《化工原理》课程教学大纲

1、化工原理课程教学大纲课程名称：化工原理英文名称：Principles of Chemical Engineering课程编码：x2030441学 时 数：96其中实践学时数： 0 课外学时数：0学 分 数：6.0适用专业：能源化学工程课程简介化工原理是能源化工专业的一门重要的专业基础课，是由理及工的一门过渡课程。课程内容包括化工生产中主要单元操作的基本概念、基本原理以及典型设备的构造、性能和操作原理、设计和计算方法，具有很强的理论性和实践性。通过化工原理课程的学习，学生可以掌握化工基本单元操作的特点和基础理论知识，进行单元操作的计算，培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题

2、的能力，为学生进行更深领域及相关专业课程的学习奠定基础。课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求课程目标1：掌握化工原理的基本知识、基本理论和研究方法，并能应用解决基础问题。1-2掌握相关自然科学的基础原理和思维方法，并能将其应用于解决工程科学和技术问题；课程目标2：具备分析识别能源化学工程中涉及化工原理问题的能力。2-2能够应用工程基础知识对研究对象进行正确的表达、分析工程问题；三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）绪论（2）1. 教学内容：（1）化工原理课程的性质、内容，基础理论，典型单元操作，相关课程；（2）化工原理课程规律和重要基础概念，物料衡算，能量衡算，单位换算和公式转换。2

3、. 基本要求：（1）了解本课程研究对象、内容及发展概况；（2）了解本课程主要研究方法；（3）熟练掌握本课程的单位和单位换算、物料衡算和能量衡算。3. 重点：化工原理课程的内容、性质和任务；物料衡算；单位制及单位换算。4. 难点：物料和能量衡算。（二）流体流动（18学时）1. 教学内容：（1）流体的物理性质，流体静力学原理及其应用；（2）流体流动的连续性方程和伯努利方程及应用；（3）牛顿粘性定律，流动类型，圆管中流体的流速分布，流动边界层概念；（4）流体流动的机械能损失，因次分析法；（5）管路计算以及流速、流量的测量。2. 基本要求：（1）熟练掌握流体静力学基本方程式及其应用；（2）理解流体流动

4、的质量衡算和机械能衡算概念，熟练掌握连续性方程和柏努利方程及其应用；（3）掌握流动形态，了解边界层概念；（4）熟练掌握流体在管内流动阻力的计算；（5）熟练掌握简单管路计算；（6）了解化工管路的构成，了解流速、流量测量的测定原理和方法。3. 重点：柏努利方程式及其应用；流体流动类型；流体流动阻力的计算；简单管路的设计计算。4. 难点：湍流时的阻力计算，简单管路的设计计算和输送能力核算。（三）流体输送机械（12学时）1. 教学内容：（1）离心泵工作原理、主要部件、性能参数、特性曲线，离心泵的气缚与气蚀现象；（2）离心泵的安装高度、流量调节、工作点串联、并联操作；（3）离心泵的类型及选用；（4）往复

5、泵和旋转泵的结构和原理； （5）离心通风机及压缩机。2. 基本要求：（1）了解离心泵操作原理、构造与类型；（2）熟练掌握开、停泵的操作，理解气缚和汽蚀现象；（3）理解流量、压头、功率、效率等概念，掌握离心泵的特性曲线；（4）掌握离心泵安装高度的计算；（5）掌握离心泵的流量调节方法和选型方法；（6）了解其它类型泵的操作原理和选用原则；（7）了解离心式通风机、鼓风机、压缩机和往复式压缩机及几种真空泵的操作原理和基本构造。3. 重点：离心泵工作原理、基本结构、特性曲线，离心泵的安装高度的计算。4. 难点：离心泵产生气缚与汽蚀现象的原因。（四）非均相物系的分离和固体流态化（6学时）1. 教学内容：（1

6、）流体与单个固体颗粒的相对运动、沉降速度；（2）重力沉降、离心沉降原理与设备；（3）过滤、过滤速率及其在恒压条件下的应用；（4）过滤设备，过滤机的生产能力计算。2.基本要求（1）熟练掌握颗粒沉降速度的计算；（2）了解降尘室及旋风分离器的操作原理；（3）理解过滤的基本原理；（4）熟练掌握恒压操作条件下过滤的计算；（5）掌握板框压滤机、转筒过滤机等常见过滤设备的构造和操作原理；（6）熟练掌握过滤机生产能力的计算。3. 重点：沉降速度的概念和计算，恒压过滤计算，常见过滤设备的构造和操作原理。 4. 难点：过滤的基本原理，过滤机生产能力的计算。（五）传热（14学时）1. 教学内容：（1）热传导基本原理

7、，傅立叶定律，平壁和圆筒壁的热传导计算；（2）对流传热的基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热系数的因素，对流传热系数的物理意义及经验关联式；（3）辐射传热的基本概念及两固体辐射传热的计算；（4）传热过程的计算，传热速度方程式，传热负荷，平均温度差，总传热系数计算；（5）常用换热设备，传热过程的强化，典型换热器的传热计算与设计。2. 基本要求：（1）理解一维稳态傅立叶定律，熟练掌握一维稳态导热的计算；（2）理解对流传热的概念，了解对流传热膜系数的准数方程式，并能分析各种因素对其影响；（3）熟练掌握传热计算（传热速率方程，能量衡算，总传热系数及对数平均温度差法）；（4）了解化工生产中常用的换热设备

8、的结构及特点；（5）掌握换热的强化途径。3. 重点：传热计算，各类换热器的结构特点。4. 难点：总传热系数的计算，对流传热机理。（六）蒸馏（14学时）1. 教学内容：（1）双组分混合液的汽液平衡；（2）平衡蒸馏和简单蒸馏；（3）精馏原理，理论板，理论板计算方法；（4）塔板效率，等板高度，间歇蒸馏，其它蒸馏方式。2. 基本要求：（1）理解蒸馏原理，理想溶液及拉乌尔定律，掌握t-x-y图、x-y图、挥发度、相对挥发度、相平衡方程；（2）了解非理想溶液的平衡关系。理解平衡蒸馏、简单蒸馏。理解精馏原理、理论板、恒摩尔流假设，掌握精馏操作线方程及应用，q线方程及应用，进料板位置的确定、理论板的计算法、适

9、宜回流比的选择；（3）了解精馏塔的能量衡算及节能及其它蒸馏方法。3. 重点：精馏操作线方程及应用，q线方程及应用，进料板位置的确定、理论板的计算法、适宜回流比的选择。4. 难点：进料板位置的确定、理论板的计算法。（七）吸收（12学时）1. 教学内容：（1）分子扩散的和费克定律；（2）等分子反向扩散和通过静止组分的单向扩散，对流传质，相际传质；（3）气液相平衡和亨利定律；（4）吸收流程和溶剂的选择；（5）传质速率和传质系数；（6）吸收塔计算，传质单元高度和传质单元数的计算；（7）传质理论。2. 基本要求：（1）掌握吸收单元操作分离气体混合物的依据、目的；吸收操作过程的分类和流程；、（2）掌握吸收

10、过程的气液相平衡关系、传质机理和吸收速率方程式；（3）掌握吸收过程的物料平衡-操作线方程式和吸收剂用量计算；（4）掌握吸收塔填料层高度的计算；掌握吸收操作型问题的分析方法与计算。3. 重点：吸收过程的传质机理和吸收速率方程式，吸收过程的物料平衡-操作线方程式和吸收剂用量计算。4. 难点：吸收操作型问题的分析方法与计算，吸收塔填料层高度的计算。（八）蒸馏和吸收塔设备（4学时）1. 教学内容：（1）板式塔的类型和流体力学性能；（2）填料塔的结构和流体力学性能。2. 基本要求：（1）了解板式塔的主要类型及结构特点，塔板的流体力学状况，掌握单板效率、全塔效率及塔径的计算，塔板负荷性能图的概念；（2）了

11、解填料塔结构及填料特性；（3）掌握填料塔的塔径及压降的计算。3. 重点：单板效率、全塔效率及塔径的计算，塔板负荷性能图的概念。4. 难点：填料塔的塔径及压降的计算。（九）液-液萃取（4学时）1. 教学内容：（1）三元体系的液液相平衡关系，杠杆规则，萃取剂的选择；（2）单级萃取的计算；（3）多级萃取的计算；（4）萃取设备。2. 基本要求：（1）了解组成在三角形相图上的表示方法；（2）掌握液液平衡关系；单级萃取的计算方法；（3）了解多级平衡的计算方法；液液萃取设备。3. 重点：单级萃取的计算。4. 难点：多级萃取的计算。（十）干燥（10学时）1. 教学内容：（1）固体干燥，湿空气性质和湿度图；干燥

12、器的物料衡算和热量衡算；（2）湿分在气固两相间平衡，气固两相间热质传递；（3）恒定气液条件下的固体干燥速率、临界含湿量、干燥时间计算,典型干燥设备。2. 基本要求：（1）了解干燥过程特征、干燥方法分类及应用；（2）掌握湿空气的性质及湿度图的应用，干燥过程中的物料衡算和热量衡算，干燥过程图解法；（3）掌握干燥机理，自由水与平衡水，结合水与非结合水的概念；（4）掌握恒定条件下干燥速率的计算方法，干燥曲线和干燥速率曲线，干燥时间计算；（5）了解干燥器类型及其应用。3. 重点：干燥速率的计算方法，干燥曲线和干燥速率曲线，干燥时间计算。4. 难点：湿度图的应用，干燥过程图解法。四、教学方式及学时分配序号

13、主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一绪论讲授22:1二1 流体流动1.1 流体的物理性质1.2流体静力学基本方程式1.3流体流动的基本方程1.4流体流动现象1.5流体在管内的流动阻力1.6管路计算1.7流量测量讲授182:1三2流体输送机械2.1离心泵2.1.1离心泵的基本方程式2.1.2离心泵的主要性能参数及特性曲线2.1.3离心泵的气蚀现象及允许安装高度2.1.4离心泵的工作点及流量调节2.1.5离心泵的类型、选择及使用2.2其它类型液体输送机械2.3气体输送及压缩机械讲授122:1四3非均相物系的分离3.1沉降分离3.2过滤讲授62:1五4传热4.1概述 4.2热传导4.3对流传热

14、概述4.4传热过程计算4.4.1热量衡算4.4.2总传热系数与总传热速率方程4.4.3传热单元数法4.5对流传热系数关联式4.6辐射传热4.7换热器讲授142:1六1.蒸馏1.1概述1.2两组分溶液气液平衡1.3平衡蒸馏和简单蒸馏1.4精馏原理和流程1.5两组分连续精馏计算1.6间歇精馏1.7恒沸精馏和萃取精馏讲授142:1七2.吸收2.1气体吸收的相平衡关系2.2传质机理与吸收速率2.3吸收塔计算2.4吸收系数2.5脱吸及其它条件下的吸收讲授122:1八3.蒸馏和吸收塔设备3.1概述3.2板式塔3.3填料塔讲授42:1九4液液萃取4.1概述4.2三元体系的液液相平衡4.3萃取过程的计算4.4

15、其它萃取分离技术4.5液液萃取设备讲授42:1十5 干燥5.1湿空气的性质及湿焓图5.2干燥过程的物料衡算和热量衡算5.3固体物料在干燥过程中的平衡关系和速率关系5.4 干燥设备讲授102:1五、课程其他教学环节要求习题课和作业是重要的教学环节，应严格要求并加强指导，使其在巩固、运用知识，培养思维能力方面发挥应有的作用。六、本课程与其他课程的联系（一）先修课程高等化学、物理化学、无机化学、大学物理、有机化学（二）后续课程化工设计、反应工程、分离工程七、建议教材及教学参考书目（一）建议教材化工原理第2版，夏清、贾绍义主编，天津大学出版社，2012。（二）参考书目化工原理，谭天恩、窦梅等编著，化学工业出版社，2014。化工原理第二版，蒋维钧主编，清华大学出版社，2003年。化工原理，姚文英主编，天津大学出版社，1999。八、课程考核方式与成绩评定办法（一）课程考核方式：闭卷考试，百分制。（二）