化工原理教学大纲.doc

化 工 原 理 教 学 大 纲（试行）（上册）绪论（1学时）第一章 流体传递现象(4学时)了解固体、液体和气体外在宏观性质的特点及连续介质假定的意义，理解流体所受各力的基本特征，掌握流动体系的共性与分类，能熟练应用雷诺准数判断流体流动类型，了解流动边界层的结构及在化工过程中的意义。认识扩散现象，理解现象方程的普遍性意义，掌握牛顿粘性定律、傅立叶定律、费克定律所表述的实质及应用的条件，了解 “三传”类比的研究方法。了解流场的基本概念，掌握流体的速度场、温度场、浓度场的一般性表达方式，熟悉随体导数与梯度的数学表达式。重点：流体受力，流动体系的分类，流型判断，三大定律，流场概念第二章 传递基本方程（17学时）理解衡算体系控制体与控制面的概念，能运用质量守恒定律推导连续性方程，理解由动量守恒定律推导其流体运动微分方程的步骤及过程，掌握流体运动微分方程的典型应用，能熟练运用流体静力学基本方程、圆管内的流速分布以及柏努利方程解决流体流动体系的相关的实际应用问题，熟练掌握直管阻力损失的计算公式，了解流体动力学相似准则及运动方程无因次化的意义。理解由能量守恒定律推导其传热微分方程的步骤及过程，掌握传热微分方程的典型应用，了解膜系数与摩擦因子类比关系，掌握圆管内的对流传热膜系数的概念及对流传热通量的计算，熟练掌握单层平壁与单层圆筒壁的温度分布及热通量的计算。理解由质量守恒定律推导其传质微分方程的步骤及过程，掌握传质微分方程的典型应用，了解膜系数与摩擦因子类比关系，对一维稳态分子扩散能运用相关公式进行计算，了解传热传质的类比意义。认识质量扩散系数的理论与实验研究对化学工程基础研究的重要性，了解分子质量扩散系数与涡流扩散系数的概念及各计算公式的使用范围。重点：流体静力学基本方程，流体在管内流动的连续性方程与柏努利方程，圆管内的流速分布以及阻力损失的计算；圆管内对流传热膜系数的概念及对流传热通量的计算，单层平壁与单层圆筒壁的温度分布及热通量的计算；一维稳态分子扩散速率计算。第三章 流体输送与机械（12学时）掌握管路计算的一般原则，熟练运用流体流动的连续性方程与柏努利方程解决简单管路、并联管路及分支管路的计算问题，掌握直管阻力损失 局部阻力损失的计算要点及方法。了解可压缩流体的管路计算的特点及方法，了解非牛顿流体的主要类型及相关的阻力计算式。理解管路特性曲线所表达的管路的特征意义，并能对其进行推导。理解测速管、孔板流量计、文丘里流量计及转子流量计的测量原理及选用要点。掌握离心泵的工作原理及操作要点，熟悉离心泵的特性曲线与选用计算，了解汽蚀现象的危害，掌握泵的安装高度计算方法，理解离心泵工作点的定义，掌握离心泵的调节以及离心泵的组合计算的特点。了解往复泵的工作原理与往复泵流量调节的特点。了解其它化工用泵的用途及选用的一般原则。了解气体输送机械与液体输送机械的共性与差异，掌握通风机、鼓风机、压缩机及真空泵的工作原理，掌握通风机的选型计算。重点：简单管路、并联管路及分支管路的计算，流量计的测量原理及应选用，离心泵的工作原理及操作要点、离心泵的特性曲线与选型计算，离心泵的调节及安装高度计算，通风机的选型计算。第四章颗粒流体两相流动（4学时）了解流体与颗粒相对运动时流体受到的阻力与颗粒表面受到的曳力这对力的关系，理解曳力系数对颗粒流体两相流动计算的意义及计算式，掌握自由沉降概念与沉降速度的计算公式。理解颗粒的几何特征的表征方法与颗粒床层的几何特性的表征方法，掌握流体通过固定床的压降计算公式。了解固体颗粒流态化过程及流化床操作范围，了解流化床主要特性及流化类型。了解气流输送原理、压降计算及气力输送的类型及装置。重点：曳力系数对颗粒流体两相流动计算的意义及计算式，自由沉降概念与沉降速度的计算公式，颗粒的几何特征的表征与颗粒床层的几何特性的表征，流体通过固定床的压降计算，固体颗粒流态化原理及流化床主要特性，气流输送原理及气力输送的类型及装置。第五章 颗粒-流体非均相物系分离（6学时）了解过滤设备的类型及基本特征，掌握过滤速度方程与过滤过程方程的推导与应用，了解通过过滤实验及使用数据的处理获得过滤常数的测试方法，了解过滤机生产能力的概念与计算。了解重力沉降与离心沉降分离的原理及常见设备的基本结构，掌握重力沉降与离心沉降设备的选型计算。重点：过滤设备的类型及基本特征，过滤速度方程与过滤过程方程的推导与应用，重力沉降与离心沉降分离的原理及设备的选型计算。第六章 搅拌（2学时）了解常见搅拌器类型及搅拌槽内流体的流动状态，了解搅拌混合机理及搅拌混合效果的表达，掌握通过功率关联式及功率曲线确定搅拌装置功率的计算方法，能利用相似理论进行搅拌装置放大的简单计算。重点：搅拌器类型及搅拌槽内流体的流动状态，搅拌装置功率的计算，搅拌装置的放大计算。第七章 传热（12学时）了解化工生产的换热方式、常用加热与冷却介质及典型的换热设备，能熟练计算过程的传热负荷、传热推动力及总传热系数，能通过分析间壁对流传热过程各步传热系数的相对大小确定传热强化的重点，认识污垢热阻对传热速率的影响及有关的计算。了解换热器的设计型计算与校核型计算的共性与差异，了解换热器调节中可操作参数间的相互影响关系。熟练掌握多层平壁与多层圆筒壁热通量的计算，掌握通过固体壁面的热损失的计算方法。了解对流传热过程常见形式，掌握对流给热系数准数关联计算式中各准数的定义及意义，理解各准数式的应用条件、特征尺寸及定性温度，针对不同的对流传热过程能正确选择相应的准数关联计算式。了解辐射传热的基本概念与基本定律，掌握两固体间的辐射传热计算，了解常用保温隔热材料的性能与选用。了解换热器的类型和结构型式，掌握列管式换热器的选用和设计。重点：传热过程的热负荷、传热推动力及总传热系数的计算，多层平壁与多层圆筒壁热通量的计算，固体壁面的热损失的计算，不同对流传热过程相应准数关联式的选择与计算，两固体间的辐射传热计算，列管式换热器的选用和设计。第八章 蒸发（2学时）了解蒸发过程的基本概念，常见蒸发器的结构及特点，掌握单效蒸发的物料衡算和热量衡算，理解溶液的沸点及温度差损失概念，掌握蒸发器的生产能力和生产强度的定义。了解多效蒸发流程及降低蒸汽耗用量的措施。重点：蒸发过程的基本概念，常见蒸发器的结构及特点，多效蒸发流程及降低蒸汽耗用量的措施，单效蒸发的物料衡算和热量衡算。（下册）第九章 气体吸收（10学时）教学内容9.1 概述1 气液传质设备的两种基本形式2 气体吸收和溶剂再生的工艺流程3 气体吸收的目的9.2 吸收过程的气液相平衡关系1 气体在液体中的溶解度2 亨利定律3 相际传质方向限度及推动力9.3 吸收传质理论及传质速率方程1 吸收传质理论2 传质速率方程3 物料衡算与吸收操作线方程4 吸剂收用量的确定5 填料层高度的基本计算式6 低浓度吸收填料层高度计算7 高浓度吸收填料层高度计算8 吸收塔的调节与操作型计算9.5 解吸塔的计算1 解吸塔的最小气液比2 填料层高度的计算9.6 传质系数1 传质系数的实验测定2 传质系数的经验公式3 传质系数的准数关联式9.7 化学吸收1 液膜中的浓度的分布2 化学吸收速率与增强因子教学要求（一）掌握内容1 气液相平衡关系：气体溶解度，相平衡关系的四种表达形式，相平衡系数及其影响因素，相际传质方向判断以及相际传质推动力计算；2 相际传质步骤，双膜理论，相内传质速率方程，相内传质系数间的换算，相际传质速率方程，相际传质系数和相内传质系数间的关系，相际传质系数间的换算，气相扩散控制和液相扩散控制；3 吸收塔的物料衡算及操作线方程，吸收塔的最小液气比，吸收剂用量的确定，低浓度吸收填料层高度的计算方法，传质单元高度传质单元数的概念，平衡线为直线时传质单元数的计算。（二）理解内容1 影响填料塔吸收效能的主要因素，填料吸收塔的操作与调节，操作型计算；2 解吸塔的最小气液比，解吸气体用量的确定，解吸塔填料层高度计算；3 传质系数的测定。4 化学吸收的特点及计算。（三）了解内容1平衡线为曲线时传质单元数的计算的图解积分法和数值积分法；2高浓度非等温气体吸收的特点，高浓度吸收传质单元数和填料层高度的计算方法，绝热吸收平衡关系；3传质系数的经验方程和准数关联式；4化学吸收液膜中的浓度分布，化学吸收的速率和增强因子。第十章 蒸馏（10学时）教学内容10.1 概述 1 蒸馏操作的基本原理 2 蒸馏和精馏的分类10.2 双组分溶液的汽液相平衡 1 理想溶液拉乌尔定律 2 汽液相平衡图 3 汽液平衡关系表示方法10.3 平衡蒸馏与简单蒸馏 1 平衡蒸馏 2 简单蒸馏10.4 精馏 1 精馏原理 2 理论板和板效率 3 板式塔精馏过程的基本计算式10.5 双组分连续精馏塔的计算 1 物料衡算与操作线方程 2 进料状况的影响 3 理论板数的求法 4 回流比的选择 5 其它类型精馏塔理论板数确定 6 连续精馏装置的热量衡算 7 精馏塔的调节与操作型计算10.6 间歇精馏 1 馏出液保持恒定的间歇精馏 2 回流比保持恒定的间歇精馏10.7 恒沸精馏与萃取精馏 1 恒沸精馏 2 萃取精馏10.8 多组分精馏 1 多组分精馏流程的方案的选择 2 多组分物系的汽液相平衡 3 多组分精馏的计算教学要求（一）掌握内容1 液体蒸馏分离原理；2 理想溶液汽液相平衡关系，汽液相平衡图，汽液相平衡关系式，挥发度和相对挥发度；3 平衡蒸馏及其计算，简单蒸馏及其计算；4 精馏操作原理，过程特点；5 理论板的概念，塔板效率定义及计算，等板高度的概念，恒摩尔流模型及成立的条件；6 精馏塔的物料衡算，精馏段和提馏段操作线方程及操作线；7 五种进料热状态，进料热状态对塔内摩尔流率的影响，进料热状态参数和进料线；8 求解理论塔板数的逐板计算法和图解法；9 适宜进料位置；10 最小回流比和适宜回流比的确定，全回流操作最少理论板数的确定；11 理论塔板数的简捷计算法。（二）理解内容1 提馏塔型式及适用场合，物料衡算，操作线方程，理论塔板数的确定；2 直接水蒸汽加热精馏塔型式及适用场合，物料衡算，操作线方程，理论塔板数的确定；3 多股进料和侧线出料精馏塔型式及适用场合，物料衡算，操作线方程，理论塔板数的确定；4 精馏塔分离效能及其影响因素，精馏塔的操作与调节，操作型计算，精馏塔灵敏板的概念。（三）了解内容1 连续精馏塔的热量衡算；2 间歇精馏操作的特点，馏出液和残液量和汽化量的确定，回流比恒定的间歇精馏计算；3 恒沸精馏的一般流程及适用场合；4 萃取精馏的一般流程和适用场合；5 多组分精馏的汽液平衡关系，理论塔板数的计算步骤。第十一章 气液传质设备（6学时）教学内容11.1 概述 1 气液传质设备的性能指标 2 选择和评价传质效能的依据11.2 板式塔 1 塔板类型 2 浮阀塔板的流体力学性能 3 浮阀塔的设计11.3 填料塔 1 填料 2 填料的流体力学性能 3 填料塔塔径与塔高的计算 4 填料塔的附属结构教学要求（一）掌握内容1 气液传质设备的性能指标；2 各种塔板的结构形式和作用原理；3 浮阀塔的气液流程和塔板压降，不正常操作的现象、原因和防止措施；4填料的性能参数；5填料塔流体力学性能，载点和泛点。（二）理解内容1浮阀塔工艺尺寸的设计方法；2浮阀塔的流体力学校核及负荷性能图，操作弹性的确定；3 填料层塔高和塔径的计算。（三）了解内容1填料塔的附属构件的结构形式及其作用。第十二章 干燥（10学时）教学内容12.1 概述 1 机械脱水和加热脱水 2 对流干燥的作用原理及其特点12.2 湿气体的性质 1 湿气体的干球温度和总压 2 湿份的表示方法 3 湿气体的热性质12.3 干燥过程的基本规律 1 物料湿分的表示方法 2 湿份在气体和固体间平衡关系 3 对流干燥的基本规律 4 影响干燥过程的主要因素12.4 干燥过程的物料衡算和热量衡算 1 物料衡算 2 热量衡算 3 干燥系统热效率和干燥效率 4 干燥过程中的物料温度 5 气体进出口状态的确定 6 露点温度及出口温度校核 7 干燥过程中气体状态变化12.5 恒定干燥条件下物料的干燥时间 1 恒速干燥段的干燥时间 2 降速干燥段的干燥时间12.6 气体湿度图 1 空气湿度图的绘制 2 空气湿度图的用法12.7 干燥器 1 气流干燥器 2 流化床干燥器 3 转筒干燥器 4 喷雾干燥器 5 厢式干燥器 6 带式干燥器教学要求（一）掌握内容1 对流干燥的特点，加热干燥的类别；2 湿气体的九个性质：干球温度，湿球温度，露点温度，绝热饱和温度，湿度，相对湿度，湿比热，湿比容，湿焓，它们的定义、计算式和影响因素，湿度图的用法；3 物料湿分的表示方法及其换算，湿分在气体和固体间的平衡关系，结合水分、非结合水分、自由水分和平衡水分的概念；4 干燥速率和干燥通量，干燥曲线和速率曲线，恒速干燥段和降速干燥段的特点及理论解释，临界湿含量，影响干燥过程的主要因素；5 干燥过程的物料衡算和热量衡算，绝干气体用量的确定，热效率定义及计算。（二）理解内容1 恒速干燥段的干燥速率和干燥时间计算，降速干燥段的干燥速率和干燥时间计算；2 干燥过程中物料温度的变化规律，气体状态的变化规律。（三）了解内容1 干燥器的型式和分类，并流、逆流和错流干燥过程的特点，干燥器的性能指标及干燥器选型原则；2 各种常用干燥器的结构形式、作用原理和优缺点。第十三章 萃取（8学时）教学内容13.1 概 述 1 萃取的基本概念 2 萃取操作的基本流程13.2 液-液相平衡 1 三角形坐标图 2 三角形表示的液-液平衡关系 3 直角坐标表示的相平衡关系 4 三角形坐标图上