《化工原理》理论教学大纲(供四年制本科制药工程专业使用)

《化工原理》理论教学大纲(供四年制本科制药工程专业使用)Ⅰ前言化工原理课程是化学工程与工艺类及相近专业的一门技术基础课，它在基础课和专业课之间，起着承前启后，由理及工的桥梁作用。本课程通过几个典型单元操作的学习，使学生掌握化工过程的基本原理以及通用的学习方法和分析问题的思路，同时熟悉典型单元操作设备的设计、计算及选型。另外，本课程强调从工程角度研究实际问题，在进行相关工程实验技能、计算和设计的训练基础上，逐步培养学生借助相关理论知识独立分析和解决工程实际问题的能力。课程教学包括课堂讲授和工程实验两个教学环节。课程开展过程中要求理论教学及实验教学相结合，以便于学生牢固建立起"单元操作"的概念，同时初步掌握处理工程问题的方法以及具备一定的工程设计能力，为未来的工作和后继课程的学习打下良好的基础。本大纲适用于四年制本科制药工程专业使用。现将大纲使用中有关问题说明如下：一

为了使教师和学生更好地掌握教材，大纲每一章节均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。教学目的注明教学目标，教学要求分掌握、熟悉和了解三个级别，教学内容与教学要求级别对应，并统一标示(核心内容即知识点以下划实线，重点内容以下划虚线，一般内容不标示)便于学生重点学习。二教师在保证大纲核心内容的前提下，可根据不同教学手段,讲授重点内容和介绍一般内容。三总教学参考学时为164学时，其中理论学时80学时、实验48学时、以及课程设计学时36学时。理论/实验为1:1.05四教材：《化工原理》中国医药科技出版社，何志成，2版，2009年。Ⅱ正文绪言一教学目的了解《化工原理》课程的性质、研究对象、任务与基本内容；二教学要求熟悉化工原理的特点及学习方法掌握因次、单位制和单位换算掌握物料衡算与能量衡算三教学内容（一）化工原理的目的和内容和研究方法。（二）化工原理的因次、单位制和单位换算。化工原理的物料衡算与能量衡算。第一章流体力学基础一教学目的掌握流体输送过程中的基本管路计算，熟悉常见流体计量装置的结构及测量原理二教学要求（一）掌握流体的静力学基本方程式及其应用；（二）掌握连续性方程式；能量衡算方程式；柏努利方程式的应用；（三）理解流动类型与雷诺准数；层流与湍流的特征；边界层的概念；（四）掌握流体在直管中的流动阻力；管路上的局部阻力；管路上的总能量损失的计算；（五）掌握简单管路、并联管路与分支管路的计算；（六）了解基于流体力学基本原理进行流量测量的基本方法；三教学内容（一）流体的主要物性（如密度、粘度等）；绝对压力、表压和真空度的概念及其单位换算。（二）流体静力学基本方程及其应用。（三）流体两种流动类型及判断方法，流体在圆管内的速度分布；流体流动中的连续性、稳定性；流体连续性方程。（四）机械能衡算式（柏努利方程）的意义及应用。（五）、流体在管路中流动的阻力损失求算（包括直管阻力和局部阻力）；管路中的压力、流速和流量测定原理及方法；简单管路与复杂管路的计算。（六）U型管压差计、毕托管、孔板流量计和转子流量计的测量原理，简单结构和特点。第二章流体输送机械一教学目的了解流体输送机械在化工生产中的作用，掌握泵的结构、工作原理、选型及安装要求。二教学要求（一）了解液体输送机械的基本原理和工作过程。（二）掌握离心泵性能参数的计算；工作点及流量调节；离心泵的安装高度；离心泵的选择。（三）了解气体输送和压缩机械的基本原理。三教学内容（一）离心泵离心泵的主要部件、构造和工作原理；简介离心泵的基本方程式；离心泵的主要性能参数和特性曲线；离心泵性能的改变与换算；汽蚀现象与离心泵安装高度；离心泵工作点和流量调节；离心泵的串联和并联操作；离心泵的类型和选择。（二）了解其它类型的液体输送设备，如往复泵、旋转泵、计量泵等。（三）了解气体输送设备的工作原理、特点及主要性能参数。第三章非均相物系的分离一教学目的了解非均相物系的性质、分离目的；掌握常见的非均相物系分离方法及设备构造。二教学要求（一）了解非均相物系的性质、分离目的及分离方法。（二）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。（三）熟悉降尘室、沉降槽处理能力的数学描述以及旋风分离器的主要性能。（四）熟悉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；了解过滤常数的测定方法。（五）了解过滤设备的结构、特点及生产能力的计算。三教学内容（一）球形颗粒自由沉降速度方程式；重力沉降的计算、降尘室的应用。（二）离心沉降的计算；旋风分离器的结构、操作原理；旋风分离器的性能、型式与选用。（三）过滤操作的基本概念；过滤基本方程式；恒压过滤；过滤常数的测定；过滤设备的结构、操作过程及生产能力的计算。（四）过滤及离心设备。第四章传热一教学目的熟悉传热的基本规律；掌握传热过程及热衡算、换热器的选型及设计。二教学要求（一）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。（二）掌握热传导中的傅立叶定律、平壁和圆筒壁的导热速率方程式及热传导计算。（三）掌握传热过程的计算，传热速率方程式、传热量、平均温度差、总传热系数的计算；传热操作型问题的分析方法与计算；了解强化传热过程的途径。（四）了解辐射传热的基本定律。（五）熟悉列管式换热器的设计和选用。三教学内容（一）热传导的基本概念；傅立叶定律；导热系数；平壁的热传导；圆筒壁的热传导；接触热阻；保温层临界直径。（二）对流传热对流传热分析；热边界层；对流传热系数及影响因素；对流传热系数的准数关联式--无相变时的对流传热系数、有相变时的对流传热系数及传热过程的影响因素。（三）能量衡算；总传热速率方程式；平均传热温差的计算；总传热系数的计算。（四）热辐射基本概念和定律。（五）换热器的类型和特征；列管式换热器的基本型式和设计计算。第五章蒸发与结晶（学生自学）第六章气体吸收一教学目的掌握吸收过程的汽液相平衡关系、传质机理和吸收速率方程式；熟悉填料吸收塔及吸收工艺计算。二教学要求（一）掌握吸收过程中的相平衡关系。（二）熟悉传质机理及传质速率方程式。（三）掌握填料塔的计算。（四）了解传质理论：膜模型；溶质渗透模型；表面更新模型。（五）了解高浓度气体吸收、非等温吸收和多组分吸收的基本过程。三教学内容（一）吸收过程的基本原理、吸收的分类及对吸收剂的基本要求。（二）吸收过程的相平衡气体在液体中的溶解度；亨利定律；相平衡曲线；吸收剂的选择。（三）分子扩散与菲克定律；扩散系数；对流传质；两相间的传质机理--双膜理论；吸收速率方程式--气膜吸收速率方程式、液膜吸收速率方程式、界面浓度、总吸收系数及相应的吸收速率方程式；气膜阻力和液膜阻力。（四）填料吸收塔的物料衡算和操作线方程式；吸收剂进口浓度和最高允许浓度；最小液气比；操作液气比和吸收剂用量的确定；填料层高度的计算方法；传质单元高度和传质单元数的计算；吸收操作型问题的分析方法与计算；板式吸收塔理论板数的计算。（五）填料塔的结构、操作及填料特性；其他吸收设备的特点。第七章蒸馏一教学目的了解蒸馏的基本概念；掌握精馏原理及精馏塔工艺计算；熟悉精馏塔设备的结构特点。二教学要求（一）掌握两组分溶液的气液平衡。（二）掌握精馏原理，并能运用该原理分析精馏过程。（三）掌握精馏过程的物料衡算--操作线方程式。（四）了解回流比、进料状态对精馏操作的影响；精馏塔塔板数计算方法。（五）了解间歇精馏过程与计算。三教学内容（一）蒸馏操作在化工生产中的应用；蒸馏过程的依据和分类。（二）拉乌尔定律和相律；双组分理想溶液汽液平衡相图--t-x-y图和x-y图；泡点方程和露点方程；挥发度和相对挥发度；以相对挥发度表示的相平衡方程式。（三）精馏原理平衡汽化和平衡冷凝过程；多次部分汽化和多次部分冷凝；精馏塔和精馏操作流程；精馏段和回流的作用；提馏段和再沸器的作用。（四）双组分连续精馏塔的物料衡算、精馏段和提馏段的物料衡算；理论塔板数的计算方法--逐板计算法和图解法；回流比的确定及其对理论板数的影响；全塔效率与单板效率；塔高和塔径计算。（五）简单蒸馏的原理及计算。（六）工业生产上常见精馏塔设备的结构与特点。第八章萃取一教学目的掌握固液萃取的基本过程和计算；熟悉萃取设备结构与操作过程。二教学要求（一）了解三元体系的液-液相平衡理论及平衡关系的表达形式。（二）掌握三角形相图及其在单级萃取中的应用。（三）熟悉萃取设备的结构及操作特征。三教学内容（一）取分离的依据、原理；萃取与蒸馏的比较；萃取过程；萃取操作在工业上的应用。（二）液液相平衡关系，包括三角形相图、杠杆定律、分配曲线和分配系数。（三）单级萃取过程的计算。（四）萃取设备分类与特点；萃取设备结构与操作过程。第九章固体干燥一教学目的掌握干燥过程中的物料衡算和热量衡算；熟悉干燥设备的性能及选型。二教学要求（一）了解干燥操作的分类、基本原理及特点。（二）掌握湿空气的性质并能熟练使用湿度图。（三）掌握干燥过程的物料衡算和热量衡算。（四）了解固体物料的干燥机理、干燥速率及干燥时间的计算。（五）了解常用干燥器的性能及应用范围。三教学内容（一）干燥过程的分类；干燥过程进行的条件。（二）湿空气的性能及湿度图湿空气的性质；湿空气的焓湿图及其应用。。（三）干燥过程的物料衡算和热量衡算。（四）固体物料的干燥物料中的水分；恒定干燥条件下的干燥速率和干燥时间；变动干燥条件下的干燥时间。（五）干燥曲线和干燥速率曲线。（六）工业上常用的干燥器形式、性能及发展方向。Ⅲ教学组织与方法一

实施机构：由药学院制药工程教研室执行。二

组织内容：教案讲义审核、集体教学备课、教学方法研究、教学手段应用。三

教学方法：1理论教学：采用启发式、讨论式、交换式课堂教学方式，辅助现代教育技术和传统教学手段。重点讲授需掌握及熟悉内容，了解内容以自学为主。2实验教学：所有学生共用一套设备，学生以小组为单位进行试验。3辅导形式：辅导讲义、课堂答疑、网络查询等。四考核办法：学期考试为开卷笔试(上、下册)，占本课程的总成绩40%，实验成绩占30%，课程设计成绩占20%，平时成绩占10%。Ⅳ