《化工原理》课程教学大纲

化工原理

PrinciplesofChernicaIEngineering

【课程编号】BJ27308>BJ27309【课程类别】专业基础课

【学分数】10【先修课程】高数、物理、物理化学

【学时数】164

【适用专业】化学工程与工艺专业

一、教学目的、任务

化工原理是化工及其他化学加工过程类专业的一门必修专业基础课。化工生产过程，除化学反

应外，其余步骤皆可归纳为若干种基木的物理过程或物理化学过程，称为“单元操作”。通过本课程

的学习，使学生掌握各种主要单元操作的基本原理和典型的设备以及化工生产中分析和解决问题的途

径和方法。做到理论联系实际，掌握化工研究中基本的实验技能，为化工类专业课的学习打下良好基

础。本课程重点强调工程观点，定量运算，实验技能和设计能力的训练。通过课堂讲解，现场教学，

实验和课程设计环节，使学生具有用工程的观点解决化工生产中问题的能力及基本过程的设计能力。

化工实验是本课程的重要组成部分。其F1的在于使学生获得必要的感性知识和一定的实验操作及

数据处理方面的训练，从而使学生进一步理解有关化工基本概念、基本规律，并使这些理论在实验中

得到验证，巩固和深化学生所学到的知识。

二、课程教学的基本要求

1、了解本课程的性质、研究对象、任务及在化学工业生产中的应用。

2、熟悉化工过程分析和解决问题的途径和方法。

3、掌握物料衡算和能量衡算。

4、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，使学生具有用工程的观点解决

化工生产中问题的能力及基本过程的设计能力。

5、了解最新的化工科技发展动态。

三、教学内容和学时分配

（-）理论课教学内容及时数122课时

化工原理上册61课时

绪论4课时

主要内容：学习本课程的意义，研究方法，基本规律，单位换算

第一章流体流动17课时

主要内容：

1、流体静力学基本方程式

2、流体在管内的流动

3、流体的流动现象

4、流体在管内的流动阻力

5、管路计算

6、流量测量

教学要求：

1、掌握流体静力学基本方程及应用。

2、掌握从物料衡算和能量衡算分析流体流动过程，连续性方程、柏努利方程及应用。

3、掌握牛顿粘性定律与流体的粘度；非牛顿型流体；流动类型与雷诺准数：滞流与湍流：边界层概

念及应用。

4、掌握流体在直管中的流动阻力；管路上的局部阻力；管路系统中的总能量损失计算。

5、了解各种测速装置的流量计算及其校正方法。

第二章流体输送机械4课时

主要内容：

1、液体输送机械结构、操作原理和类型；

2、离心泵性能、安装及选型；

2、气体输送和压缩机械。

教学要求：

1、了解离心泵操作原理、构造与类型，理解气缚和汽蚀现象；

2、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；

3、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；熟练掌握离心泵安装高

度的计算和选型方法；

4、了解气体输送机械的一般原理。

第三章机械分离和固体流态化13课时

主要内容：

1、颗粒及颗粒床层的特性

2、沉降分离过程

3、过滤

4、离心机

5、固体流态化

教学要求：

1、掌握重力沉降；离心沉降；

2、掌握过滤操作的基本概念：过滤基本方程式：恒压过滤：恒速过滤与先恒速后恒压过滤：过滤常

数的测定：过滤设备：滤饼的洗涤；过滤机的生产能力

3、掌握离心机一般概念；离心机的结构与操作；

4、了解固体流态化的基本概念；流动阻力：流态化设备：气力输送简介。

第四章传热15课时

主要内容：

1、传热概述

2、热传导过程

3、对流传热过程及传热机理；对流传热系数关联式

4、传热过程计算

5、辐射传热

6、换热器

教学要求：

1、掌握传热的基本方式；传热过程中热、冷流体（接触）热交换的方式；典型的间壁式换热器；载

热体及其选择；

2、掌握热传导基本概念和傅立叶定律；导热系数；平壁的热传导；圆筒壁的热传导；保温层的临界

直径：

3、掌握对流给热速率方程和对流传热系数；对流传热机理；掌握影响对流传热系数的因素；对流传

热过程的因素分析；流体无相变时的对流传热系数；

4、掌握能显衡算方程；总传热速率微分方程和总传热系数：平均温度差法；传热单元数法；

5、辐射传热基本概念；物体的辐射能力和有关定律；两固体间的辐射传热；对流和辐射的联合传热;

6、间壁式换热器的类型：列管式换热器的选型及设计；各种间壁式换热器的比较和传热过程的强化。

第五章蒸发8课时

主要内容：

1、蒸发设备类型及特点

2、单效蒸发，沸点升高影响因素

3、多效蒸发

4、单效蒸发器的工艺设计

教学要求：

1、了解蒸发器的结构；蒸发器的选型；

2、掌握溶液的沸点和温度差损失；单效蒸发的计算；蒸发器的生产能力和生产强度；

3、掌握多效蒸发的操作流程；了解多效蒸发的计算：多效蒸发和单效蒸发的比较：多效蒸发中效数

的限制及最佳效数；

4、掌握蒸发器的工艺设计；蒸发器的辅助装置。

化工原理下册61课时

第一章蒸僧19课时

主要内容：

1、蒸储概述

2、两组分溶液的气液平衡

3、平衡蒸储和简单蒸储工艺计算

4、精屈原理和流程

5、操作参数精储过程的因素

6、两组分连续精储的工艺计算

7、其它类型蒸储简介

教学要求：

1、掌握两组分理想物系的气液平衡计算；两组分非理想物系的气液平衡。

2、掌握精储过程原理和条件；精微操作流程。

3、掌握理论板的概念及恒摩尔流假定；物料衡算和操作线方程；进料热状况的影响；理论板层数的

求法；几种特殊情况时理论权层数的求法；回流比的影响及选择：简捷法求理论板层数；塔高和塔径

的计算；连续精储装置的热量衡算；精储塔的操作和调节

4、了解回流比恒定时的间歇精馆计算；播出液组成恒定时的间歇精馆计算.

2、掌握干燥系统的物料衡算；干燥系统的热量衡算；

3、掌握干燥机理；影响干燥过程的因素；干燥速度和干燥时间的计算；

4、了解干燥器的主要型式；干燥器的设计。

第六章其它分离过程2课时

主要内容：

介绍结晶；膜分离；超临界萃取。

（二）实践课教学内容及时数32课时

1、流体流动能量转换实验4课时

2、流体流动阻力实验4课时

3、离心泵特性曲线测定4课时

4、过滤常数测定实验4课时

5、套管换热器对流传热系数测定4课时

6、填料吸收塔实验4课时

7、精储实验4课时

8、干燥实验4课时

（三）研究课教学内容及时数10课时

化工原理课程是化学工程与工艺专.业的一门主干课，本课程强调工程观点、定量运算和设计能力

的训练。通过研究课教学，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。

介绍化学工程学与高新技术学科结合形成的前沿学科，如材料化学工程，生物化学工程，环境化

学工程等。介绍化学工程学的前沿研究，如过程耦合技术，新催化技术，非传统反应与分离技术，超

细粉体技术，工程放大方法，化工动态过程的优化等。学生通过文献查阅，完成化工前沿，现代先进

单元操作等方面的课程小论文。

四、教学重点、难点及教学方法

教学重点：连续性方程，柏努里方程，流动型态，边界层概念，因次分析法，阻力损失计算通式。

离心泵操作原理，离心泵的特性和选用。沉降速度的概念和计算：过滤理论和恒压过滤计算；固体的

流态化。付立叶定律，圆筒壁的稳定热传导。对•流传热和龙•流传热膜系数a；传热速率方程；列管换

热器的结构特点和设计方法；各类换热器的特点和选用。温度差损失；单效蒸发的计算；蒸发器的生

产能力和生产强度。精储塔的原理；操作参数的影响；理诒塔板数的计算。组成表示法和换算：气体

在液体中的溶解度；吸收速率方程；吸收塔计算。板式塔和填料塔的流体力学性能，操作极限和设计

方法。湿空气的性质：t-H图及其应用；物料衡算和热量衡算；恒定干燥条件下的干燥速度和干燥时

间计算；干燥机理分析。

教学难点：机械能的守恒和转换：边界层分离。离心泵的基本方程；离心泵的安装高度。过滤速

率方程及其应用。对流传热的概念；时流传热膜系数的研究方法；传热速率方程和热量恒算式之间的

关系；列管换热器的设计方法。分子扩散和对流扩散；吸收速率方程；总传质系数和传质分系数的关

系。精微原理；操作参数对精饱的影响；板式塔和填料塔的操作极限；绝热饱和温度和湿球温度；降

速干燥阶段的干燥机理。

教学方法；课堂讲授为主，结合自习、作业以及工厂见习。

五、考核方式及成绩评定方式

考核方式：笔试（闭卷）

成绩评定；平时30%,期末考试70%。

六、教材及参考书目

教材：夏清.化工原理（上册）（下册）（第一版）.天津:天津大学出版社,2005