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1、化工原理课程教学大纲课程中文名称：化工原理课程英文名称： Principle of Chemical Engineering课程编号： ZH17203-4课程类型：专业核心课学学时：（总学时 90、理论课学时 90 学时）分： 5 学分适用对象：应用化学先修课程：高等数学、高等物理、物理化学、化工制图课程简介：化工原理是一门过程工业（包括化工、轻工、医药、食品、环境、材料、冶金等工业部门）的技术基础课，属工程学科，具有工程性和应用性，对化工及相近学科的发展起支撑作用，是我校应用化学、无机非金属材料、环境工程、食品工程、生物工程等相关专业学生必修的一门重要的技术基础课程。化工原理课程以单元操作为
2、内容，以传递过程原理和研究方法为主线，研究各个物理加工过程的基本规律，典型设备的设计方法，过程的操作和调节原理。化工原理课程教学包括理论课教学、实验课教学和化工实习三个环节。一、教学目标及任务化工原理是应用化学专业的专业核心课程，在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。本课程是描述化工生产过程中单元操作原理、单元操作设备及一些化工实验研究原理的课程，以研究化工过程中动量传递、热量传递和质量传递的原理为基础，提供了分析化工单元操作中各种工程实际问题的理论方法，着重于培养学生解决化工生产中实际问题的能力，是化工类专业学生必修的基础技术课程。通过本课程的学习要求学生掌握各个单元操作的基
3、本规律，熟悉其操作原理及有关典型设备的构造、性能、基本计算方法和选型，了解与本课程相关的一些理论和技术方面的新进展，培养学生分析和解决工程技术中有关单元操作方面问题的能力, 以及在科学研究和生产实践中对设备进行操作、管理、设计、强化与开发的能力。二、学时分配教学内容学时绪论2第一章流体流动12第二章流体输送设备7第三章非均相物系分离和固体流态化12第四章液体搅拌0第五章传热12第六章蒸发0第七章传质与分离方法概述3第八章气体吸收12第九章蒸馏12第十章液液萃取与液固浸取6第十一章 固体物料的干燥12第十二章 其他分离方法0总学时90三、教学内容及教学要求绪论 （2 学时）教学重点：物料衡算；热
4、量衡算；单位制与单位换算教学难点：热量衡算；物料衡算教学要求：第一节化工原理课程的内容和特点第二节单位制度及单位换算第一章 流体流动 （12 学时）教学重点：流体静力学方程、连续性方程及柏努利方程的应用；流动形态及其判断，流体在管道内流动的机械能损失计算；简单管路的计算。教学难点：流体静力学方程、连续性方程及柏努利方程的应用。教学要求：第一节 流体的重要性质1. 连续介质假定2. 流体的密度3. 流体的可压缩性4. 流体的黏性第二节流体静力学1. 流体的受力2. 静止流体的压力特性3. 流体静力学方程4. 流体静力学方程的应用第三节流体流动概述1. 流动体系的分类2. 流量与平均流速3. 流动
5、型态与雷诺数 第四节流体流动的基本方程1. 总质量衡算 连续性方程2. 总能量衡算方程3. 机械能衡算方程的应用第五节动量传递现象1. 层流 分子动量传递2. 湍流特性与涡流传递3. 边界层与边界层分离现象4. 动量传递小结第六节流体在管内流动的阻力1. 管流阻力的分类及计算摩擦阻力的通式2. 管内层流的摩擦阻力3. 管内湍流的摩擦阻力4. 非圆形管的摩擦阻力5. 管路上的局部阻力6. 管流阻力计算小结 第七节流体输送管路的计算1. 简单管路2. 复杂管路3. 可压缩流体管路的计算第八节流量的测量1. 测速管2. 孔板流量计3. 文丘里流量计4. 转子流量计第九节非牛顿流体的流动1. 非牛顿流
6、体的流动特性2. 幂律流体在管内流动的阻力第二章 流体输送机械 （7 学时）教学重点：离心泵主要特性参数；特性曲线；安装高度；工作点与流量调节；离心泵选用、安装与操作；流体输送设计型和操作型问题的定量计算；流体输送操作型问题的定性分析。教学难点：离心泵主要特性参数，特性曲线和安装高度；工作点与流量调节。教学要求： 第一节概述1. 流体输送机械的作用2. 流体输送机械的分类第二节离心泵1. 离心泵的工作原理和基本结构2. 离心泵的基本方程 能量方程3. 离心泵的性能参数与特性曲线4. 离心泵在管路中的运行5. 离心泵的类型与选择第三节其他类型化工用泵1. 往复泵2. 回转式泵3. 旋涡泵4. 常
7、用液体输送机械性能比较5. 液体输送机械的发展趋势第四节气体输送和压缩机械1. 气体输送机械的分类2. 离心通风机、离心鼓风机和离心压缩机3. 往复压缩机4. 回转鼓风机、压缩机5. 真空泵6. 常用气体压送机械的性能比较第三章 非均相混合物分离及固体流态化（ 12 学时）教学重点：过滤基本方程式；恒压过滤；恒速过滤与先恒压后恒速的过滤；过滤常数的测定； 过滤设备的结构、操作过程及生产能力的计算。教学难点：斯托克斯方程及沉降速度的计算；恒压过滤计算。教学要求：第一节沉降分离原理及设备1. 颗粒相对于流体的运动2. 重力沉降3. 离心沉降第二节过滤分离原理及设备1. 流体通过固体颗粒床层的流动2
8、. 过滤操作的原理3. 过滤基本方程4. 恒压过滤5. 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤6. 过滤常数的测定7. 过滤设备8. 滤饼的洗涤9. 过滤机的生产能力第三节离心机1. 一般概念2. 离心机的结构与操作简介第四节固体流态化1. 流态化的基本概念2. 流化床的流体力学特性3. 流化床的浓相区高度与分离高度4. 流化质量及提高流化质量的措施5. 气力输送简介第四章 液体搅拌 （0 学时）教学重点： 搅拌混合机理；搅拌功率。教学难点： 搅拌功率计算。教学要求：第一节搅拌器的性能和混合机理1. 搅拌设备2. 搅拌作用下流体的流动3. 混合机理4. 其他类型混合器5. 搅拌器的选型和发展趋势第二节搅
9、拌功率1. 搅拌功率的量纲为一数群关联式2. 均相系统搅拌功率的计算3. 非均相物系搅拌功率的计算4. 非牛顿流体的搅拌功率第三节搅拌设备的放大第五章 传热 （12 学时）教学重点：平壁及管筒壁的稳定热传导计算、牛顿冷却定律、影响对流传热系数的主要因素、传热基本方程式、热负荷的计算、平均温度差的计算、总传热系数的计算、污垢热阻的计算及壁温的计算。教学难点：牛顿冷却定律；传热计算。教学要求：第一节传热过程概述1. 热传导及导热系数2. 对流3. 热辐射4. 冷热流体 (接触 )热交换方式及换热器5. 载热体及其选择第二节热传导1. 平壁一维定态热传导2. 圆筒壁的一维定态热传导第三节换热器的传热
10、计算1. 热平衡方程2. 总传热速率微分方程和总传热系数3. 传热计算方法第四节对流传热1. 对流传热机理和对流传热系数2. 对流传热的量纲分析3. 流体无相变时的对流传热系数4. 流体有相变时的对流传热系数5. 非牛顿流体的传热第五节辐射传热1. 基本概念和定律2. 两固体间的辐射传热3. 对流和辐射联合传热第六节换热器1. 间壁式换热器的结构型式2. 换热器传热过程的强化3. 传热过程强化效果的评价4. 管壳式换热器的设计和选型第六章 蒸发 （0 学时）教学重点：单效蒸发的计算。教学难点：溶液的温差损失的产生原因及计算教学要求：第一节概述第二节蒸发设备1. 循环型蒸发器2. 单程型蒸发器3
11、. 蒸发设备和蒸发技术的进展4. 蒸发器的选型5. 蒸发器的辅助设备第三节单效蒸发的计算1. 物料衡算与热量衡算2. 蒸发器的传热面积3. 蒸发器的生产强度4. 加热蒸汽的经济性和蒸发过程的节能措施第四节多效蒸发1. 多效蒸发的流程2. 多效蒸发的计算3. 多效蒸发与单效蒸发的比较4. 多效蒸发的适宜效数第五节生物溶液的增浓1. 生物溶液的蒸发2. 冷冻浓缩第七章 传质与分离过程概论 （3 学时）教学重点：相组成表示方法；质量传递方式。教学难点：传质机理。教学要求： 第一节概述1. 传质与分离方法2. 相组成的表示方法 第二节质量传递的方式与描述1. 分子传质 (扩散 )2. 对流传质3. 相
12、际间的传质第三节传质设备简介1. 传质设备的分类与性能要求2. 典型的传质设备 第四节分离过程的研究重点第八章 气体吸收 （12 学时）教学重点：亨利定律、相平衡与吸收过程的关系以及吸收过程推动力的表达形式、费克定律、双膜理论的基本论点、吸收速率方程式的表达形式、吸收塔的物料衡算、操作线方程的应用、最小液气比的计算、实际液气比的确定、填料层高度的计算、塔径的计算、传质单元数和传质单元高度的计算、对数平均浓度差法计算传质单元数。教学难点：双膜理论、填料塔计算。教学要求：第一节概述1. 气体吸收过程与流程2. 气体吸收的分类3. 吸收剂的选择第二节吸收过程的相平衡关系1. 气体在液体中的溶解度2.
13、 亨利定律3. 相平衡关系在吸收过程中的应斥第三节吸收过程的速率关系1. 膜吸收速率方程2. 总吸收速率方程3. 吸收速率方程小结 第四节低组成气体吸收的计算1. 物料衡算与操作线方程2. 吸收剂用量的确定3. 塔径的计算4. 吸收塔有效高度的计算第五节吸收系数1. 吸收系数的测定2. 吸收系数的经验公式3. 吸收系数的量纲为一数群关联式第六节其他吸收与解吸1. 高组成气体吸收2. 化学吸收3. 解吸第七节填料塔1. 塔填料2. 填料塔的流体力学性能与操作特性3. 填料塔的内件第九章 蒸馏 （12 学时）教学重点：气液相平衡图、精馏原理、全塔物料衡算、精馏段、提馏段的物料衡算，操作线方程的推导
14、，加料板物料衡算、热量衡算及线方程的推导、进料热状态与值之间的关系、逐板计算法和图解法计算理论塔板数、最小回流比 Rmin 的计算、 回流比的大小对塔板数及操作费用的影响、板式精馏塔塔高及塔径的计算、全塔效率及单板效率的定义及其计算。教学难点：精馏塔物料衡算，图解法计算理论塔板数；推导板效率的定义及其计算。教学要求：第一节概述第二节两组分溶液的气液平衡1. 两组分理想物系的气液平衡2. 两组分非理想物系的气液相平衡3. 气液相平衡的应用第三节单级蒸馏过程1. 平衡蒸馏2. 简单蒸馏第四节精馏多级蒸馏过程1. 精馏原理2. 精馏操作流程第五节两组分连续精馏的计算1. 理论板的概念和恒摩尔流假定2
15、. 物料衡算与操作线方程3. 理论板层数的计算4. 回流比的影响及选择5. 简捷法求理论板层数6. 几种特殊情况理论板层数的计算7. 连续精馏装置的热量衡算与精馏过程的节能8 精馏过程的操作型计算和调节第六节间歇精馏1. 回流比恒定时的间歇精馏2. 馏出液组成恒定时的间歇精馏第七节特殊精馏1. 共沸精馏2. 萃取精馏3. 盐效应精馏 第八节多组分精馏概述1. 流程方案的选择2. 多组分物系的气液平衡3. 物料衡算及关键组分4. 简捷法确定理论板层数第九节板式塔1. 塔板的类型及性能评价2. 塔高和塔径的计算3. 塔板的结构4. 板式塔的流体力学性能和操作特性第十章 液-液萃取和液 -固浸取 （
16、6 学时）教学重点：液 -液相平衡理论及三角形相图；萃取过程的计算。教学难点：液 -液相平衡理论及三角形相图。教学要求：第一节液-液萃取概述第二节液-液相平衡1. 三角形坐标图及杠杆规则2. 三角形相图3. 萃取剂的选择第三节液-液萃取过程的计算1单级萃取的计算2. 多级错流萃取的计算3. 多级逆流萃取的计算4. 微分接触逆流萃取的计算第四节液-液萃取设备1. 萃取设备的传质特性2. 萃取设备的基本要求与分类3. 萃取设备的主要类型4. 萃取设备的选择第五节其他萃取技术简介1. 超临界流体萃取2. 液膜萃取3. 回流萃取4. 化学萃取第六节液-固浸取1. 液 -固浸取概述2. 浸取过程中的平衡
17、关系3. 单级浸取4. 多级逆流浸取5. 浸取设备第十一章 固体物料的干燥 （12 学时）教学重点：湿空气的性质、干燥过程的物料衡算和热量衡算、固体物料干燥过程的平衡关系和速率关系、干燥曲线和干燥速率曲线，恒定干燥条件下干燥时间的计算。教学难点：湿空气的性质和湿度图；干燥过程的物料衡算和热量衡算；恒定干燥条件下干燥时间的计算。教学要求：第一节湿空气的性质及湿度图1. 湿空气的性质2. 湿空气的 H-I 图第二节干燥过程的物料衡算与热量衡算1. 湿物料的性质2. 干燥过程的物料衡算与热量衡算3. 空气通过干燥器时的状态变化4. 干燥系统的热效率第三节干燥速率与干燥时间1. 物料中水分的性质2.
18、恒定干燥条件下干燥时间的计算3. 变动条件下的干燥过程第四节真空冷冻干燥1. 真空冷冻干燥原理2. 冷冻干燥过程3. 冻干程序与冻干曲线第五节干燥器1. 干燥器的主要型式2. 干燥器的设计第六节增湿与减湿1. 增湿与减湿过程的传热、传质关系2. 空气调湿器与水冷却塔第十二章 其他分离方法 （0 学时）教学重点：结晶热力学和动力学；膜的传递理论；吸附平衡；离子交换平衡教学难点：结晶热力学和动力学教学要求： 第一节结晶1. 结晶的基本概念2. 相平衡与溶解度3. 结晶机理与动力学4. 工业结晶方法与设备5. 结晶过程的计算第二节膜分离1. 膜材料与膜组件2. 膜分离过程的传递现象3. 各种膜过程简
19、介第三节吸附1. 吸附现象与吸附剂2. 吸附平衡与吸附速率3. 工业吸附方法与设备第四节离子交换1. 离子交换原理与离子交换剂2. 离子交换平衡与交换速率3. 工艺方法与设备四、考核方式及要求考核方式采取闭卷考试进行考核，考核成绩由出勤、作业、期末考试成绩组成。出勤和作业为平时成绩，占考核成绩的20%；期末考试成绩占考核成绩 80%。要求： 1、旷课达到 30%以上的学生，平时成绩计 0 分。2、作业未完成率高于 30%，平时成绩计 0 分；作业抄袭严重者，平时成绩扣除 25%。五、教材及教学主要参考书教材：柴诚敬等 .化工原理（上下），高等教育出版社.2006参考书目：1. 夏 清等.化工原理（上下），天津大学出版社.20052. 陈敏恒等 .化工原理（上下），化学工业出版社.19853. 谭天恩等 .化工原理（上下），化学工业出版社.19984. 姚玉英等 .化工原理（上下），天津大学出版社.1999大大纲 制 定 人纲 审 定 人：郭汪徐雨春制定 时 间：2 011.0 7