化工原理教学大纲

1、化工原理课程教学大纲上册102 学时，下册60 学时一、课程性质、目的和任务化工原理课程是化工类及相近专业的一门主要技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程（或单元操作）问题的工程学科，本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。该课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题

2、、解决问题的能力。学生通过本课程学习，应能够解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、过程传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。二、教学基本要求 化工原理课程在第五、六学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。本课程教学计划总学时112学时，其中上册102学时（课堂讲授80学时，习题课18学时、课

3、堂讨论2学时，机动2学时）；下册60学时（课堂讲授56学时，课堂讨论2学时，机动2学时）。本课程课件依照学时安排制作，每次课一个文件，内容包括每次课讲授内容，思考题及课后作业。每次课后留23个作业题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。本课程每周安排课外答疑一次（3小时）。三、教学内容本课程主要内容包括：1流体流动。流体的重要性质；流体静力学；能量衡算方程及其应用；流体的流动现象；流动在管内的流动阻力；管路计算；流量测量。2流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调节以及安装；其他液体输送机械简介；气体输送机械简介。3机械分离与固体流态化。颗粒与颗粒床

4、特性；重力沉降与离心沉降的原理和操作；过滤分离原理与设备。4液体搅拌。搅拌器的性能和混合机理；搅拌功率简介。5传热。传热概述；热传导；对流传热概述；传热过程计算；对流传热系数关联式；辐射传热简介；换热器简介。6蒸发。蒸发设备、流程与操作特点；单效蒸发计算；多效蒸发简介。7传质与分离过程概论。质量传递的方式；传质设备简介。8气体吸收。吸收过程的平衡关系；吸收过程的速率关系；低组成气体吸收的计算（包括物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的确定、塔径的计算、传质单元数法计算填料层高度等）；吸收系数简介；填料塔的结构与特点；填料塔的流体力学性能。9蒸馏。两组分理想溶液的气液平衡；精馏原理与流程；两组分连续

5、精馏的计算（包括理论板和恒摩尔流的概念、物料衡算和操作线方程、进料热状况的影响、理论板层数的计算、回流比的影响及其选择、塔高和塔径的计算等）；板式塔的结构；板式塔的流体力学性能与操作特性。10液-液萃取和液-固浸取。液-液萃取相平衡；萃取过程的计算；其他萃取技术简介；萃取设备。11固体物料的干燥。湿空气的性质及湿度图；干燥过程的物料衡算与热量衡算；物料中所含水分的性质；干燥曲线、干燥速率与干燥速率曲线；干燥器。12其他分离方法。结晶的基本概念；结晶过程的相平衡；结晶过程的动力学。四、学时分配 注： 课堂讲授内容 学生自学内容 学生选读内容 化工原理（上册）绪论（） 2学时第一章 流体流动 22

6、学时第一节 流体的重要性质 （2学时）1.1.1 连续介质假定（）1.1.2 流体的密度（）1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体（）1.1.4 流体的黏性（）第二节 流体静力学（3学时） 流量的受力（） 静止流体的压力特性（） 流体静力学方程（） 流体静力学方程的应用（）第三节 流体流动概述（2学时） 流动体系的分类（） 流量与平均流速（） 流动型态与雷诺数（）第四节 流体流动的基本方程（3学时） 总质量衡算连续性方程（） 总能量衡算方程（） 机械能衡算方程的应用（）第五节 动量传递现象（2学时）（）1.5.1 层流分子动量传递（）1.5.2 湍流特性与涡流传递（）1.5.3 边界层与边界

7、层分离现象（）（）1.5.4 动量传递小结（）第六节 流体在管内流动的阻力（4学时）1.6.1 管流阻力计算的通式（）1.6.2 管内层流的摩擦阻力（）1.6.3 管内湍流的摩擦阻力与量纲分析（）1.6.4 非圆形管的摩擦阻力（）1.6.5 管路上的局部阻力（）1.6.6 管流阻力计算小结（）第七节 流体输送管路的计算（3学时）1.7.1 简单管路（）1.7.2 复杂管路（）1.7.3 可压缩流体管路的计算（）第八节 流量测量（2学时）1.8.1 测速管（）1.8.2 孔板流量计（）1.8.3 文丘里流量计（）1.8.4 转子流量计（）第九节 非牛顿型流体的流动（1学时）1.9.1 非牛顿型流

8、体的流动特性（）1.9.2 幂律流体在管内流动的阻力（）第二章 流体输送机械 16学时第一节 概述（1学时） 流体输送机械的作用（）2.1.2 流体输送机械的分类（）第二节 离心泵（8学时）2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构（）2.2.2 离心泵的基本方程式（）2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线（）2.2.4 离心泵在管路中的运行（）2.2.5 离心泵的类型与选择（）第三节 其他类型化工用泵（3学时）2.3.1 往复式泵（）2.3.2 回转式泵（）2.3.3 旋涡泵（）2.3.4 常用液体输送机械性能比较（）第四节 气体输送和压缩机械（4学时）2.4.1 气体输送机械的分类（）2.4.

9、2 离心式通风机、鼓风和压缩机（）2.4.3 往复压缩机（）2.4.4 回转鼓风机、压缩机（）2.4.5 真空泵（）2.4.6 常用气体输送机械的性能比较（）第三章 非均相混合物分离及固体流态化 16学时第一节 沉降分离原理及设备（5学时） 颗粒相对于流体的运动（） 重力沉降（） 离心沉降（）第二节 过滤分离原理及设备（8学时） 流体通过固体颗粒床层的运动（） 过滤操作的原理（） 过滤基本方程（） 恒压过滤（） 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤（） 过滤常数的测定（） 过滤设备（） 滤饼的洗涤（） 过滤机的生产能力（）第三节 离心机（1学时） 一般概念（）离心机的结构和操作简介（）第四节 固体流态

10、化（2学时） 流态化的基本概念（） 流化床的流体力学特性（） 流化床的浓相区高度和分离高度（） 气力输送简介（）第四章 液体搅拌 4学时第一节 搅拌器的性能和混合机理（2学时）4.1.1 搅拌设备（）4.1.2 搅拌作用下流体的流动（）4.1.3 混合机理（）4.1.4 其他类型混合器（）4.1.5 搅拌器的选型和发展趋势（）第二节 搅拌功率（1学时）4.2.1 搅拌功率的准数关联式（）4.2.2 均相系统搅拌功率的计算（）4.2.3 非均相物系搅拌功率的计算（）4.2.4 非牛顿型流体的搅拌功率（）第三节 搅拌器的放大（1学时）第五章 传热 18学时第一节 传热过程概述（2学时） 热传导及导

11、热系数（） 对流（） 热辐射（）冷热流体（接触）热交换方式及换热器（） 载热体及其选择（）第二节 热传导（3学时） 平壁一维稳态热传导（）圆筒壁的一维稳态热传导（）第三节 换热器的传热计算（4学时） 热平衡方程（） 总传热速率微分方程和总传热系数（）传热计算方法（）第四节 对流传热（4学时）对流传热机理和对流传热系数（）对流传热的量纲分析（） 流体无相变时的对流传热系数（）流体有相变时的对流传热系数（）非牛顿型流体的传热（）第五节 辐射传热（2学时） 基本概念和定律（） 两固体间的辐射传热（）第六节 换热器（3学时）间壁式换热器的结构形式（） 换热器传热过程的强化（） 传热过程强化效果的评价（

12、） 管壳式换热器的设计和选型（）第六章 蒸发 10学时第一节 概述第二节 蒸发设备（3学时）6.2.1 循环型蒸发器（）6.2.2 单程型蒸发器（）6.2.3 蒸发设备和蒸发技术的进展（）6.2.4 蒸发器的选型（）6.2.5 蒸发器的辅助设备（）第三节 单效蒸发的计算（5学时）6.3.1 物料衡算与热量衡算（）6.3.2 蒸发器的传热面积（）6.3.3 蒸发器的生产强度（）6.3.4 加强蒸汽的节能措施（）第四节 多效蒸发（2学时）6.4.1 多效蒸发的基本流程（）6.4.2 多效蒸发的计算（）6.4.3 多效蒸发与单效蒸发的比较（）6.4.4 多效蒸发的适宜效数（）第五节 生物溶液的增浓（

13、0学时）6.5.1 生物溶液的蒸发（）6.5.2 冷冻浓缩（）化工原理（下册）第七章 传质与分离过程概论 6学时第一节 概 述（2学时） 传质分离方法（） 相组成的表示方法（）第二节 质量传递的方式与描述（3.5学时） 分子传质（扩散）（） 对流传质（） 相际间的传质（）第三节 传质设备简介（0.5学时） 传质设备的分类与性能要求（） 典型的传质设备（）第八章 气体吸收 16学时第一节 概 述（0.5学时） 气体吸收过程与流程（） 气体吸收的分类（） 吸收剂的选择（）第二节 吸收过程的相平衡关系（1学时） 气体在液体中的溶解度（） 亨利定律（）第三节 吸收过程的速率关系（2.5学时） 膜吸收速

14、率方程（） 总吸收速率方程（） 吸收速率方程小结（）第四节 低组成气体吸收的计算（5学时） 物料衡算与操作线方程（） 吸收剂用量的确定（） 塔径的计算（） 吸收塔有效高度的计算（）第五节 吸收系数（0.5学时） 吸收系数的测定（） 吸收系数的经验公式（） 吸收系数的准数关联式（）第六节 其他吸收与解吸（1学时） 高组成气体吸收（） 化学吸收（） 解吸（）第七节 填料塔（3.5学时） 塔填料（） 填料塔的流体力学性能与操作特性（） 填料塔的内件（）第九章 蒸馏 18学时第一节 概述（0.5学时）第二节 两组分溶液的气液平衡（1学时）9.2.1 两组分理想物系的气液平衡（）9.2.2 两组分非理想

15、物系的气液相平衡（）9.2.3 气液相平衡的应用（）第三节 单级蒸馏过程（1学时）9.3.1 平衡蒸馏（）9.3.2 简单蒸馏（）第四节 精馏多级蒸馏过程（0.5学时）9.4.1 精馏原理（）9.4.2 精馏操作流程（）第五节 两组分连续精馏的计算（10学时）9.5.1 理论板的概念和恒摩尔流假定（）9.5.2 物料衡算与操作线方程（）9.5.3 理论板层数的计算（）9.5.4 回流比的影响及选择（）9.5.5 简捷法求理论板层数（）9.5.6 几种特殊情况理论板层数的计算（）9.5.7 连续精馏装置的热量衡算与精馏过程的节能（）9.5.8 精馏过程的操作型计算和调节（）第六节 间歇精馏（1学

16、时）9.6.1 回流比恒定时的间歇精馏（）9.6.2 馏出液组成恒定时的间歇精馏（）第七节 特殊精馏（0.5学时）9.7.1 恒沸精馏（）9.7.2 萃取精馏（）9.7.3 盐效应精馏（）第八节 多组分精馏概述（0学时）9.8.1 流程方案的选择（）9.8.2 多组分物系的气液平衡（）9.8.3 物料衡算及关键组分（）9.8.4 简捷法确定理论板层数（）第九节 板式塔（3.5学时）9.9.1 塔板的类型及性能评价（）9.9.2 塔板的结构（）9.9.3 板式塔的流体力学性能和操作特性（）9.9.4 板式塔工艺尺寸的计算（）第十章 液-液萃取和液-固浸取 6学时第一节 液-液萃取概述（0.5学时

17、）第二节 液-液相平衡（1.5学时）10.2.1 三角形坐标图及杠杆规则（） 三角形相图（） 萃取剂的选择（）第三节 液-液萃取过程的计算（3学时）10.3.1 单级萃取的计算（） 多级错流萃取的计算（） 多级逆流萃取的计算（） 微分接触逆流萃取的计算（）第四节 液-液萃取设备（0.5学时） 萃取设备的基本要求与分类（） 萃取设备的主要类型（） 萃取设备的选择（）第五节 其他萃取技术简介（0.5学时）10.5.1 超临界流体萃取（）10.5.2 回流萃取（） 化学萃取（）第六节 液-固浸取（0学时）10.6.1 液-固浸取概述（）10.6.2 浸取过程中的平衡关系（） 单级浸取（） 多级逆流浸

18、取（） 浸取设备（）第十一章 干燥 8学时第一节 湿空气的性质及湿度图（2.5学时） 湿空气的性质（） 湿空气的H-I图（）第二节 干燥过程的物料衡算与热量衡算（2学时） 湿物料的性质（） 干燥系统的物料衡算和热量衡算（） 空气通过干燥器时的状态变化（） 干燥系统的热效率（）第三节 干燥速率与干燥时间（2.5学时） 物料中水分的性质（） 恒定干燥条件下干燥时间的计算（） 变动条件下的干燥过程（）第四节 真空冷冻干燥（0学时） 真空冷冻干燥原理（） 冷冻干燥过程（） 冻干程序与冻干曲线（）第五节 干燥器（0.5学时） 干燥器的主要型式（） 干燥器的设计（）第六节 增湿与减湿（0学时） 增湿与减湿过程的传热、传质关系（） 空气调湿器与水冷却塔（）第十二章 其他分离方法 2学时第一节 结晶 （2学时）12.1.1 结晶的基本概念（）12.1.2 相平衡与溶解度（）12.1.3 结晶动力学简介（）12.1.4 工业结晶方法与设备（）12.1.5