化工原理制药工程教材

陕西国际商贸学院化工原理课程标准一、课程基本信息课程名称化工原理课程编号140203401考试/考查考试总学时56实验（实训）学时8总学分3.5课程性质专业核心课适用专业制药工程开课单位医药学院二、课程的性质与任务及设置目的（一）课程性质与任务《化工原理》是制药工程专业的一门专业核心课，化工原理主要研究对象是化学工业生产过程中最具有一般意义的基本过程和典型设备问题。其主要内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，依据操作原理的共性，分成为若干单元操作过程，学习各单元操作的基本原理、基本计算、典型设备及选用原则和方法、设备在生产中的操作控制方法。课程所涉的知识和技能在实际生产中具备很高的应用价值，是培养学生专业职业能力的一门必不可少的工程课程。通过本课程的教学，要求学生掌握现代化化工生产中各个单元操作的基本原理和过程描述，熟悉典型设备的机构和工艺计算，能够分析解决化工生产中出现的问题。（二）前后续课程的安排前导课程：高等数学、计算机基础、英语、大学物理、无机化学、有机化学、分析化学、制药工程制图；后续课程：制药分离工程、中药制药工程原理与设备、化工仪表及自动化、制药车间管理、生产与运作管理、药物制剂过程装备与工程设计。三、课程目标（一）总体目标通过本课程的学习，使学生获得常见化工单元操作过程及设备的操作技能、基础知识和基本计算能力，并受到足够的操作技能训练和职业素质培养，为学生学习后续专业课程和将来从事工程技术工作，实施操作控制、工艺调整、生产管理奠定知识、技能和态度基础。（二）具体目标.知识目标（1）能正确理解各单元操作的基本原理；（2）能正确理解本课程中基本计算公式的物理意义、使用方法和适用范；（3）能熟悉典型设备的构造、性能和操作原理，并具有设备初步选型及设计的能力。.能力目标（1）能正确了解常见化工单元操作的操作方法；（2）能正确掌握主要单元操作过程及设备的基本计算方法；（3）能正确查阅和使用常用工程计算图表、手册和资料；（4）能初步进行选择适宜操作条件、寻找强化过程途径和提高设备效能；（5）具有安全、环保的技能和意识；（6）能从过程的基本原理出发，观察、分析、综合、归纳众多影响生产的因素，运用所学知识解决工程问题。3.素质目标（1）能理解本课程与其它课程的联系，初步具备综合运用所学知识、技能和方法，分析和解决工程实际问题的能力。（2）具有良好的工程素养、安全生产理念和环保意识。（3）具有学习科学探究方法和自主学习能力，良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。（4）发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，具有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神。（5）理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；养成学生的团队合作精神，具备创新潜能、较强的实践能力和良好的与人沟通交流能力。四、课程设计思路（一）课程设置的依据在企业调研的基础上，根据化工原理这一工作任务对知识和技能的需要，对该课程的内容选择作了模块化的改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，基于工作过程系统化建设该课程。以流体流动与输送、沉降与过滤、传热、吸收等化工生产的操作单元为载体来设计教学情境，且每一载体均是一个相对完整的工作过程。每一模块以化工过程单元操作为主线，结合化工生产常用设备的相关知识，包含每个化工单元操作的简介、技术应用、操作依据、设备构造、操作方法、常见故障分析处理等内容，从而培养学生单元操作的岗位技能和技术应用能力。（二）课程目标、内容制定的依据.根据制药工程专业人才培养目标本专业旨在培养适应社会主义现代化建设及地方经济和社会发展需要，德、智、体、美全面发展，具有健康的体格、稳定的心理素质、较强的社会适应能力、良好的科学素养及工程素质，具有制药生产工艺和设备的设计与改进、生产与管理、药品质量控制等方面的基本知识，具备生产工艺设计与改进、药品质量控制及生产管理的能力，能够从事医药产品生产、工程和工艺设计、药品生产安全与质量控制工作的高级应用技术型人才。.根据人才培养的能力要求（1）具有制药工程、药品生产管理，工艺设计及药品生产质量监控的能力；（2）具有较强的实践操作能力和一定的就业与创业能力；（3）具有较强的创新意识、独立获取新知识和终身学习的能力；（4）具有较强的人际沟通、团结协作和社会活动能力。（三）课程目标实现的途径在教学与情境的内容的选择中，主要考虑以下几方面因素来培养和建构学生的专业知识和职业技能：（1）根据科学技术的发展和当前医药行业的发展状况对化工生产技术专业的要求，充分考虑高等职业教育对理论知识的要求及学生的可持续发展的需要。（2）突出我校特色，加强实践技能训练和学生生产实际知识的获得，培养学生综合分析和运用知识的能力，培养高素质的技能型人才。（3）依据制药工程生产技术专业人才培养方案中的“化工原理”课的教学要求与学时来设计。教学过程中，通过校企合作，校内外实训基地实习等多种途径，采取工学结合的培养模式，以任务单的方式，让学生在学习过程中构建相关理论知识，并提升职业能力。教学效果评价采取形成性评价与终结性评价相结合的方式，重点评价学生的职业能力。五、教学内容、基本要求与学时分配（一）课程教学内容第一章绪论（4学时）教学目的与要求.熟悉化工行业中常见的物理单位制、工程单位制和SI单位制，能正确进行三种单位制的换算。.能熟练进行化工生产中简单的物料衡算和热量衡算。.建立起正确的化工单元操作概念。教学内容.单元操作的概念、分类“三传理论”；.化工原理的研究内容、课程性质、学习方法；.物料衡算的计算方法；.能量衡算的计算方法；.单位制和量纲。重点.了解化工原理研究的主要内容，单元操作的概念和“三传理论”；.熟悉物料衡算和能量衡算的计算方法；.了解国际单位制和量纲含义。教学建议理论讲授、例题分析第二章流体流动（14学时）教学目的与要求.能正确陈述流体力学中常见的基本概念，如密度、体积、比体积、压强、表压、真空度、绝对压力、粘度、流量、流速、层流、湍流等。.能熟练利用静力学方程进行有关计算；能利用静力学原理解决工程中的实际问题，如：测定压强差及压强、测量液面位置和确定液封高度等。.能正确应用流体流动的连续性方程进行流体流动时的的有关物料衡算，能解决流体输送中管道的管径的确定及选型。.能正确应用柏努利方程进行流体流动时有关的能量衡算，能解决工程中的实际问题，如：流体流动时流量和流速的确定、设备的相对位置的确定和输送机械功率的确定等。.能陈述牛顿粘性定律，能计算雷诺参数并判断流体的流动形态。.能进行流体在管内阻力的计算，.能正确进行简单管路的计算和较复杂的管路系统计算。.能使用化学工程设计手册和有关技术规范，会查阅各种工程图表。.能正确理解流速和流量的测定原理，能使用流量计测定管路的流量。教学内容.密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算；.流体静力学平衡方程式；.流量和流速概念；.稳定流和不稳定流概念；.连续性方程式及有关应用、计算；.柏努利方程式及有关应用、计算；.黏度含义；.牛顿黏性定律及有关应用、计算；.雷诺实验和雷诺准数；.流体流动形态——层流、过度态、湍流；.直管阻力计算公式；.局部阻力计算公式，局部阻力系数，当量直径；.简单管路计算；.复杂管路（并联管路）计算；重点.掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算；.掌握流体静力学平衡方程式；掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念；.掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算；掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算；.掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断；.掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法；教学建议讲授、多媒体视频、例题分析、工程案例分析、课堂讨论、提问第三章流体输送（8学时）教学目的与要求.能正确陈述解离心泵的工作原理、主要部件、主要性能参数、特性曲线及应用。.能正确理解离心泵的安装高度、气蚀现象、离心泵的流量调节和工作点。.能陈述离心泵的类型，正确掌握离心泵的选用、安装调试及操作。.能正确掌握离心泵的流量调节、串并联特征。.能陈述其它类型泵如往复汞，旋转泵的工作原理，简单结构，操作及使用范围。.能正确陈述气体输送机械如离心式通风机，往复式压缩机的工作原理，简单结构，操作及使用范围。.能管理常用流体输送机械的正常运转，找出故障的原因并加以解决。.能正确掌握常用气体输送机械的安装及基本操作。教学内容.离心泵工作原理、结构、主要性能参数、特性曲线、工作点；.汽蚀现象；.离心泵最大安装高度；.往复泵结构和工作原理；.旋转泵结构和工作原理；.通风机、鼓风机、压缩机工作原理；.真空现象和表示方法；.真空技术和真空泵；重点.掌握离心泵的工作原理、结构及主要性能参数；.掌握离心泵特性曲线、管路特性曲线、工作点；理解汽蚀现象成因，掌握离心泵最大安装高度计算；.了解往复泵和旋转泵结构；.了解风机结构和工作原理；.了解真空泵、真空技术及相关知识。教学建议讲授、多媒体视频、例题分析、工程案例分析、课堂讨论、提问第四章传热（14学时）教学目的与要求.能了解传热在化工生产中的应用，能正确陈述传热的基本概念和理论，传热的基本方式及特点。.能正确陈述傅里叶定律，能陈述导热系数的概念及常见材料的导热系数的范围。.能进行单层及多层平壁及圆筒壁的稳定热传导导热速率的计算。.能对对流传热过程作简要分析，熟悉牛顿冷却定律形式、意义及对流传热系数。.能正确理解影响对流传热系数的主要因素，准数方程式和各准数的物理意义。.能熟练掌握对流传热过程的计算。.能正确陈述间壁式换热器的类型及列管式换热器的结构，型式及选用原则。.会选择、安装和操作常用的换热器。.能对传热过程进行强化和控制。.能管理常用传热设备的正常运转，找出故障的原因并加以解决。.能了解传热实验的基本原理、操作方法及步骤、操作注意事项。.能正确记录、收集、整理和处理数据教学内容.传热的三种方式；.稳态传热与非稳态传热；.傅立叶定律；.通过平壁的稳态导热；.通过圆壁的稳态导热；.对流传热基本原理；.无相变的对流传热；.有相变的对流传热；.换热器；.稳态换热计算；.辐射传热。重点.掌握三种传热方式概念；.掌握稳态传热和非稳态传热含义；.掌握傅立叶定律及相关知识；.掌握平壁稳态导热计算、圆壁稳态导热计算方法；.掌握对流传热基本原理，无相变对流传热和有相变对流传热；.掌握传热过程的有关计算；.了解流化床传热原理；.了解换热器及相关知识；.了解辐射传热基本概念和原理。教学建议讲授、多媒体视频、例题分析、工程案例分析、课堂讨论、提问第五章吸收（8学时）教学目的与要求.能陈述吸收基本原理，分类了解其在化工、食品、生物工程等行业中的应用。.能陈述吸收剂的选择原则。.能正确理解亨利定律的内容、形式和应用、平衡溶解度概念、相平衡与吸收过程的关系。.能正确陈述传质机理中分子扩散和扩散系数、涡流扩散等基本概念。.能陈述费克定律、双膜理论内容和意义；会用双膜理论解释吸收传质机理。.能掌握吸收（解吸）速率方程式形式、意义及吸收系数间的关系。.能进行填料吸收（解吸）塔的计算：吸收剂的选择；物料衡算与操作线方程式；吸收剂用量计算、最小液气比（气液比入适宜液气比的计算及其选择。教学内容.吸收的含义、目的，吸收的分类、方法、流程；.气液相平衡；.传质过程的理论；.吸收速率方程式。重点.掌握吸收的含义、目的，亨利定律，双膜理论，吸收剂的选择原则；.熟悉吸收的分类、方法、流程，相际平衡的概念，吸收速率方程的表达形式；.了解分子扩散、湍流扩散，填料吸收塔的计算。教学建议讲授、例题分析、工程案例分析、课堂讨论、提问（二）实验（实训）教学内容实验项目（一）雷诺实验（2学时）：.项目类别：必做.项目性质：验证性.项目主要目的要求：（1）观察流体在管内流动的两种不同流型。（2）测定临界雷诺数。.主要仪器：玻璃试验导管、低位贮水槽、循环水泵、稳压溢流水槽、缓冲水槽以及流量计.实验考核方法：基本操作，实验报告实验项目（二）柏努利实验（2学时）：.项目类别：必做.项目性质：验证性.项目主要目的要求：(1)加深对能量转化概念的理解；(2)观察流体流经扩大管、缩小管段时，各截面上静压变化。.主要仪器：实验导管、稳压溢流水槽和三对测压管.实验考核方法：基本操作，实验报告实验项目(三)流体流动阻力测定(2学时)：.项目类别：必做.项目性质：验证性.项目主要目的要求：(1)掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。(2)测定直管摩擦系数人与雷诺准数Re的关系，将所得的入~Re方程与公认经验关系比较。(3)测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数已。(4)学会压差计和流量计的使用方法。(5)观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。.主要仪器：离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门或管件，转子流量计等。.实验考核方法：基本操作，实验报告实验项目(四)离心泵特征曲线测定(2学时)：.项目类别：必做.项目性质：验证性.项目主要目的要求：（1）了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作；（2）掌握离心泵特性曲线测定方法。.主要仪器：底阀、移动框架、离心泵、转速传感器、倒U型压差计、涡轮流量计、离心泵流量调节阀、流量校正阀、、均压环、光滑管、粗参管、局部阻力阀、压力表、压力传感器、阻力流量调节阀、温度计、真空表真空度传感器、泵灌水口、排水口（关入灌水阀、放水阀。.实验考核方法：基本操作，实验报告（三）课程学时安排章目教学内容教学环节理论教学学时实验（实训）教学学时绪论4二流体流动14三流体运输8四传热14五吸收8实验一雷诺实验2实验二伯努利实验2实验三流体流动阻力测定2实验四离心泵特征曲线测定2总计总学时488六、课程实施建议（一）教学模式理论教学与实践教学相结合（二）教学方法教师在教学中应营造这样一种氛围，教师和学生一起以探究的精神，积极主动地解决生产实际中的问题。在这个过程中老师应注重学生素质的全面培养，关注学生在学习中存在的困难和问题，采取有效的教学策略引导和帮助学生，同时不断发展教师自身对学生和课程本身的理解。在教学过程中，学生是学习的主体，教学必须从学生实际出发，激发他们的学习兴趣和潜力。.注重工作任务导向教学和工程案例教学工作任务导向是学生在课程营造的“真实的虚拟”职业情境中，以生产实际中的一个真实或虚拟的任务为载体，学生运用所学的知识和技能，采用科学的思维方法与合理的途径去探究、寻求与解决问题，从而获得知识、能力和素质的学习过程；关注学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累经验知识和科学知识的方法。教师要引导学生整理获得的信息，应用科学的思维和方法进行分析，通过分析和归纳总结，找出规律，得出结论。要让每个学生在这个过程中发挥主动积极的作用。工程案例教学是将生产实际中的一个事件、情景或过程作为剖析对象，通过老师的引导、分析，同学间的讨论、沟通、交流，去发现和探究其中所用的知识和理论，分析解决问题的科学研究方法。在这个过程中，老师是一个引导者和参与者，可以提高学生的学习主动性和积极性，培养学生的科学思维，创新思维、团队精神和工程素养。.注重学生“动脑”与“动手”的结合将实际职业情境简化加工成具有普遍意义的学习情境——“真实的虚拟”情境，让学生在实践操作训练中，渗透理论知识的讲解，才能将实践知识和理论知识有机地结合起来，才能全面提高学生知识、能力与素质，既能使学生掌握专业技术知识，又能培养学生的专业实践技能。.鼓励学生之间的交流与合作学习教师应根据不同的教学内容，创造各种条件和形式，开展学生之间的交流。鼓励他们运用口头、书面、讨论、研讨等方式进行交流，鼓励开展开放性的讨论，对彼此的科学解释进行探讨和质疑，要引导学生学会放弃不合理或错误的结论，接受更为科学的解释。对于比较简单的问题，可由学生自己分析解决。对于比较复杂的问题，鼓励以小组协作的形式，进行合作学习，发挥每一个人的长处，尤其是在实践教学环节中，明确要求同学间的团结协作。培养学生尊重他人、尊重科学的作风和团队精神。.利用丰富的教学资源进行教学化工原理课程所涉及的理论知识抽象难懂且复杂纷繁，需要具备很强的高等数学知识，化工设备又往往结构复杂，学生往往难以接受。多媒体技术和网络技术具有强大的信息传播功能，是进行课程教学的极为有利条件。利用现代信息技术的根本目的在于促进学生的自主学习，改变传统的学习方式，看到信息时空，通过学习效率。通过多媒体动画讲解那些繁琐、枯燥的基本概念和理论，分析讲解那些看不见、摸不着的化工设备的内部结构及其工作原理，可以让学生能够比较轻松的理解和接受。利用计算机软件模拟仿真系统进行实践教学，是实训条件不足的一个重要补充。（三）教学手段.理论教学采用板书讲授和多媒体、工程案例教学相结合，扩大信息量，便于学生理解和接受。.根据教学内容的不同，采取启发式、研讨式等多种教学方式，促进学生之间的交流与合作学习，激发学生的学习主动性。七、考核与评价（一）考核方式理论知识考核采取课堂提问、课堂练习、作业、研究性习题、学习态度考核、阶段性考核和期末综合性考核等多种形式相结合的方式进行。课程评价要促进学生在科学素养方面的全面发展，也要能有利于学生的个性化发展，积极倡导评价目标多元化和评价方式的多样化。坚持终结性评价与过程性评价相结合，定性评价与定量评价相结合，学生自评、互评与他人评价相结合，努力将评价贯穿于学习过程中。坚持评价内容的全面性和合理性，坚持评价方式和结果的公正性及客观性。以利于引导学生的学习方式的转变，培养学生健康的人格。（二）成绩构成.过程考核形成性评价，是在教学过程中对学生的学习态度和各类作业、任务单完成情况进行的评价；总结性评价，是在教学活动结束时，对学生整体能力情况的评价。建议平时的学习态度占10%、书面作业占40%、课堂讨论、提问情况占20%、实作占10%、最后总结性评价占20%。.终结性考核以期末笔试为主，从主观和客观两方面进行理论知识的考核。总成绩为100分。.总成绩总成绩=过程考核*40%+终结性考核x60%。课程按百分制考评，60分为合格。八、课程教学资源（一）教材选用建议（1）教材采用王志魁、刘丽英、刘伟主编、化学工业出版社出版的《化工原理》（第四版）。（2）在使用教材时，应根据客观条件的差异、学生现有水平的差异、具体教学情况的差异，结合教学的实际需要，灵活和有创造性地