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教学大纲
化工原理教学大纲
一、课程名称:化工原理 (Principal of Chemical Engineering)
二、学时及学分: 108学时,7.5学分
三、适用专业、年级:适于化学工程与工艺、制药工程本科专业,大学二年级下半学年所开课程。
四、课程性质、地位、任务和作用
       化工原理课程是化学工程与工艺类及相近专业的一门技术基础课,它在基础课和专业课之间,起着承前启后,由理及工的桥梁作用。
       本课程在学生学完了《高等数学》、《大学物理》、《化工数学》、《物理化学》等先修课程后开设。 
       本课程的主要任务,是用自然科学原理考察、解释和处理化工生产中流体流动过程、工业传热过程、吸收、精馏、干燥等化工单元操作的基本原理,典型设备及其计算(包括选型)方法,以培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。 
       本课程强调工程观点、定量计算和工程设计(研究)能力的训练,强调处理工程问题的方法论,强调理论与实践的结合,除了为后续课程的学习打下必要的工程知识基础外,对培养学生具有正确的方法论和辩证唯物主义观点,也有重要的作用。
五、课程目标 
       1、通过本课程知识的系统学习,培养学生的工程观点和解决工程实际问题的能力,包括对化工生产中流体流动与传热过程进行工程计算的能力、正确运用工程图表的能力和运用技术经济观点分析、解决工程实际问题的能力。 
       2、通过本课程方法论的学习,如数学模型方法、实验研究方法、微元分析方法、物料(热量)衡算方法、量纲分析方法、试差计算方法和图解计算方法等,使学生具备在不同场合选用不同方法处理工程问题的能力。 
       3、通过对基本原理、工程计算和典型设备的讲授,培养学生从过程的基本原理出发、观察、分析、综合、归纳众多影响因素,从中找出问题的主要方面,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。 
       4、通过本课程学习,培养学生的自学能力和独立工作能力。能根据所处理问题的需要,寻找、阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。
六、课程主要内容
       (一)主要内容( 本门课程章节)
       绪  论
       化工生产过程与单元操作
       单位及单位换算
       物料及热量衡算
       第一章  流体流动
              第一节  流体静力学基本方程
                            静压强及性质;静力学基本方程;静力学基本方程式的应用。
              第二节  流体流动中的守恒原理*
                            质量守恒及连续性方程;机械能守恒;动量守恒
              第三节  流体流动中的守恒原理
                            流动形态;湍流时的层流内层和过渡层;圆管内流动的数学描述;园管内流动的速度分布;边界层及边界层脱体。
              第四节  阻力损失*
                            层流时的直管阻力损失,湍流时的直管阻力损失的实验研究方法,因次分析方法和π定理;局部阻力损失。
              第五节  管路计算**
                            串并联概念,简单管路及复杂管路计算。
              第六节  流速及流量测定
                            皮托管;孔板流量计;文丘里流量测量;转子流量计。
 
       第二章  流体输送机械
              第一节  概述
                            泵与风机在化工中的应用,泵与风机分类。
              第二节  离心泵*
                            离心泵的工作原理及主要部件;功率和效率;离心泵的性能曲线;流量调节;离心泵的组合操作;离心泵的实装高度;离心泵的类型与选用。
              第三节  其它类型泵
                            径复泵、旋涡泵等其它及其在化工中的应用。
              第四节  气体输送与压缩机械
                            离心式通风机;鼓风机和压缩机;罗兹风机等。
       第四章  流体通过颗粒床层的流动
              第一节  概述
              第二节  颗粒床层特性
              第三节  床层压降
              第四节  过滤*
                            过滤原理;过滤数学描述;过滤时间与滤液量的描述;滤饼洗涤。
              第五节  过滤设备及操作
 
       第五章  颗粒沉降及流态化
              第一节  概述
              第二节  颗粒的沉降运动*
                            流体对固体颗粒的绕流;静止流体中颗粒的自由沉降;
              第三节  沉降分离设备
                            重力沉降设备;离心沉降设备。
              第四节  固体流态化技术
                            基本概念;实际流化现象;流化床的主要特性;流化床的操作范围;
       第六章  传热
              第一节  概述  
                            概述;传热过程
              第二节  热传导
                            傅立叶定律和导热系数;通过平壁的定态导热过程;圆筒壁、多层壁的定态导热过程
              第三节  对流给热* 
                            过程分析;数学描述;固次分析;α的经验关联式。
              第四节  沸腾给热与冷凝给热
                            过程分析;沸腾给热过程的强化;蒸汽冷凝给热;冷凝给热系数;影响冷凝给热的因素及强化措施。
              第五节  热辐射  固体辐射
              第六节  传热过程的计算**
                            数学描述;传热过程基本方程式;换热器的设计型计算;换热器的操作型计算;传热单元法;非定态传热过程的拟定态处理;变系数的传热过程计算。
              第七节  换热器
                            间壁式换热器的类型;管壳式换热器的设计算选用;其它类型换热器。
       第八章  气体吸收
              第一节  概述
                            气体吸收的目的、原理及实施方法;解吸的方法;吸收一解吸过程的经济分析(包括吸收剂选择)
              第二节  气液相平衡  *
                            享利定律、相平衡常数的换算方法吸收过程的关系。
              第三节  单相与相际传质
                            分子扩散与费克定律;等分子反向扩散,单向扩散的概念;对流传质与有效膜模型;相际传质;传质分系数与总系数的关系,传制速率方程,传质推动与传质系数的关系。溶解度对两相传质阻力分配的影响。
              第四节  吸收过程数学描述*
                            等温吸收数学描述的方法;HOG、NOG的意义;计算NOG的对数平均推动力法和吸收因数法;物料衡算及操作线的含义。
              第五节  吸收过程设计*
                            吸收过程设计中参数的选择,指定分离要求下的最小液气比;画操作线分析吸收流程的方法;返混及其过程的影响。
              第六节  吸收操作**
                            操作型问题的命题和解法,影响吸收结果的操作用因素分析
              第七节  化学吸收
                            化学反应对吸收相平衡的影响;化学反应对吸收速率的影响。
       第九章  精馏
              第一节  概述
                            蒸馏操作的目的、原理及实施方法;蒸馏操作的费用及操作压强的选择。
              第二节  双组分溶液的汽液相平衡*
                            相律的应用;理想溶液的汽液相平衡及泡、露点计算;相对挥发度,平衡蒸馏与简单蒸馏的数学描述及过程计算。
              第三节  精馏*
                            精馏原理;回流及其对精馏过程的影响;过程数学描述;恒摩尔流的简化假设,理论板和板效率,加料板上的过程分析;控制体物料衡算和操作线方程。
              第四节  双组分精馏的设计型计算*
                            精馏设计型计算的命题;理论板数的逐板计算法;**用图解法分析精馏过程的方法;全回流和最少理论板数;最小回流比,加料热状态和回流的选;温度、总压对平衡的影响;相平衡与择;双组分精馏的其它类型
              第五节  双组分精馏的操作型计算*
                     精馏操作型计算的命题及计算方法;分离能力和物料衡算对精馏操作的制约和调节;灵敏板的概念。
              第六节  间歇精馏**
                     间歇精馏过程的特点及应用场合;过程的数学描述,过程的方算方法,恒沸精馏与萃取精馏的基本概念。
 
       第十章  气液传质设备
              第一节  板式塔*
                     板上的气液接触状态;塔内非理想流动及其改善;漏液、液泛及有效操作范围(负荷性能图);*常用塔板型式及其主要特性;筛板塔的计算及结构参数的调整;效率的名种表示方法及其应用。
              第二节  填料塔*
                            常用填料及其特性(比表面积、空隙率,、填料因子等);气液两相在填料塔内的流动、压降、最小喷淋密度和液泛现象;塔径计算;填料塔内的传质(传质系数及HETP);填料塔与板式塔的比较。
 
       第十三章  热质同时传递过程
              第一节  概述
                            传热、传质过程的相互影响及传递方向的递转。*
              第二节  气液直接触的传热和传质
                            过程的传递方向;过程的极限(湿球温度与绝热饱和温度);凉水过程的数学描述及逐段计算法。**
       第十四章  固体干燥
              第一节  概述
                            固体干燥的目的、原理及实施。
              第二节  干燥静力学*
                            温空气的状态参数及其计算;I—H图及其应用;水分在气固两相间的平衡。
              第三节  恒定气流条件下物料的干燥速率及临界含水量。
              第四节  干燥过程的计算*
                            间歇过程的干燥时间;连续干燥过程的特点;物料衡算,热量衡算及热效率。
              第五节  常用干燥设备
                            选型原则;常用干燥设备的主要组成部分及其特性。
                     (二)各章节重点、难点、深度
                     *  为重点内容
                     ** 为难点内容
                     (三)课内学时分配及作业布置
 
                     (四)课内实验名称及学时分布