《化工原理与实验》教学大纲.docx

化工原理与实验教学大纲一、课程及教师基本信息课程名称（中/英文）化工原理与实验课程编号学分3课程性质专业必修授课对象环境工程、环境科学专业本科生先修课程要求物理化学、高等数学任课教师信息姓名张景来职称教授办公时间及地点 环境学院楼办公电话、邮箱地址 （86-10） 助教信息姓名 王文嘉助教办公（答疑或辅导）时间邮箱地址课程教学目标本课程是在学生学完预修课程: 高等数学和物理化学等课程学习的基础上开设的一门专业必须课，是一门工程学科的课程。使学生掌握研究化工生产中各种单元操作的基本原理，过程设备和计算方法。培养学生具有运用课程有关理论来分析和解决化工生产过程中常见实际问题的能力。并为后续专业课程的学习打下必要的基础。课程简介化工原理课程属化学工程技术科学学科，是理论性和实践性都很强的学科，是环境工程专业必修的一门专业基础课程。本课程的总学时为51学时，其中34学时为课堂教学，17个学时为实践教学。其中课堂教学章节和实验教学内容都是按环境工程专业的专业特点而设定的，与环境工程专业关系不为紧密的则建议自学。考核方式平时考核（50%）考核类型课程作业课堂表现期中考试占总考核比例（ %）30020期末考核（ 50%）闭卷考试学习要求1 熟练掌握最基本的单元操作的基本概念和基础理论，对单元过程的典型设备具备基础的判断和选择能力； 2 掌握本大纲所要求的单元操作的基本常规计算方法，常见过程的计算和典型设备的设计计算或选型； 3 熟悉运用过程的基本原理，根据生产上的具体要求，对各单元操作进行调节； 4 了解化工生产的各单元操作中的故障，能够寻找和分析原因，并提出消除故障和改进过程及设备的途径。注1：平时考核（ %）课程作业（ %）+研讨交流（ %）+期中考核（ %）； 2：平时考核应占总成绩的40-70%。二、教学进度及基本内容教学进度安排教学周章节名称讲授内容及掌握程度研究型学习要求学习内容学习时间（小时）第1周绪论、流体流动1.课程性质；2.单位换算；3.物料衡算；4.热量衡算；5.流体静力学原理和应用：流体密度、流体静压强、流体静力学基本方程、U型压差计第2周流体流动1.流体流动中的守恒定律：流体流动的连续性方程及其应用、定态流动、柏努利方程及其几何意义和应用、流线与轨线； 2.流体流动的阻力：管流现象、流动型态层流和湍流、雷诺数的物理意义和临界值、流动阻力分析、管流阻力计算、牛顿粘性定律、管流速度分布、边界层的发展和和分离 3.流体流动阻力的计算：直管阻力计算式、层流时的摩擦系数、湍流时的摩擦系数、海根-泊稷叶公式样、布拉修斯公式、范宁公式、局部阻力系数法和当量长度法、非圆管道的当量直径计算法、因次分析法、Moody图及其使用第3周流体流动1.管路计算：简单管路与复杂管路、简单管路计算的方程组、管路的设计型计算、管路的操作型计算、空气、水在管中的常用流速范围、简单管路的典型试算法 2.流速与流量的测量：皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计第4周流体输送机械1离心泵的结构和工作原理：叶轮的构造及其类型、泵壳的作用、气缚现象与灌泵 2离心泵的性能参数和特性曲线及影响因素：泵的流量、扬程、 轴功率和效率参数；升扬高度；扬程、轴功率、效率与流量的关系曲线；泵的设计点和离心泵的铭牌参数；液体物理性质对特性曲线的影响；泵的转速和叶轮直径对特性曲线的影响；3离心泵的工作点和流量调节：管路特性曲线方程式；改变阀门的开度；改变泵的转速及叶轮外径；对离心泵工作点的影响；离心泵的串联和并联 4离心泵的安装和选型：汽蚀现象；安装高度；离心泵的类型；离心泵的选型 5其他类型的流体输送机械：往复泵；风机第5周传热1.热传导：傅立叶定律及其在一维稳定导热中的应用；2.两流体间壁传热的分析及计算 3.牛顿冷却定律 4.传热速率方程与热量衡算式 5.平均温度差计算 6.壁温的计算第6周传热1.对流传热系数及其主要影响因素；2.对流传热系数的确定方法；3.辐射传热基本知识；4.两固体间辐射传热计算；5.加热和冷却方法第7周传质过程导论1.相组成表示法 2.分子扩散和费克定律 3.等分子反向扩散和通过静止组分的单向扩散 4.扩散系数 5.湍流流体中的扩散 6.对流传质，相际传质，传质速率和传质系数第8周吸收1.气体在液体中的溶解度、亨利定律 2.双膜模型及传质速率方程 3.低浓度气体填料吸收塔计算； 4.高浓度气体填料吸收塔计算 5.传质单元高度和传质单元数的计算 6.解吸。第9周蒸馏1.二元物系的汽液平衡； 2.简单蒸馏 3.平衡蒸馏和平衡级概念； 4.精馏原理 5.理论板概念 6.理论板数的图解法和逐板计算法 7.塔板效率；8.等板高度； 9.回流比的影响及其选择 10.水蒸气蒸馏，间歇蒸馏第10周气液传质设备1概述：塔设备的分类；塔设备的性能指标 2填料塔：填料塔的结构；填料的种类；填料塔的流体力学性能和气液传质；填料塔附件；第11周气液传质设备3板式塔：板式塔的结构；塔板的型式；塔板的流体力学性能；塔板效率 4填料塔和板式塔的比较：两种塔型的异同点；塔型的选择第12周干燥1.空气的性质及湿度图；2.干燥器的物料衡算及热量衡算；3.湿分在气-固两相间的平衡，气-固或气-液两相间的热、质传递；4.恒定干燥条件下的干燥速度和干燥时间的计算；5.常用干燥设备。第13周教学实验流体流动阻力测定实验：测定流体流过光滑管与粗糙管的直管阻力，作出实测的摩擦系数与雷诺数曲线，并与教材中推荐的经验曲线或理论关系曲线相比较；测出一定开启度的闸阀的局部阻力系数数值。第14周教学实验离心泵性能特性曲线测定实验：测定离心泵在一定转速下输送水的特性曲线，即压头、轴功率和泵效率与流量曲线第15周教学实验液体流量计校正：测定孔板式流量计及涡轮式流量计的流量系数及仪表常数第16周教学实验氧解析实验：测定传质系数第17周教学实验测定干湿填料层压降注：1. 掌握程度指学生应掌握教师讲授内容的程度，分为“熟练掌握、熟悉、了解”等；2. 学习内容包括课前阅读、课程作业、课后复习、文献综述、课下实验、课程论文等； 3. 在教学过程中，“教学进度及基本内容”可以根据实际情况有小幅度调整。三、推荐教材及阅读文献（包括按章节提供必读文献和参考文献）1. 谭天恩、窦梅、周明华.化工原理.北京：化学工业出版社，2007. 2. 陈敏恒.化工原理.北京：化学工业出版社，2006. 3. 柴诚敬,张国亮.化工流体流动与传热，化学工业出版社，2000