《化工原理》課程教學大綱

1、化工原理課程教學大綱一、基本信息中文名稱:化工原理英文名稱：Principles of chemical engineering編號：16042201性質(zhì)：學科基礎(chǔ)課學時和學分：總學時40學時（理論學時：40學時；實驗學時：0學時）適用學院及專業(yè)：材料科學與工程學院 材料化學系先修課程：高等數(shù)學A、物理化學B、無機與分析化學、有機化學A開課學院、部、中心：材料科學與工程學院 材料化學系二、課程地位與作用本課程是材料化學專業(yè)重要的學科基礎(chǔ)課之一。與四大化學、材料化學和高分子化學共同構(gòu)成材料化學專業(yè)基礎(chǔ)知識體系，作為工程技術(shù)學科的一個分支，也是學生學習后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本課程系統(tǒng)介紹化工產(chǎn)品生產(chǎn)

2、中的動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和化學反應(yīng)，即“三傳一反”過程。對“三傳一反”過程中流體輸送、過濾、沉降、固體流態(tài)化等過程遵循的流體動力學基本規(guī)律，加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝等過程遵循的熱量傳遞基本規(guī)律，以及蒸餾、吸收、萃取、干燥等遵循的質(zhì)量傳遞基本規(guī)律進行介紹。本課程后續(xù)課程有材料化學和高分子化學。三、課程教學目的和要求通過本課程的學習，學生可以了解典型化工設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作原理，以及設(shè)備選型及校核的基本知識；理解“三傳一反”過程中的基本計算公式的物理意義、應(yīng)用方法和適用范圍；掌握化工生產(chǎn)中主要單元操作過程及設(shè)備的基本計算方法，查閱和使用常用工程計算圖表、手冊、資料的基本方法，使學生具備選擇

3、適宜操作條件、探索強化過程途徑和提高設(shè)備效能的初步能力，以及運用工程技術(shù)觀點分析和解決化工單元操作一般問題的能力。為日后從事材料研究與開發(fā)、化工工程師深造奠定基礎(chǔ)。四、主要教學內(nèi)容第一章 流體流動與輸送機械（10學時）了解流體的連續(xù)介質(zhì)假定、壓縮性、質(zhì)量力、壓力、剪切力與粘度等流體基本性質(zhì)，了解離心泵、往復(fù)式泵等流體輸送機械類型；理解靜壓力特性、流體靜力學基本方程、流體的流量與流速、定態(tài)流動的質(zhì)量衡算和機械能衡算的方法，理解流體流動型態(tài)及在圓管內(nèi)的速度分布、流體在管路中的總阻力；掌握管路計算的基本方法，掌握利用測速管、孔板流量計、文丘里流量計、轉(zhuǎn)子流量計進行流量測量的基本方法。重點：流體靜力學

4、、流體動力學、流體流動阻力的基本理論難點：管路計算第二章 非均相物系分離（4學時）了解非均相物系分離在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、顆粒與顆粒群的特性；理解重力沉降和離心沉降的基本原理，掌握顆粒在流體中的沉降過程分析方法和過濾的基本方程式。重點：顆粒與顆粒群的特性、顆粒在流體中的沉降過程難點：過濾的基本方程式第三章 傳熱（10學時）了解傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用、加熱劑、冷卻劑、傳熱設(shè)備中冷、熱流體的接觸方式和熱量傳遞的三種方式；理解熱傳導(dǎo)機理、熱傳導(dǎo)速率的傅里葉定律、熱導(dǎo)率的定義，理解單層平壁、單層圓筒壁和多層壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)，理解對流傳熱過程、對流傳熱速率的牛頓冷卻定律、對流傳熱系數(shù)的實驗研究方法、流體無相

5、變時的對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式、蒸汽冷凝傳熱和液體沸騰傳熱，理解輻射傳熱的基本概念、物體的輻射能力、兩固體間的輻射傳熱、對流-輻射聯(lián)合傳熱；掌握換熱器的熱量平衡方程、總傳熱系數(shù)、總傳熱速率、平均傳熱溫差的計算方法以及換熱器的選型計算方法。重點：熱傳導(dǎo)速率的傅里葉定律、對流傳熱速率的牛頓冷卻定律難點：換熱器的熱量平衡方程、總傳熱系數(shù)、總傳熱速率、平均傳熱溫差的計算方法第四章 氣體吸收（6學時）了解化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過程、相組成表示方法、氣體吸收過程及應(yīng)用、吸收劑、吸收操作的分類；理解氣體在液體中的溶解度、相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用、單相內(nèi)物質(zhì)的分子擴散、分子擴散系數(shù)、單相對流傳質(zhì)機理、單相內(nèi)對流傳

6、質(zhì)速率方程、雙膜理論和吸收過程的總傳質(zhì)速率方程；掌握吸收塔的物料衡算與操作線方程、吸收劑用量與最小液-氣比的計算方法、吸收塔填料層高度、塔徑和操作型的計算、解析過程及其計算。重點：吸收塔的物料衡算與操作線方程、吸收劑用量與最小液-氣比的計算方法、吸收塔填料層高度、塔徑和操作型的計算、解析過程及其計算難點：吸收過程的總傳質(zhì)速率方程、吸收塔的物料衡算與操作線方程第五章 蒸餾（8學時）了解簡單蒸餾、平衡蒸餾、間歇精餾、恒沸精餾和萃取精餾的基本概念；理解理想溶液的氣-液平衡、溫度組成圖、氣-液平衡圖、揮發(fā)度與相對揮發(fā)度，理解多次部分氣化、部分冷凝、連續(xù)精餾裝置流程和塔板的作用；掌握全塔物料衡算、操作線

7、方程、q線方程、理論塔板數(shù)及其簡潔運算、雙組份精餾的操作型計算。重點：全塔物料衡算、操作線方程、q線方程、理論塔板數(shù)及其簡潔運算、雙組份精餾的操作型計算難點：操作線方程、q線方程第六章 固體干燥（4學時）了解物料去濕與干燥的基本方法、對流干燥的特點、物料中水分含量的表示方法和干燥器的基本要求與分類；理解濕空氣的性質(zhì)、濕空氣的濕度圖及其應(yīng)用、水分在氣-固兩相間的平衡；掌握干燥過程中的物料與熱量衡算、干燥系統(tǒng)的熱效率計算以及干燥器空氣出口狀態(tài)的確定方法，掌握干燥效率與恒定干燥條件下的干燥時間計算方法。重點：干燥過程中的物料與熱量衡算、干燥系統(tǒng)的熱效率計算以及干燥器空氣出口狀態(tài)的確定、干燥效率與恒定干燥條件下的干燥時間計算難點：干燥過程中的物料與熱量衡算、干燥系統(tǒng)的熱效率計算以及干燥器空氣出口狀態(tài)的確定方法五、課程考核和成績評定方式本課程考核采用閉卷和平時考核相結(jié)合的方式，平時考核占20%，閉卷考試占80%。六、教材及參考文獻1、教材：張祖榮，化工原理（第三版），北京，化學工業(yè)出版社，2014 2、主要參考教材1夏清，賈紹義，化工原理（上冊）（第二版），天津，天津大學出版社