《化工原理》教学大纲（本科）.docx

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1、化工原理教学大纲课程英文名Principles of Chemical Engineering B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础课/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（-）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

2、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。本课程强调工程观点、定量计算、实验技能和设计，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

3、础。（二）专业教学目标1.培养学生工程观点、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。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 .掌握蒸镭的原理、精镭过程计算和优化，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

4、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、基本计算和主要设备。（三）思政教育目标L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

5、案，设计满足特定需求的系统、单元(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

6、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，采用课堂测验教学方式，培养学生理论知识的理解 与应用能力，并要

7、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)针对筛板塔精微过程实验、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课程目标对毕业要求的支撑程度(H、M、L)毕业要求1毕业要求2毕业要求3毕业要求n课程目标1HHML课程目标2HHML课程目标3HHML课程目标4HHML课程目标5HHML_注：1 .支撑强度分别填写H、M或L (其中H

8、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 将数学、自然科学、工程基础M掌握化工领域所需要的数学与自然科学 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 领域的复杂工程问题。科学问题。1-2掌握流体力学、热工基础等工程基础知 识，并能用于解决化工生产过程中的相关安 全问题1-3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 学等专业知识，并用于解决安全工程领域的 复杂工程问题。0.15毕业要求2：问题分析:能够 应 用数学、自然科和安全工程科 学的基本原理和方法，识别、 表达并

9、通，识别、表达并通过 中外文献检索、资料查中外文 献检索、资料查询及运用现代 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 安全检测、企业生产与经营、 工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复杂工职 业健康等方面的复杂工程问 题，以获得有效结论。2-1能够将数学、自然科学和工程科学的基 本概念运用到复杂安全工程问题的适当表述 中。2-2能够根据多学科知识的基本原理识别和 判断安全工程问题的关键环节和参数。0.202-3能够通过文献研究寻求复杂安全工程问 题的解决方案及其可替代方案。2-4能够运用多学科知识的基本原理，分析

10、确 定方案的影响因素，证实解决方案的合理性。毕业要求3：设计/开发解决方 案：能够设计针对安全工程领 域复杂工程问题的解决万案， 设计满足特定需求的系统、单 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。3-1能够针对安全工程领域中的复杂工程问 题设计解决方案。0.203-2具有综合运用安全理论和技术手段对特 定需求的化工单元操作进行设计的能力。0.303-3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。3-4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。毕业要求11：项目管理：理解 并掌握工程管

11、理原理与经济决 策方法，并能在多学科环境中 应用。11-1：理解工程活动中涉及的重要经济与管 理因素。11-2：能够运用工程管理基本原理策划、组 织和实施项目11-3：能够综合工程活动中的多学科因素， 进行合理决策。0.25四、课程主要内容与基本要求(-)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

12、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：（1）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

13、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，能够 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：（1）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

14、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，以及计算 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，掌握蒸储的基本概念和蒸储过程的基本计算方法。学习要点：（1）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）两组分连续精储过程的计算（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）塔高塔径的计算，塔板效率；3）连续精

15、微装置的热量衡算。（3） 了解的内容1）两组分非理想物系的气液平衡关系；2）平衡蒸储与简单蒸储；3）间歇蒸储与特殊蒸饵。与毕业要求的对应关系：通过学习，使学生掌握蒸储的原理、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。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：（1）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1）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

16、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：（1）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

17、） 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

18、干燥过程中的物料衡算与热量衡算的计算方法，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序 号章节 或知 识点主要教 学内容思政映 射内容学 时 分 配能力培养 教学要求素质培 养教学 要求学生任务对应课 程目标作业要 求自学要 求讨论11.1化工原理 课程的发 展历史中国贡献激发 爱国情怀、文化 自信和科学的 世界观2熟悉化工原 理课程的发 展历史正确认识 中国在化 工生产中 的地位和 作用日常生 活中化 工产品 有哪些专业教学目 标（1 ）;思政教育目 标（1）25.5多级精储 中理论板 计算培养学生基本 的工程设计

19、的 能力2掌握使用图 解法计算理 论班成熟具有科学 精神，理 解局限性课后习题逐板计 算法与 图解法 的优缺 点专业教学目 标（3）； 思政教育目 标、（4）、（5）36.5低组分气 体吸收的 计算理解生产过程 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。2掌握低组成 气体吸收过 程的基本计 算方法。培养科学 精神，立 足本土情 怀，具有 国际视野课后习题温度和 压力对 吸收过 程的平 衡关系 有何影 响专业教学目 标（5）； 思政教育目 标（4）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第1章绪论1了解化工原理课程的内容和重 点课

20、程目标1第2章非均相混合物的分 离及固体流态化3掌握沉降分离和过滤分离的原 理和计算方法课程目标1、2第3章蒸发4掌握单效蒸发过程的计算方法课程目标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第5章气体吸收8掌握气体吸收的基本概念和低 组分气体吸收过程的基本计算 方法课程目标1、5第6章液一液萃取4应用三角形相图对萃取过程进 行分析和计算课程目标1、6六、实践环节及基本要求序号实验项目名 称学时基本要求学生任务实验 性质实验 类别1筛板塔精编 过程实验2掌握回流操作的基本流 程，掌握全回流时的单板 效率和全塔效率的测定方 法，并了解全回流时精储 塔的操作情况，了解精储 实际操作时

21、的效率的测 定。掌握全回流、部分回流的 测量原理，合理设计回流 比，比较实际板数和理论 板数，完成相应思考题。设计必做2填料塔吸收 过程实验2掌握填料塔压力降与空塔 气速u的关系，测定/pU 曲线和体积传质系数，进 行相关的计算。掌握实验原理，合理设计 测量点，完成相应思考 题。验证必做3干燥特性曲 线测定实验2掌握干燥器的使用方法和 影响干燥速度的因素，同 日学会干燥速度曲线的测 画方法。了解常压洞道式干燥器 的结构与操作流程，掌握 恒定条件干燥速率曲线 的测定方法。设计必做4萃取实验2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 程分散相和连续相的选择 原则，掌握

22、萃取塔的操作 和测定传质单元高度的方 法；掌握萃取塔内的相平衡 过程，测定传质系数及其 随流速的变化情况。验证必做5管内流动阻 力测定实验2掌握测定管内流体阻力的 基本方法，联系理论知识， 对实验中的问题进行分 析，并能较熟练进行相应 试验操作。掌握实验原理，合理设计 测量点，完成相应思考 题。验证选做6离心泵特性 曲线测定实 验2掌握离心泵的四个性能参 数的测定，根据实验结果 图表熟练掌握离心泵特性 曲线和管路特性曲线的特 征。掌握实验原理，合理设计 测量点，完成相应思考 题。验证必做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定考核内

23、容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核包括到课率、 平时作业、答 疑情况及实验 报告成绩等每次课进行一次签到，未到一次要扣分，每 次作业均有相应的成绩，未交一次也要扣 分，取平均值，根据答疑情况会有相应的加 分；每次实验报告均有相应成绩，取平均值， 未交或实验未做者均要扣分10%+10%+30%期末考核闭卷试卷标准答案50%考核类别考查成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：1、化工原理，贾绍义、柴诚敬主编，高等教育出版社，2022年，第2版2、化工原理仿真实验，吴嘉主编，化学工业出版社，2001年，第1版（二）主要参考书：1、化工原理，谭天恩、窦梅、周明华等编著，化学工业出版社，2013年，第4版2、化工原理，王淑波、蒋红梅主编，华中科技大学出版社，2013年，第1版