《化工原理》实施性教学大纲

1、化工原理实施性教学大纲适用专业：高职化工类专业 学制：三年参考学时：134 学分：8.5一、 课程的性质、任务与基本要求化工原理是化工类专业的一门主干课，是一门很重要的专业基础课，它在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。化工原理的研究内容是化工生产过程中的物理操作过程及其设备。研究方法主要是理论分析和在理论指导下的实验研究。化工原理的主要任务是让学生掌握化工单元操作的基本原理、计算方法、典型设备及有关的化工工程实用知识。1、掌握各单元操作的基本原理，并具有一定的“过程与设备”的选择能力。2、掌握各单元操作的基本计算方法，包括过程的计算和设备的设计计算或选型计算。3、了解过程强化

2、的方向及改进设备的途径。二、课程教学目标本课程通过理论教学及实验教学、课程设计等实践性环节相结合，使学生牢固建立起"单元操作"的概念，培养学生工程分析方法及独立分析问题和解决问题的能力。通过系统的理论学习与实践，使学生具有一定的工程设计能力，为将来的工作和后继课程的学习打下基础。三、课程教学内容绪论（2学时）1. 化工过程及其发展。2. 化工原理课程的性质、内容和任务。3. 化工原理课程的两条主线。4. 单元操作及四个基本关系:物料衡算、热量衡算、平衡关系及速率关系。第一章 流体流动（32学时）一、理论部分（22学时）1、流体的性质，连续介质的假定。密度、重度、比重、比容、

3、牛顿粘性定律与黏度，牛顿型与非牛顿型流体。2、流体静力学：静压力及特性。压强的单位及其换算。压强的表示方式。重力场中静止流体内压强的变化规律及其应用。3、流体流动现象：流体的流速和流量。稳定流动与不稳定流动。流体的流动形态。雷诺准数。滞流时流体在圆管中的速度分布。湍流时圆管中的速度分布。边界层的形成、发展及分离。（一般1学时）4、流体流动的基本方程：连续性方程及其应用。柏努利方程（理想流体的、非理想流体的）。推导柏努利方程。柏努利方程的应用。5、流动阻力：阻力损失的物理概念。边界层对流动阻力的影响。圆直管阻力计算式，摩擦系数。用因次分析法找出表示摩擦阻力关系中的数群。粗糙度对摩擦系数的影响。局

4、部阻力的计算。6、管路计算：管径的选择。简单管路，并联管路及分支管路的计算。管路布置中应注意的主要事项。7、流量与流速的测量：皮托测速管，孔板流量计，文丘里流量计及转子流量计的构造，原理及应用。二、实验部分（4学时）1、管材、管件的认识（2学时）2、流体流动阻力系数的测定（2学时）三、习题课部分（6学时）第二章 流体输送机械（16学时）一、理论部分（10学时）1、概述：流体输送问题的重要性。流体输送机械的类别。泵的主要性能参数（扬程，流量效率与功率）。2、离心泵：离心泵的基本构造与作用原理。离心泵的理论分析（离心泵的基本方程，从基本方程分析离心泵的结构和性能）。离心泵的特性曲线及其应用。不同条

5、件下离心泵特性曲线的换算。离心泵的气蚀现象和允许安装高度。离心泵的工作点与流量调节。离心泵的类型与选择。3、其他类型泵：往复泵的基本构造，作用原理及流量调节方法。齿轮泵，螺杆泵及旋涡泵的作用原理及流量调节方法。各种泵的适用场合。4、气体输送机械：通风机，鼓风机，压缩机，真空设备等。二、实验部分（2学时）离心泵性能曲线的测定。三、习题课部分（4学时）第三章 非均相物系的分离（4学时）1、概念：气态非均相物系与液态非均相物系。非均相物系分离在化工生产中的应用。2、重力沉降：颗粒沉降的基本规律。重力沉降器，悬浮液的沉降过程。沉降过程的强化途径。3、离心沉降：惯性离心力作用下的沉降速度，旋风分离器，旋

6、液分离器，沉降式离心机，其他除尘方法与设备：电除尘，湿法除尘器，袋滤器。除尘方法的选择和比较。4、过滤操作的基本概念：过程的特点，推动力和阻力，过滤介质，助滤剂。5、过滤设备：板框压滤机，加压液滤机，转筒真空过滤机，过滤式离心机。第四章 传热（22学时）一、理论部分（18学时）1、概述：传热过程在化工生产中的应用；传热的三种基本方式及其特点。典型的传热设备。2、热传导：热传导的基本概念。傅立叶定律。导热系数。平壁（单层与多层）的稳定热传导；圆筒壁（单层与多层）的稳定热传导，热阻的概念。3、对流传热：对流传热的分析，对流传热速率方程。对流传热系数及其影响因素。流体无相变时的对流传热系数。蒸汽冷凝

7、时的对流传热（两种冷凝方式，影响冷凝传热的因素，蒸汽冷凝时对流传热系数的关联式）。液体沸腾时的对流传热。工业用换热器中对流传热器系数的大致范围。4、热辐射：基本概念。5、传热计算：传热速率方程。传热速率和热负荷的计算。平均温度差的计算，传热系数计算式的推导。总热阻与分热阻。污垢热阻。工业用换热器中的传热系数的大致范围。壁温的估算。利用传热效率和传热单元数法进行传热计算。传热强化途径。6、换热器：换热器的型式（夹套式，蛇管式，套管式，列管式，板式，板翅式，螺旋板式和翅片板式）及选型。列管式换热器二、习题课部分（4学时）第五章 蒸发 （6学时）1、概述2、单效蒸发：蒸发器的物料衡算、蒸发器的热量衡

8、算、蒸发器中的温度损失、蒸发器的生产能力和生产强度。3、多效蒸发：多效蒸发的操作流程、多效蒸发中效数的限制、蒸发过程的节能措施。4、蒸发设备：蒸发器的结构、特点及其类型，常用工业蒸发器的简介。第六章 吸收（18学时）一、理论部分（14学时）1、概述：吸收在化工生产中的应用。吸收剂、吸收质与惰性气体。填料吸收塔的基本构造。2、吸收的基本理论：吸收过程的相平衡关系（相组成的各种表示方法与相互换算。气体在液体中的溶解度与亨利定律、影响吸收相平衡的因素）。吸收过程进行的条件。单相流体中的传质机理。两相流体间的传质机理双膜模型。吸收速率方程（以不同方式表示推动力的吸收速率方程，传质系数和推动力的对应关系

9、及传质系数的换算，传质系数和传质分系数的关系）。3、吸收塔的计算：吸收剂的选择。物料衡算与操作线方程，液气比及吸收剂用量。塔填料的类型。填料层高度的计算4、解吸过程与吸收过程的对比。二、实验部分（2学时）三、习题课部分（2学时）第七章 蒸馏（24学时）一、理论部分（16学时）1、概述：蒸馏在化工中的应用。蒸馏与精馏的基本概念。精馏操作的基本流程。精馏过程的主要问题。2、精馏原理：双组分溶液的气液相平衡（理想溶液与非理想溶液：拉乌尔定理，气液平衡图，t-x(y)图与x-y图，总压对x-y 图的影响，挥发度与相对挥发度），平衡蒸馏、简单蒸馏及精馏的区别。利用t-x(y)图说明精馏原理。3、双组分连

10、续精馏塔的计算：全塔物料衡算。理论塔板的概念。求取理论板数的途径。精馏段操作线方程。提馏段操作线方程。两操作线交点的轨迹-q线方程。逐板法及图解法求理论板数。不同进料状态的比较。回流比的确定（最小回流比、全回流与操作回流比），实际塔板数与塔板数（总效率、单板效率、影响塔板效率的因素）。理论塔板数的简捷算法。塔板高度，分凝器应用场合。二、实验部分（6学时）三、习题课部分（2学时）第八章 传质设备 （2学时）1、概述：塔设备的一般要求。塔设备的分类。填料塔与板式塔的特点。2、板式塔的基本结构：3、填料塔的基本结构：4、板式塔与填料塔的比较及塔设备的选型。第九章 干燥（8学时）一、理论部分（6学时）

11、1、概述：干燥过程的应用。干躁方法对流干燥的流程。2、湿空气的状态参数与湿度图：湿空气的状态参数（湿含量、相对湿度、焓、比热、比容、干球温度、湿球温度、绝热饱和温度、露点）。湿空气的湿度图的作法与应用。3、干燥过程的物料衡算与热量衡算：湿物料的水分含量的表示。物料衡算、热量衡算。利用湿度图求空气状态变化的方法。4、干燥设备：厢式干燥器、沸腾床干燥器、喷雾干燥器、转筒干燥器，干燥器的选型。二、实验部分（2学时）四、课程教学要求绪论了解本课程的性质、任务、研究对象和研究方法。本课程与本专业其他有关课程的关系。第一章 流体流动1、理解流体的主要物性数据求取及不同单位之间的换算。2、了解流体流动的连续

12、性、稳定性和两种流动类型及判别。3、掌握流体力学方程、连续性方程、柏努利方程的内容及应用。4、掌握流体在管道中流动阻力的计算方法，流体适宜流速的选择及管道直径的确定。5、了解管道的构成，管件、阀门的作用及简单管路和复杂管路的计算要求。6、掌握管路中流体的阻力、流速和流量的测定原理及方法。皮托管、孔板流量计和转子流量计的测量原理、简单结构和性能。第二章 流体输送机械1、理解离心泵的简单结构，工作原理，主要性能参数，特性曲线及应用，流量调节、安装，操作注意事项及选型等。2、掌握往复泵的工作原理，特性及适用范围，了解其他类型泵的特点和结构。3、了解压缩机、鼓风机、真空泵的工作原理、特点及应用。第三章

13、 非均相物系的分离1、了解重力沉降和离心沉降的基本原理，旋风分离器的主要性能。2、掌握过滤操作的基本概念。第四章 传热1、了解热传导的基本原理，掌握傅立叶定律及平壁和圆筒壁的热传导计算。2、理解对流传热的基本原理，牛顿冷却定律及影响对流传热系数的因素，掌握对流传热系数的物理意义及经验关联式的用法、使用条件及注意事项。3、掌握传热过程的计算，传热速度方程式，传热负荷，平均温度差，总传热系数计算及了解强化传热过程、途径。4、了解工业生产中常用换热器的类型、结构，并能进行列管式换热器的选型计算。第五章 蒸发1、掌握单效蒸发的过程及计算、蒸发器的生产能力、生产强度和单位蒸汽的消耗量。2、理解蒸发操作的

14、特点、多效蒸发的流程及最佳效数。3、了解蒸发过程的应用及分类、常用蒸发器的结构、特点和应用场合。第六章 吸收1、掌握气液相平衡：亨利定律，相平衡和吸收过程。2、了解吸收过程的机理：分子扩散的概念，费克定律，扩散系统，双膜理论的要点以及总系数表示的吸收率方程式。3、理解吸收操作线方程及其图示方法和应用。4、掌握填料吸收计算：吸收剂最小用量的计算，填料层高度的计算及塔径的计算。5、了解传质单元数高度的定义、物理意义及传质单元数的计算。第七章 蒸馏1、理解双组分理想溶液的气液相平衡-拉乌尔定律，露点方程，泡点方程，气液相平衡图，挥发度，相对挥发度的定义及物理意义。2、了解精馏原理，并能运用该原理分析

15、精馏过程。3、掌握精馏段操作线方程，提馏段操作线方程，q线方程。4、双组分连续精馏的计算理论板的概念，恒摩尔流的断定。理论塔板数的计算，最小回流比其计算，回流比的选择及其对精馏操作的影响，加料热状态参数q的意义及计算，加料热状态对精馏操作的影响。第八章 传质设备1、了解板式塔各种形式的结构和性能。2、了解填料塔的结构模型。第九章 干燥1、掌握湿空气的性质，计算方程，湿度图的构造及应用。2、了解干燥过程的物料衡算及热量衡算方法。3、了解物料中所含水分的性质。4、了解工业过程用干燥器的性质和应用。五、课程建议学时分配学时分配表：课 程 内 容理论讲授实验课习题课小计绪论22第一章 流体流动2246

16、32第二章 流体输送机械102416第三章 非均相物系分离44第四章 传热18422第五章 蒸发66第六章 吸收142218第七章 蒸馏166224第八章 传质设备22第九章 干燥628合计1001618134六、必要说明（一）建议使用的教材及教学参考书教材： 化工原理 陆美娟、张浩勤 主编，化学工业出版社，2007年，第2版。参考书： 化工单元操作与设备 薛雪、吕利霞、汪武主编，化学工业出版社，2009年8月。（二）考核方式及成绩评定 考核方式及形式：考试、闭卷笔试总评成绩的组成及评定标准：平时、期中、实验共占20%，期末占80%七、其他说明本大纲按照“了解”、“理解”、“应用”等三个能力层

17、次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识和含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求；理解：在了解的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求；应用：在理解（领会、掌握）的基础上，能运用基本概念、基本原则、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题，“应用”一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中“简单应用”指在理解（领会、掌握）的基础上能用学过的知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂

18、的问题，是最高层次的要求。化工单元操作仿真实训教学大纲实践教学名称：化工单元操作仿真实训训练时间：2周教学总时数：每周按30学时计算，共 2 周前提条件：学完 基础 理论课程。主要教学内容：1、离心泵单元；2、换热器单元；3、液位控制系统单元；4、管式加热炉单元（选）；5、精馏塔单元；6、吸收解吸单元；7、压缩机单元（选）；8、固定床反应器单元；教学要求：1、使学生掌握各化工单元操作工作原理和工艺流程；2、熟悉各单元的冷态的开车、正常运行、停车及事故处理的方法；实 践 教 学 目 标完成全部训练内容后学生应具备：1、掌握典型化工设备及过程的开车、停车、事故处理的能力；2、能用相关知识来指导自己

19、的操作，提高自身分析问题解决问题的能力。3、培养学生严谨的科学态度、实事求是的工作作风。4、加强职业道德教育和实训安全教育。学 时 安 排序号训 练 内 容学 时 分 配合 计训 练 形 式1离心泵单元8离心泵开车（4学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）2换热器单元6换热器开车（2学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）3液位控制系统单元8液位控制开车（4学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）4管式加热炉单元(选)8管式加热炉开车（4学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）5精馏塔单元8精馏塔开车（4学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）6吸收解吸单元8吸收解吸开车（4学时）

20、、停车（2学时）事故处理；（2学时）7压缩机单元(选)6压缩机（2学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）8固定床反应器单元8固定床开车（4学时）、停车（2学时）事故处理；（2学时）化工单元操作课程设计实训教学大纲实践教学名称：化工单元操作课程设计（原化工原理课程设计）训练时间：1周教学总时数：每周按30学时计算，共 1 周前提条件：学完 化工原理 理论课程。主要教学内容：围绕以某一典型单元设备(板式塔,填料塔,换热器,蒸发器等)的设计为中心,内容为:(1)设计方案简介(2)主要设备的工艺设计计算(3)辅助设备的选型(4)主要设备的工艺条件图(5)设计说明书的编写教学要求：1、要求设计者接受设计任务书后，运用所学知识，经详细、全面考虑，确定设