化工基础教学大纲

一、课程介绍该课程是化学(教育)专业的一门专业技术基础课，是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工生产中多个物理过程(或单元操作)及反映器基本原理的工程学科，通过学习，学生应能掌握流体流动、流体输送、传热过程、蒸馏、吸取等单元操作及反映器的基本概念、基本理论、基本计算、典型设备等问题，培养提高学生的专业素质，及培养学生从工程观点分析和解决问题的能力。二、教学目的及规定教学目的：通过学习初步掌握化工基础(三传一反)的基本概念、基本理论、基本计算办法和典型设备等，初步含有从工程观点分析和解决问题的能力。教学规定：(1)通过学习，学握单元操作(流体流动过程、传热过程、吸取、精馏等)和基本反映器的基本概念、基本理论和基本计算，初步掌握典型化工设备的构造、性能、用途和操作原理。(2)熟悉化学原理在化工生产中的应用。(3)初步树立技术经济观点。(4)初步掌握化工运算的基本办法。(5)使学生初步含有对应的分析工程实际问题和解决工程实际问题的能力。三、教学重点及难点本课程重要教学内容涉及：流体流动、流体输送、传热、吸取、蒸馏、化学反映工程基础。1、流体流动重点：流体静力学方程和柏努力方程的应用，流体流动时阻力的计算。难点：粘度概念，柏努力方程在流体流量测定中的应用原理及其在管路中计算的灵活运用。2、流体输送重点：液体输送机械的工作原理、特性曲线及安装计算。难点：气蚀及安装高度的计算。3、传热过程重点：多个导热计算、对流传热的机理、传热推动力的计算难点：对流传热问题的解决思路和办法，传热膜系数的解决4、气体吸取重点：吸取剂用量、吸取塔高度和直径的计算难点：用双膜理论分析吸取过程。5、蒸馏重点：用相对挥发度表达的气——液相平衡关系，精馏塔各段操作线方程中各项的意义，图解法求算理论塔板数的办法环节难点：精馏分离液体混合物的原理，精馏分离液体混合物的原理及其能在一种塔中完毕的基本因素和理论。6、化学反映动力学基础重点：一级、二级反映动力学方程的表达，转化率、选择性、收率、本征动力学、宏观动力学的概念。7、典型反映器重点：根据动力学方程选择适宜类型的反映器，四类反映器的多个计算。难点：流动模型的理解，持续釜式反映器内物料的停留时间特点理解，持续管式反映器空间时间概念的使用。四、与其它课程的关系本课程内容涉及高等数学、物理学、物理化学等课程的内容，是在完毕《高等数学基础》、《普通物理》及《物理化学》等课程的基础上开设的一门技术基础课。五、教学内容第一章、绪论授学时数21.本章目的：认识本课程对师范教育专业学生的重要性，理解化工过程的主体内容。2.本章规定：理解化工过程和化工工艺的相似和不同，掌握化工过程中的四个基本规律和有关多个单位之间的换算关系，理解化工开发过程的基本环节和化工的发展动态。3.本章重要内容：(1)本课程的重要内容和学习办法。(2)化工过程的几个重要规律：物料衡算、热量衡算、平衡关系和过程速率等。(3)从实验室到工业规模生产的几个重要阶段。4.本章重点、难点(1)重点：学习内容和学习办法(2)难点：选用适宜的物料衡算范畴求出未知量5.本章的习题：无第二章、流体的流动和输送授学时数141.本章目的：认识动量传递在化工生产中的重要性，掌握流体流动时能量衡算方程式的多个形式，能为某些简朴的流体流动过程选择合理的输送设备。2.本章规定：纯熟掌握流体静力学方程的应用，掌握柏努力方程的解题环节和方程使用时的注意事项，理解工业上测量流量的多个办法原理，理解惯用液体输送设备的构造、工作原理、类型、材质等内容。3.本章重要内容：(1)与流体输送有关的基本概念(2)抱负流体稳定流动时的物料衡算和能量衡算。(3)实际流体流动时产生阻力的因素——粘度的引入(4)流体在圆形管内流动时阻力的计算，涉及直管和局部阻力公式的推导和计算等。(5)液体输送设备：泵的构造和工作原理。4.本章重点、难点(1)重点：流体静力学方程和柏努力方程的应用，流体流动时沿程阻力和局部阻力的计算办法。(2)难点：粘度概念的理解，柏努力方程在流体流量测定中的应用原理及其在管路中计算的灵活运用。5.本章习题：1、3、8、12、13、14、15、16、18、19、20、23第四章、传热过程授学时数61.本章目的：理解传热的基本方式办法、掌握传导问题和对流传热问题解决的基本思路，能为完毕一定换热任务计算或选择换热器的面积。2.本章规定：纯熟掌握多个导热的多个计算办法，熟悉对流传热对流传热机理，掌握膜系数的概念，理解化工上解决多个变量影响因素函数的惯用解决办法——无因次分析法，熟悉最惯用的列管换热器的内部构造、工作原理、安装规定等3.本章重要内容(1)传热过程的基本概念和所用的某些基本物理量、物理量的单位及其换算。(2)导热的基本方程——傅立叶定律。有关导热系数问题。平面壁、圆筒壁、保温问题等传导传热问题计算。(3)传热的传热机理，对流传热过程问题的分析、转化和解决办法，解决求算传热膜系数的思路和办法，狄丢斯公式等(4)热交换的计算：间壁换热的总传热方程，总传热系数、总传热阻力和分阻力，热负荷和载热体的概念和有关计算，冷热流体不同换热条件的传热推动力的计算，换热面积的拟定等(5)热交换器：壳程和管程的概念，列管换热器的构造和使用。4.本章重点、难点(1)重点：多个导热计算、对流传热的机理、传热推动力的计算(2)难点：对流传热问题的解决思路和办法，量刚分析法推导传热膜系数的办法5.本章习题：1、2、3、4、5、9、14、17、22、23第五章、吸取授学时数101.本章目的：理解气体吸取流程和办法，熟悉气液相平衡在物质传递中的应用。2.本章规定：掌握亨利定律在吸取中的应用，纯熟写出多个吸取速率方程的体现式和多个吸取系数、浓度推动力的含义，并完毕普通问题吸取剂用量和吸取塔设备的计算。3.本章重要内容：(1)吸取的方式和类型，影响物理吸取的多个因素，描述物理吸取的定律。(2)吸取的相平衡表达：亨利定律的多个体现式，用比摩尔分数表达浓度。(3)吸取速率的体现办法：吸取理论双膜理论，描述吸取速率的定律费克定律，传质系数及其影响因素讨论。(4)填料吸取塔的计算：吸取操作线方程的推导和各项物理意义讨论。液气比、最小液气比的概念和拟定。传质单元数、传质单元高度的概念和图解及解析办法的求法。(5)填料塔基本构造、操作、多个填料等。4.本章的重点和难点、（1）重点：吸取剂用量、吸取塔高度和直径的计算（2）难点：用双膜理论分析吸取过程。5.本章习题：2、3、4、7、8、15、17、18、19、24、26、27、28、31第六章、精馏授学时数141.本章目的：熟悉工业生产中分离液体混合物的重要办法之一是精馏，熟悉精馏的重要问题、解决的办法和原理、有关的计算等。2.本章规定：纯熟掌握完全互溶双液系的多个相图，特别是气-液相平衡关系图。理解挥发度和相对挥发度的引入因素、办法及其在拟定气-液相平衡关系时的用途。掌握回流比和最小回流比的计算及意义。掌握在沸点进料时持续精馏理论塔板数图解求算法的环节、注意事项等。理解不同回流比和不同进料状态对理论塔板数的影响。3.本章重要内容：(1)精馏原理：完全互溶双液系的相图、拉乌尔定律、相对挥发度和物理意义。(2)简朴蒸馏：操作及有关计算(3)持续精馏的理论根据：恒摩尔流满足的条件、部分冷凝和部分汽化所需热量平衡的前提、整塔内的物料流动和构成变化状况等。(4)续精馏理论塔板数的计算：精馏段操作线方程的推导和讨论、提馏段操作线方程推导和讨论、图解法求理论塔板数的环节、逐板计算法求论塔板数的办法、简捷法求理论塔板数的原理、回流比对塔板数的影响、进料热状态对塔板数的影响(5)板式塔的发展和改善、板式塔的主体、内部各部分构造和操作等。4.本章重点和难点(1)重点：用相对挥发度表达的气-液相平衡关系，精馏塔各段操作线方程中各项的意义，图解法求算理论塔板数的办法环节(2)难点：精馏分离液体混合物的原理。5.本章的习题：1、7、8、9、12、13、14、18、19、20、21、25、32、34第七章、化学反映动力学基础授学时数41.本章目的：理解反映速率的表达办法，某些常见反映反映速率和转化率的计算。2.本章规定：熟悉反映动力学方程的体现方式，掌握零级、一极、二级反映的转化率计算，理解本征动力学和宏观动力学的相似和不同，对非均相反映理解反映控制环节和物理传递的影响。3.本章重要内容：(1)化学动力学的基本概念：涉及计量方程、反映速率体现、均相和非均相反映等。(2)简朴反映的速率方程式：指一级、二级反映的计算(3)简朴反映和复杂反映：转化率、选择性、收率的引入和多个表达办法(4)本征动力学和宏观动力学的概念：物理传递控制和化学反映控制的区别及其实际中使用状况4.本章的重点、难点(1)重点：一级、二级反映动力学方程的表达，转化率、选择性、收率、本征动力学、宏观动力学的概念。(2)难点：无5.本章的习题：2、5第八章、典型反映器授学时数81.本章目的：理解常见反映器的类型，熟悉不同类型反映适合采用的反映器类型2.本章规定：熟悉多个反映器的性质，特别是浓度性质和物料停留时间性质。掌握常见的四类反器的有关计算公式和公式的使用办法，理解返混的概念及对反映的影响。3.本章重要内容：(1)反映器常见类型及其特点：按操作形式和构造分类有间歇釜式反映器、持续管式反映器、持续单釜反映器、持续搅拌多釜串联反映器。(2)间歇釜式反映器的计算：反映转化率和反映时间的关系式、反映器体积与设计体积、填料系数、辅助操作时间、达一定转化率的反映时间的多个关系公式。(3)持续管式反映器：空间时间的引入办法和表达公式，反映转化率和反映时间的关系式，反映器体积的计算公式等(4)持续搅拌多釜串联反映器：通用的计算体积的普通公式的推导和使用条件，图解法在该类反映器中的应用优势和注意事项等返混的概念及对反映的影响。4.本章重点、难点(1)重点：根据动力学方程选择适宜类型的反映器，计算四类反映器的多个计算公式。(2)难点：持续釜式反映器内物料的停留时间特点理解，持续管式反映器空间时间概念的使用。5.本章习题：3、4、5、9、10、11六、教材及参考书学生在学习本课程同时，应阅读和参考以下参考资料1