《化工原理》教学大纲2

PAGE10《化工原理》教学大纲课程中文名称：化工原理课程英文名称：PrinciplesofChemicalEngineering课程编号：J1144/J1145学分：6学时：96（其中：讲课学时：96实验学时：0实践学时：0）开课学期：第3、4学期先修课程：大学物理、高等数学、物理化学后学课程：化工原理课程设计、生物工程设备、工厂设计、毕业论文（设计）等适用专业：生物工程课程类别：专业基础课程/必修使用教材：化工原理（一）（二）（第四版），陈敏恒等，国家规划教材。开课单位：生物与制药学院课程性质与课程目标本课程为生物工程、制药工程专业的专业核心课程，为学位课。主要论述化学工程中单元操作的基本原理，培养学生用自然科学的方法考察、解释和处理工程实际问题，强调工程观点、定量运算和设计能力的训练，强调理论和实际相结合，培养分析和解决工程问题的能力。具体课程目标如下：（1）掌握化学工程中单元操作的基本原理和典型设备的工作原理；（2）能够将化工原理的基本知识应用于食品发酵、生物医药等领域生产单元操作的设计与优化，识别、判断食品发酵、生物医药等领域生产中的复杂工程单元操作存在的动量、能量和质量传递问题，并加以分析和有效表达。二、课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标支撑的毕业要求指标点毕业要求课程目标1：掌握生物化学工程中单元操作的基本原理和典型设备的工作原理；1.2掌握解决食品发酵、生物医药等领域复杂工程问题所需的工程基础知识，能够针对生物加工过程的单元操作和生化反应建立数学模型，得出关键控制参数。1工程知识课程目标2：能够将化工原理的基本知识应用于食品发酵、生物医药等领域生产单元操作的设计与优化，识别、判断食品发酵、生物医药等领域生产中的复杂工程单元操作存在的动量、能量和质量传递问题，并加以分析和有效表达。2.1能够运用数学、自然科学和生物工程的原理，识别和判断影响产品质量、收率和转化效率的菌种、单元操作、生物化反应等关键环节的复杂工程问题。2问题分析三、教学内容、教学进度及教学要求序号章节教学内容学时分配教学要求学生任务（用于及时分析课程目标达成度）作业要求课堂要求1第一章流体流动（1）掌握流体静止平衡和运动的基本规律；静压强、流体静力学方程及其工程上的应用；（2）流体流动中的质量守恒方程；机械能守恒方程式的内容及其应用，流体适宜流速的选择及管路直径的确定；（3）流体流动的内部结构：层流和湍流，流体在管路中流动时流动阻力的产生原因及计算方法；（4）流体输送管路计算；（5）各种流量计的测量原理。16教学重点：（1）流体流动中的质量守恒方程；机械能守恒方程的应用（2)流体流动类型的判据--层流和湍流（3）流体在管路中的流动阻力的计算，简单管路和复杂管路的计算（4）各种流量计的特点教学难点：（1）流体静力学基本方程式的适用条件及工程应用；质量守恒方程；柏努利方程；牛顿粘性定律的表达式、适用条件；流体在管路中的流动阻力的计算；不同结构管路的特点，能够根据复杂管路的特点，分配各支管中流体的流量；各种流量计的工作原理和流量计算；（2）并联管路、分支管路计算。教学方法：PPT讲授，结合实物图片、过程动画启发式教学；案例教学；（2）线上线下混合式教学课后作业10-15题课后思考题3-5题进行流体阻力、泵选型以及管路流量分配的综合讨论，识别动量传递体征，分析流体有效输送关键环节。（课程目标2）2第二章流体输送机械（1）离心泵的结构和工作原理；（2）离心泵的性能参数及影响因素、离心泵的特性曲线及应用；（3）离心泵的工作点和流量的调节；（4）离心泵的操作要点及选型计算。6教学重点：离心泵的工作原理离心泵的特性曲线离心泵的工作点和流量调节离心泵的安装高度及设备选型教学难点：（1）离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型；（2）对于汽蚀现象的理解。教学方法：（1）结合实物图片、过程动画启发式教学；（2）案例教学；（3）线上线下混合式教学课后作业3-5题课后思考题3-5题进行流体阻力、泵选型以及管路流量分配的综合讨论，识别动量传递体征，分析流体有效输送关键环节。（课程目标2）3第三章流体通过颗粒层的流动（1）过滤操作的基本概念、过滤基本方程式及恒压恒速过滤方程式；（2）过滤常数的测定方法；（3）过滤设备的结构、特点及生产能力的计算。8教学重点：（1）恒压过滤的计算、过滤常数的测定（2）过滤设备板框式过滤机，叶滤机，转筒真空过滤机的结构、特点及生产能力的计算（设计型计算和操作型计算）教学难点：（1）过滤操作的原理、过滤基本方程，恒压过滤的计算、过滤常数的测定；（2）过滤基本方程式的推导及影响因素的分析。教学方法：PPT讲授，结合实物图片、过程动画启发式教学课后作业3-5题课后思考题3-5题开展三种典型过滤设备过滤特征的比较讨论，学会分析提高过滤生产能力的途径。（课程目标2）4第五章颗粒的沉降和流态化（1）掌握重力沉降和离心沉降的基本原理、沉降速度的定义、意义、计算方法和应用；（2）旋风分离器的主要性能。4教学重点（1）掌握重力沉降的基本原理、沉降速度的定义、计算方法和应用（2）降尘室的分离条件及有关计算教学难点（1）沉降分离的原理、过程计算；（2）对降尘室生产能力的理解。教学方法：PPT讲授，结合实物图片、过程动画启发式教学课后作业3-5题课后思考题3-5题5第六章传热（1）掌握热量传递的三种基本方式及特点、传热过程所遵循的基本规律及传热过程分析计算的基本方法；热传导的基本原理，一维定态傅立叶定律及应用，平壁和圆筒壁的稳定热传导计算及分析；（2）对流传热的基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热的主要因素；

无相变时管内强制对流传热系数关联式及其应用；Nu,Re,Pr,Gr等准数的物理意义及其计算；（3）传热速率方程与热负荷计算，平均传热温差计算，总传热系数计算及分析，壁温计算，传热面积计算，强化传热途径。传热操作型问题的分析方法与计算。14教学重点（1）热传导的基本原理，一维定态傅立叶定律及应用，平壁和圆筒壁的稳定热传导计算及分析（2）对流传热的基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热的主要因素；

无相变时管内强制对流传热系数关联式及其应用；Nu,Re,Pr,Gr等准数的物理意义及其计算（3）传热速率方程与热负荷计算，平均传热温差计算，总传热系数计算及分析，壁温计算，传热面积计算，强化传热途径。传热操作型问题的分析方法与计算教学难点（1）单层、多层平壁热传导速率方程，单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用；换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算，用平均温度差法进行传热计算；对流传热系数的影响因素及因次分析法，强化传热采取的途径；（2）边界层概念的理解，传热操作型分析及计算。教学方法：启发讨论式教学课后作业8-10题课后思考题3-5题开展换热器结构以及传热操作性分析讨论，学会识别、分析传热所选择设备的依据、传热热阻的主要存在的位置、强化传热的方法。（课程目标2）6第七章气体吸收（1）掌握吸收过程的汽液相平衡关系，亨利定律表达式及相互关系，相平衡与吸收解吸的关系；（2）对流传质概念；总传质系数与传质分系数关系；气膜控制和液膜控制；（3）吸收速率方程式；吸收过程操作线方程的推导，物理意义、图示方法及其应用，最小液气比概念与吸收剂用量确定；填料层高度计算，传质单元数和传质单元高度的定义及计算方法；（4）吸收塔操作分析及设计型计算、操作型计算。12教学重点（1）掌握吸收过程的汽液相平衡关系，亨利定律表达式及相互关系，相平衡与吸收解吸的关系（2）对流传质概念；总传质系数与传质分系数关系；气膜控制和液膜控制（3）吸收速率方程式的图示方法及其应用，最小液气比概念与吸收剂用量确定填料层高度计算，传质单元数和传质单元高度的定义及计算方法（4）吸收塔操作分析及设计型计算、操作型计算教学难点（1）气体吸收过程的平衡关系；气体吸收过程的速率关系；低浓度气体吸收过程的计算；（2）分子传质过程中“总体流动”概念的理解；传质单元高度与传质单元数概念的理解。教学方法：（1）PPT讲授，结合实物图片、过程动画启发式教学；（2）案例式教学；（3）线上线下混合式教学课后作业8-10题课后思考题3-5题（1）结合案例进行吸收塔操作性分析，如何提高吸收率的讨论。（课程目标2）7第八章液体精馏（1）掌握双组分物系的汽液相平衡：拉乌尔定律，气液相平衡图，气液相平衡有关定律、定义表达形式；

（2）掌握精馏原理，并能运用该原理分析精馏过程；双组分理想溶液的精馏塔物料衡算与操作线，操作线方程，q线方程的物理意义，图示和应用；（3）双组分理想溶液的精馏塔计算及操作分析：恒摩尔流假设、理论板数确定、最小回流比计算、回流比影响及选择、加料加热状态及选择、实际塔板数确定、塔效率与单板效率的定义及计算；（4）掌握精馏操作型问题的分析方法与计算。14教学重点（1）双组分物系的汽液相平衡：拉乌尔定律，气液相平衡图（2）掌握精馏原理，双组分理想溶液的精馏塔物料衡算与操作线，操作线方程，q线方程的物理意义，图示和应用（3）双组分理想溶液的精馏塔计算及操作分析：恒摩尔流假设、理论板数确定、最小回流比计算、回流比影响及选择、加料加热状态及选择、实际塔板数确定、塔效率与单板效率的定义及计算教学难点（1）两组分理想物系的汽液平衡关系；蒸馏过程的原理；两组分连续精馏过程的计算；（2）进料热状况参数q的理解，多侧线的精馏塔理论板层数的求解。教学方法：启发讨论式教学课后作业8-10题课后思考题3-5题精馏塔塔的结构及选型、设计的讨论；（课程目标2）（2）结合案例进行精馏塔操作性分析，回流比、塔效率的影响因素。（课程目标2）8第十章液液萃取（1）掌握三元体系的液-液相平衡理论、平衡关系的表达形式三角形相图及在萃取中的应用；（2）单级和多级错流萃取过程的计算，萃取剂用量的确定。8教学重点三角形液-液平衡相图，杠杆规则，图解法进行萃取过程计算（2）单级和多级错流萃取过程的计算教学难点（1）三角形液-液平衡相图，杠杆规则，萃取计算的三角形坐标图解法；（2）三角形液-液平衡相图及应用教学方法：PPT讲授，结合实物图片、过程动画启发式教学课后作业3-5题课后思考题3-5题（1）能对萃取塔操作性进行分析，掌握料液比对萃取率的影响规律。（课程目标2）9第十一章固体干燥（1）掌握干燥过程原理、目的及实施；（2）湿空气的性质及计算，湿焓图构成及应用；干燥过程中空气状态的确定；（3）干燥过程的物料衡算和热量衡算；（4）固体物料的干燥机理、干燥速率及恒定干燥条件下干燥时间的计算，理想干燥过程计算；12教学重点（1）湿空气的性质；湿焓图，干燥过程的物料衡算与热量衡算（2）干燥时间的计算（3）理想干燥过程的计算教学难点（1）湿空气的性质；湿焓图，干燥过程的物料衡算与热量衡算；理想干燥过程计算；（2）对露点温度，湿球温度，绝热饱和湿度的理解，空气通过干燥系统后状态的确定，湿物料中水分的划分。教学方法：启发讨论式教学；线上线下混合式教学课后作业8-10题课后思考题3-5题（1）如何提高干燥速率、保证干燥质量的讨论。（课程目标2）四、课程考核方式、成绩评定标准、课程目标达成度分值分布4.1课程考核方式课程考核方式包括期末考试占70%和平时成绩占30%。期末考试采用闭卷考试的方式。平时成绩包括平时作业和课堂表现。4.2成绩评定标准考核项目分值评定标准(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥6060>x平时作业20思考题和计算题正确率≥90%，字迹工整，按时提交思考题和计算题正确率≥80%，字迹工整，按时提交思考题和计算题正确率≥70%，按时提交。思考题和计算题正确率≥60%，按时提交。思考题和计算题正确率<60%或作业缺4次及以上课堂表现10课堂积极参与讨论与答题，参与率100%，问题讨论思路正确，回答问题准确率90%以上。课堂积极参与讨论与答题，参与率100%，问题讨论思路正确，回答问题准确率80%以上。课堂积极参与讨论与答题，参与率100%，问题讨论思路正确，回答问题准确率70%以上。课堂积极参与讨论与答题，参与率100%，问题讨论思路正基本正确，回答问题准确率60%以上。参与率低于60%或回答问题低于60%。期末考试70填空题15×1，计15分，考核专业基础知识和问题分析，考核课程目标1的达成情况；选择题：5×2，计10分，考核专业基础知识，考核课程目标1的达成情况；判断题：5×1，计5分，考核专业基础知识，考核课程目标1的达成情况；简答题：5×3，计10~20分，考核专业基础知识，考核课程目标1的达成情况；计算题：50~60分，考核单元操作设备操作性和设计性计算、分析，考核课程目标1（8~10分）、课程目标2（42~50分）的达成度；注：(1)期末考试：卷面分值×70%=项目得分，其它考核项目：分值×评定标准=项目得分，课程总成绩为各项目得分之和；(2)课堂专题讨论：组内同学相互打分，老师根据讨论情况和PPT制作打分，课堂讨论总成绩为学生互评*50%和老师评价*50%，然后再乘以10%，作为课堂表现的部分评价依据。(3)考勤：无故旷课4次及以上者，按照《三峡大学本科生学籍管理规定》平时考核成绩不及格，且不能参加该课