化学工程基础教学大纲

《化学工程基础》教学大纲（四年制本科.试行）课程编号：03021111课程性质：专业必修课使用专业：应用化学开设学期：第七学期考核方式：闭卷笔试一、教学目的与任务《化学工程基础》的教学目的是：通过学习化学工程方面的知识才是高学生在化学、化工的应用开发方面的能力，使学生在科技成果转变为生产力的过程中较好地发挥应有的作用。从技术经济观点出发，将学生培养成为既具有扎实的基础理论知识，又能结合实际分析和解决实际问题的化学工作者。《化学工程基础》的教学重点是：重点学习“三传一反"的基本原理和方法，基本掌握流动体系的能量转换及流体阻力等运算、传热方程和传热强化途径、典型换热器计算、精馏中理论塔板数的求法、反应器类型及反应器体积的计算等。同时了解有关设备的性能和它所依据的理论，了解怎样运用技术经济观点分析和处理实际问题。《化学工程基础》的研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，与相应内容安排6至8个实验。二、与其它专业课程的关系与《普通物理》、《高等数学》、《物理化学》等基础主干课和专业基础课联系十分密切，应在这三门先修课程的基础上进行教学。为《有机化学》、《无机化学》、《物理化学》等化学专业课方面知识的实际运用打下坚实的基础。总学时为70学时（其中讲授46学时，实验24学时），学时分配见下表。学时分配表章节标题学时分配讲授实验习题测试第1章绪论2第2章流体流动与输送1212第3章传热过程83第4章传质过程（精馏或吸收）106第5章化学反应工程学基本原理83第6章均相反应过程6合计4624讲授内容与要来：（分章节）本大纲根据教育部理科化学教学指导委员会〃理科应用化学专业化学教学基本内容〃，以四年制本科人才培养规格为目标，按照化学工程基础学科的理论知识体系，提出了具体的教学要求。第一章结论【教学要求】1、基本掌握流动体系的能量转换及流体阻力等运算2、掌握传热方程和传热强化途径及典型换热器的计算。3、初步了解化工生产工艺与化工生产流程的概念。4、了解实验室研究与化工生产之间的差别。掌握化学工程学常用的几个基本概念，掌握国际单位制、工程单位制及其换算。5、掌握化学工程学常用的几个基本概念，掌握国际单位制、工程单位制及其换算。【教学内容】1、化学工程基础课程的性质、内容要求和学习方法2、化学工业概述1入化学工业发展概述2N我国化学工业的发展和现状3入化学式业的特点和发展趋势3、化工生产过程与化学工程学科1入化工生产工艺与流程2入三废治理与环境保护3入化学工程学的内容4｝化学工程学常用的几个基本概念4、国际单位制、工程单位制及其换算第二章流体流动与输送【教学要求】1、掌握理想流体与实际流体的概念。2、掌握流体静力学方程及应用。3、掌握流体流动的基本原理和规律。4、掌握量纲分析方法求取阻力系数的方法。5、掌握流体流动时的物料衡算、能量转换及流体在管道中的流动阻力等计算。6、掌握离心泵的构造与工作原理及其主要性能参数，了解有关设备的性能和原理。【教学内容】1、流体静力学1入密度与相对密度2N压强3入流体静力学方程4｝流体静力学方程应用举例2、流体流动1入流体的流量与流速2N定常态流动与非定常态流动3入流动形态4｝牛顿粘性定律5入流动边界层6｝动量传递概念7｝流速分布3、流体流动的物料衡算4、流体流动的能量衡算5、管内流动阻力的计算1入沿程阻力损失计算与量纲分析方法2N局部阻力损失计算6、流体流量的测量1入孔板流量计2入转子流量计7、流体输送设备1入离心泵2入往复压缩机与往复泵3入旋转泵4｝真空泵第三章传热过程【教学要求】1、掌握传导传热和对流传热的原理。2、掌握量纲分析方法求取传热膜系数的方法。3、掌握传热过程的计算及典型换热器的基本原理和计算。4、能应用斯蒂芬-波尔兹曼定律计算简单的热辐射问题。5、了解传热的三种基本方式与实现传热过程的重要设备。

6、了解基本类型换热器的主要性能。【教学内容】1、热传导1k傅立叶定律2入导热系数3入单层和多层平面壁的定常态热传导4｝单层和多层圆筒壁的定常态热传导2、对流传热1入牛顿冷却定律2入有效膜的概念3N量纲分析方法求取膜系数4｝流体无相变时强制对流传热膜系数的关联式3、热辐射1入基本概念2N斯蒂芬-波尔兹曼定律3N实际物体间的辐射能力4N实际物体间的辐射传热4、热交换的计算1入热流量方程与传热系数2入传热的平均温度差5、间壁式热交换器1入夹套式换热器2入蛇管式换热器3入套管式换热器4｝列管式换热器5入板式换热器6入各种换热器的比较和强化传热的途径6、加热技术1入高频介质加热和微波加热2入红外线加热技术第四章质过程（精馏）【教学要求】1、了解传质过程的传质机理及传质分离的类型。2、掌握气液相平衡关系与精馏操作线方程的应用。3、掌握回流比与最小回流比的概念。4、掌握简单蒸馏、精馏原理及理论塔板数的求法。5、了解多组分精馏和其他精馏方法。6、了解一些常用的传质设备。【教学内容】1、传质分离过程概述1入传质分离操作在化工生产中的作用2入传质分离操作的种类2、气液相平衡11x-y相图2入气液相平衡方程3、精馏原理1入精馏基本原理］2入精馏流程4、双组分连续精馏的物料衡算和能量衡算1入恒物质的量流假定2入物料衡算和能量衡算5、理论塔板数的计算1入逐板计算法2入图解法3｝回流比的影响及选择4｝进料热状况的影响5入简捷法求理论塔板数6｝塔板效率和实际塔板数6、间歇精馏1｝间歇精馏的特点2N恒回流比操作时间歇精馏计算7、多组分精馏和其他精馏方法简介1入多组分精馏2N共沸精馏3N萃取精馏8、传质设备1入评价塔设备的指标］2N填料塔3入板式塔第四章质过程（吸收）第四章质过程（吸收）【教学要求】1、了解传质过程的传质机理及传质分离的类型。2、掌握吸收过程中气液相平衡关系与吸收速率方程的应用。3、能根据吸收塔的物料衡算、吸收剂用量及操作线方程来对吸收塔进行计算。4、了解吸收操作流程及吸收剂的选择原则与多组分吸收原理。5、了解一些常用的传质设备。【教学内容】1、传质分离过程概述1入传质分离操作在化工生产中的作用2入传质分离操作的种类2、化工生产中的吸收操作1入吸收操作的类型2入吸收操作3入吸收剂的选择3、气液相平衡关系1入溶解度曲线2N亨利定律3N亨利定律的其它形式4N相平衡与吸收过程的关系4、吸收速率方程1入分吸收速率方程2入总吸收速率方程5、吸收塔的计算1、及收塔的物料衡算和操作线方程2入吸收剂用量的确定3入吸收塔塔径的计算4｝吸收塔填料层高度的计算6、多组分吸收简介7、传质设备1入传质设备评价塔设备的指标］2N填料塔3入板式塔第五章化学反应工程学基本原理【教学要求】1、学习并掌握化学反应工程学的基本知识和基本原理。2、了解建立宏观反应体系数学模型的思想方法和研究方法。3、掌握全混流、活塞流、轴向扩散、多级全混流等流动模型概念。4、掌握基本反应器对应的流动模型、停留时间分布及其计算【教学内容】1、工业反应器的基本类型1｝间歇操作搅拌釜式反应器2入连续操作搅拌釜式反应器3入连续操作管式反应器4N多釜串联反应器2、化学反应的转化率和收率1入反应进度2入转化率3入收率和选择性3、流动系统的反应动力学1入流动系统的反应速率和反应时间2N气相反应的膨胀因子3N气相流动系统的动力学方程4、反应器内物料的流动模型1N全混流流动模型2入活塞流流动模型3入非理想流动模型5、反应器内物料的停留时间分布1入分布函数的概念2入停留时间分布函数的测定3入停留时间分布函数的数字特征6、几种流动模型的停留时间分布函数1N全混流流动模型2入活塞流流动模型3入多级全混流模型4｝轴向扩散模型7、板式塔第六章均相反应过程【教学要求】1、学习并了解均相反应器内物料的流动状态对于反应过程的影响掌握化学反应工程学的基本知识和基本原理。2、掌握间歇操作反应器内进行均相反应时的有效体积计算。3、掌握连续操作管式反应器内进行均相反应时的有效体积计算。4、掌握连续操作釜式反应器内进行均相反应时的有效体积计算。5、掌握多釜串联反应器内进行均相反应时的有效体积计算。6、掌握均相反应过程的优化与反应器的选择。【教学内容】1、均相反应动力学2、间歇操作反应器3、连续操作管式反应器4、连续操作釜式反应器5、多釜串联反应器6、均相反应过程优化和反应器选择1N以生产强度为优化目标2N以产率和选择性为优化目标五、教材或主要参考书1、北京大学主编，《化学工程基础》（第二版），高等教育出版社，1983年2、武汉大学主编，《化学工程基础（面向21世纪教材》，高等教育出版社，2001年3、姚玉英、陈常贵、柴诚敬编，《化工原理》，天津大学出版社，1983年4、陈敏恒、丛德滋、方图南主编，《化工原理》，化学工业出版社，1985年六、教学原则和方法1、教学原则（l）《化学工程基础》课程的主要任务是介绍“流体流动"、"传热"、"传质"等"三传"过程的基本原理及处理工程问题的思想方法，介绍化学反应工程（"一反"）的基本原理及建立数学模型来解决实际问题的思想方法。因此，在教学中必须注意培养学生的逻辑思维能力和想象能力，使学生学会分析、综合、归纳、演绎、概括、类比等重要思想方法。（2）《化学工程基础》课程的教学题材的选择，力求，少而精"紧密联系学科发展要求，“流体流动"、"传热"、"传质"等"三传"过程每种传递过程各占一章。因此，传质过程由典型的“精馏过程"或"吸收过程"中任选一章，在课时少的情况之下，保证课程体系的完整性，力求体现化学工程学科理论内容的精华，着眼于为学生今后的学习和发展奠定基础。（3）针对理科学生缺乏工程技术知识的实际情况，用辩证唯物主义观点揭示化学工程理论中的辩证关系，使学生既熟悉基础理论，