《化工原理》教学大纲

《化工原理》教学大纲

课程中文名称：化工原理

课程英文名称：PrinciplesofChemicalEngineering

课程编号：J1144/J1145

学分：5

学时：80（其中：讲课学时：80实验学时：0实践学时：0）

开课学期：第3、4学期

先修课程：大学物理、高等数学、物理化学

适用专业：生物工程

课程类别：专业基础课程/必修

使用教材：化工原理（一）（二）（第五版），陈敏恒等，国家规划教材。

开课单位：生物与制药学院

一、课程性质与课程目标

本课程为生物工程、制药工程专业的专业核心课程，为学位课。主要论述化学工

程中单元操作的基本原理，培养学生用自然科学的方法考察、解释和处理工程实际问

题，强调工程观点、定量运算和设计能力的训练，强调理论和实际相结合，培养分析

和解决工程问题的能力。具体课程目标如下：

（1）掌握化学工程中单元操作的基本原理和典型设备的工作原理；

（2）能够将化工原理的基本知识应用于•食品发酵、生物医药等领域生产单元操

作的设计与优化，识别、判断食品发酵、牛•物医药等领域生产中的复杂工程单元操作

存在的动量、能量和质量传递问题，并加以分析和有效表达。

二、课程目标对毕业要求的支撑关系

课程目标支撑的毕业要求指标点毕亚要求

课程目标1:掌握生物化学工程中单元操作的基本原理和典型设备的1.2掌握解决食品发酵、生物医药等领域复杂工程1工程知识

工作原理：问题所需的工程基础知识,能够针对生物加工过程

的革元操作和生化反应建立数学模型，得出关罐控

制参数.

课程目标2：能够将化工原理的基本知识应用于食品发酵、生物医药2.1能够运用数学、自然和学和生物工程的原理,2同期分析

等领域生产单元操作的设计与优化,识别、列断食品发醉、生物医药识别和判断影响产品施量、收率和转化效率的曲

等镇域生产中的复杂工程单元操作存在的动必、能管和质量传递问种、单元操作、生物化反应等关键环节的复杂工程

跑,并加以分析和有效表达.何题.

三'教学内容、教学进度及教学要求

学

时学生任务（用于及时分析课程目标达成度）

序

章节教学内容分教学要求

号

配作业要求课堂要求

（1）掌握流体静止平衡和运动教学重点：掌握流体在背道中流动的衡

的基本战律：挣压强、流体静

（1）流体流动中的质鼠守恒方程：机械找上任务：究方程.（课程目标1）

力学方程及其工程上的应用；

第一章（2）流体流动中的质量守恒方能守怛方程的应用观看税领并完成练习结合案例.进行简单管路和流

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流体流动程；机械能守恒方程式的内容

（2）流体流动类型的判据一层流和湍流找下课后作业：8-12题体阻力及流量的综合讨论，

及其应用.流体适宜流速的选

择及管路直径的确定：⑶流体在管路中的流动阻力的计算，（课程目标2）

（3）流体流动的内部结构：层简单管路和复杂管路的计算

流和湍流.流体在管路中流动（4）各种流量计的特点

时流动困力的产生原因及计尊教学难点：

方法；（1）流体弹力学荔木方程式的适用条件

（4）流体输送管路计算：及工程应用：质量守怛方程：柏努利方

（5）各种流*计的测状原埋。程；牛顿粘性定律的表达式、适用条件:

流体在管路中的流动阻力的计算；不同

结构背路的粒点，能修根据更杂管路的

特点，分配各支管中流体的流量；各种

流量计的工作原理和流址计律：

（2）并联管路.分支管路计算,

教学方法।

赛上或下混合式教学

（1）线上慕课或雨课堂视频预习

（2）线下PPT沸授,只发式教学，案

例教学

思政点：।1'通过打纲分析法的理论,

培界学生解决湍流机械能损失计算实际

工程问腮的胞力和素质・褚此训练学生

的逻辑思辨与.

（2）以“项嫉轸公式”的故事，作为爱

国主义、理想信念和科学精神的求材.

（1＞离心泵的结构和工作原教学重点：掌握决心泵的工作原理及特

理：（1）离心泵的工作原理

钱上任务:性曲线，（课程目标1）

（2）离心泵的性能参数及影响＜2）离心泵的特性曲线

因素、离心泵的特性曲线及应（3）熟心泵的工作点和流G调节观看视频并完成练习结合案例，进行流体阻力及泉

第二章

用：（4）离心系的安装高度及设得选星

2流体输送6我下课后作业：3-5遨选型的粽合讨论.（课程目标

（3＞忠心泉的工作点和流fit的教学难点：

机械

调节；（1）离心泉的基本结构、工作原理、操2）

（4）离心泵的操作要点及选型作特性、安装及选型：

计算，（2）时于汽蚀现软的理解，

教学方法।线上我卜混合式教学

（1）线上荔课或雨课堂视频预习

（2）线下PPT讲授.自发式教学，案

例教学

思政点：以离心泵气蚀等工程案例.强

调在系统设计计算中严格遵守设计标准

和行业规范,促进学生建立市仟意识和

职业道也感，

（1）过海操作的基本本念'过教学重点：掌握典型过活设备的工作原

注基本方程式及恒压恒速过沙（1）恒压过池的计算、过/常数的测定

找上任务:理.（课程目标D

方程式：<2）过漉设备板框各过帔机,叶漉机•

<2>过滤常数的测定方法；转筒真空过滤机的结构、特点及生产能观有视频并完成练习开展三种典型过渡及法过泄

（3）过滤设的的结构、特点及力的计算（设计型计算和操作型计算）

设下课后作业：3-5题特征的比技讨论,学会分析提

生产能力的计算，教学难点：

（1）过渡操作的原理、过渡荔木方程，高过渔生产能力的迨径。

第三章恒压过港的计算、过滤常数的测定：

（课程目标2））

流体通过（2）过滤携木方程式的推导及影响因素

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颗粒层的的分析.

流动教学方法：戏上设下混合式教学

（1）线上慕课或南课堂视频预习

（2）线下PPT讲授，鼾发式教学，案

例教学

思政点:通过固定床层的流体阻力问题.

领怡科学研究的任务是逋过现象发现本

质,培养学生的科学思维与创造性思维

能力.

教学重点掌握热传导和对流传热的基

(1)掌握热城传通的三种基本(1)热传导的基本原理，一难定态傅立

段上任务：奉原理，几种典型换书器的基

方式及特点'传热过程所遵循叶定律及应用，平壁和圆箭壁的检定热

的基本现律及传热过程分析计传导计算及分析观看觇领并完成练习本结构.(课程目标1)

算的基本方法1热传导的基本(2)对流传热的基本原理，牛顿冷却定

战下课后作业：8-10虺开展换热器结构以及件

原理，一维定态傅立叶定律及律,影响对流传热的主要因素：无相变

热操作性分析讨论,学会识

应用，平壁和圆筒瓒的稔定热时管内强制对流传热系数关联式及其应课后思考题3-5题

别、分析仪热所选择设备的依

传导计算及分析:用；Nu.Re.Pr.Gr等准数的物理意义及其

据、传热热阻的主要存在的位

(2)对流传热的班木原理，牛计算

戕、况化传热的方法，(课程

顿冷却定律，影响对流传热的(3)传热速率方程与热负荷计算，平均

目标2)

主要因素;无相变时管内强制传热温差计兑.总传热系数计律及分析.

对流传热系数关联式及其应壁温计算，传热面积计算，强化传热途

用:Nu、Rc,Pr,Gr等准数的物理径.传热操作型问题的分析方法与计算

意义及其计算；教学难点

(3》传热速率方程与热负荷计(1)单层、多层平壁热传导速率方程.

第六章

算，平均传热温差计算，总传12单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其

传热

热系数计算及分析,壁海计算.应用:

传热面枳计算,强化隹热途径,(2)对流传热系数的影响因素及因次分

传热操作型问题的分析方法与析法

计算.(3)换热器的能埴衡算，总传热速率方程

和总传热系数的计算.用平均温度差法

进行传热计算；，强化传热采取的途径：

(4)边界层概念的理斛，传热掾作型分

析及计算。

教学方法：线上战门昆合式教学

(1)线上恭课或雨课堂视域fft习

(2)线下PPT讲授，启发式教学，案

例教学

思政点

<1)引入大国工程案例(热管技术的应

用)，提升民族自豪感

（2）引入国内外科学家们的人物事迹，

科学探索精神的培养.

13）热阻讨论触入哲学思想：“两点论”

和“重点论”的统一

教学重点掌握吸收过程的川本原理及

（1）掌握吸收过程的汽液相平（1）掌押吸收过程的汽液相平衡关系.

找上任务：有关计算公式.（课程目标1）

衡关系，亨利定律表达式及相亨利定律表达式及相互关系,相平衡与

互关系，相平衡与吸收解吸的吸收解吸的关系观看视频并完成练习括合窠例迸行吸收塔操作性

关系；（2）对流传质概念：总传质系数与传质分析.如何提高吸收率的讨

（2）’对流传质概念：总传质系找卜课后作业：8-10题

分系数关系；气膜控制和液膜控制论。《课程目标2）

数与传痂分系数关系：气度控<3）吸收速率方程式的图示方法及其应武后思考鹿3-5SS

制和液腴控制：用，最小液气比概念与吸收剂用61确定

（3）吸收速率方程式：吸收过填科层高度计算.传质单元数和传质单

程操作线方程的推导，物理意元高度的定义及计算方法

义、图示方法及其应用.最小（4）吸收塔操作分析及设计型计KL择

第七章液气比概念与吸收剂用虹确作型计兑

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气体吸收定：填料层高度计兑,传质单教学难点

元数和传质维元高度的定义及（1）气体吸收过程的平衡关系：气体吸

计算方法；收过程的速率关系：低浓度气体吸收过

（4》吸收塔操作分析及设计型程的计算：

计算、操作型计算。（2）分子传质过程中“总体流动”概念的

理解：件炕单元高度与仲质单元数概念

的理解.

教学方法：线上设下混合式教学

（1）线上慕课或雨课堂视频预习

（2）黑下PPT讲授，启发式教学，案

例教学

思政点：

（1）国家的“双碳战略”,培养低碳、

环保等绿色工程理念，培养学生的节能

减排意识。

（2）哲学思想融入,主要矛盾和次要矛

质（双腹理论））

（1）掌握双组分物系的汽液相教学重点精谣原理，精播塔的延本结构

平衡：拉乌尔定律,气液相平（1）双组分物系的汽液相平衡：拉乌尔

及精做计算有关公式.（课程

衡图，气液和平衡有关定律、定律，气液相平衡图

线上任务:

定义表达形式：（2）掌握精筒原理，双山分理想溶液的目标1）

⑵掌握精储原理.并能运用精帽塔物料衡媒与掾作缥操作线方程，

观看税领并完成练习精瑞塔的选型、设计的讨论：

该原理分析耕慵过程；双组分q线方程的物理意义，图示和应用

找下课后作业：题

理想溶液的精储塔物料衡算与（3）双组分理想溶液的精储塔计竟及操8-10（课程目标2>

操作线，操作践方程，q线方作分析:恒摩尔液假设、理论板数确定、

课后思考超35SS必合案例进行精慵塔操作性分

程的物理意义,图示和应用：G小回流比计算、回流比膨响及选择、

析.回流比、塔效率的影响因

（3）双级分理想溶液的精储塔加料加热状态及选择、实际塔板数确定、

短（课程目标2）

计鲸乃婢作分析，恒摩尔流钗塔沌率与维板效率的定义及计爆

第八章设、理论板数确定、最小回流教学难点

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液体精微比计算、回流比膨响及选择、（1）两组分理根物系的汽液平衡关系；

加料加热状态及选择、实际塔蒸慵过程的原理；两组分连续精慵过程

板数确定、塔效率与单板效率的计算；

的定义及计算；⑵进料热状况参数q的理解.多侧线

（4）掌握精储掾作型向题的分的精帽塔理论板层数的求解.

析方法与计算。教学方法：（线上线下混合式）

<1）线上视频学习

（2）课堂讲授+案例教学；

教学方法：

赛上线下混合式教学

<1）线上幕课或雨课堂视频预习

（2）线下PPT讲授,启发式教学，案

例教学

思政点：

（1）粘慵在生物工程领域的应用工程，

热泵精储,分子将馅技术讨论，培养学

生的节能意识，

（2）“两弹一星”专家.精饰创始人余

国琮院士的事迹,科学精神的培养，

教学更点三角形相图的意义及应用.

（1）掌握三元体系的液-液相（1）三角形液-液平的相图，杠杆规则,

找上任务:（课程目标1）

平衡理论、平衡关系的表达形图解法进行萃取过程计算

式三角形相图及在萃取中的应（2）单级和多级错流率取过程的计算观有视频并完成练习能对萃取塔操作性进行分析，

用：

教学难点设下课后作业：3-5题掌握料液比对萃取率的影响

（2》单级和多级错流萃取过程（1）三角形液-液平衡相图，杠杆规则，规律，（课程目标2）

第十章的计簿.萃取剂用*的确定.萃取计算的三角形坐标图解法：课后思考题3-5虺

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液液萃取（2）三角形液-液平衡相图及应用

教学方法：线上战下混合式教学

<1）线上探课或雨课堂视叙预习

（2>戏下prr讲授，启发式教学

思政点，

绿色化工理念，节能，环保（萃取剂的

选择》.

（1）掌握「燥过程原理、目的教学重点卜燥过程原理，培浪图的应

及实施：（1）湿空气的性质：湿妗图,干爆过程

城空气的性质及计算，湿我上任务：用.（课程目标）

（2；的物料衡算与热仪衡算1

培图构成及应用：干燥过程中<2）干燥时间的计算观看规领并完成练习如何提高干燥速率、保证干燃

第十一章空气状态的确定：（3）干燥过<3）理想干操过程的计算

910发下课后作业：8-10虺质量的讨论。

固体干燥程的物料衡算和热量衡算：教学难点

（4）周体物料的干炭机理'干<1,湿空气的性而：湿始图,干怵过程课后思考题3-5题（课程目标2）

燥速率及恒定干燥条件下干燥的物料衡算与热量所算：理想干燥过程

时间的计算,理想干燥过程计计算:

算：（2）对露点温度，湿球温度，绝热泡和

湿度的理解.空气通过干燥系统后状态

的确定，湿物料中水分的划分.

教学方法：线上践下混合式教学

（1）线上恭课或雨课堂视颊预习

（2）畿下PPT讲授，启发式教学，案

例教学

思政点：

（1）废气循环，节能降耗工程观点的培

养.

（2）干燥在医药领域应用（喷雾，沸斶

床干煤》,培养工匠精神,创新杵神.

四、课程考核方式、成绩评定标准、课程目标达成度分值分布

考核方式包括期末考试、平时及作业情况考杳。期末考试采用闭卷笔试。

课程成绩=平时考核成绩X50%+期末考试成绩x50%.成绩的具体构成如下:

麻形式分值考核细则

课堂互动40随机提问、陵食练习.扁分100分.按40%计入平时成埼。

平六成作业30作业平均成绩按30%计入平时成绩。

结50%答到10签到20次以上者为满分.按10%计入平时成统。

系课成绩20件上测送成绩和足看视频成绩的总成指按30%计入平时成掩.

期末考试期末考试卷试卷葩型包括选择麴、堆空赵、捌新典、前答题和烧合计用超

100

50%而我绩号，以卷面成城的50%计入深包莒成统.

4.2成绩评定标准

课程目标占比平时成绩评定标准

课程目标50%优良中合格不合格

1课堂互动非常积极,课堂课堂互动积极，深堂枳分课堂互动较枳极，课堂积参与课堂互动，课堂枳课堂瓦动不枳极，课堂

枳分为分：280分分孑70分：；>i^O分：枳分760分：

课堂互动：利用雨课堂平台在课堂上发布练习，考核学生对专业暴础知识的掌握，芍核课程目标1的达成情况：

优良中