西大化工原理大纲

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；H OG、N OG的意义；计算N OG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
章次讲课习题讨论课上机课及实践
课
习题数目
第一章流体流动
第二章流体输送机械第四章流体通过颗粒层流动
第五章颗粒沉降及流态化
第六章传热
第八章气体吸收
第九章液液精馏
第十章气液传质设备第十二章热质同时传递第十三章固体干燥18
10
8
6
16
14
16
8
4
8
2
2
2
2
35
11
12
9
35
18
17
7
9
合计108 8 153
（四）课内实验名称及学时分布
序号实验名称学时
1 2 3 4 5 6 7 8 直管摩擦系数的测定
局部阻力系数的测定
离心泵的操作与性能测定
过滤常数的测定
传热系数的测定
精馏HETP、及η的测定
吸收塔流体力学性能及传质系数测定
干燥速度曲线的测定
4
4
4
4
4
6
6
4。