2023年化工原理教学大纲.docx
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1、2023年化工原理教学大纲 第一篇:化工原理教学大纲 化工原理课程教学大纲 上册102 学时,下册60 学时 一、课程性质、目的和任务 化工原理课程是化工类及相近专业的一门主要技术基础课,它是综合运用数学、物理、化学等基础学问,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。该课程教学水平的凹凸,对化工类及相近专业学生的业务素养和工程实力的培育起着至关重要的作用。 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、说明和处理工程实际问题,探讨方法主要是理论解析和在理论指导下的试验探讨,本课程强调工程观点、定量运
2、算和设计实力的训练、强调理论与实际相结合,提高分析问题、解决问题的实力。学生通过本课程学习,应能够解决流体流淌、流体输送、沉降分别、过滤分别、过程传热、蒸发、蒸馏、汲取、萃取和枯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。 二、教学基本要求 化工原理课程在第五、六学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分,其中课堂讲授部分由老师在教学支配学时内进行课堂教学,作为基本要求内容;学生自学部分由学生在老师的指导下,利用课外时间进行自学,作为一般要求内容;学生选读部分由学生根据自己的爱好及实力,进行课外选读,不作要求。 本课程教学支配总学时112学时
3、,其中上册102学时课堂讲授80学时,习题课18学时、课堂探讨2学时,机动2学时;下册60学时课堂讲授56学时,课堂探讨2学时,机动2学时。 本课程课件按照学时支配制作,每次课一个文件,内容包括每次课讲授内容,思索题及课后作业。每次课后留23个作业题,由学生独立完成,老师可根据状况布置综合练习题和支配习题探讨课。本课程每周支配课外答疑一次3小时。 三、教学内容 本课程主要内容包括: 1流体流淌。流体的重要性质;流体静力学;能量衡算方程及其应用;流体的流淌现象;流淌在管内的流淌阻力;管路计算;流量测量。 2流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调整以及安装;其他液体输送机械简介
4、;气体输送机械简介。 3机械分别与固体流态化。颗粒与颗粒床特性;重力沉降与离心沉降的原理和操作;过滤分别原理与设备。 4液体搅拌。搅拌器的性能和混合机理;搅拌功率简介。 5传热。传热概述;热传导;对流传热概述;传热过程计算;对流传热系数关联式;辐射传热简介;换热器简介。 6蒸发。蒸发设备、流程与操作特点;单效蒸发计算;多效蒸发简介。7传质与分别过程概论。质量传递的方式;传质设备简介。 8气体汲取。汲取过程的平衡关系;汲取过程的速率关系;低组成气体汲取的计算包 括物料衡算与操作线方程、汲取剂用量确实定、塔径的计算、传质单元数法计算填料层高度等;汲取系数简介;填料塔的结构与特点;填料塔的流体力学性
5、能。 9蒸馏。两组分志向溶液的气液平衡;精馏原理与流程;两组分连续精馏的计算包括理论板和恒摩尔流的概念、物料衡算和操作线方程、进料热状况的影响、理论板层数的计算、回流比的影响及其选择、塔高和塔径的计算等;板式塔的结构;板式塔的流体力学性能与操作特性。 10液-液萃取和液-固浸取。液-液萃取相平衡;萃取过程的计算;其他萃取技术简介;萃取设备。 11固体物料的枯燥。湿空气的性质及湿度图;枯燥过程的物料衡算与热量衡算;物料中所含水分的性质;枯燥曲线、枯燥速率与枯燥速率曲线;枯燥器。 12其他分别方法。结晶的基本概念;结晶过程的相平衡;结晶过程的动力学。 四、学时支配 注: 课堂讲授内容 学生自学内容
6、 学生选读内容 化工原理上册 绪论 2学时 第一章 流体流淌 22学时 第一节 流体的重要性质2学时 1.1.1 连续介质假定1.1.2 流体的密度 1.1.3 流体的可压缩性与不行压缩流体1.1.4 流体的黏性其次节 流体静力学3学时1.2.1 流量的受力1.2.2 静止流体的压力特性1.2.3 流体静力学方程1.2.4 流体静力学方程的应用第三节 流体流淌概述2学时1.3.1 流淌体系的分类1.3.2 流量与平均流速1.3.3 流淌型态与雷诺数第四节 流体流淌的基本方程3学时1.4.1 总质量衡算连续性方程1.4.2 总能量衡算方程1.4.3 机械能衡算方程的应用第五节 动量传递现象2学时
7、1.5.1 层流分子动量传递1.5.2 湍流特性与涡流传递1.5.3 边界层与边界层分别现象1.5.4 动量传递小结 第六节 流体在管内流淌的阻力4学时1.6.1 管流阻力计算的通式1.6.2 管内层流的摩擦阻力 1.6.3 管内湍流的摩擦阻力与量纲分析1.6.4 非圆形管的摩擦阻力1.6.5 管路上的局部阻力1.6.6 管流阻力计算小结第七节 流体输送管路的计算3学时1.7.1 简洁管路1.7.2 困难管路 1.7.3 可压缩流体管路的计算第八节 流量测量2学时1.8.1 测速管1.8.2 孔板流量计1.8.3 文丘里流量计1.8.4 转子流量计 第九节 非牛顿型流体的流淌1学时1.9.1
8、非牛顿型流体的流淌特性1.9.2 幂律流体在管内流淌的阻力 其次章 流体输送机械 第一节 概述1学时 2.1.1 流体输送机械的作用2.1.2 流体输送机械的分类其次节 离心泵8学时 2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构2.2.2 离心泵的基本方程式2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线2.2.4 离心泵在管路中的运行2.2.5 离心泵的类型与选择第三节 其他类型化工用泵3学时2.3.1 往复式泵2.3.2 回转式泵2.3.3 旋涡泵 2.3.4 常用液体输送机械性能比较第四节 气体输送和压缩机械4学时2.4.1 气体输送机械的分类 2.4.2 离心式通风机、鼓风和压缩机2.4.3 往复压缩
9、机 16学时 2.4.4 回转鼓风机、压缩机2.4.5 真空泵 2.4.6 常用气体输送机械的性能比较 第三章 非均相混合物分别及固体流态化 16学时 第一节 沉降分别原理及设备5学时3.1.1 颗粒相对于流体的运动3.1.2 重力沉降3.1.3 离心沉降 其次节 过滤分别原理及设备8学时3.2.1 流体通过固体颗粒床层的运动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程3.2.4 恒压过滤 3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6 过滤常数的测定3.2.7 过滤设备3.2.8 滤饼的洗涤3.2.9 过滤机的生产实力第三节 离心机1学时3.3.1 一般概念 3.3.2离心机的结构
10、和操作简介第四节 固体流态化2学时3.4.1 流态化的基本概念3.4.2 流化床的流体力学特性3.4.3 流化床的浓相区高度和分别高度3.4.4 气力输送简介 第四章 液体搅拌 第一节 搅拌器的性能和混合机理2学时4.1.1 搅拌设备 4.1.2 搅拌作用下流体的流淌4.1.3 混合机理4.1.4 其他类型混合器4.1.5 搅拌器的选型和进展趋势其次节 搅拌功率1学时4.2.1 搅拌功率的准数关联式4.2.2 均相系统搅拌功率的计算4.2.3 非均相物系搅拌功率的计算4.2.4 非牛顿型流体的搅拌功率第三节 搅拌器的放大1学时 4学时 第五章 传热 18学时 第一节 传热过程概述2学时5.1.
11、1 热传导及导热系数5.1.2 对流5.1.3 热辐射 5.1.4冷热流体接触热交换方式及换热器 5.1.5 载热体及其选择其次节 热传导3学时 5.2.1平壁一维稳态热传导5.2.2圆筒壁的一维稳态热传导第三节 换热器的传热计算4学时5.3.1 热平衡方程 5.3.2 总传热速率微分方程和总传热系数5.3.3传热计算方法 第四节 对流传热4学时 5.4.1对流传热机理和对流传热系数 5.4.2对流传热的量纲分析 5.4.3 流体无相变时的对流传热系数5.4.4流体有相变时的对流传热系数 5.4.5非牛顿型流体的传热第五节 辐射传热2学时5.5.1 基本概念和定律5.5.2 两固体间的辐射传热
12、第六节 换热器3学时 5.6.1间壁式换热器的结构形式5.6.2 换热器传热过程的强化5.6.3 传热过程强化效果的评价5.6.4 管壳式换热器的设计和选型 第六章 蒸发 第一节 概述 其次节 蒸发设备3学时6.2.1 循环型蒸发器6.2.2 单程型蒸发器 6.2.3 蒸发设备和蒸发技术的进展6.2.4 蒸发器的选型6.2.5 蒸发器的帮助设备第三节 单效蒸发的计算5学时6.3.1 物料衡算与热量衡算6.3.2 蒸发器的传热面积6.3.3 蒸发器的生产强度 10学时 6.3.4 加强蒸汽的节能措施第四节 多效蒸发2学时6.4.1 多效蒸发的基本流程6.4.2 多效蒸发的计算 6.4.3 多效蒸
13、发与单效蒸发的比较6.4.4 多效蒸发的相宜效数第五节 生物溶液的增浓0学时6.5.1 生物溶液的蒸发6.5.2 冷冻浓缩 下册 第七章 传质与分别过程概论 第一节 概 述2学时7.1.1 传质分别方法7.1.2 相组成的表示方法 其次节 质量传递的方式与描述3.5学时7.2.1 分子传质扩大7.2.2 对流传质7.2.3 相际间的传质第三节 传质设备简介0.5学时7.3.1 传质设备的分类与性能要求7.3.2 典型的传质设备 第八章 气体汲取 第一节 概 述0.5学时8.1.1 气体汲取过程与流程8.1.2 气体汲取的分类8.1.3 汲取剂的选择 其次节 汲取过程的相平衡关系1学时8.2.1
14、 气体在液体中的溶解度8.2.2 亨利定律 第三节 汲取过程的速率关系2.5学时8.3.1 膜汲取速率方程8.3.2 总汲取速率方程8.3.3 汲取速率方程小结第四节 低组成气体汲取的计算5学时8.4.1 物料衡算与操作线方程8.4.2 汲取剂用量确实定8.4.3 塔径的计算 8.4.4 汲取塔有效高度的计算第五节 汲取系数0.5学时 6学时16学时 化工原理 8.5.1 汲取系数的测定8.5.2 汲取系数的阅历公式8.5.3 汲取系数的准数关联式第六节 其他汲取与解吸1学时8.6.1 高组成气体汲取8.6.2 化学汲取8.6.3 解吸 第七节 填料塔3.5学时 8.7.1 塔填料 8.7.2
15、 填料塔的流体力学性能与操作特性8.7.3 填料塔的内件 第九章 蒸馏 18学时 第一节 概述0.5学时 其次节 两组分溶液的气液平衡1学时9.2.1 两组分志向物系的气液平衡9.2.2 两组分非志向物系的气液相平衡9.2.3 气液相平衡的应用第三节 单级蒸馏过程1学时9.3.1 平衡蒸馏9.3.2 简洁蒸馏 第四节 精馏多级蒸馏过程0.5学时9.4.1 精馏原理9.4.2 精馏操作流程 第五节 两组分连续精馏的计算10学时9.5.1 理论板的概念和恒摩尔流假定9.5.2 物料衡算与操作线方程9.5.3 理论板层数的计算9.5.4 回流比的影响及选择9.5.5 简捷法求理论板层数 9.5.6
16、几种特殊状况理论板层数的计算 9.5.7 连续精馏装置的热量衡算与精馏过程的节能9.5.8 精馏过程的操作型计算和调整第六节 间歇精馏1学时 9.6.1 回流比恒定时的间歇精馏9.6.2 馏出液组成恒定时的间歇精馏第七节 特殊精馏0.5学时9.7.1 恒沸精馏9.7.2 萃取精馏9.7.3 盐效应精馏第八节 多组分精馏概述0学时9.8.1 流程方案的选择9.8.2 多组分物系的气液平衡9.8.3 物料衡算及关键组分9.8.4 简捷法确定理论板层数第九节 板式塔3.5学时 9.9.1 塔板的类型及性能评价9.9.2 塔板的结构 9.9.3 板式塔的流体力学性能和操作特性9.9.4 板式塔工艺尺寸
17、的计算 第十章 液-液萃取和液-固浸取 第一节 液-液萃取概述0.5学时其次节 液-液相平衡1.5学时10.2.1 三角形坐标图及杠杆规则10.2.2 三角形相图10.2.3 萃取剂的选择 第三节 液-液萃取过程的计算3学时10.3.1 单级萃取的计算10.3.2 多级错流萃取的计算10.3.3 多级逆流萃取的计算10.3.4 微分接触逆流萃取的计算第四节 液-液萃取设备0.5学时10.4.1 萃取设备的基本要求与分类10.4.2 萃取设备的主要类型10.4.3 萃取设备的选择第五节 其他萃取技术简介0.5学时10.5.1 超临界流体萃取10.5.2 回流萃取10.5.3 化学萃取第六节 液-
18、固浸取0学时10.6.1 液-固浸取概述10.6.2 浸取过程中的平衡关系10.6.3 单级浸取10.6.4 多级逆流浸取10.6.5 浸取设备 第十一章 枯燥 第一节 湿空气的性质及湿度图2.5学时11.1.1 湿空气的性质11.1.2 湿空气的H-I图 其次节 枯燥过程的物料衡算与热量衡算2学时11.2.1 湿物料的性质 6学时 8学时 11.2.2 枯燥系统的物料衡算和热量衡算11.2.3 空气通过枯燥器时的状态转变11.2.4 枯燥系统的热效率第三节 枯燥速率与枯燥时间2.5学时11.3.1 物料中水分的性质 11.3.2 恒定枯燥条件下枯燥时间的计算11.3.3 变动条件下的枯燥过程
19、第四节 真空冷冻枯燥0学时11.4.1 真空冷冻枯燥原理11.4.2 冷冻枯燥过程11.4.3 冻干程序与冻干曲线第五节 枯燥器0.5学时11.5.1 枯燥器的主要型式11.5.2 枯燥器的设计第六节 增湿与减湿0学时 11.6.1 增湿与减湿过程的传热、传质关系11.6.2 空气调湿器与水冷却塔 第十二章 其他分别方法 2学时 第一节 结晶2学时 12.1.1 结晶的基本概念12.1.2 相平衡与溶解度12.1.3 结晶动力学简介12.1.4 工业结晶方法与设备12.1.5 结晶过程的计算其次节 膜分别0学时12.2.1 膜材料与膜组件12.2.2 膜分别过程的传递现象12.2.3 各种膜过
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