化工原理 1.docx
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化工原理1
化工原理Ⅰ教学大纲
英文课程名称:
PrinciplesofChemicalEngineeringⅠ
课程编号：
05013010501302
总学时：
112（其中理论课学时：
90实验学时：
22）
总学分：
9
先修课程：
高等数学、大学物理、物理化学
适用专业：
轻化工程、林产化工、环境工程、环境科学、化学工程与工艺、制药工程等专业
开课单位：
轻化与环境工程学院化工原理教研室
执笔人：
王建成审校人：
张德祥
一、课程教学内容
绪论
本课程的性质与研究对象；贯穿本课程的三大定律；单元操作的研究方法；贯穿课程的主线－工程观点。
第一章流体流动
第一节流体静力学
相关物理量；静力学基本方程和应用。
第二节流体流动的基本方程
连续性方程；柏努利方程及应用。
第三节流体流动现象
流动形态；湍流的基本概念；管内流动的分析；边界层的概念。
第四节管内流动阻力
沿程阻力的计算通式及其用于层流；量纲分析法；湍流时的摩擦系数；非圆形管内的沿程摩擦损失；局部阻力损失；管内流动总阻力损失的计算。
第五节管路计算
简单管路；复杂管路。
第六节流量测量
变压头流量计；变截面流量计。
第二章流体输送机械
第一节离心泵
构造原理；主要性能参数；特性曲线及应用；工作点及流量调节；安装高度；选用、安装及操作的注意事项。
第二节往复泵
原理与构造；往复泵的特点。
第三节离心通风机
离心通风机；特性曲线。
第三章机械分离
第一节沉降
重力沉降原理；降尘室；离心沉降原理；旋风分离器。
第二节过滤
过滤的基本理论；过滤计算；滤饼洗涤；生产能力。
第三节离心分离
离心分离；离心沉降；离心过滤。
第四节固体流态化
基本概念；流化床的两种状态；流化床的主要特性；流化床的操作流速范围。
第五章传热
第一节概述
第二节热传导
傅立叶定律；导热系数；平壁的定态热传导；圆筒壁定态热传导。
第三节给热系数
给热系数的影响因素；流体作强制对流时的给热系数；蒸汽冷凝时的给热系数；液体沸腾时的给热系数。
第四节两流体间的热量传递
两流体通过间壁传热的分析；传热速率方程和传热系数；传热温差和热量衡算；传热效率－传热单元数法；壁温的计算。
第五节辐射传热
基本概念；热辐射的两个定律；两固体间的相互辐射；对流辐射联合传热。
第六章传热设备
换热器类型；列管式换热器及其选用设计；换热器的强化途径；其他换热器简介。
第七章蒸发
第一节概述
第二节单效蒸发与真空蒸发
单效蒸发的计算；蒸发过程中的温差损失；沸点升高与杜林规则；液柱静压力引起的沸点升高；真空蒸发。
第三节多效蒸发
多效蒸发的流程；蒸发器生产能力、生产强度和多效蒸发效数的限制；提高加热蒸汽经济程度的其他措施。
第四节蒸发设备
循环型蒸发器；单程型蒸发器。
第五节蒸发器生产强度及影响因素
第八章传质过程
第一节概述
化工生产中的传质过程；相组成的表示方法。
第二节扩散原理
基本概念和费克定律；一维稳定分子扩散；扩散系数。
第九章吸收
第一节概述
依据；吸收操作的目的；吸收操作流程及溶剂；吸收过程分类。
第二节吸收的基本理论
气液相平衡；传质速率方程。
第三节吸收（脱吸）塔的计算
吸收塔的物料衡算；吸收剂用量与最小液气比；填料层高度（低浓度气体）；传质单元高度与传质单元数；传质单元数划分依据；传质单元数的计算（平衡线为直线）；平衡线不为直线的传质单元数的计算；脱吸塔分析与计算。
第四节其他类型吸收
多组份吸收；化学吸收；非等温吸收。
第五节传质系数和传质理论
第十章蒸馏
第一节概述
第二节二元物系的汽液平衡
理想物系的汽液平衡；非理想物系的汽液平衡；挥发度与相对挥发度。
第三节蒸馏方式
简单蒸馏；平衡蒸馏；平衡级蒸馏和精馏原理。
第四节二元连续精馏的分析和计算
全塔物料衡算；塔板与进料板上的过程分析与简化；操作线方程；理论塔板数的计算；实际塔板数和塔板效率；回流比的影响及其选择；理论板数的捷算法；精馏塔的操作型问题。
第五节其他蒸馏方式
间歇蒸馏；恒沸蒸馏和萃取蒸馏。
第六节多元蒸馏
基本概念；多元物系的气液平衡；多元蒸馏的物料衡算；捷算法求理论塔板数。
第十一章气液传质设备
第一节板式塔
板式塔的主要类型结构和特点；板式塔的水力学性能；塔板负荷性能图。
第二节填料塔
填料塔与填料类型；水力学性能与传质性能；汽液传质设备的比较与选用。
第十三章干燥
第一节概述
第二节湿空气的性质及湿度图
湿空气的性质；空气湿度图；湿度图的用法。
第三节干燥器的物料衡算及热量衡算
湿物料含水量的表示方法；物料衡算；热量衡算；干燥过程计算与图解。
第四节干燥速率与干燥时间
湿物料所含水分的性质；干燥曲线与干燥速率曲线；干燥时间的计算。
第五节干燥器简介
盘架式干燥器；气流干燥器；喷雾干燥器。
第十四章其它传质分离过程
第一节超临界流体萃取
超临界流体；超临界流体萃取的过程。
第二节吸附
吸附剂；吸附平衡；吸附速率。
第三节膜分离
分离膜；反渗透纳滤、超滤和微滤概念。
二、实验内容
1、雷诺实验
2、柏努利方程实验
3、离心泵特性曲线的测定
4、传热实验
5、过滤实验
6、吸收实验
7、精馏实验
8、干燥实验
教学大纲说明书
一、课程的性质与任务
本课程是化工、轻化工各专业的一门必修的骨干技术基础课，通过本课程的学习，以及相应的专业课程的训练，要求学生建立工程观点，掌握有关单元操作的设计、教学、科研等工作。
二、课程与其他课程的联系与分工
本课程以高等数学、大学物理、物理化学为先修课程，是各专业有关生产过程设计课程的不可缺少的技术基础课。
三、各章内容的基本要求及重点、难点
第一章流体流动
基本要求：
掌握流体流动的基本原理、基本概念及有关计算；
重点：
静力学方程、柏努利方程、阻力计算、管路计算。
难点：
柏努利方程、阻力计算
第二章流体输送机械
基本要求：
掌握流体输送机械的选型与安装操作的注意事项。
重点：
离心泵性能参数与特性曲线、工作点与流量调节、安装高度、离心泵的选用、往复泵与离心泵的对比、全风压概念。
难点：
安装高度、全风压概念。
第三章机械分离及固体流态化
基本要求：
了解各种机械分离方法，掌握过滤的基本原理及有关计算，了解固体流态化的基本概念。
重点：
重力沉降速度、过滤速率方程、板框式过滤机与转筒真空过滤机的计算。
难点：
板框式过滤机与转筒真空过滤机的计算
第五章传热
基本要求：
掌握传热过程的基本原理、基本概念、基本计算，并能根据工程实际进行换热器的设计和选型。
重点：
热传导、对流传热系数、传热基本方程与传热计算、传热效率－传热单元数法、辐射传热。
难点：
传热基本方程与传热计算、传热效率－传热单元数法。
第六章传热设备
基本要求：
熟悉常用的各类传热设备及列管式换热器的设计与选型。
重点：
列管式换热器的设计与选型。
难点：
列管式换热器的设计。
第七章蒸发
基本要求：
掌握蒸发过程的基本概念和有关计算，了解蒸发过程的节能措施。
重点：
单效蒸发计算、温差损失、多效蒸发流程、提高生蒸汽经济性的方法。
难点：
温差损失、多效蒸发流程。
第八章传质过程导轮
基本要求：
了解工业传质过程、掌握相组成的表示方法。
重点：
费克定律、等分子反向扩散、单向扩散。
难点：
单向扩散。
第九章吸收
基本要求：
掌握吸收过程的基本原理、基本概念和基本计算，了解其他吸收方式。
重点：
气液平衡、传质速率方程、操作方程、最小液气比、传质单元数及填料层高度计算。
难点：
传质单元数及填料层高度计算。
第十章蒸馏
基本要求：
掌握二元蒸馏的基本原理、基本概念和基本计算，了解多元蒸馏与二元蒸馏的区别。
重点：
汽液平衡、二元精馏分析、恒摩尔流假设、理论板概念、最小回流比、进料热状态的影响及选择、理论板的确定。
难点：
二元精馏分析、理论板的确定。
第十一章汽液传质设备
基本要求：
掌握塔板和填料的结构和特性，了解板式塔和填料塔的水力学性能。
重点：
塔板类型及特性、板式塔的负荷性能图、常用填料及特性。
难点：
板式塔的负荷性能图。
第十三章干燥
基本要求：
掌握干燥过程的基本原理、基本概念和基本计算，了解常用干燥器。
重点：
湿空气的性质、t-H图及应用、干燥器的物料衡算与热量衡算、干燥速率与干燥时间。
难点：
湿空气的性质、干燥速率与干燥时间。
第十四章其他传质分离过程
基本要求：
熟知超临界萃取、吸附、膜分离过程的基本概念，了解有关特性。
重点：
超临界萃取、吸附、膜分离过程的基本概念。
难点：
超临界萃取、膜分离过程。
四、实验要求
1、雷诺试验观察层流、湍流两种流型，验证流型判据Re。
（演示）
2、柏努利实验考察流体流动时，位压头、动压头、静压头的相互转化关系。
（演示）
3、离心泵特性曲线的测定掌握特性曲线测定方法，熟悉离心泵的操作。
4、传热实验掌握对流传热系数α和总传热系数K的测定方法，了解螺旋槽管强化传热过程的效果。
5、过滤实验掌握过滤常数的测定方法，了解操作条件对过滤速率的影响。
6、吸收实验掌握吸收总传质系数Kya、Kxa的测定方法，了解吸收剂进口条件的变化对吸收效果的影响。
7、精馏实验了解精馏装置的结构和基本流程，掌握精馏塔的操作与调节，掌握塔效率与板效率的测定方法。
8、干燥实验了解气流干燥设备的基本流程和工作原理，掌握干燥速率曲线的测定方法。
五、学时分配建议
表1各章课堂教学与实验教学学时分配
讲课学时
实验学时
小计
绪论
1
1
第一章
10
2
12
第二章
6
3
9
第三章
8
3
11
第五章
11
3
14
第六章
3
3
第七章
7
7
第八章
3
3
第九章
10
4
15
第十章
13
4
17
第十一章
4
4
第十三章
9
3
12
第十四章
5
5
合计
90
22
112
六、推荐教材和主要参考教材
推荐教材
[1]谭天恩主编，《化工原理》（第三版），北京：
化学工业出版社，2006年。
（十一五国家规划教材）
参考教材
[2]陈敏恒主编，《化工原理》（第三版），北京：
化学工业出版社，2006年。
[3]天津大学编写，《化工原理》，天津：
天津大学出版社，2004年。
七、考核方式
分上下册考试，同时期末考试、实验、平时考核相结合。
其中，期末考试成绩占75%，实验成绩占15%，平时考核成绩占10%。
期末考试采取闭卷考试形式，百分制；平时考核包括作业和平时上课情况、小测验，百分制。
化工原理Ⅱ教学大纲
英文课程名称:
PrinciplesofChemicalEngineeringⅡ
课程编号：
0501308
总学时：
88（其中理论课72学时实验16学时）
总学分：
7
先修课程：
高等数学、大学物理、物理化学
适用专业：
应用化学、生物工程、材料化学、高分子材料工程、制药技术、过程设备与自动控制等各本科专业
开课单位：
轻化与环境工程学院化工原理教研室
执笔人：
张德祥审校人：
王建成
一、课程教学内容
绪论
化工过程与单元操作；本课程的性质与任务；物理量的单位与量纲；混合物浓度的表示方法；单元操作中常用的基本概念。
第一章流体流动
第一节流体静力学方程
流体的压力和密度；静力学基本方程和应用。
第二节管内流体流动的基本方程
流量与流速；连续性方程；实际流体的柏努利方程及应用。
第三节管内流体流动现象
粘度；流动类型与雷诺数；圆管内的速度分布。
第四节管内流体流动的阻力损失
层流时直管阻力损失；湍流时直管阻力损失；非圆管的当量直径；局部阻力损失；总阻力损失。
第五节管路计算
简单管路；复杂管路。
第六节流量的测量
测速管；孔板流量计；转子流量计。
第二章流体输送机械
第一节离心泵
工作原理与构造；主要性能参数及特性曲线；工作点及流量调节；气蚀现象与安装高度；类型与选用。
第二节往复泵
构造与工作原理；特点与流量调节。
第三节离心通风机
主要性能参数；特性曲线。
第三章沉降与过滤
第一节重力沉降
重力沉降速度；降尘室。
第二节离心沉降
离心沉降速度；旋风分离器。
第三节过滤
悬浮液的过滤；过滤的基本方程；恒压过滤；过滤设备。
第四章传热
第一节概述
传热基本方式。
第二节热传导
傅里叶定律；热导率；平壁的稳态热传导；圆筒壁稳态热传导。
第三节对流传热
对流传热方程；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关联式；流体有相变时的对流传热系数。
第四节两流体间传热过程的计算
热量衡算；传热平均温度差；总传热系数。
第五节热辐射
基本概念；热辐射的两个定律；两固体间的辐射传热。
第六节换热器
间壁式换热器列管换热器的选用计算；传热过程的强化。
第五章吸收
第一节概述
吸收操作应用；吸收过程的分类；吸收剂的选择。
第二节气液相平衡
平衡溶解度；亨利定律。
第三节吸收过程的传质速率
费克定律；分子扩散系数；双膜理论；总传质速率方程。
第四节吸收塔的计算
物料衡算；吸收剂用量与最小液气比；填料层高度的计算；解吸塔的计算。
第四节填料塔
塔的结构及填料性能；气液两相在填料层内的流动；塔径计算。
第六章蒸馏
第一节二元物系的汽液平衡
拉乌尔定律；理想溶液汽液相平衡；非理想溶液汽液相平衡。
第二节蒸馏与精馏原理
简单蒸馏与平衡蒸馏；精馏原理。
第三节二元连续精馏的分析和计算
全塔物料衡算；恒摩尔流假设；操作线方程与q线方程；理论板计算；回流比的影响及其选择；理论板数的简捷计算。
第三节间歇精馏
回流比恒定的操作；馏出液组成恒定的操作。
第四节恒沸精馏与萃取精馏
恒沸精馏；萃取精馏。
第五节板式塔
结构与类型；塔板上气液两相的流动现象；塔板效率。
第七章干燥
第一节湿空气的性质及I-H图
湿空气的性质；I-H图。
第二节干燥器的物料衡算及热量衡算
干燥器的物料衡算；干燥过程的热量衡算。
第三节物料的平衡含水量
干燥曲线；平衡含水量曲线；恒定干燥条件下的干燥速率和干燥时间。
第四节干燥器简介
盘架式干燥器；气流式干燥器。
二、实验内容
1、雷诺实验
2、离心泵特性曲线的测定
3、传热实验
4、过滤实验
5、吸收实验
6、精馏实验
教学大纲说明书
一、课程的性质与任务
本课程是应化、生工、材化、制药技术、过程设备与自动化等各专业的一门必修的骨干技术基础课，通过本课程的学习，以及相应的专业课程的训练，要求学生能从事所学单元操作的设计、教学、科研等工作。
二、课程与其他课程的联系与分工
本课程以高等数学、大学物理、物理化学为先修课程，是各专业有关生产过程设计课程的不可缺少的技术基础课。
三、各章内容的基本要求
第一章流体流动
基本要求：
掌握流体流动的基本原理、基本概念及有关计算。
重点：
静力学方程、柏努利方程、阻力计算、管路计算。
难点：
柏努利方程、阻力计算。
第二章流体输送机械
基本要求：
掌握流体输送机械的选型与安装操作的注意事项；了解往复泵与通风机的原理、性能及调节方法。
重点：
离心泵性能参数与特性曲线、工作点与流量调节、安装高度、离心泵的选用、全风压概念。
难点：
安装高度、全风压概念。
第三章沉降与过滤
基本要求：
了解重力沉降、离心沉降、过滤等分离方法，掌握重力沉降速度和恒压过滤的计算。
重点：
重力沉降速度、恒压过滤方程。
难点：
恒压过滤方程。
第四章传热
基本要求：
掌握传热过程的基本原理、基本概念、基本计算，并能根据工程实际进行换热器的设计和选型。
重点：
热传导、对流传热系数、传热基本方程与传热计算、辐射传热、列管式换热器的设计与选型。
难点：
传热基本方程与传热计算、列管式换热器的设计。
第五章吸收
基本要求：
掌握吸收过程的基本原理、基本概念和基本计算，了解常用填料及特性。
重点：
费克定律、等分子反向扩散、单向扩散、气液平衡、传质速率方程、操作方程、最小液气比、传质单元数及填料层高度计算。
难点：
传质单元数及填料层高度计算。
第六章蒸馏
基本要求：
掌握二元蒸馏的基本原理、基本概念和基本计算，了解间歇蒸馏恒沸精馏和萃取精馏，了解塔板结构与板式塔的负荷性能图。
重点：
汽液平衡、恒摩尔流假设、理论板概念、最小回流比、进料热状态的影响及选择、理论板的计算。
难点：
理论板的计算。
第七章干燥
基本要求：
掌握干燥过程的基本原理、基本概念和基本计算，了解常用干燥器。
重点：
湿空气的性质、I-H图及应用、干燥器的物料衡算与热量衡算、干燥速率与干燥时间。
难点：
I-H图及应用、干燥速率。
四、实验要求
1、雷诺试验观察层流、湍流两种流型，验证流型判据Re。
（演示）
2、离心泵特性曲线的测定掌握特性曲线测定方法，熟悉离心泵的操作。
3、传热实验掌握对流传热系数α和总传热系数K的测定方法，了解螺旋槽管强化传热过程的效果。
4、过滤实验掌握过滤常数的测定方法，了解操作条件对过滤速率的影响。
5、吸收实验掌握吸收总传质系数Kya、Kxa的测定方法，了解吸收剂进口条件的变化对吸收效果的影响。
6、精馏实验了解精馏装置的结构和基本流程，掌握精馏塔的操作与调节，掌握塔效率与板效率的测定方法。
五、学时分配建议
表1各章课堂教学与实验教学学时分配
讲课学时
实验学时
小计
绪论
2
2
第一章
12
1
13
第二章
6
3
9
第三章
6
3
9
第四章
13
3
16
第五章
12
3
15
第六章
13
3
16
第七章
8
8
合计
72
16
88
六、推荐教材和主要参考教材
推荐教材
[1]王志魁编，《化工原理》（第三版），北京：
化学工业出版社，2005年。
参考教材
[2]陈敏恒主编，《化工原理》（第三版），北京：
化学工业出版社，2006年。
[3]谭天恩主编，《化工原理》（第三版），北京：
化学工业出版社，2006年。
七、考核方式
闭卷考试，同时期末考试、实验、平时考核相结合。
其中，期末考试成绩占75%，实验成绩占15%，平时考核成绩占10%。
期末考试采取闭卷考试形式，百分制；平时考核包括作业和平时上课情况、小测验，百分制。
升级会员 