《化工原理》教学大纲

《化工原理》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03134131课程性质：学科基础必修课学分：3学分学时：48学时（理论48学时）先修课程：高等数学C（1）、大学物理（1）、材料物理化学（2）等后续课程：化学电源设计与制造等适用专业：新能源材料与器件开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《化工原理》是新能源材料与器件专业本科学生的学科基础必修课程。本课程主要讲授动量传递、热量传递和质量传递过程所遵循的基本规律以及单元操作所用典型设备的构造和工艺尺寸的计算。通过本课程的学习，让学生学会运用三传的基本原理解决新能源材料、化学和环境等工程领域实际问题的基本方法，培养和提升学生的综合素质及综合能力，同时为后续课程的学习打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：理解动量传递、热量传递、质量传递过程所遵循的基本规律，掌握化工各个物理单元操作的基本概念、基本原理和基本计算；了解各单元操作常用设备的结构，理解其工作原理，掌握典型设备的构造及工艺尺寸的计算或设备的选型；能将相关的理论基础知识、工程基础知识用于新能源领域复杂工程问题的恰当表述。课程目标2：培养学生能够理论联系实际、综合运用三传知识表述和分析新能源材料与器件领域的复杂工程问题；能够在工程计算中正确查阅工程手册，获取有关参数。课程目标3：培养学生的工程观，学会从工程实际出发，运用工程观点从多种角度，尤其是经济角度考虑技术问题，对新能源领域的复杂工程问题进行建模并求解。课程目标4：培养学生具有坚定正确的政治方向，树立科学的世界观、人生观和价值观；培养学生理论和实际相结合、独立思考和团结合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质；培养学生严谨的工作作风、良好的劳动习惯和实事求是的科学态度。三、课程目标与毕业要求《化工原理》课程教学目标对新能源材料与器件专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握数学、自然科学领域的理论基础知识、工程基础知识，并能将其用于本领域复杂工程问题的恰当表述。课程目标1：理解动量传递、热量传递、质量传递过程所遵循的基本规律，掌握化工各个物理单元操作的基本概念、基本原理和基本计算；了解各单元操作常用设备的结构，理解其工作原理，掌握典型设备的构造及工艺尺寸的计算或设备的选型；能将相关的理论基础知识、工程基础知识用于新能源领域复杂工程问题的恰当表述。H1.2能运用数学、自然科学、工程基础和专业知识对新能源材料与器件领域的复杂工程问题进行建模并求解。课程目标3：培养学生的工程观，学会从工程实际出发，运用工程观点从多种角度，尤其是经济角度考虑技术问题，对新能源材料与器件领域的复杂工程问题进行建模并求解。课程目标4：培养学生具有坚定正确的政治方向，树立科学的世界观、人生观和价值观；培养学生理论和实际相结合、独立思考和团结合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质；培养学生严谨的工作作风、良好的劳动习惯和实事求是的科学态度。2.问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对新能源材料与器件专业相关复杂工程问题进行表述。课程目标2：培养学生能够理论联系实际、综合运用三传知识表述和分析新能源领域的复杂工程问题；能够在工程计算中正确查阅工程手册，获取有关参数。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.流体流动的规律1.1流体的基本性质1.2流体静力学1.3流体流动的基本方程1.4流体流动现象1.5流体在管内的流动阻力教学要求：了解流体的压缩性，掌握流体的密度、压强等主要物理量的定义、单位及其换算；理解流体静力学基本方程式的推导，掌握流体静力学基本方程；掌握流量方程、连续性方程和柏努利方程；理解流体阻力产生的原因，掌握流体的流动类型、雷诺数及其计算；了解圆形管内流体流动的速度分布及边界层的基本概念，掌握流体在圆形直管内的阻力计算；了解非圆形管内阻力的计算、当量直径及局部阻力的计算。重点：流体静力学基本方程；流体流动基本方程。难点：流体流动基本方程的推导及其应用；流体在管内的流动阻力。81、2、3、42.流体输送机械2.1离心泵2.2其他类型液体输送机械2.3气体输送和压缩机械教学要求：了解流体输送机械的分类，理解离心泵的工作原理；掌握离心泵的基本结构、主要性能和特性曲线，掌握离心泵工作点的确定、流量调节以及离心泵的操作；了解往复泵的基本结构、工作原理、性能参数、流量调节；了解常用气体输送机械的主要构造和工作原理、性能参数和特性曲线。重点：流体输送机械的分类；离心泵的工作原理及流量调节；往复泵的流量调节。难点：离心泵的结构、主要性能和特性曲线；离心泵流量调节。41、2、3、43.非均相物系的分离和固体流态化3.1沉降3.2过滤3.3固体流态化教学要求：了解非均相物系分离的一般方法，掌握重力沉降和离心沉降的基本公式；了解离心分离和旋风分离器的结构及工作原理；了解过滤操作的基本概念和常用设备，理解过滤基本方程式；了解固体流态化。重点：重力沉降、离心沉降、过滤操作的基本概念。难点：过滤基本方程式；固体流态化。41、2、44.传热4.1热传导4.2对流传热概述4.3传热过程计算4.4辐射传热4.5换热器教学要求：掌握传热的三种基本方式及其特点，掌握热传导的基本定律；理解对流传热基本原理，了解对流传热的影响因素及相变对流传热的特点；掌握传热过程的计算；了解辐射传热的基本理论和计算；了解列管式换热器及其他类型换热器的特点和选用（或设计）。重点:热传导的基本定律；对流传热；传热过程的计算；列管式换热器。难点:对流传热基本原理；辐射传热；对流传热系数；列管式换热器的设计。81、2、3、45.蒸发的原理及典型设备5.1蒸发设备5.2单效蒸发5.3多效蒸发教学要求：了解蒸发操作的特点和常用蒸发器的结构、特点和应用场合；掌握单效蒸发过程及其计算，理解多效蒸发操作的流程及最佳效数。重点:蒸发操作的特点；单效蒸发。难点:多效蒸发。41、2、46.精馏的原理及典型设备6.1蒸馏过程概述6.2平衡蒸馏和简单蒸馏6.3精馏原理和流程6.4双组分连续精馏的计算6.5板式塔教学要求：了解双组分理想物系的气液平衡关系及其相图表达，理解精馏原理；了解平衡蒸馏、简单蒸馏；掌握双组分连续精馏的计算；了解板式塔的工艺尺寸的确定。重点:双组分理想物系的气液平衡关系及其相图；精馏原理；双组分连续精馏的计算。难点:精馏原理；双组分连续精馏的计算。81、2、3、47.吸收的原理及典型设备7.1吸收过程概述7.2气液相平衡7.3传质机理与吸收速率7.4吸收过程计算7.5填料塔教学要求：了解吸收过程的分类及吸收剂的选择，掌握吸收过程的相平衡关系；理解吸收机理，了解各种形式的吸收速率方程、吸收系数的对应关系；掌握吸收过程的物料衡算；了解填料塔，掌握其直径和填料层高度的计算。重点：吸收过程的相平衡关系；吸收机理；吸收过程计算。难点：传质机理与吸收速率；吸收过程计算。61、2、3、48.干燥的原理及典型设备8.1湿空气的性质及湿度8.2干燥过程的物料衡算与热量衡算8.3干燥速率8.4干燥设备教学要求：了解生产中的干燥过程，理解对流干燥操作的原理，掌握湿空气的性质；掌握干燥过程的物料衡算，了解干燥设备和影响干燥速率、干燥时间的因素。重点:对流干燥操作的原理；湿空气的性质；干燥过程的物料衡算。难点:干燥过程的物料衡算和热量衡算；湿度图的应用。61、2、4合计48五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，尽可能把枯燥的理论知识与实际应用相结合，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；课下利用超星学习通平台，结合学习通资源，采用自学、安排习题课等形式，巩固课堂所学知识；采用线上交流工具，加强和学生之间的交流和沟通。六、课程资源1.推荐教材：（1）王志魁.化工原理（第五版）[M].北京:化学工业出版社,2017.（2）廖辉.化工原理[M].北京:化学工业出版社,2019.2.参考书：（1）陈敏恒.化工原理（第五版）[M].北京:化学工业出版社,2020.（2）柴诚敬.化工原理[M].天津:天津大学出版社,2016.（3）王铭琦.化工原理[M].北京:中国林业出版社,2017.3.期刊：（1）张奇.如何提高换热器的换热效率[J].中国金属通报,2019(11):160-161.（2）桂成敏,朱瑞松,张傑,等.离子液体气体干燥技术的研究进展[J].化工学报,2020,71(01):92-105.（3）孙诗瑞,杨傲,石涛,等.特殊精馏热耦合强化技术研究进展[J].化工学报,2020,71(10):4575-4589.（4）古新,宋帅,张大波,等.一种双扭转流换热器壳程传热性能与机理分析[J].化工学报,2021,72(04):1987-1997.（5）SrinivasacharyaD,ReddyG.Chemicalreactionandradiationeffectsonmixedconvectionheatandmasstransferoveraverticalplateinpower-lawfluidsaturatedporousmedium[J].JournaloftheEgyptianMathematicalSociety,2016,24(1):108-115.（6）TamoorM,WaqasM,KhanM,etal.MagnetohydrodynamicflowofCassonfluidoverastretchingcylinder[J].ResultsinPhysics,2017,7:498-502.4.网络资源：（1）丁忠伟.化工原理.北京:中国大学MOOC,2017./course/BUCT-1001939001潘艳秋.化工原理.北京:中国大学MOOC,2017./course/DUT-1002201005七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况、课堂互动和讨论完成情况等进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√3322阶段测试16（1）根据每次阶段测试情况单独评分，满分100分；（2）每次阶段测试单独评分，取各次测试的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以阶段测试成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√6532作业14（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√√5432期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核流体流动、流体输送机械、沉降过滤、传热、吸收、蒸馏、干燥等内容。（3）考试题型为：选择题、填空题、判断题、简答题和计算题等。√√√252015合计：100分3932236八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段测试、作业、期末考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题和计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、阶段测试、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>