《化工原理》教学大纲（本科）

《化工原理》教学大纲

课程英文名PrinciplesofChemicalEngineeringB课程代码06M0029

学分2总学时32理论学时24实验/实践学时8

课程类别学科基础课课程性质任选先修课程《高等数学》、《安全工程化学基础》

适用专业安全工程开课学院质量与安全工程学院

执笔人审定人制定时间2020年11月

注：课程类别是指公共基珊郡/学科基础课/专业课：课程性质是指必修/限选/任选。

一、课程地位与课程目标

（一）课程地位

《化工原理B》是一门技术基础课程，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和

解决化工类型生产中各种物理过程（或单元操作）问题的工程学科，本课程担负着由理论到工程、

由基础到专业的桥梁作用。培养学生运用基础理论分析化工单元操作中的各种工程实际问题的能

力。本课程呢调工程观点、定量日•算、实崎技能和设出，强调理论与实际结合，提高分析问题、

解决问题的能力。

本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和

处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，本课程强调工程观点、

定量运算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。学生通

过本课程学习，应能够解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、过程传热、蒸发、蒸储、

吸收、萃取和干燥等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。

（-）专业教学目标

1.培养学生工程观点、定量孟算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题、

解决问题的能力。

2.掌握沉降、过滤过程的基本原理、计算方法，以及典型设备的结构特性，并且能够根据生

产工艺的要求，合理选择设备。

3.掌握蒸发的操作特点、过程计算、设备选型、确定适宜的工艺流程和适宜的操作条件。

4.掌握蒸播的原理、精储过程计算和优化，掌握这种在工程应用中非常普遍的一种实现混合

物分离的分离方法，并培养学生基本的工程设计能力。

5.掌握吸收过程的机理、吸收过程及设备的计算、吸收过程的因素分析：了解吸收操作在生

产中的应用与地位；理解生产过程中条件变化对工程操作所带来的影响以及因此需要注意的问

题，以实现高效、安全的生产。

6.掌握液-液萃取过程的基本原理.、基本计和和主要设备。

（三）思政教育目标

1.通过化工原理课程的历史和发展，了解中国在化工生产发展史上的地位和所做的贡献，培

养学生的爱国情怀，并为学生树立饱满的文化自信和科学的世界观奠定基础。

2.通过学习了解典型化工过程单元操作的基本原理、典型化工单元操作设备的结构特点、操

作方法和故障排除的方法，旨在培养学生的科学精神，并具有一定的国际视野，能够终身学习的

能力，帮助学生以发展的眼光认识知识的更新。

3.通过学习典型单元操作设备的设计计算方法和设备的选型步骤和方法，能够设计针对化工

生产领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、的元（部件）或工艺流程，并能

够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，培养学生

的社会责任感。

4.能够基于科学原理并采用科学方法和现代工具对化工产生过程中的工程问题进行研究，包

括理论分析、设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。在研究、分析

过程中体现科学精神和社会责任，并能够理解所用方法和工具的局限性。

5.部分章节采用翻转课堂方式，将学生分成若干学习小组，解决某个化工生产领域的复杂工

程问题，培养学生团结协作精神。

二、课程目标达成的途径与方法

本课程教学以课堂教学和实验相结合，针对化工原理的相关基本概念与原理，学习化工原理

的单元参数设计和设备选型。

（1）课堂教学主要讲述化工单元操作中的各种工程实际问题，并将化工原理中的相关动画

融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的化工原理中各种单元操作原理和过程，提高学

习化工原理的兴趣，熟悉化工原理的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教

学中，充分引入互动环节，提高教学效果。

（2）针对某些较重要的知识点与概念，列出部分内容作为学生课堂讨论学习环节，训练、

形成良好的专业知识学习方法，培养学生对化工原理中单元操作的理解能力和自主学习能力。

（3）针对化工原理的知识点理解能力，采用课堂测验救学方式，培养学生理论知识的理解

与应用能力，并要求学生掌握基本的创新方法，设计过程能体现创新意识，优化设计方案。

（4）针对筛板塔精储过程实验、填料塔吸收过程实验、干燥特性曲线测定实验和萃取实验

等内容，采用实验的方法，培养学生能够采用现代工具，进行检测及数据获取，并基于科学原理

对化工生产领域的相关工程问题进行理论分析、设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得

到合理有效的结论。

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系

课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）

课程目标

毕业要求1毕业要求2毕业要求3毕业要求11

课程目标1HHML

课程目标2II11ML

课程目标3HIIML

课程目标4HHML

课程目标5HHML

注：1.支撑强度分别填写I、1或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。

毕业要求指标点分解支撑权重

毕业要求1：工程知识：能够1-1掌握化工领域所需要的数学与自然科学

将数学、自然科学、工程基础知识，并能解决该领域所涉及的数学与自然

毕业要求指标点分解支撑权重

和专业知识用于解决安全工程科学问题.

领域的豆杂匚程问题。

1-2掌握流体力学、热工基础等工程基砧知

识，并能用于解决化工生产过程中的相关安

全问题

L3掌握化工生产过程中涉及到的安全管

理、安全系统工程、安全人机工程、安全法

0.15

学等专业如双，并用于解决安全工程领域的

复杂工程问题。

毕业要求2：问题分析:能够应2-1能够将数学、自然科学和工程科学的基

用数学、自然科和安全工程科本概念运用到豆杂安全工程问题的适当表述

学的基本原理和方法，识别、中。

表达并通，识别、表达并通过

中外文献检索、资料查中外文

2-2能够根据多学科知识的基本原理识别和

献检索、资料查询及运用现代0.20

判断安全工程问题的关键环节和参数。

信息技术了及运用现代信息技

术了解安全工程问题的研究现

状、解决方法，分析特种设备2-3能够通过文献研究寻求豆杂安全工程问

安全检测、企业生产与经营、题的解决方案及其可替代方案。

1：程建设等领域中安全工程、

灾害防控中安全工程、灾害防

控职业健康等方面的熨杂工职2-4能够运用多学科知识的基本原理，分析确

业健康等方面的更杂工程问定方案的影响因素，证实解决方案的合坦性。

题，以获得有效结论。

3-1能够针对安全工程领域中的豆杂工程问

0.20

题设计解决方案。

毕业要求3：设计/开发解决方3-2具有综合运用安全理论和技术手段克特

0.30

案：能够设计针对安全工程领定需求的化工单元操作进行设计的能力,

域豆杂工程问题的解决方案，

设计满足特定需求的系统、单

元（部件）或工艺流程，并能3-3掌握基本的创新方法，设”过程能体现

够在设计环节中体现创新意创新意识，优化设计方案。

识，考虑社会、健康、安全、

法律、文化以及环境等因素。

34设计过程中能够综合考虑社会、健康、安

全、法律、文化以及环境等因素。

11-1：理解工程活动中涉及的重要经济与管

毕业要求11：项目管理：理解理因素。

并掌握工程管理原理与经济决11-2：能够运用工程管理基本原理策划、组

策方法，并能在多学科环境中织和实施项目。

应用。11-3：能够综合工程活动中的多学科因素，

0.25

进行合理决策.

四、课程主要内容与基本要求

（一）授课内容与基本要求

1、绪论

学习目的：掌握单元操作的概念，熟练掌握物料衡算、能量衡算的基本概念和计算：理解过

程平衡、过程速率的概念。

学习要点：

重点：理解化工原理、单元操作的概念：理解本课程要解决的任务及遵循的规律。

难点：化工原理的工程特色

与毕业要求的对应关系：

通过学习化工原理课程的发展历史，理解本课程的工程特色，了解单元操作在整个化工生产

过程中的地位和作用，旨在为学生树立科学的世界观奠定基础。

2、非均相混合物的分离及固体流态化

学习目的：通过本章的学习，能够利用流体力学原理（颗粒与流体之间相对运动）实现非均

相物系分离（包含沉降分离和过滤分离），掌握过程的基本原理、过程和设备的计算及分离设备

的选型。

学习要点：

（I）重点掌握的内容

1）沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算和旋风分离器的选型。

2）过滤操作的原理、过滤基本方程推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。

（2）应掌握的内容

1）颗粒及颗粒床层的特性。

2）悬浮液的沉降分离。

（3）了解的内容

1）离心机的类型与应用场景。

2）固体流态化现象（包括气力输送）。

与毕业要求的对应关系：

通过本章的学习，能够理解沉降分离、离心分离和过滤分离实现非均相混合物的分离的原理,

掌握非均相混合物分离的计算和分离设备的选型，培养学生将流体力学的只是运用到复杂的安全

工程问题中。

3、蒸发

学习目的：通过本章的学习，掌握蒸发操作的特点、蒸发器的类型、蒸发过程的计算，能嵯

根据生产工艺要求和物料特性，合理选择蒸发器类型并确定适宜的操作流程和条件。

学习要点：

（I）重点掌握的内容

单效蒸发的计算（包括溶液沸点升高、物料衡算、热量衡算、传热面积计算等），提高加热

蒸汽经济性和蒸发器生产强度途径。

（2）应掌握的内容

蒸发器的基本结构、操作特性和适用场合。

（3）了解的内容

多效蒸发的流程、效数的限制，生物溶液的增浓的方法。

与毕业要求的对应关系：

通过本章的学习，使学生理解蒸发过程中的质量传递、热量传递过程和蒸发原理.，以及计克

过程，并能根据蒸发任务，选择最佳的蒸发器设备，提高生产过程的经济性。旨在培养学生理解

工程活动中涉及的重要经济与管理因素。

4、蒸储

学习目的：通过本章的学习，掌握蒸缁的基本概念和蒸储过程的基本计算方法。

学习要点：

（I）重点掌握的内容

1）两组分理想物系的气液平衡关系：

2）蒸储过程的原理：

3）两组分连续精播过程的计算（物料衡算与进料热状况的影响、理论板层数的计算与回流

比的影响、塔板效率）。

（2）应掌握的内容

1）简捷法求理论板层数：

2）塔高塔径的计和，塔板效率；

3）连续精缁装置的热量衡算。

（3）了解的内容

1）两组分非理想物系的气液平衡关系：

2）平衡蒸缁与简单蒸馀：

3）间歇蒸缁与特殊蒸馀。

与毕业要求的对应关系：

通过学习，使学生掌握蒸谭的原理、精谭过程计算和优化，掌握这种在工程应用中非常普遍

的一种实现混合物分离的分离方法。同时在学习过程中培养学生基本的工程设计的能力。

5、气体吸收

学习目的：通过本章的学习，掌握气体吸收的基本概念和低组成气体吸收过程的基本计算方

法。

学习要点：

（I）重点掌握的内容

1）气体吸收过程的平衡关系；

2）气体吸收过程的速率关系；

（2）应掌握的内容

I）费克定律和分子传质问题的求解方法：

2）双膜模型；

（3）了解的内容

1）吸收系数；

2）解吸（脱吸）

与毕业要求的对应关系：

通过学习，使学生掌握吸收过程的机理、吸收过程及设备的计算、吸收过程的因素分析。了

解吸收操作在生产中的应用与地位：理解生产过程中条件变化对工程操作所带来的影响以及因此

需要注意的问题，以实现高效、安全的生产。

6、液•液萃取

学习目的：通过本章的学习，掌握液•液相平衡在三角形图上的表示方法，会用三角形相图

上的表示方法，会用三角形相图分析液-液萃取过程中相及组成变化，能熟练应用三角形相图对

萃取过程进行分析、计算。

学习要点：

（I）重点掌握的内容

1）液-液相平衡关系：

2）萃取剂的选择：

3）单级萃取的三角形图解计算方法。

（2）应掌握的内容

多级错流和多级逆流萃取过程的计算；

（3）了解的内容

萃取设备的类型、结构特点及选用：

与毕业要求的对应关系：

通过本章的学习，使学生理解液•液萃取的原理及计算过程，旨在培养学生能够对安全工程

相关的各类物理、化学现象进行理论分析，明确问题涉及的参数、变量及其相互关系。

7、固体物料的干燥

学习目的：通过本章的学习，应熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题：

了解干燥过程的平衡关系和速率关系及干燥时间的计算。

学习要点：

（I）重点掌握的内容

1）湿空气的性质：

2）干燥过程的物料衡算与热量衡算

（2）应掌握的内容

1）干燥过程的平衡关系：

2）干燥过程的速率关系：

3）干燥器的主要型式和特点。

与毕业要求的对应关系：

通过本章的学习，使学生理解物料干燥过程中的物料衡算与热量衡和的计算方法，旨在培养

学生能够运用多学科知识的基本原理，分析确定方案的影响因素，证实解决方案的合理性。

（二）课程主要思政内容与学时分配

学

章节素质培学生任务

序主要教思政映时能力培养对应课

或知养教学

号学内容射内容分教学要求作业要自学要程目标

识点要求讨论

配求求

正确认识

中国贡献激发日常生专业教学目

熟悉化1：原中国在化

化工原理爱国情怀、文化活中化标（1）;

2理邨程的发工生产中

11.1课程的发自信和科学的工产品思政教育目

展历史的地位和

展历史世界观有哪些标（1）

作用

逐极计专业教学H

多级精馀培养学生基本掌握使用图具有科学算法与标(3):

25.5中理论板的工程设计的2解法计算理精神，理课后习题图解法思政教育目

计算能力论班成熟解局限性的优缺标(2)、14)、

点(5)

理解生产过程

温度和

中条件变化对

培养科学压力对

工程操作所带掌握低组成专业教学目

THIT，AL吸收过

低组分气来的影响以及气体吸收过标(5)：

2足本土情:果后门也程的平

36.5体吸收的因此需要注意程的基本计思政教育目

怀，具有衡关系

计算的问题，以实现算方法。标(4)

国际视野有何影

高效、安全的生

响

产.

五、课程学时安排

章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标

了解化工原理课程的内容和重

第1章绪论1课程目标1

点

非均相混合物的分掌握沉降分离和过海分离的原

第2章3课程目标1、2

离及固体流态化埋和计算方法

第3章蒸发4掌握单.效蒸发过程的计和方法课程目标1、3

第4章蒸储8掌握蒸储过程的基本计算方法课程目标1、4

掌握气体吸收的基本概念和低

第5章气体吸收8组分气体吸收过程的基本计算课程目标1、5

方法

应用三角形相图对萃取过程进

第6章液-液萃取4课程目标1、6

行分析和计算

六、实践环节及基本要求

实验项目名实验实验

序号学时基本要求学生任务

称性质类别

掌握回流操作的基本流

程，堂握全回流时的单板

掌握全回流、部分回流的

筛板塔精馀效率和全塔效率的测定方

测st原理,合理设计回流

12法，并了解全问流时精储设计必做

过程实验比，比较实际板数和理论

塔的操作情况，了解精馄

板数，完成相应思考题.

实际操作时的效率的测

定。

掌握填料塔压力降与空塔

填料塔吸收掌握实验原理，合理设计

气速U的关系，测定/p~u

22测量点，完成相应思考验证必做

过程实验曲线和体积传质系数，进

题。

行相关的计算。

掌握干燥器的使用方法和了解常压洞道式干爆器

干燥特性曲影响干燥速度的因素，同的结构与操作流程，掌握

3线测定实验2设计必做

时学会干燥速度曲线的测恒定条件干燥速率曲线

画方法。的测定方法。

掌握萃取综合实验装置的

流程、各组成部分的作用

及操作方法：掌握萃取过掌握萃取塔内的相平衡

萃取实验

42程分散相和连续相的选择过程，测定传质系数及其验证必做

原则，掌握萃取塔的操作随流速的变化情况。

和测定传质单元高度的方

法：

掌握测定管内流体阻力