化工原理课程教学大纲

化工原理课程教学大纲南京理工大学化工学院化学工程系化工原理课程教学大纲PAGE10化工原理教学大纲号：03126803学分：4.5学时：72执笔人：曲红霞审订人：钟秦《化工原理》是为化工学院各专业的学生开设的一门学科基础课，是综合性技术学科化学工程学的一个基础组成部分，是学习后续专业课程的基础。通过该课程的学习，学生应掌握常见单元操作的基本原理及典型设备的过程计算，培养工程观点，掌握常见的处理工程问题的方法。1.教学目标通过课程的学习，要使学生掌握流体流动、流体输送、传热、蒸馏、吸收等单元操作的基本原理及典型设备的设计计算方法，为进一步学习专业课程及从事工程实践奠定必要的理论基础。2.课程要求通过各个教学环节培养学生的工程观点，使学生理解流体流动、传热与传体的共性与特殊性，提高分析和解决化工实际问题的能力。1流体流动1.1流体静力学基本方程式1.1.1液体的密度1.1.2流体的静压强1.1.3流体静力学基本方程式1.1.4流体静力学基本方程式的应用1.2流体流动的基本方程1.2.1流量与流速1.2.2稳定流动与不稳定流动1.2.3连续性方程1.2.4伯努利方程1.2.5伯努利方程式的应用1.3管内流体流动现象1.3.1粘度1.3.2流动类型与雷诺准数1.3.3层流与湍流1.3.4边界层的概念1.4流体流动的阻力损失1.4.1层流对直管阻力损失计算1.4.2湍流时直管阻力损失计算1.4.3局部阻力损失1.4.4管路阻力对管内流动的影响1.5流体输送管路的计算1.5.1简单管路1.5.2复杂管路1.6流速和流量的测量1.6.1测速管1.6.2孔板流量计1.6.3文丘里流量计1.6.4转子流量计2流体输送机械2.1离心泵2.1.1离心泵的工作原理2.1.2离心泵理论压头2.1.3离心泵的功率与效率2.1.4离心泵的特性曲线2.1.5离心泵的工作点与流量调节2.1.62.1.72.2往复泵2.2.1往复泵的构造及操作原理2.2.2往复泵的流量调节2.3其它化工用泵2.3.1正位移泵2.3.2非正位移泵2.4气体输送机械2.4.1离心通风机、鼓风机与压缩机2.4.2旋转鼓风机、压缩机与真空泵2.4.3往复压缩机3机械分离和固体流态化3.1颗粒的沉降运动3.1.1流体绕过颗粒的流动3.1.2静止流体中颗粒的自由沉降3.1.3重力沉降设备3.1.4离心沉降3.1.5离心沉降设备3.2流体通过颗粒层的流动3.2.1颗粒床层的特性3.2.2流体通过固定床的阻力3.2.3过滤4传热4.1概述4.1.1化工生产中的传热4.1.2传热过程4.2热传导4.2.1傅里叶定律4.2.2导热系数4.2.3平壁热传导4.2.4圆筒壁的热传导4.3对流传热4.3.1对流传热分析4.3.2牛顿冷却定律和对流传热系数4.3.3对流传热的因次分析4.3.4对流传热系数的经验关联式4.4有相变对流传热4.4.1蒸气冷凝传热4.4.2液体沸腾传热4.5传热过程的计算4.5.1热量衡算4.5.2总传热速率微分方程4.5.3总传热系数K4.5.4传热推动力和总传热速率方程4.5.5稳定传热的计算4.6换热器4.6.1间壁式换热器的类型4.6.2列管式换热器的选用5蒸馏5.1概述5.2两组分理想物系的汽液平衡5.2.1两组分理想物系的气液平衡关系5.2.2两组分理想溶液的气液平衡相图5.3平衡蒸馏和简单蒸馏5.3.1平衡蒸馏5.3.2简单蒸馏5.4精馏原理和流程5.4.1多次部分汽化、部分冷凝5.4.2塔板的作用5.4.3精馏操作流程图5.5两组分连续精馏的计算5.5.1理论板的概念及恒摩尔流假定5.5.2物料衡算和操作线方程5.5.3进料热状况的影响5.5.4理论板层数的求法5.5.5回流比的影响与选择5.5.6理论板数的简捷计算5.5.7塔高和塔径的计算5.5.8两组分精馏的其它类型5.5.9精馏塔的操作和调节5.6间歇蒸馏5.6.1馏出液组成维持恒定的操作5.6.2回流比维持恒定的操作5.7板式塔5.7.1塔板结构5.7.2塔板的流体力学状况6吸收6.1吸收6.2气液相平衡6.2.1气体在液体中的溶解度6.2.2亨利定律6.2.3相平衡与吸收过程关系6.3传质机理与吸收过程的速率6.3.1分子扩散与费克定律6.3.2等摩尔逆向扩散6.3.3单6.3.46.3.5传质6.3.6总6.3.76.4吸收塔的计算6.4.1物料衡算与操作线方程6.4.2吸收剂的用量与最小液气比6.4.3填料层高度的计算6.4.4吸收塔操作计算6.4.5解吸塔的计算6.5填料塔6.5.1填料塔的结构及填料特性6.5.2填料塔内气液两相流动特性6.5.3塔径的计算6.5.4填料塔的附件7干燥7.1概述7.1.1固体物料的去湿方法7.1.2对流干燥特点7.2湿空气的性质及湿度图7.2.1湿空气的性质7.2.2湿空气的H－I图7.3干燥过程的物料衡算和热量衡算7.3.1物料中含水量的表示方法7.3.2干燥器的物料衡算7.3.3干燥过程的热量衡算7.3.4干燥器出口状态的确定及干燥过程的计算7.3.5干燥系统的热效率7.4干燥速度与干燥时间7.4.1物料中所含水分的性质7.4.2恒定干燥条件下的干燥速率7.4.3恒定干燥条件下干燥时间的计算四、时间分配课程分段标识序号教学内容教学环节（学时）讲课习题实验上机课外小计Ⅰ1流体流动124162流体输送机械4153非均相物系的分离5274传热9312Ⅱ5蒸馏84126吸收104147干燥426总计522072五、课程说明课程英文名称PrinciplesofChemicalEngineering主要先修课程高等数学、普通物理、物理化学适用专业类别化工与制药、环境与安全、材料、材料科学、生物工程、武器类各专业主要教材钟秦,王娟,陈迁乔,曲虹霞，马卫华.化工原理.第二版.北京：国防工业出版社姚玉英.化工原理.天津：天津大学出版社陈敏恒，丛德滋，方图南，齐明斋.化工原理.第三版.北京：化学工业出版社考核方式平时成绩15%期末闭卷笔试85%课程简介本课程主要内容为：流体流动、流体输送机械、传热、非均相物系的分离、均相物系的分离——蒸馏、吸收及固体干燥的基本理论及计算。本课程是一门学科基础课，其应用性强，可为学生进一步学习其它基础课及专业课打下必要的理论基础，包括理论教学、工厂实习（后一部分单独设课）两部分，其中理论教学72学时、课堂教学注重启发式教学，适度安排讨论题以提高学生分析及解决问题的能力。本课程考核方式为闭卷考试和平时成绩相结合。化工原理实验大纲号：03043701执笔人：马卫华审订人：钟秦一、本课程实验教学目的与要求：化工原理实验是化学工程与工艺、环境工程、生物工程、安全工程等化工学院所有专业的重要的实践性环节。通过该课程的教学，使学生了解典型单元操作如传热、吸收、精馏、干燥等主要设备和工艺流程，掌握处理工程问题的实验方法，掌握先进的测量手段、计算机控制技术及计算机在化工原理实验教学中的应用，进而全面提高学生的创新能力和综合素质。二、实验项目与主要内容：序号实验项目名称学时主要内容实验类型1实验理论课2主要讲述实验基础理论知识、实验数据处理方法、实验数据误差分析方法等。2流体流动阻力的测定2测定、计算流体流过直管时的磨擦系数和雷诺数，测定局部阻力系数。验证性3离心泵特性曲线的测定﹡2熟悉离心泵的操作与结构，测定离心泵在一定转速下的特性曲线。操作性4对流传热系数的测定2测定流体在圆形直管内作强制对流时的温度、流量，计算对流传热系数，观察蒸汽冷凝方式，找出本实验装置的最佳关系式。验证性5筛板塔精馏实验3.5了解精馏塔的结构及操作，测定全回流及部分回流时精馏塔的理论板数和塔效率以及塔内溶度分布。综合性6填料吸收塔流体力学性能与传质系数测定2.5熟悉填料塔的构造与操作；观察填料吸收塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线；掌握总传质系数的测定方法并分析其影响因素操作性7干燥速率曲线的测定2测定湿物料在恒定干燥条件下的干燥速率，绘制干燥速率曲线，确定湿物料的临界含水量。验证性8恒压过滤常数的测定﹡2测定在恒压操作时的过滤常数K，qe，τe，以实验所得结果验证过滤方程式；改变压强差重复实验，测定压缩指数s和物料特性常数K。操作性﹡实验项目3与8为二选一必修实验。三、实验说明：课程总学分1学分实验学时数16学时实验项目数6个课程性质通识基础□学科基础√专业选修□学科选修□集中实践环节□实验类别课程内实验□独立设课实验√集中综合实验□考核方式日常考核√操作技能考核√卷面考核□提交实验结果√面试□备注：日常考核、操作技能考核与提交实验结果分别占总成绩的30%，30%，40%。适用专业：化学化工类专业实验教材及参考书：（按编者者、教材名称、出版社*）马卫华等.化工原理实验.南京理工大学出版钟秦等.化工原理.第二版.北京：国防工业出版社化工原理课程实习大纲号：03026901学分：2执笔人：王娟审订人：钟秦一、实习的目的与要求化工原理课程认识实习是化工类学生学完基础课之后，在学习专业技术基础课之前的一次认识实习，是各专业教学计划中一个重要的实践教学环节。通过下厂认识实习，使学生了解实际生产情况，增加感性认识，从而加强工程观点，并逐步把已有的理论知识和生产实际联系起来，为学习“化工原理”、“化学反应工程”和“化工自动化及仪表”等专业技术基础课打下基础。对化工厂的总体布局、生产环境、生产管理和技术经济状况有所了解；掌握所实习车间主要产品的的工艺原理、操作条件和工艺流程；对化工单元操作设备，如流体输送设备（泵、风机等）、换热器、过滤器、蒸发器、精馏器、吸收塔及反应器等有一个感性认识，主要搞清楚设备的工艺原理和内部结构；对常规的化工仪表，如温度、流量、压力、液位等检测仪表有一个初步认识；用所学过的知识分析、解释一、二个生产实际问题；6.对化工厂的节能、环保措施有所了解。二、实习内容1合成氨1.1造气工段1.1.1△★煤的气化原理1.1.2△煤气化的生产流程与工艺流程1.1.3△煤气化发生炉及其他设备1.2电除尘工段1.2.1△1.2.2△1.3脱硫工段1.3.1△★1.3.2△1.3.31.4加压变换工段1.4.1△加压原理1.4.2△加压的工艺流程1.4.3△变换炉及其他主要设备1.5碳丙脱碳工段1.5.1△1.5.2△1.5.31.6压缩工段1.6.11.6.2△1.7铜氨洗工段1.7.11.7.21.7.3△1.8合成工段1.8.11.8.21.8.3△2硝酸2.1氨的催化氧化2.1.12.1.22.2稀硝酸生产的吸收过程2.2.1NO2.22.3稀硝酸生产过程2.3.1△生产工艺过程2.3.2△氨氧化炉及其他工艺设备3制铵3.1硝酸铵生产方法3.1.13.13.2硝酸铵生产工艺流程3.2.13.2.23.3.3主要设备4水处理4.1循环水处理4.2除盐水处理4.2粗江水处理三、实习的方式与要求（一）实习动员实习前1周由化学工程系主任和教育班主任组织全体参加实习的学生开动员会，布置实习的时间、地点、内容、注意事项及考核方式等。（二）入厂教育1、氮肥厂有关领导及技术人员介绍工厂情况、组织结构、车间分布、产品系列，为了适应市场经济，工厂是如何进行改革的，当代大学毕业生应具备的素质和能力，工厂对实习的要求等。2、技安、厂纪、保密教育。（三）车间实习1、在车间实习是生产实习的主要方式，为了保证实习质量，在实习期间，请工厂有关技术人员结合实习要求，作专题讲解实习工段的主流程、主设备。讲座结束后，学生应按实习计划，与指导的师傅到现场参观。2、教师不定期在现场对实际流程进行抽查。（四）实习笔记和实习报告在实习中，学生应将每天的实习内容，现场观察，听取报告的内容，拟提出的问题和所得到的解答记入实习笔记中。实习笔记是编写实习报告的主要资料，也是指导教师检查学生实习情况的重要依据。在实习结束时，学生完成一份书面的实习报告，实习报告的内容包括实习车间的概况，主流程说明及工艺流程图、主设备图及说明，实习小结、收获及体会。实习报告要求条理清楚、文字通顺、书写工整、重点突出。四、实习地点的选择与时间分配（一）实习地点的选择选择南化公司氮肥厂作为定点实习单位。（二）时间分配根据教学计划，生产实习时间安排为2周，第1周在校由任课教师介绍、讲解实习内容与流程，第2周下厂参观。五、生产实习考核实习结束后，实习指导教师应组织对每个学生进行考核，考核以口试的形式进行。学生实习成绩评定由实习指导教师，根据学生在实习期间的表现、现场抽查、实习笔记和实习报告的质量，以及实习答辩成绩综合评定，按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。化工过程设计大纲号：03026301学分：4执笔人：陈迁桥审订人：钟秦课程设计教学目的及基本要求教学目的通过本课程的学习，使学生得到一次化工单元设计的基本训练；要求从查阅参数、使用图表、手册，搜集数据和经验公式等开始，进行化工工艺计算和设备结构的设计；培养学生从技术上的可能性和经济上的合理性来考虑设计；树立正确的设计思想，掌握工程技术的基本方法。基本要求所有设计要参照现行国家标准、设计手册、设计规范，体现设计的时效性和规范性；设计所有基本数据、公式要标明出处；对每个设计方案或设计参数的选取要进行论证，鼓励优化设计；化工图样的绘制要规范，表达要清楚；设计说明书使用统一的毕业设计论文纸；设计说明书包括封面（全班统一打印）、目录、任务书、设计内容、设计小结、参考文献。课程设计内容与操作步骤设计内容课程设计内容是与化工生产中的实际问题相结合，学生独立完成以化工单元操作为主的小型化工系统的设计：包括设计方案的论证和确定，主要设备的工艺设计、结果设计、强度设计，以及其他辅助设备的选型。操作步骤首先教师进行设计动员、布置设计任务并发放任务书，对课程设计的方式、进度、安排、报告的书写、纪律以及设计结果提出具体要求。然后进入设计阶段，设计阶段根据需要安排一些专题课，指导老师每天现场答疑并检查督促。主要的设计阶段如下：第一周：设计专题课、资料查询、参考书借阅；第二周：工艺设计计算及论证；第三周：设备设计专题课、设备设计计算及论证，设计说明书的整理；第四周：工艺、设备流程图专题课和计算机绘图专题课、绘制工艺流程图、设备装配图；最后一天答辩。课程设计的成绩考核课程设计结束时，要求学生上交设计结果包括设计说明书一份、工艺流程图一张（A3）、设备装配图一张（A1）；工艺流程图、设备装配图中至少一张用AutoCAD绘制。课程设计结束时，要求学生答辩，每位同学10分钟左右；课程设计成绩由设计说明书、设计图纸、答辩情况及平时出勤情况综合评定。课程设计具体时间安排教学内容时间（天）设计动员、布置设计任务并发放任务书，借绘图工具；第一天查找、借阅相关基础数据手册及相关化工设计手册，了解、熟悉和学习实践方法；第二天列出所需基础数据，查阅确定所需数据；交由指导老师检查；第三天考虑经济性和先进性，论证、确定设计方案及流程。画出流程草图，交由指导老师检查；第四天论证、确定设计参数，并进行初步的设计计算；第五天工艺计算主要进行热量衡算、物料衡算；第六天继续工艺计算，确定主要设备工艺尺寸；第七天继续工