《化工基础》教学大纲.doc

化工基础教学大纲一、课程基本信息课程编码：0801103B、0801104B 中文名称：化工基础 英文名称：Fundamentals of Chemical Engineering 课程类别：学科基础课 总 学 时：80 总 学 分：5 适用专业：化学 先修课程：高等数学、普通物理、物理化学 开课系部：应用化学系二、课程的性质、目标和任务 化工基础是一门探讨化工生产过程的基本规律，并应用这些规律解决生产实际问题；本课程是在学生先修高等数学、物理学及物理化学等课程基础上开设的一门专业基础课。本课程的任务是对学生进行化学工程学的教育，从而使学生掌握该学科的基础理论，熟悉化工生产过程的基本知识和进行小型实验的基本技能训练，同时了解化学工程学把科研成果转化为生产力的基本观点和方法。对于化学专业的开设化工基础课程，在教学过程中要突出流体流动过程、传热过程、传质过程和化学反应过程的基本理论和基础知识的教学任务，让学生了解化工生产中设备的材质选择、安全生产、三废治理等问题；培养学生初步具备管路设计、简单换热器设计、吸收塔与精馏塔设计、反应器评选与设计的能力。三、课程教学基本要求 本课程的学习要以高等数学、物理学、物理化学学习为基础，教师的教学方式以讲授为主， 而学生的作业则多以实践练习的形式出现。本课程是一门实践性很强的学科，因此学生从本课程中所获得的能力（生产技能和科研能力），仅仅靠理论的传输和认同是不可靠的，必须靠他们自身在生产环境中去实践、去体验。通过课堂教学、学生应掌握流体流动、传热、传质的基础理论、主要单元操作的基本原理和典型设备的工艺计算，建议课堂教学学时不少于80学时。四、课程教学内容及要求 第一章 绪 论（4学时）【教学目标与要求】1、了解化学工程中的一些基本概念。 2、理解过程速率的影响因素因素。 3、掌握物料衡算与能量衡算关系式的应用【教学重点与难点】 物料衡算与能量衡算关系式的应用。【教学内容】 1.1课程内容 1.2化学工业的分类 1.3化学工程中的一些基本概念 1.4物理量单位与量纲 第二章 流体流动（18学时）【教学目标与要求】1、了解流体静力学和动力学的基本规律。 2、理解理想流体和实际流体在流动时能量衡算方程及管路阻力计算。 3、掌握实际流体流动时伯努利方程及应用。【教学重点与难点】 1、流体流动规律，选择测量流体流速和流量的装置。2、流体输送所需功率，会进行管路阻力计算。3、实际流动的伯努利方程及应用。【教学内容】 2.1 一些基本概念2.1.1理想流体与实际流体2.1.2流体密度2.1.3流体压力及测量2.1.4流量和流速2.1.5定态流动与非定态流动2.2流体定态流动时能量衡算2.2.1流体定态流动时能量衡算。2.2.2伯努利方程及应用。2.2.3流体流量的测量。2.3实际流体的流动2.3.1黏度2.3.2流体流动的形态2.4流体在圆管内流动时阻力计算2.4.1滞流时的摩擦阻力2.4.2湍流时的摩擦阻力2.4.3局部阻力2.4.4管路计算2.5流体输送机械2.5.1离心泵 第三章 传热过程（12学时）【教学目标与要求】 1、了解热传导、对流传热基本概念。 2、理解热传导、对流传热基本原理。 3、掌握传热过程的计算。【教学重点与难点】 热传导、对流传热的基本原理，简单列管换热器的设计与计算。 【教学内容】 3.1概述 3.1.1化工生产中传热过程 31.2传热中的一些基本物理量和单位 3.1.3定态传热与非定态传热 3.2传导传热3.2.1 1fowllier定律3.2.2平面壁定态传热3.2.3圆筒壁的传导传热 3.3对流传热3.3.1对流传热机理3.3.2对流传热膜系数3.3.3对流传热膜系数的值 3.4热交换的计算3.4.1总传热方程3.4.2传热温差3.4.3强化传热过程的途径 3.5热交换器 3.5.1列管式换热器 3.5.2其他换热器 第四章 吸 收（13学时）【教学目标与要求】1、了解吸收的一些基本概念、亨利定律。 2、理解吸收机理、并能分析操作过程。 3、掌握填料吸收塔填料层高度的计算。【教学重点与难点】 吸收的机理，能分析操作过程，吸收塔工艺尺寸的计算。【教学内容】4.1概述4.1.1吸收类型4.1.2吸收操作条件4.2吸收的相平衡4.2.1亨利定律4.2.2用摩尔比表示的相平衡关系4.2.3气体在液体中的溶解度4.3吸收速率4.3.1双膜机理4.3.2菲克定律 4.3.3吸收速率方程 4.4填料吸收塔的计算 4.4.1填料层高度的计算式 4.4.2吸收塔中物料衡算的操作线方程 4.4.3传质单元数的计算 4.4.4传质单元高度的计算第五章 精 馏（13学时）【教学目标与要求】1、了解蒸馏过程的一些基本概念。 2、理解蒸馏基本原理。 3、掌握会进行精馏塔工艺尺寸的计算。【教学重点与难点】 精馏原理；精馏塔工艺尺寸的计算。【教学内容】 5.1精馏原理 5.1.1相对挥发度 5.1.2压力对气液平衡的影响 5.1.3以t-x-y相图表示的蒸馏过程 5.1.4以x-y相图表示的蒸馏过程5.2连续精馏5.2.1精馏的依据5.2.2精馏中物相组成的变化5.2.3回流比5.2.4连续精馏流程 5.3连续精馏理论塔板数的计算 5.3.1精馏段操作线方程 5.3.2提馏段操作线方程 5.3.3理论塔板数的图解求算 5.3.4理论塔板数的图解求算原理和逐板计算法 5.3.5回流比与精馏的关系 5.3.6捷算法求理论塔板数 第六章 均相反应动力学基础（6学时）【教学目标与要求】1、了解化学反应动力学的基本概念。 2、理解简单反应速率方程式及反应时间的计算。 3、掌握复杂反应的转化率、选择性和收率的计算。【教学重点与难点】 简单反应速率方程式，计算复杂反应选择性和转化率。【教学内容】6.1化学反应动力学的基本概念6.2简单反应速率方程式6.2.1 一级反应6.2.2 二级反应6.2.3 三级反应6.3简单反应和复杂反应 6.3.1转化率、选择性和收率 6.3.2复杂反应速率方程式第七章 均相反应过程（14学时）【教学目标与要求】1、了解化学反应器分类及反应器的选择。 2、理解化学反应过程的基本规律。 3、掌握各种类型反应器尺寸的设计。【教学重点与难点】 各种类型反应器尺寸的设计。【教学内容】7.1化学反应器的类型7.2间歇釜式反应器7.2.1间歇釜式反应器结构与操作特点7.2.2反应器容积计算7.3管式反应器7.3.1管式反应器特点7.3.2反应器容积计算7.4全混流反应器7.5返混及其对化学反应的影响7.6多釜串联反应器7.7反应器类型的比较和选择五、教学学时分配建议 化工基础课程教学学时数分配表 总学时：80      学分：5章节主要内容（章节标题）学时各环节学时分分配备注讲授实验实践讨论、习题课等第一章绪论44第二章流体流动与输送1818第三章传热1212第四章吸收1313第五章精馏1313第六章均相反应动力学基础66第七章均相反应过程1414六、教学策略与方法建议 采用启发式教育，联系生产实践启发学生，培养学生的自学能力及解决实际问题的能力， 精选教学内容，精讲多练，增加讨论课、习题课，调动学生的主观能动性。七、教材与学习资源建议教 材：福建师范大学、上海师范大学编. 化工基础（第四版) M. 北京:高教出版社, 2014年教学参考书及相关资源：王志魁编. 化工原理（第五版) M. 北京:化工出版社,2018年 林爱光编. 化学工程基础M. 北京:清华大学出版社, 1998年八、课程考核方式与成绩评定建议 本课程考核方式：考试 总成绩由3大部分构成： 总成绩=平时成绩占30%+期中考核成绩占20%+期末考核成绩占50%制 订：应用化学系 教研室：化学教研室执笔人：王卫兵 审订人：宋少飞61