1、化工原理课程教学大纲化工原理课程教学大纲课程名称：化工原理 课程类型: 专业基础课总 学 时：72 讲课学时：72 学分：4适用对象: 化学工程与工艺专业、制药工程专业、生物工程专业、环境工程等相关专业先修课程：高等教学、物理学、物理化学一、课程性质、目的和任务 化工原理课程是化学工程、化工工艺、生物化工、环境工程等类专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等教学、物理学、物理化学、计算机技术（包括算法语言及其应用）等基础知识后必修的技术基础课。 化工原理的主要研究内容是以生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”。化工原理属工程科学，用自然科学的原理考察、解释和处
2、理工程实际问题，研究方法是理论解释和在理论指导下的实验研究。本课程强调理论与实际的结合，通过本课程的学习提高分析问题、解决问题的能力。二、教学基本要求 通过本课程的教学，要使学生系统地掌握工业生产中常用单元操作的原理，设备的构造、设计计算及选型，单元操作的工业应用及操作过程中操作条件对过程的影响。三、教学内容及要求 教学内容教学要求1.流体流动流体的密度和压强；流体静力学基本方程及其应用；流体流动连续性方程和机械能衡算方程柏努利方程及其应用；牛顿粘性定律；层流和湍流；管流速度分布；流动边界层概念；管内流动的阻力损失的计算；管路计算；流速、流量的测定。理解与掌握连续性方程和柏努利方程，熟练掌握它
3、们的应用；掌握牛顿粘性定律及其应用；掌握管内流动阻力的计算；掌握各种局部阻力的计算；了解简单管路；掌握各种管路的计算；了解各种测速装置；了解各种测速装置的流量计算及其校正方法。2.流体输送机械离心泵结构、操作原理和类型；离心泵的理论压头和实际压头；离心泵特性参数和特性曲线；管路特性曲线；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用；往复泵和其它类型泵；通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵。了解离心泵操作原理、构造与类型，理解气缚和汽蚀现象； 理解流量、压头、功率和效率的概念；熟练掌握离心泵的特性曲线及其应用； 理解离心泵工作点概念，掌握管路特性方程的求取方法和流量调节方法； 熟练掌
4、握离心泵安装高度的计算和选型方法。3.机械分离非均相物系分离的特点；筛及筛分；颗粒特性；自由沉降和离心沉降；沉降速度和沉降设备；旋风分离器的结构和操作原理；板框和叶虑过滤原理；过滤基本方程及其应用；过滤机生产能力。了解筛分方法和颗粒特性； 掌握颗粒沉降速度的计算； 了解沉降分离的原理和应用，掌握降尘室处理能力和分离最小颗粒直径的计算方法。理解过滤过程的基本原理， 了解板框压滤机、转筒过滤机的构造和操作原理；掌握过滤速率方程及其在恒压操作条件下的应用；掌握过滤机生产能力的计算。4.传热传热方式；傅立叶定律及其在一维稳态（平壁和圆筒壁）热传导中的应用；两流体通过间壁的传热分析；传热方程和传热系数；
5、牛顿冷却定律；对流传热膜系数及其影响因素和半经验公式；传热效率和传热单元数法；热辐射传热；辐射、对流的联合传热。理解一维稳态傅立叶定律，熟练掌握一维稳态导热的计算；理解两流体通过固体壁传热的概念；熟练掌握传热速率方程、热量衡算方程和传热系数的计算；理解对流传热的概念以及牛顿冷却定律；熟练掌握对流传热系数的经验式，并能分析各种因素对不同情况下对流传热的影响。5.传质过程导论工业传质过程；相组成的表示方法；菲克定律及扩散过程分析；传质过程分析；设备简介。了解工业生产过程中的传质过程；掌握不同相组成的表示方法；熟练掌握菲克定律的内容及应用；了解传质设备。6.吸收吸收概述；气体在液体中的溶解度与亨利定
6、律；吸收速率方程；吸收塔物料衡算和操作线；液气比及吸收剂用量的确定；低浓度气体吸收塔填料层高度计算；传质单元和传质单元高度；双膜理论；传质系数关联和传质理论简介。熟练掌握气体在液体中溶解度的表示方法和亨利定律的三种形式；熟练掌握吸收速率方程各种表示形式及相互联系，总传质系数与分传质系数之间的关系；熟练掌握吸收塔物料衡算和操作线方程；熟练掌握低浓度气体吸收塔溶剂用量和填料层高度、理论塔板的计算；了解双膜、渗透、表面更新这三种传质模型。7.蒸馏蒸馏概述；双组分混合物的汽液平衡；简单蒸馏和平衡蒸馏；精馏原理；双组分混合物连续精馏 的分析和计算；物料衡算和操作线；回流比、进料状况和q线方程；M-T图解
7、法；捷算法；逐板法；理论板、实际板和全塔效率；单板效率；热量衡算；回流比的影响和选择；其它类型蒸馏简介。理解双组分混合液平衡概念，熟练掌握理想系统的相平衡计算。理解简单蒸馏，平衡蒸馏的基本原理。理解精馏过程原理。熟练掌握精馏过程物料衡算和双组分混合液常压连续精馏操作线、进料线方程，理解各种进料状态和精馏的影响及q值的计算。熟练掌握M-T图解法和逐板计算理论塔板数。理解全塔效率、单板效率、理论塔板、实际塔板概念。理解回流比对精馏操作的影响，熟练掌握回流比的选取方法，了解精馏操作经济核算方法，理解操作优化概念；了解用捷算法求理论塔板数。8萃取液液萃取概述；三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取
8、计算；最少溶剂的计算；萃取剂的选择；单级萃取、多级错流和多级逆流萃取的流程和计算；萃取设备简介。熟练掌握三元物系组成、液液平衡关系、萃取过程在三角形相图图解中的表示方法。掌握萃取剂的选择原则。熟练掌握萃取剂和原溶剂部分互溶和不互溶两种情况下的单级萃取的流程和计算。了解各种常用萃取设备的结构特点及其适用场合。9.干燥湿空气的性质；空气湿度图及其应用；空气对流干燥器的物料衡算和热量衡算；物料含湿分性质；恒定条件下的干燥速度和干燥时间；各类干燥器结构和特点；气体增减湿的操作原理。理解湿空气性质参数的意义，熟练掌握各种湿空气性质参数计算方法。理解湿度图的绘制方法，熟练掌握湿度图及其应用。熟练掌握空气对
9、流干燥器的物料衡算和热量衡算。理解干燥机理，熟练掌握应用干燥曲线和干燥速度曲线计算在恒定干燥条件下的干燥速度和干燥时间。了解各种常用干燥设备的操作原理、结构特点、适用场合和选用。了解气体增湿的操作原理。四、课程的重点和难点绪论重点是单元操作的物料衡算和热量衡算及工程观点的建立。第一章流体流动重点：流体静力学基本方程及其应用；牛顿粘性定律；流体流动连续性方程和机械能衡算方程；管路计算。难点：管内流动的阻力损失的计算；管路计算。第二章流体输送机械重点：离心泵操作原理；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用。难点：离心泵特性参数和特性曲线；管路特性曲线。第三章机械分离重点：筛及
10、筛分；自由沉降；沉降速度和沉降设备；板框和叶虑过滤原理；过滤基本方程及其应用；过滤机生产能力，难点：颗粒特性；过滤基本方程及其应用。第四章传热重点：傅立叶定律及其应用；传热方程和传热系数；牛顿冷却定律；对流传热膜系数及其影响因素和半经验公式；传热效率和传热单元数法。难点：傅立叶定律的应用；传热过程计算。第七章传质过程导论重点：相组成的表示方法；菲克定律及扩散过程分析。难点：菲克定律及扩散过程分析。第八章吸收重点：吸收速率方程；吸收塔物料衡算和操作线；低浓度气体吸收塔填料层高度计算。难点：吸收塔填料层高度计算；吸收操作参数变化定性分析。第九章蒸馏重点：双组分混合物的汽液平衡；精馏原理；双组分混合
11、物连续精馏的分析和计算；物料衡算和操作线；图解法；逐板法。难点：回流比、进料状况和q线方程；热量衡算回流比的影响和选择。第十一章萃取重点：三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算。难点：三角形相图及应用。第十二章干燥重点：湿空气的性质；空气湿度图及其应用；空气对流干燥器的物料衡算和热量衡算；物料含湿分性质；恒定条件下的干燥速度和干燥时间。难点：空气湿度图及其应用；物料衡算。五、实践环节 独立开课。六、各教学环节学时分配 教 学 内 容授课学时绪 论2第一章 流体流动8+2第二章 流体输送机械6+2第三章 机械分离6第四章 传热8+2第七章 传质过程导论2第八章 吸收8+2第九章 蒸馏10+2第十一章 萃取6第十二章干燥6+2习题12七、考核方式 期末笔试八、推荐教材和教学参考书 教 材：化工原理，谭天恩，窦梅，周明华等编著，化学工业出版社 2008年。参考书：1、制药化工原理，王志祥编著，化学工业出版社， 2005。2、化工原理， 姚玉英编著， 天津科学技术出版社， 1998。3、化工原理，陈敏恒编著， 化学工业出版社 1989。4、化工原理例题与习题，姚玉英编著，化学工业出版社， 1998。5、化工原理学习指导，柴诚敬编著，天津科学技术出版社， 1997。大纲制订人：赵鹏 韩媛媛制订日期：2009.8.205 / 5
