《化工原理AI和（II）》課程教學(xué)大綱（本科）

1、化工原理A(I)和(II)(Principles of Chemical Engineering A(I) and (II)課程代碼：13410043 （I）和 13410057 （II）學(xué) 分：6學(xué) 時：96 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時：96實驗學(xué)時：0上機學(xué)時：0課程實踐學(xué) 時：0）先修課程：高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、普通物理、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)等適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝教 材：化工原理（上、下），陳敏恒主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年第四 版。一、課程性質(zhì)與課程目標（-）課程性質(zhì)化工原理屬于專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課程。它是以化工類型生產(chǎn)過程中的物理加工過程為背景，按其操作 原理的共性歸納成假設(shè)干“單元操作”進行

2、講授。內(nèi)容包括流體輸送、過濾、沉降、傳熱、氣體吸收、液 體精儲、固體干燥等單元操作，基本涵蓋了化工生產(chǎn)過程的主要環(huán)節(jié)。通過對各單元操作的討論，掌 握過程的規(guī)律，從而對過程設(shè)備進行合理設(shè)計，使過程在有利條件下進行?；ぴ碛米匀豢茖W(xué)的原 理考察、解決和處理工程實際問題，研究方法主要是理論解析和在理論指導(dǎo)下的實驗研究。本課程強 調(diào)工程觀點、定量運算、實驗技能和設(shè)計能力的訓(xùn)練，強調(diào)理論與實際的結(jié)合，提高分析問題、解決 問題的能力。（二）課程目標通過本課程的理論教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握以下知識、具備以下能力：課程目標1:掌握化工原理的基礎(chǔ)知識，學(xué)會運用傳遞過程（質(zhì)量、能量、動量）及過程衡算（質(zhì) 量、能量）

3、來討論研究在化工生產(chǎn)過程中各種單元操作的內(nèi)在規(guī)律及基本原理。課程目標2：掌握運用化工單元操作的基本原理，根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟上的特點，進行 工藝路線的選擇，以適應(yīng)指定物系的特征。(按序填寫)課堂教學(xué)實 驗上機課程 實踐小 計目標緒論20002講授、討論1、2、3第一章1400014講授、討論、演示、研究1、 2、 3、 4第二章80008講授、討論、演示2、 3、 4、 5第四章1200012講授、討論、演示、研究1、 2、 3、 4、5、6第五章80008講授、討論、演示、研究1、 2、 3、 4、5、6第六章1600016講授、討論、演示、研究1、 2、 3、 4、5、6第八章12

4、00012講授、討論、演示、研究1、 2、 3、 4、 5第九章1400014講授、討論、演示、研究1、 2、 3、 4、 5第十章40004講授、討論4、5、6第十三章20002講授、討論1、 2、 3、 4第十四章40004講授、討論1、 2、 3、 4、5、6合計9600096四、課程考核1 .化工原理A (I)考核形式考核要求考核權(quán)重備注課堂表現(xiàn)出勤、上課態(tài)度、討論0.15不定時點名、上課問題討論平時作業(yè)完成量、正確率0.15每章1次作業(yè)，題量4-8題期末考試卷面成績（閉卷）0.702.化工原理A （II）考核形式考核要求考核權(quán)重備注課堂表現(xiàn)出勤、上課態(tài)度、討論0.15不定時點名、上課

5、問題討論平時作業(yè)完成量、正確率0.15每章1次作業(yè)，題量36題期末考試卷面成績（閉卷）0.70五、參考書目及學(xué)習(xí)資料.化工原理（上、下），陳敏恒等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年第四版。.化工原理管國鋒、趙汝溥主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年9月第四版。.化工原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)丁忠偉主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2014年5月第二版。4,化工原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題精解黃婕主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年10月。六、大綱說明.限于課時，教材中攪拌、蒸發(fā)等章由學(xué)生自學(xué)，熱質(zhì)同時傳遞及干燥選講局部內(nèi)容;.本課程的實驗要求見化工原理實驗教學(xué)大綱。.本課程的課程設(shè)計見化工原理課程設(shè)計教學(xué)大綱。2017年7月6日課程目標3：

6、 了解量綱分析法和數(shù)學(xué)模型法的特點及局限性，學(xué)會合理運用這兩種方法來研究復(fù)雜的化工單元操作過程，解決復(fù)雜的化工實際問題。課程目標4：掌握化工單元操作過程的基本計算和典型設(shè)備的設(shè)計方法，能夠進行過程及設(shè)備的工 名計算。在缺乏數(shù)據(jù)的情況下，能夠組織實驗以取得必要的設(shè)計數(shù)據(jù)。了解化工單元操作過程對環(huán)境 保護所起到的作用。課程目標5：能夠?qū)ふ疫m宜的操作條件以適應(yīng)生產(chǎn)的不同要求，探索強化過程的方向及改進設(shè)備的 途徑，在操作發(fā)生故障時如何尋找分析故障的緣由并解決產(chǎn)生的問題。課程目標&掌握典型設(shè)備的構(gòu)造、性能及操作原理，根據(jù)設(shè)備在技術(shù)上和經(jīng)濟上的特點，進行適 用設(shè)備的最正確選擇，經(jīng)濟而有效地滿足工藝要求。（

7、三）課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應(yīng)關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求指標點1-3、3-3、5-2、5-3、7-1、11-1。L畢業(yè)要求1-3：能將工程基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)模型用于推演、分析復(fù)雜化學(xué)工程問題的解決途徑并加 以改進。.畢業(yè)要求3-3：能集成單元過程進行工藝流程設(shè)計，對設(shè)計方案進行優(yōu)化和改進，表達創(chuàng)新意 識。.畢業(yè)要求5-2：能選擇與使用恰當?shù)膬x器、技術(shù)、資源和工具，對復(fù)雜化學(xué)工程問題進行分析與 設(shè)計。4畢業(yè)要求5-3：能運用化工常用的制圖、模擬設(shè)計軟件等工具，對化工設(shè)計等結(jié)果進行模擬與預(yù) 測，并能夠分析其局限性。.畢業(yè)要求7-1：能夠理解化工產(chǎn)業(yè)對環(huán)境保護和社會可持續(xù)開展的內(nèi)涵和意

8、義。.畢業(yè)要求11-1：掌握化學(xué)工程工程中涉及的管理與經(jīng)濟決策方法。程目標畢業(yè)指標點課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4課程目標5課程目標6畢業(yè)要求1-34畢業(yè)要求3-3畢業(yè)要求5-2畢業(yè)要求5-37畢業(yè)要求7-1畢業(yè)要求11-1注：課程目標與畢業(yè)要求指標點對接的單元格中可輸入也可標注“H、M、L”。二.課程內(nèi)容與教學(xué)要求緒論（一）課程內(nèi)容.化工生產(chǎn)過程介紹；.化工單元操作及其分類：A、物料的增壓、減壓和輸送；例：流體流動及流體輸送機械。B、物料的混合或分散；例：液體攪拌、固體溶解、氣體擴散。C、物料的加熱或冷卻；例：傳熱、蒸發(fā)、冷卻等。D、非均相混合物的別離；例：過濾、沉降、干燥等。E、

9、均相混合物的別離；例：精譙、吸收、結(jié)晶等。,化工原理課程的兩條主線：A、傳遞過程：質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞；B、研究方法：實驗研究方法、數(shù)學(xué)模型方法。（二）教學(xué)要求L理解本課程的性質(zhì)、研究對象與方法、任務(wù)；.掌握學(xué)習(xí)本課程的幾個基礎(chǔ)概念：質(zhì)量衡算、能量衡算、過程速率；. 了解研究化工基本過程的意義及其在化工類型生產(chǎn)過程中的作用與分類;（三）重點與難點質(zhì)量衡算、能量衡算、過程速率。第一章流體流動（一）課程內(nèi)容.流體靜力學(xué) 流體的密度、靜壓能、流體靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用；.流體動力學(xué) 流量、流速、穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動、連續(xù)性方程式、伯努利方程式及其應(yīng)用.流動類型流體粘度與牛頓粘性定律，流動形

10、態(tài)與雷諾準數(shù)、滯流與湍流；.流體在管內(nèi)的流動阻力 直管阻力、層流、湍流流動阻力、局部阻力的計算；.管路計算與流量測量 簡單管路、并聯(lián)管路、單聯(lián)管路、分支管路、畢托管、孔板、文丘里 管、轉(zhuǎn)子流量計。（二）教學(xué)要求.理解流體流動的基本概念：定態(tài)流動、流線與軌線、系統(tǒng)與控制體、體積力和外表力、壓強能 等；.掌握流體流動的基本規(guī)律：靜力學(xué)基本方程、連續(xù)性方程、伯努利方程、機械能衡算及其應(yīng) 用；. 了解管路的材料和構(gòu)成、管件、閥門的作用和規(guī)格等實際方面的知識，了解流體的兩種流動類 型，了解因次分析的基本概念及其應(yīng)用；.掌握流體在管路中流動的阻力損失計算以及管路計算、輸送設(shè)備的功率計算等. 了解管路中流速

11、和流量的測定所使用儀表的原理、構(gòu)造和性能（三）重點與難點靜力學(xué)基本方程、連續(xù)性方程、伯努利方程、機械能衡算及其應(yīng)用、流體在管路中流動的阻力損 失計算以及管路計算、輸送設(shè)備的功率計算。第二章流體輸送機械（一）課程內(nèi)容.離心泵 工作原理及主要部件，主要性能參數(shù)、特性曲線及其應(yīng)用、流量調(diào)節(jié)、運轉(zhuǎn)與啟動的 考前須知、安裝高度、離心泵的類型與選用；.其它類型泵簡介往復(fù)泵、計量泵、旋泯泵；.氣體輸送機械簡介離心式通風(fēng)機、鼓風(fēng)機、往復(fù)式壓縮機、真空泵。（二）教學(xué)要求L理解流體輸送機械的作用原理、簡單構(gòu)造、主要性能參數(shù)及特性曲線；.掌握離心泵的選型、安裝及使用等。.了解其它類型泵及氣體輸送機械（三）重點與難點

12、流體輸送機械的作用原理、簡單構(gòu)造、主要性能參數(shù)及特性曲線、離心泵的選型、安裝及使用 等。第四章流體通過顆粒層的流動（一）課程內(nèi)容.顆粒床層的特性：單顆粒的特性、顆粒群的特性、床層的特性；.流體通過固定床的壓降；.過濾 過濾操作的原理及設(shè)備、過濾過程的數(shù)學(xué)描述及其計算。恒壓與恒速過濾特定情況下， 過濾常數(shù)的測定、過濾設(shè)備。.加快過濾速率的途徑（二）教學(xué)要求.理解顆粒床層（固定床）的基本概念及基本特性，掌握床層壓降的計算方法；.了解過濾操作的基本原理，掌握常用過濾過程及設(shè)備的計算和設(shè)計；.能夠根據(jù)過濾任務(wù)正確選擇過濾方法及過濾設(shè)備。（三）重點與難點流體輸送機械的作用原理、簡單構(gòu)造、主要性能參數(shù)及特

13、性曲線、離心泵的選型、安裝 及使用 等。第五章顆粒的沉降和流態(tài)化（一）課程內(nèi)容.顆粒的沉降運動：流體對固體顆粒的繞流、顆粒的自由沉降；.沉降別離設(shè)備：重力沉降設(shè)備、離心沉降設(shè)備；.固體流態(tài)化技術(shù)：實際流化現(xiàn)象及流化質(zhì)量，流化床的基本概念、主要特性及操作范圍；.氣力輸送：氣力輸送設(shè)備、稀相輸送的流動特性。（二）教學(xué)要求.理解顆粒沉降的相關(guān)概念，掌握沉降速度的計算方法；.掌握固體沉降別離的原理，并能夠根據(jù)別離要求進行過程相關(guān)計算及選擇合適的沉降設(shè)備；. 了解固體流態(tài)化的基本概念及流化床的主要特性及操作范圍，氣力輸送技術(shù)。（三）重點與難點沉降速度的計算方法、根據(jù)別離要求進行過程相關(guān)計算及選擇合適的沉

14、降設(shè)備。第六章傳熱（一）課程內(nèi)容.概述 傳熱過程及基本方式、典型的傳熱設(shè)備；.熱傳導(dǎo)傅立葉定律、導(dǎo)熱系數(shù)、單層及多層平壁、圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)；.對流傳熱 對流傳熱過程分析、牛頓冷卻定律、對流傳熱系數(shù)及相關(guān)聯(lián)式、流體在圓形直管內(nèi) 強制對流時對流傳熱系數(shù)的計算；.冷凝與沸騰傳熱 沸騰給熱、沸騰給熱過程的強化、蒸汽冷凝給熱、冷凝給熱系數(shù)、影響冷凝 給熱系數(shù)的因素及強化措施；.熱輻射簡介固體輻射、氣體輻射；.傳熱過程的計算 傳熱過程的數(shù)學(xué)描述及其速率基本方程式、平均溫度差與傳熱系數(shù)的計算、 換熱器的設(shè)計型計算及操作型計算；.換熱器間壁式換熱器的類型、管殼式換熱器的設(shè)計及選用、強化傳熱的措施。（二）教學(xué)

15、要求L掌握傳熱過程的基本原理：熱傳導(dǎo)、對流傳熱；. 一般性了解熱輻射；.理解影響傳熱速率的因素及控制傳熱速率的一般規(guī)律；.掌握傳熱過程的計算方法及列管式換熱器的選型計算；.能夠根據(jù)生產(chǎn)要求選擇適宜的傳熱設(shè)備，確定強化或削弱熱量傳遞的途徑；（三）重點與難點傳熱過程的基本原理、傳熱過程的計算方法及列管式換熱器的選型計算。第八章氣體吸收（一）課程內(nèi)容.汽液相平衡 氣體在液體中的溶解度、亨利定律、相平衡與吸收過程的關(guān)系；.擴散和單相傳質(zhì) 雙組份混合物中的分子擴散、分子擴散與費克定律、對流傳質(zhì)、物質(zhì)傳遞與 動量、熱量傳遞的類比、對流傳質(zhì)理論；.相際傳質(zhì) 相際傳質(zhì)速率、傳質(zhì)阻力的控制步驟與界面含量；4,低

16、濃度氣體吸收的計算 吸收過程的數(shù)學(xué)描述、傳質(zhì)單元數(shù)的計算方法、吸收塔的設(shè)計型計算、 吸收塔的操作型計算；.高含量氣體吸收高含量氣體吸收的特點、高含量氣體吸收過程的數(shù)學(xué)描述、高含量氣體吸收過 程的計算；.化學(xué)吸收化學(xué)反響對相平衡的影響、化學(xué)吸收速率、化學(xué)吸收塔高的計算方法；（二）教學(xué)要求L掌握相平衡、吸收操作線、吸收推動力、吸收速率方程式等吸收過程的基本原理；.理解吸收過程各種吸收機理的基本論點；.掌握低含量氣體吸收過程適宜吸收劑用量及填料層高度的計算；.理解解吸操作過程及計算；了解高含量氣體吸收及化學(xué)吸收的操作過程及計算方法；（三）重點與難點相平衡、吸收操作線、吸收推動力、吸收速率方程式等吸收

17、過程的基本原理、低含量氣體吸收過 程適宜吸收劑用量及填料層高度的計算。第九章液體精儲（一）課程內(nèi)容L雙組分溶液的汽液相平衡理想物系和非理想物系的汽液相平衡、揮發(fā)度與相對揮發(fā)度；平衡蒸儲與簡單蒸儲精儲精儲過程及原理、精儲過程的數(shù)學(xué)描述、塔板上過程的數(shù)學(xué)描述、精鐳過程的兩種解法、 精儲塔的操作方程。雙組分精偏塔的計算 理論塔板數(shù)的計算、回流比和加料狀態(tài)的選擇、雙組份精編過程的其它 類型、平衡線為直線時理論塔板數(shù)的解析計算;.雙組份精微的操作型計算；間歇精微 保持偏出液組成恒定的間歇精福、回流比保持恒定的間歇精鐳；.恒沸精儲與萃取精儲（二）教學(xué)要求.理解雙組分物系的汽液相平衡內(nèi)容、溶液泡點溫度的計算

18、；. 了解簡單蒸饋、平衡蒸鐳過程及計算；.掌握并運用精儲原理來分析精儲過程和設(shè)備的影響因素；.熟練掌握雙組分連續(xù)精儲塔的計算方法；.了解間歇精儲、恒沸精儲以及萃取精儲等特殊精儲的原理及應(yīng)用場合；（三）重點與難點雙組分物系的汽液相平衡內(nèi)容、溶液泡點溫度的計算、運用精鐳原理來分析精儲過程和設(shè)備的影 響因素、雙組分連續(xù)精鐳塔的計算方法。第十章氣液傳質(zhì)設(shè)備（一）課程內(nèi)容L板式塔（篩板塔）篩板上氣液接觸狀態(tài)、阻力損失、塔內(nèi)氣液兩相的非理想流動、板式塔的不 正常操作現(xiàn)象、板效率、塔板型式、篩板塔的設(shè)計；2.填料塔 填料塔的結(jié)構(gòu)及填料特性、氣液兩相在填料層內(nèi)的流動、填料塔的傳質(zhì)、填料塔的附 屬結(jié)構(gòu)、填料塔與板式塔的比擬；（二）教學(xué)要求,掌握篩板塔和填料塔的結(jié)構(gòu)、氣液傳質(zhì)原理、過程操作及控制；.掌握篩板塔和填料塔的設(shè)計要點及步驟等；.了解其它類型的板式塔及其特點、應(yīng)用場合。