《化工原理》课程教学大纲

1、化工原理课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：化学、化工、制药、化学工程与工艺等专业大学本科学生课程代码：17E00814学时分配：总学时72赋予学分：4先修课程：高等数学、普通物理、物理化学后续课程：化工工艺、化学反应工程、各种专业课程二、课程性质与任务化工原理是化学化工系本科生教学的重要专业技术基础课，是化学工程与工艺、制药工程、环境工程等专业的一门重要的专业基础课。本课程紧密结合化学工程类的专业特点，围绕单元操作原理和应用为主题，以动量传递、热量传递、质量传递过程为基础，系统介绍流体输送、沉降与过滤、传热、蒸馏、吸收及干燥等各单元操作的基本原理、基本计算方法、工程应用，从而使学生能清楚

2、地掌握各单元操作的基本原理及基本计算方法，树立工程观念。在此基础上，课程对超临界萃取、蒸发、膜分离等现代先进的单元操作技术也作了简要介绍。本课程通过课堂教学及实验教学、课程实习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，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。三、教学目的与要求通过本课程的学习，要使学生掌握流体流动、流体输送、传热、蒸馏、吸收等单元操作的基本原理及典型设备的设计计算方法，为进一步学习专业课程及从事工程实践奠定必要的理论基础。同时，要求通过各个教学环节培养学生的工程观

3、点，使学生理解流体流动、传热与传质的共性与特殊性，提高分析和解决化工实际问题的能力。四、教学内容与安排（教学内容1 流体流动1.1 流体静力学基本方程式1.1.1 液体的密度 1.1.2 流体的静压强 1.1.3 流体静力学基本方程式 1.1.4 流体静力学基本方程式的应用1.2 流体流动的基本方程 1.2.1 流量与流速 1.2.2 稳定流动与不稳定流动 1.2.3 连续性方程 1.2.4伯努利方程 1.2.5 伯努利方程式的应用1.3 管内流体流动现象 1.3.1 粘度 1.3.2 流动类型与雷诺准数 1.3.3 层流与湍流 1.3.4 边界层的概念1.4 流体流动的阻力损失 1.4.1

4、层流对直管阻力损失计算 1.4.2 湍流时直管阻力损失计算 1.4.3 局部阻力损失 1.4.4 管路阻力对管内流动的影响1.5 流体输送管路的计算1.5.1 简单管路1.5.2 复杂管路1.6 流速和流量的测量1.6.1 测速管1.6.2 孔板流量计1.6.3 文丘里流量计1.6.4 转子流量计2 流体输送机械2.1 离心泵2.1.1 离心泵的工作原理2.1.2 离心泵理论压头2.1.3 离心泵的功率与效率2.1.4 离心泵的特性曲线2.1.5 离心泵的工作点与流量调节2.1.6 并联与串联操作2.1.7 离心泵的安装高度2.1.8 离心泵的类型与选用2.2 往复泵2.2.1 往复泵的构造及

5、操作原理2.2.2 往复泵的流量调节2.3 其它化工用泵 2.3.1 正位移泵 2.3.2 非正位移泵2.4 气体输送机械 2.4.1 离心通风机、鼓风机与压缩机 2.4.2 旋转鼓风机、压缩机与真空泵 2.4.3 往复压缩机3 机械分离和固体流态化3.1 颗粒的沉降运动 3.1.1 流体绕过颗粒的流动 3.1.2 静止流体中颗粒的自由沉降 3.1.3 重力沉降设备 3.1.4 离心沉降 3.1.5 离心沉降设备3.2 流体通过颗粒层的流动 3.2.1 颗粒床层的特性 3.2.2 流体通过固定床的阻力 3.2.3 过滤3.3 离心机 3.3.1 一般概念 3.3.2 离心机的结构与操作4 传热

6、4.1 概述 4.1.1 化工生产中的传热4.1.2 传热过程4.2 热传导 4.2.1 傅里叶定律 4.2.2 导热系数4.2.3 平壁热传导4.2.4 圆筒壁的热传导4.3 对流传热 4.3.1 对流传热分析 4.3.2 牛顿冷却定律和对流传热系数 4.3.3 对流传热的因次分析 4.3.4 对流传热系数的经验关联式4.4 有相变的对流传热 4.4.1 蒸气冷凝传热 4.4.2 液体的沸腾传热4.5 传热过程的计算4.5.1 热量衡算4.5.2 总传热速率微分方程4.5.3 总传热系数K4.5.4 传热推动力和总传热速率方程4.5.5 稳定传热的计算4.5.6 不稳定传热计算4.6 换热器

7、4.6.1 间壁式换热器的类型4.6.2 列管式换热器的选用5 蒸馏5.1 概述5.2 两组分理想物系的汽液平衡 5.2.1 两组分理想物系的气液平衡关系 5.2.2 两组分理想溶液的气液平衡相图5.3 平衡蒸馏和简单蒸馏5.3.1 平衡蒸馏5.3.2 简单蒸馏5.4 精馏原理和流程 5.4.1 多次部分汽化、部分冷凝5.4.2 塔板的作用 5.4.3 精馏操作流程图5.5 两组分连续精馏的计算 5.5.1 理论板的概念及恒摩尔流假定 5.5.2 物料衡算和操作线方程 5.5.3 进料热状况的影响 5.5.4 理论板层数的求法 5.5.5 回流比的影响与选择 5.5.6 理论板数的简捷计算 5

8、.5.7 塔高和塔径的计算 5.5.8 两组分精馏的其它类型 5.5.9 精馏塔的操作和调节 5.5.10 精馏装置的热量衡算5.6 间歇蒸馏5.6.1 馏出液组成维持恒定的操作5.6.2 回流比维持恒定的操作5.7 板式塔5.7.1 塔板结构5.7.2 塔板的流体力学状况6 吸收6.1 吸收6.2 气液相平衡 6.2.1 气体在液体中的溶解度 6.2.2 亨利定律 6.2.3 相平衡与吸收过程关系6.3 吸收过程的速率 6.3.1 分子扩散与费克定律 6.3.2 等摩尔逆向扩散 6.3.3 组分A通过静止组分B的扩散 6.3.4 分子扩散系数 6.3.5 单相内的对流传质 6.3.6 两相间

9、传质的双膜理论 6.3.7 总传质速率方程式 6.3.8 传质速率方程式的各种表示形式6.4 吸收塔的计算6.4.1 物料衡算与操作线方程6.4.2 吸收剂的用量与最小液气比6.4.3 填料层高度的计算6.4.4 吸收塔操作计算6.4.5 解吸塔的计算6.5 填料塔6.5.1 填料塔的结构及填料特性6.5.2 填料塔内气液两相流动特性6.5.3 塔径的计算6.5.4 填料塔的附件7 干燥7.1 概述 7.1.1 固体物料的去湿方法7.1.2 对流干燥特点7.2 湿空气的性质及湿度图 7.2.1 湿空气的性质 7.2.2 湿空气的HI图7.3 干燥过程的物料衡算和热量衡算 7.3.1 物料中含水

10、量的表示方法 7.3.2 干燥器的物料衡算7.3.3 干燥过程的热量衡算7.3.4 干燥器出口状态的确定及干燥过程的计算7.3.5 干燥系统的热效率7.4 干燥速度与干燥时间 7.4.1 物料中所含水分的性质7.4.2 恒定干燥条件下的干燥速率7.4.3 恒定干燥条件下干燥时间的计算7.5 干燥器 7.5.1 干燥器的主要类型 7.5.2 干燥器的选型7.5.3 干燥器的设计二、教学时间安排：课程分段标识序号教 学 内 容教学环节（学时）讲课习题实验上机课外小计1流体流动162182流体输送机械443非均相物系的分离664传 热142165蒸 馏 102126吸 收122147干 燥82108

11、总计701080五、教学设备和设施多媒体教室、化工原理教学模型六、课程考核与评估 课堂考核+单元测试+期终考试七、附录教学参考文献目录化工原理（上、下册），姚玉英等编，天津大学出版社。化工原理（上、下册），谭天恩等编，化学工业出版社。化工原理，王志魁编，化学工业出版社。化工原理（上、下册），陈敏恒等编，化学工业出版社。化工原理实验，李德树，王存文等编，华中理工大学出版社。化工原理示例与练习，丛德滋，方图南编，华东化工学院出版社。化工原理习题解，姚玉英等编，天津大学出版社。化工原理课程设计，贾绍义，柴诚敬编，天津大学出版社。自编化工原理实验讲议教学网络提示课程教学实施计划教学单元教学方式学时教学

12、内容（标注重点，难点*）教学目标与作业要求01授课2绪论流体静力学方程了解学习本课程的目的、意义及内容，掌握静力学方程的推导方法。P61 1.3.502授课2流体静力学方程的应用压强、压差、液位检测* 液封在化工生产中的作用灵活运用静力学方程在压强、压差、液位、液封检测中的应用。P62 8.10.1103授课2柏努力方程的意义* 利用柏努力方程解题理解柏努力方程的实际意义，利用柏努力方程解决实际问题。P63 13.18.19.2004授课2管内流体流动现象流体流动类型及雷诺数* 边界层的产生、发展和分离掌握粘度的定义和意义，理解层流和湍流，掌握雷诺数的意义及定义。P66 23.25.05授课2

13、流体流动的阻力损失范宁公式及哈根泊稷叶公式* 因次分析掌握层流直管、湍流直管及局部阻力的计算方法及公式；理解管路阻力对流体流动的影响。P66 26.27.2806授课2流体输送管路的计算* 复杂管路计算中的试差法；合理设计管路掌握化工管路设计方法和简单管路、复杂管路计算方法。P66 31.32.3307实验2流体流动阻力系数测定实验过程调节实验数据处理掌握直管、球阀、闸阀和孔板流量计阻力系数测定方法和阻力系数的求解。08习题课2柏努力方程的实际应用；管路阻力对流体流动的影响。 利用柏努力方程解题的原则及解决实际问题的能力通过讨论，加深对柏努力方程解题的认识，管路阻力对流体流动的影响，提高处理实

14、际问题的能力。09讨论课2围绕12道综合性题讨论依据流体流动规律，培养学生分析流体流动过程各参数变化的问题。10授课21.流体输送机械概述2.离心泵工作原理及理论压头3.离心泵功率、效率及特性曲线 离心泵的流量调节及工作点* 理论压头公式推导及意义了解离心泵工作原理和离心泵理论压头公式的意义，掌握离心泵的调节方法。P98 1.2.411授课2 1.离心泵的串、并联操作2.离心泵安装高度3.离心泵的类型及选择离心泵允许安装高度和最小汽蚀余量离心泵实际安装高度计算了解离心泵串、并联特点和应用场合，掌握离心泵安装高度计算，正确选择离心泵。P98 6.9.1112授课21.非均相物系分离概述2.重力沉

15、降和降尘室3.离心沉降和旋风分离器 stokes区沉降速度计算掌握沉降速度的求解，了解临界直径的意义和应用，掌握离心沉降特点。P142 3.5.613授课21.过滤数学模型和基本方程2.过滤时间与滤液量的关系* 数学模型方法；过滤基本方程了解建立化工过程动态特性的数学模型方法；掌握恒压过滤的计算方法。P142 7.9 14授课参观21.过滤设备2.实验室讲解参观板框过滤机的结构及操作连续过滤机的工作原理了解各种过滤设备的结构和工作原理，掌握过滤设备的操作方法。P143 12.13.1515授课21.化工传热概述2.平壁、圆筒壁热传导计算 傅立叶定律及意义；圆筒壁传热速率计算掌握热传导传热速率计

16、算。P219 2.3.416授课21.对流传热2.圆管内强制湍流对流传热系数计算 因次分析法；对流传热系数计算公式及应用Nu=0.023Re0.8Prn的应用条件，并利用上式解决实际问题。P224 6.2.817授课2流体无相变和有相变时对流传热系数的计算 不同条件下选择合适的公式计算对流传热系数掌握各种不同条件下对流传热系数的计算方法。P219 9.1118授课21.热负荷、平均温度差和总传热系数计算2.热效率和传热单元数传热基本方程应用传热总传热系数计算掌握传热基本方程应用，学会各种不同条件下平均温度差和总传热系数计算。P220 14.15.1619授课21.稳定传热计算2.换热器类型和选

17、择* 试差法在传热计算中的应用； 正确选用换热器掌握操作型传热计算方法；了解各种换热器类型、结构，正确选择和选用换热器。P221 16.20.2120实验2对流传热系数测定 正确操作实验并获得数据；正确处理实验数据测量对流传热系数并与半经验公式计算值比较；学会热电偶测量温度方法。21习题课2复习传热内容，纠正作业错误，讲解典型例题。 传热基本概念，传热计算掌握正确的解题方法，提高解决实际问题的能力。22讨论课2围绕12道题深入讨论各细节，将本章内容联系到一起使学生深入了解传热规律及热量衡算方法。23授课21.双组分理想溶液的气液相平衡2.简单蒸馏和平衡蒸馏 拉乌尔定律，相对挥发度了解蒸馏的基本

18、原理，掌握气液相平衡规律。P274 1.3.4.524授课2双组分连续精馏计算操作线方程逐板计算法了解操作线方程的推导、意义和应用；掌握NT的求法。P275 6.7.8.25授课2理论板数的影响因素；捷算法求NT进料热状态对NT的影响回流比对NT的影响了解q、R和加料位置对NT的影响；掌握捷算法。P276 13.1626授课2复杂塔的计算* 其它精馏方式的特点和应用了解各种其它精馏方式的特点和应用。P276 17.20.2127习题课2介绍典型精馏综合性习题* 典型例题讲解方法了解精馏一章的主要内容，掌握正确的解题思路和方法28实验2筛板塔全塔效率测定 认识精馏全过程和液体比重天平的正确使用了解筛板塔结构、实验流程和操作方法；测定全回流时全塔效率。29授课2吸收过程与相平衡关系亨利定律溶解度了解相组成表示法、溶解度和亨利定律。掌握吸收过程与相平衡关系。P332 1.2.330授课21.吸收过程机理2.单相传质速率方程和传质系数3.总吸收速率方程和总吸收系数双膜理论总吸收速率方程总吸收系数了解吸收过程机理双膜理论定义和意义；掌握总吸收速率方程和总吸收系数公式；了解吸收总系