和固體顆粒的性質(zhì)。2.掌握沉降分離：重力沉降速度，降塵室，旋風(fēng)分離器；3.理解過濾過程、過濾設(shè)備；掌握過濾基本方程式和過濾計算；4.了解離心分離方法及臨界粒徑計算。5.了解固體流態(tài)化現(xiàn)象；6.了解固體流態(tài)化水力學(xué)特性，包括壓力降、起始流化速度、帶出速度與氣流輸送等。教學(xué)重點(diǎn)：1.重力沉降和離心沉降；2.過濾過程計算。教學(xué)難點(diǎn)：離心沉降

4、和過濾過程的計算。第五章傳熱（16學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解傳熱的基本方式和兩流體間的熱交換方式；2.掌握熱傳導(dǎo)定律、導(dǎo)熱系數(shù)、穩(wěn)定熱傳導(dǎo)（單層及多層平壁導(dǎo)熱，單層及多層圓筒壁導(dǎo)熱、串聯(lián)導(dǎo)熱分析與熱阻疊加原理）；3.理解對流傳熱過程分析、牛頓冷卻定律、對流傳熱膜系數(shù)；掌握無相變對流傳熱（熱邊界層與對流傳熱機(jī)理，因次分析法與準(zhǔn)數(shù)方程，強(qiáng)制對流傳熱膜系數(shù)，自然對流傳熱膜系數(shù)）、蒸汽冷凝時對流傳熱膜系數(shù)和液體沸騰時對流傳熱膜系數(shù)；4.理解輻射傳熱概念及其規(guī)律，掌握兩物體之間輻射傳熱計算；5.掌握兩流體間熱量傳遞的總傳熱速率、總傳熱系數(shù)（串聯(lián)熱阻疊加原理，面積基準(zhǔn)，污垢熱阻，強(qiáng)化傳熱的方向）、傳熱

5、的平均溫度差（逆流，并流，錯流，折流）和壁溫的計算；6.掌握換熱器工藝計算方法；7.了解傳熱設(shè)備的類型（夾套式換熱器，管式換熱器：蛇管式換熱器，套管式換熱器，列管式換熱器，熱管式換熱器）和板式換熱器；8.掌握換熱器的強(qiáng)化途徑。教學(xué)重點(diǎn)：1.熱傳導(dǎo)概念及其計算；2.對流傳熱概念，因此分析法以及膜系數(shù)計算；3.兩流體間熱量傳遞計算。教學(xué)難點(diǎn)：1.對流傳熱系數(shù)計算；2.兩流體間的熱量傳遞的計算。第六章蒸發(fā)（6學(xué)時）基本內(nèi)容和要求:1.了解蒸發(fā)操作的基本概念；2.理解單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)的特點(diǎn)和計算；3.了解蒸發(fā)設(shè)備。教學(xué)重點(diǎn)1.單效蒸發(fā)及其計算；2.多效蒸發(fā)工藝計算；教學(xué)難點(diǎn)：多效蒸發(fā)工藝計算。第七章

6、傳質(zhì)與分離過程概論（6學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解傳質(zhì)過程機(jī)理、相組成的表示方法；2.理解費(fèi)克定律以及一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散方程推導(dǎo)過程；3.了解質(zhì)量、熱量、動量傳遞的相似性、雷諾類比與柯爾類比推導(dǎo)思路；教學(xué)重點(diǎn)：利用費(fèi)克定律推導(dǎo)一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散方程。教學(xué)難點(diǎn)：一維單向擴(kuò)散方程的推導(dǎo)。第八章吸收（14學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解工業(yè)生產(chǎn)中的吸收過程及吸收劑選擇原則；2.利用亨利定律進(jìn)行相平衡計算；3.理解雙膜理論以及總傳質(zhì)速率方程，掌握傳質(zhì)速率方程計算與分析：4.掌握低濃度吸收塔的計算，包括物料衡算計算：操作線方程推導(dǎo)；最小液氣比和適宜液氣比計算。填料層高度（平均推動力法、吸收因子法）計算：傳質(zhì)

7、單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度計算；塔板數(shù)計算等；5.了解高濃度吸收、多組分吸收、化學(xué)吸收、非等溫吸收等過程計算思路；6.了解傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)聯(lián)和傳質(zhì)理論。教學(xué)重點(diǎn)：1.雙膜理論以及總傳質(zhì)速率方程的推導(dǎo)；2.低濃度吸收塔的計算。教學(xué)難點(diǎn)：1.總傳質(zhì)速率方程推導(dǎo)及應(yīng)用；2.設(shè)計方程推導(dǎo)。第九章蒸餾（16學(xué)時，課外上機(jī)10學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解簡單蒸餾、平衡蒸餾和精餾過程；2.了解二元物系的汽液平衡表達(dá)方式，理解揮發(fā)度與相對揮發(fā)度定義，掌握相平衡方程應(yīng)用，了解非理想物系：3.熟悉簡單蒸餾和平衡蒸餾過程分析與計算；理解精餾過程及精餾原理；4.掌握操作線方程（精餾段操作線方程、提餾段操作線方程、進(jìn)料熱狀態(tài)方

8、程）推導(dǎo)；理解理論板假設(shè)和恒摩爾流假設(shè)；掌握二元連續(xù)精餾的計算，包括全塔物料衡算、全塔熱量衡算，理論塔板數(shù)；5.熟悉回流比的影響及其選擇：全回流與最少理論板數(shù)計算、最小回流比計算與最適宜回流比；理論板數(shù)捷算法；了解進(jìn)料狀態(tài)及進(jìn)料板位置的影響；雙組分精餾過程的其它類型計算：直接蒸汽加熱、回收塔、多股進(jìn)料與側(cè)線出料；6.了解實際塔板數(shù)與塔板效率計算；填料精餾塔填料層高度的計算；了解精餾塔溫度分布與靈敏板；7.了解水蒸汽蒸餾、間歇蒸餾計算；恒沸蒸餾與萃取蒸餾基本概念；8.了解多元蒸餾流程；多元物系的汽液平衡簡潔計算；多元蒸餾的物料衡算；捷算法求理論塔板數(shù)。教學(xué)重點(diǎn)：1.理解精餾原理；2.常規(guī)塔雙組分

9、精餾工藝計算；3.回流比計算及選擇。教學(xué)難點(diǎn)：1.進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)及其計算；2.回流比及其影響；3.逐板計算的編程計算。第十章氣液傳質(zhì)設(shè)備（8學(xué)時）基本內(nèi)容和要求：1.了解板式塔的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：總體結(jié)構(gòu)與基本要求、液體通道及其形式、氣體通道與塔板結(jié)構(gòu)；工業(yè)生產(chǎn)對塔板的要求與塔板選擇；2.了解板式塔的水力學(xué)性能：板面結(jié)構(gòu)與氣液兩相接觸狀態(tài)、氣體通過塔板壓降計算；3.了解氣液通過塔板流動的非理想性：掌握塔板負(fù)荷性能圖計算方法；4.熟悉塔板設(shè)計方法；5.了解點(diǎn)效率、默菲爾板效率、濕板效率、總板效率概念；了解AIChE虛擬平衡線法計算實際塔板數(shù)思路。6.了解填料塔結(jié)構(gòu)、填料類型及填料塔附件；7.了解填料塔的

10、水力學(xué)性能和傳質(zhì)性能：8.了解填料塔與板式塔的比較。教學(xué)重點(diǎn)：1.塔板結(jié)構(gòu)及氣液通過塔板流動的非理想性；2.塔板設(shè)計思路和負(fù)荷性能圖；3.塔經(jīng)計算。教學(xué)難點(diǎn)：1.氣液通過塔板流動的非理想性；2.塔板負(fù)荷性能圖計算。第十一章干燥（12學(xué)時）基本要求和內(nèi)容：1.了解工業(yè)中干燥方法；2.了解濕空氣的性質(zhì)及空氣濕度圖；利用空氣濕度圖進(jìn)行濕空氣計算；3.掌握干燥過程物料衡算和熱量衡算；4.了解水分與物料間的平衡關(guān)系，干燥過程（干燥曲線）和干燥速率；5.熟悉干燥過程計算；6.了解部分干燥器結(jié)構(gòu)及原理，掌握干燥器選擇。教學(xué)重點(diǎn)：1.空氣濕度圖以及利用其進(jìn)行計算；2.干燥過程物料衡算和熱量衡算；3.干燥速率及其計