化工原理教学大纲及教学知识点小结

化工原理教学大纲及各章知识点小结
一、课程代码
561
二、课程名称
（1）中文名：化工原理B
（2）英文名：Principles of Chemical Engineering (B)
三、课程管理院（系）及教研室
环境与生物工程学院，化学工程与工艺教研室
四、大纲说明
1、适用专业、层次
应用化学专业四年制本科
2、学时与学分数
80学时（其中理论教学56学时，实验24学时），5学分
3、课程的性质、目的与任务
化工原理是应用化学专业的一门主干课程，属工程科学，是用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。

研究方法主要是因次论指导下的实验研究法和数学模型法。

本课程强调工程观点、定量运算、实验技能、设计能力和模拟优化能力的训练，强调在理论和实际的结合中，提高分析问题、解决问题的能力。

本课程理论教学主要研究“三传”（动量传递、热量传递和质量传递）基础理论、主要单元操作的基本原理、典型设备的结构和工艺计算。

通过本课程理论的学习，使学生获得化学工程学的基础知识和基本技能。

本课程实验教学是化工原理课程理论联系实际的一个重要的教学环节。

其目的不仅是使学生巩固和加深对理论教学内容的理解，而且是使学生要在熟悉实验装置的基础上掌握一定的实验操作技能，通过对实验数据的分析、整理、归纳，培养学生处理工程技术问题和进行科学研究的能力。

4、先行、后续课程
本课程是应用化学专业学生在具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后必修的技术基础课，是化工原理课程设计、应用化学专业课程及毕业设计的基础。

5、考试方式与成绩评定
考试方式：理论课——笔试；实验课——现场操作。

成绩评定：理论课70％，实验课30％。

五、纲目
0 绪论（0.5学时）
化工单元操作历史梗概，本门课程的性质、地位和要回答的问题；单位和量纲；单元操作概念。

1 流体流动
[教学目的]
学习流体流动的宏观规律，理解流体流动的内部结构，掌握因次论指导下的实验研究法、阻力损失计算、流体输送管路计算，能够运用流体流动原理进行流速流量测量。

[教学重点与难点]
机械能衡算和阻力损失计算；流体流动内部结构和因次分析法。

[教学时数]
11.5学时
[教学方法与手段]
流体静力学和守恒原理等简单问题严格推导，湍流基本特征和阻力计算等复杂问题
简化处理，压强测量、管路计算和流速流量测量采用定性分析与定量计算相结合的方法，强化基本原理、基本方程工程应用训练。

在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授.
[教学内容]
1.1 概述
流体流动的两种考察方法；流体流动中的作用力；流体流动中的机械能。

1.2流体静力学
静压强在空间的分布；压强能和位能；压强的表示方法；压强的静力学测量方法。

1.3 流体流动中的守恒原理
质量守恒；机械能守恒；动量守恒×。

1.4 流体流动中的内部结构
流动的型态；湍流的基本特征；圆管内流体运动的数学描述。

1.5阻力损失
两种阻力损失；湍流时直管阻力损失的实验研究方法；直管阻力损失的计算式；局部阻力损失。

1.6流体输送管路的计算
阻力对管内流动的影响；管路计算；可压缩流体的管路的计算。

1.7流速和流量的测量
毕托管（测速管）；孔板流量计；转子流量计。

2 流体输送机械
[教学目的]
将流体力学原理应用于工程实际；将“流体输送机械”作为单元操作进行讨论。

[教学重点和难点]
离心泵（泵的选择和操作）；离心泵基本方程的推导和离心泵安装高度。

[教学时数]
4学时
[教学方法和手段]
讲解管路特性、离心泵基本方程、安装高度等内容应尽可能地运用和巩固“流体流动“一章已学过的原理和公式；从单元操作的目的着手，讨论达到输送目的所能调动的工程手段，探讨实现输送所需的设备或机械结构及其操作性能，以及能量使用的经济性等问题。

在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授。

[教学内容]
2.1概述
流体输送对输送机械的要求；管路特性曲线等
2.2离心泵
离心泵的工作原理；离心泵的特性曲线；离心泵的流量调节与组合操作；离心泵的安装高度；离心泵的类型与选用。

2.3往复泵
往复泵的作用原理和类型；往复泵的流量调节；
2.4其他化工用泵
非正位移泵；正位移泵；各类化工用泵的比较。

2.5气体输送机械
通风机；鼓风机；压缩机；真空泵。

3 沉降与过滤
[教学目的]
了解重力沉降、离心沉降，掌握过滤原理和过程计算。

[教学重点与难点]
沉降速度的计算；过滤原理和过程计算。

[教学时数]
4学时。

[教学方法与手段]
定性分析和定量推导相结合；在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授。

[教学内容]
3.1概述
非均相物系的分离；颗粒相对运动时所受的阻力。

3.2重力沉降
沉降速度；降沉室；悬浮液的沉聚。

3.3离心沉降
离心分离因素；离心沉降速度；旋风分离器；悬液分离器；沉降离心机。

3.4过滤
悬浮液的过滤；过滤速率的基本方程；恒压过滤；过滤设备。

4传热
[教学目的]
掌握传热一般规律，能分析影响传热的各种因素；合理选择和设计传热；合理操作和调节传热。

[教学重点和难点]
各种传热过程数学描述和计算；沸腾给热和冷凝给热过程数学描述，管壳式换热器设计和选用。

[教学时数]
10学时
[教学方法和手段]
从传热操作的目的着手，讨论达到传热目的所能调动的工程手段，分析影响传热的各种因素，探讨实现传热所需设备的设计、操作与调节，以及能量利用的经济性等问题。

在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授。

[教学内容]
4.1概述
传热过程中的冷热流体接触方式；载热体及其选择；传热过程。

4.2热传导
傅立叶定律和导热系数；通过平壁的定态导热过程；通过圆筒壁的定态导热过程；通过多层壁的定态导热过程。

4.3对流给热
对流给热过程分析；对流给热过程的数学描述；无相变的对流给热系数的经验关联式。

4.4沸腾给热和冷凝给热
沸腾给热；沸腾给热过程的强化；蒸气冷凝给热；冷凝给热系数；影响冷凝给热的因数及强化措施。

4.5热辐射
固体辐射；气体辐射。

4.6传热过程的计算
传热过程的数学描述；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；“管式换热器的选用与操作模拟”计算机辅助计算。

4.7换热器
间壁式换热器的类型；管壳式换热器的设计和选用；换热器的强化和其他类型。

5 气体吸收
[教学目的]
掌握吸收一般规律，能分析影响吸收的各种因素；合理选择和设计吸收；合理操作和调节吸收。

[教学重点和难点]
低含量气体吸收过程数学描述和计算；扩散与单相传质。

[教学时数]
8学时
[教学方法和手段]
从吸收操作的目的着手，讨论达到吸收目的所能调动的工程手段，分析影响吸收的各种因素，探讨吸收过程的选择与设计、操作与调节，以及能量利用的经济性等问题。

在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授。

[教学内容]
5.1概述
气体吸收的目的、原理及实施方法；解吸过程的经济分析（包括吸收剂的选择）。

5.2气液相平衡
平衡溶解度；相平衡与吸收过程的关系。

5.3扩散与单相传质
双组分混合物中的分子扩散；扩散系数；对流传质；物质传递与动量、热量传递的类比；对流传质理论。

5.4相际传质
相际传质速率；传质阻力的控制步骤与界面含量。

5.5低含量气体吸收
吸收过程的数学描述；传质单元数的计算方法。

5.6吸收塔的计算
吸收塔的设计型计算；吸收塔的操作型计算。

5.7填料塔
填料塔的结构与性能；汽液两相在填料层内的流动；塔径的计算；填料塔的附件。

6蒸馏
[教学目的]
掌握精馏一般规律，能分析影响精馏的各种因素；合理选择和设计精馏；合理操作和调节精馏。

[教学重点和难点]
双组分精馏过程数学描述和计算；精馏过程的其它类型，间歇精馏。

[教学时数]
10学时
[教学方法和手段]
从精馏操作的目的着手，讨论达到精馏目的所能调动的工程手段，分析影响精馏的各种因素，探讨精馏过程的选择与设计、操作与调节，以及能量利用的经济性等问题。

在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授。

[教学内容]
6.1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。

6.2双组分溶液的气液相平衡
理想物系的气液相平衡；非理想物系的气液相平衡。

6.3平衡蒸馏与简单蒸馏
平衡蒸馏；简单蒸馏。

6.4精馏
精馏过程；精馏过程的程数学描述的基本方法；塔板上过程的数学描述；精馏过程的两种解法；精馏塔的操作。

6.5双组分精馏的设计型计算
理论板数的计算；回流比的选择；加料热状态的选择；双组分精馏过程的其它类型；平衡线为直线时的理论板的解析计算。

6.6双组分精馏的操作型计算
精馏过程计算的操作型计算；精馏塔的温度分布和灵敏板；“二元精馏设计与操作模拟”计算机辅助计算。

6.7间歇精馏
间歇精馏过程的特点；保持馏出液组成恒定的间歇精馏；回流比保持恒定的间歇精馏。

6.8恒沸精馏与萃取精馏
6.9板式塔
7 干燥
[教学目的]
掌握干燥一般规律，能分析影响干燥的各种因素；合理选择和设计干燥；合理操作和调节干燥。

[教学重点和难点]
干燥静力学、速率和过程计算；干燥过程的热量衡算与热效率。

[教学时数]
4学时
[教学方法和手段]
从干燥操作的目的着手，讨论达到干燥目的所能调动的工程手段，分析影响干燥的各种因素，探讨干燥过程的选择与设计、操作与调节，以及能量利用的经济性等问题。

在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授。

[教学内容]
7.1概述
固体去湿方法和干燥过程；对流干燥流程及经济性。

7.2干燥静力学
湿空气的状态参数；湿空气状态的变化过程；水分在气－固两相间的平衡。

7.3干燥速率与干燥过程计算
物料在定态空气条件下的干燥速率；间歇干燥过程的计算；连续干燥过程的一般特性；干燥过程的物料衡算与热量衡算；干燥过程的热效率；连续干燥过程设备容积的计算方法。

7.4干燥器
干燥器的基本要求；常用对流式干燥器；非对流式干燥器。

建议教材与教学参考书
1.陈敏恒、从德滋、方图南等编《化工原理》上、下册（第二版），北京：化学工业出
版社，1999.6
2.天津大学化工原理教研室编《化工原理》上、下册(第二版)，天津：天津科技出版社,1996.3
3.陈维纽主编《传递过程与单元操作》，杭州：浙江大学出版社,199
4.8
4.李炽章编著《化工原理计算机辅助计算》，上海：华东理工大学出版社,1991.6
5.丛德滋等编《化工原理详解与练习》，北京：化学工业出版社,1988.3
6.陈同芸等编《化工原理实验》，上海：华东理工大学出版社，1989.1
7.华东理工大学化工原理教研室编《化工原理实验图像仿真系统》，华东理工大学出版社，1991.9
8. 王志魁主编，化工原理（第三版），北京，化学工业出版社，2005.1。