《化工原理A2》教学大纲

1、化 工 原 理A2教学大纲 课程编号：B01010112 课程名称：化工原理A2英文名称：Principles of Chemical Engineering A2课程性质：必修 学时/学分：48/3.0考核方式：闭卷笔试+平时成绩+读书报告选用教材：化工原理（下册），王晓红、田文德编著，化学工业出版社，2012年 先修课程：高等数学、基础化学原理、有机化学、 大学物理 后继课程：分离工程、传递过程原理适用专业及层次：化学工程与工艺专业及相关专业，本科一、教学目标通过本课程教学，使学生具备下列知识和能力：1、 能够熟练掌握典型化工过程单元操作的基本原理；

2、能够基于单元操作的基本原理，建立复杂工程问题的合适数学模型，分析、解决复杂化学工程问题；2、 能够熟练掌握典型化工单元操作设备的结构特点；能够针对复杂化学工程问题，设计满足特定需求的单元操作工艺流程。3、 能够熟练掌握典型化工单元操作设备的工作原理、操作方法；能够针对复杂化学工程问题，阐明其条件、构成、范围和解决目标，设计满足特定需求的单元操作设备；4、 能够熟练掌握典型单元操作设备的设计计算及选型；能够针对复杂化学工程问题，使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，能选择合适的热力学、过程传递、相平衡和动力学方法对复杂工程问题建模，并进一步对工程问题进行预测与模拟。二、课程目标与毕业

3、要求的对应关系（表格可以扩展）毕业要求指标点课程目标1、工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和化学工程与工艺专业知识用于解决复杂工程问题1-1能用专业知识阐明复杂工程问题的条件、构成、范围和解决目标。教学目标1 31-2 能用数学、自然科学、工程基础和专业知识建立复杂工程问题的合适数学模型。1-4.能判别复杂工程问题的多种解决方案的优劣和优化途径2、问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂化学工程问题，以获得有效结论。2-2能通过自由度分析来判别复杂工程问题的解决途径教学目标2 42-3 能通过相关文献分析来寻找备选方案。2-4 能应用基本工

4、程原理来筛选备选方案。5、使用现代工具：能够针对复杂化学工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂化学工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。5-1 对复杂工程问题建模时，能选择合适的热力学、过程传递、相平衡和动力学方法。教学目标4三、教学基本内容第一章 传质与分离过程概论（支撑课程目标1、2）第一节 质量传递原理及方式费克定律、一维定态分子扩散、扩散系数、双膜模型第二节 传质设备简介学习要求：通过本章学习，掌握传质与分离过程的基本概念和传质过程的基本计算方法，能够基于本章的传质过程基本原理和概念，解决以后各章传质单元操作过程的问题。第二章 液体蒸馏（

5、支撑课程目标1）2.1 双组分物系的气液相平衡（2学时）相律和拉乌尔定律、理想溶液相图、相对挥发度、非理想溶液相图。2.2 单级蒸馏过程（2学时）简单蒸馏、平衡蒸馏、精镏。2.3 连续多级蒸馏过程（2学时）精馏操作原理及精馏塔简介2.4 双组分连续精馏的设计型计算（4学时）基本概念：理论板、恒摩尔流假定；物料衡算与操作线方程；进料热状况及进料方程；理论板数的确定（含特殊情况）；回流比的选择及影响；塔板效率的计算；塔高和塔径的计算；热量衡算。2.5 双组分连续精馏的操作型分析（2学时）精馏塔操作主要因素的分析2.6 间歇精馏及特殊精馏简介（2学时）学习要求：通过本章学习，应掌握吸收的基本概念和吸

6、收过程的平衡关系与速率关系；等够对低组成气体吸收过程进行工程计算；了解吸收系数的获取途径和解吸过程的概念与计算方法；掌握填料塔的结构、填料的类型、填料塔的流体力学性能与操作特性。能够基于吸收过程的工作原理进行吸收过程和吸收塔的设计。第三章 气体吸收（支撑课程目标1、2、5）第一节 吸收过程的气液相平衡（2学时）气体的溶解度、亨利定律。第二节 吸收速率方程（2学时）吸收速率方程式各类形式及意义。第三节 低浓度气体吸收工艺计算（4学时）物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算、理论板数计算。第四节 吸收系数、脱吸及其他条件下的吸收（2学时）脱吸、非等温吸收、多组分吸收、化学吸收。学

7、习要求：通过本章学习，应掌握吸收的基本概念和吸收过程的平衡关系与速率关系；等够对低组成气体吸收过程进行工程计算；了解吸收系数的获取途径和解吸过程的概念与计算方法；掌握填料塔的结构、填料的类型、填料塔的流体力学性能与操作特性。能够基于吸收过程的工作原理进行吸收过程和吸收塔的设计。第四章 塔式气液传质设备（支撑课程目标1、2、5）第一节 板式塔 (2学时)塔板类型简介、板式塔流体力学性能、板式塔工艺设计简介。第二节 填料塔 (2学时)填料类型简介、填料塔流体力学性能、填料塔工艺设计简介、填料塔附件。配合观看塔设备教学课件及教学录像片学习要求：通过本章的学习，了解填料类型简介、填料塔流体力学性能、填

8、料塔工艺设计简介、填料塔附件。掌握板式塔的结构、塔板类型、流体力学性能与操作特性。基于上述内容的学习，能够针对实际复杂化学工程问题独立设计填料塔和板式塔，解决实际复杂工程问题。第五章 液液萃取（支撑课程目标1、2）第一节 液液相平衡原理 (2学时)三角形液-液平衡相图介绍及组成表达方法、液-液相平衡关系、杠杆规则第二节 液液萃取过程计算及典型萃取设备简介 (2学时)单级萃取过程计算、典型萃取设备简介学习要求：通过本章学习，应掌握液液相平衡在三角形相图上的表示方法，了解多级萃取过程的流程与计算方法；萃取设备的类型及结构特点。能用三角形相图对单级萃取过程进行分析和计算。第六章 固体干燥（支撑课程目

9、标1、2、5）第一节 干燥静力学（2学时）湿空气性质：湿度、相对湿度、比热、焓、比容、干球温度、湿球温度、绝热饱和温度、露点温度；湿空气的湿焓图构成及使用方法；空气通过干燥器的状态变化；水分在气-固两相间的平衡含量表示法第二节 干燥过程的物料衡算和热量衡算（4学时）干燥系统的物料衡算及热量衡算、干燥系统的热效率第三节 干燥动力学与干燥时间的计算（2学时）干燥动力学、恒定干燥条件下干燥时间计算。第四节 典型干燥器简介（2学时）学习要求：通过本章学习，应掌握干燥的基本概念和原理；湿空气的性质及湿焓图；干燥过程的物料衡算与热量衡算方法；干燥过程的平衡关系与速率关系。了解干燥时间的计算；干燥设备的类型

10、及结构特点。能够基于上述知识的学习根据物料的特点选择合适的干燥器，并能够对实际工程中的干燥问题进行分析，解决实际工程问题。第七章 膜分离技术（可采用讲座形式）（支撑课程目标1、2、5）第一节 反渗透、超滤、微滤及电渗析第二节 其他膜过程第八章 其他分离单元（可采用讲座形式）（支撑课程目标1、2）第一节 结晶及吸附第二节 离子交换四、教学重点与难点第二章 液体蒸馏本章重点：（1）两组分理想物系的气液相平衡关系，包括：拉乌尔定律、相图的组成及使用方法（包括温度组成图及汽液相平衡图）、挥发度及相对挥发度；（2）双组分连续精馏的工艺计算，包括：物料衡算与操作线方程、进料热状态的影响、理论板数的确定（含

11、特殊情况）、回流比的讨论。本章难点：两组分连续精馏工艺计算所涉及的公式较多，学习时不容易记忆，应注意其推导过程，熟练地掌握物料衡算、进料热状况的影响、最小回流比及回流比的讨论、塔板效率等诸多内容之间的联系。第三章 气体吸收本章重点：（1）气体溶解度和亨利定律、吸收速率方程（2）吸收塔的工艺计算包括：物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算。本章难点：学习中应注意把握亨利定律不同表达形式之间的联系；应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系，体会讲述传质机理和吸收过程机理的目的和意义。 第四章 塔式气液传质设备本章重点：（1）塔设备的基本结构（2）填料塔附件、填料的主要类型及性能

12、（3）板式塔的塔板结构及流体力学性能（4）填料塔与板式塔的比较。本章难点：要以提高传质速率为目标，来理解各种塔板及填料结构的设计特点、评价塔设备性能的指标及各种塔设备的操作特性（包括流体力学和传质特性）。第五章 液液萃取本章重点：（1）三角形液-液平衡相图，杠杆规则，（2）萃取计算的三角形坐标图解法本章难点：如何正确理解三角形坐标图的结构组成，及准确运用该图获得相应信息是本章学习的难点。第六章 固体干燥本章重点：（1）湿空气性质和湿度图（2）干燥器的物料衡算和热量衡算，（3）空气通过干燥器的状态变化，干燥速率和干燥时间的计算。本章难点：注意如何准确地在HI图上确定湿空气的状态点，进而查取湿空气

13、的性质参数；干燥过程涉及热量传递和质量传递，应注意其复杂性。五、教学建议进度第一章 传质与分离过程概论 ( 2学时)第二章 液体蒸馏 （14学时）第三章 气体吸收 （10学时）第四章 塔式气液传质设备 ( 4学时)第五章 液液萃取 ( 4学时)第六章 固体干燥 （10学时）第七章 膜分离技术（可采用讲座形式） （2学时）第八章 其他分离单元（可采用讲座形式） （2学时）六、教学方法1.阐述基本原理，理论联系实际，培养学生的创新能力。在讲授每一章、每一节时，先用框图、表格、自行总结和提炼的几句话等形式简明扼要地向学生讲清本章、本节、本次课的主要内容，知识体系，教学思路、知识的前后联系，以及重点、

14、难点、注意事项等，让学生在学习具体内容前先有一个整体上轮廓式的了解，做到心中有数，听课有针对性。2.采用多媒体CAI课件、实物模型、电化教学等教学手段和传统教学相结合，突出重点、破解难点。把重点和难点讲清、讲透。3.强化案例教学。每讲完一节、一章后引导学生及时进行归纳总结、搞清知识点之间的联系，通过案例，强化理论在实际生产中的应用，注重理论联系实际，起到举一反三、触类旁通的作用。4.理论教学与实验实训相结合，强化学生工程观点的建立和分析解决复杂工程问题的能力。七、考核方式本课程的理论课考核方式：闭卷笔试+平时成绩+读书报告。八、成绩评定方法总成绩 = 卷面成绩*80% + 平时成绩*10% + 读书报告*10%九、教学参考书：1.化工原理（下册