化工原理学10学时
《化工原理》教学大纲
《化工原理》教学大纲课程编号：13ZJ091408课程名称：化工原理总学时：54一、说明（一）《化工原理》的课程性质：化工原理是应用化学专业的必修课程。
化工原理是化学化工类专业的一门紧密联系化工生产实际的课程，是一门重要的工程技术基础课程。
（二）《化工原理》教材及授课对象：教材：化工原理编者：王志魁等授课对象：化学工程与工艺（三）《化工原理》的课程目标（教学目标）：开设本课程之目的是使学生了解化工生产中的基础知识、工艺原理、从化学到化工生产所涉及的有关问题和解决问题的途径，以及运用经济技术观点综合处理问题的方法，从而达到综合分析和解决问题的能力。
为学生在今后的工作中正确地联系化工生产实际打下基础。
（四）《化工原理》课程授课计划（包括学时分配）：（五）考核要求：本课程的考试重点是流体动力学、传热、吸收、精馏等基础理论知识及应用。
考试要求分二个层次：掌握、了解。
成绩评定：成绩评定严格按平时占30%（包括学习态度和平时作业）；期末成绩占70%。
二、教学内容第一章绪论主要教学目标：掌握物料衡算的概念；掌握压强各种单位之间的换算教学方法及教学手段：板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：单位换算一、化工原理课程研究内容、特点和学习要求二、单位制度及单位换算第二章流体流动主要教学目标：掌握流体静力学；掌握理想流体和实际流体稳定流动时的；伯努利方程及其应用。
教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：能量衡算；伯努利方程及其应用第一节流体静力学一、流体的压力二、流体的密度与比体积三、流体静力学基本方程式四、流体静力学基本方程式的应用第二节流体流动的基本方程式一、流量与流速二、稳态流动与非稳态流动三、连续性方程式四、柏努利方程式五、实际流体的柏努利方程第三节管内流体流动现象一、粘度二、流动类型与雷诺准数三、流体在圆管内的速度分布第四节管内流体流动的摩擦阻力损失一、直管中流体摩擦阻力损失测定二、层流时摩擦阻力损失计算三、湍流时直管阻力损失计算四、流体在非圆形直管内的流动阻力五、局部阻力损失第五节管路的计算一、简单管路二、复杂管路第六节流量的测量一、测速管二、孔板流量计三、转子流量计第三章流体输送机械主要教学目标：了解离心泵的构造，掌握工作原理、性能参数教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：离心泵的选择与安装第一节离心泵一、离心泵的工作原理二、离心泵主要部件三、离心泵的主要性能参数四、离心泵的特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节六、离心泵的汽蚀现象与安装高度七、离心泵的类型与选用第二节其它化工用泵一、往复泵二、正位移泵三、非正位移泵第三节气体输送机械一、离心通风机二、鼓风机与压缩机三、真空泵第四章沉降与过滤主要教学目标：掌握非均相分离的方法，理论计算关系式，了解分离设备的构造、工作原理等教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：沉降、过滤计算第一节概述一、非均相物系的分离二、颗粒与流体相对运动时所受的阻力第二节重力沉降一、沉降速度二、降尘室三、悬浮液的沉聚第三节离心沉降一、离心分离因数二、离心沉降速度三、旋风分离器第四节过滤一、悬浮液的过滤二、过滤基本方程式三、恒压过滤四、过滤设备第五章传热主要教学目标：掌握间壁式换热方式；掌握热传导基本方程、平面壁和圆筒壁的；掌握总传热方程及传热系数、稳定传热的平均温度差；了解对流传热机理、对流传热方程；熟悉强化传热途径教学方法及教学手段：板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：传导传热计算；总传热方程及传热系数第一节概述一、传热过程的应用二、传热过程第二节热传导一、傅里叶定律二、热导率三、平壁的稳态热传导四、圆筒壁的稳态热传导第三节对流传热一、对流传热方程和对流传热系数二、影响对流传热的因素三、对流传热的特征数关系式四、对流传热系数的经验关联式第四节传热计算一、热量衡算二、传热平均温度差三、总传热系数四、稳定传热的计算第五节辐射传热一、基本概念二、物体辐射能力与斯蒂芬－波尔兹曼定律三、克希霍夫定律四、两固体间的辐射传热第五节换热器一、换热器的分类二、间壁式换热器三、列管式换热器的选用四、系列标准换热器的选用步骤五、间壁式换热器强化传热的途径第六章吸收主要教学目标：了解吸收在化工生产中的应用；掌握吸收操作线方程，最小液气比计算；了解物理吸收与化学吸收的概念；掌握用摩尔分率和比摩尔分率表达的相组成；了解吸收机理；展我双膜论要点和强化吸收途径；掌握吸收的基本运算关系式。
2010版0303121《化工原理》教学大纲及课程简介(40学时)
课程代码：0303121课程英文名称：Principles of chemical engineering课程类别：专业基础课课程负责人：尚海涛化工原理教学大纲（总学时：40讲课学时：40实验学时：0）一、课程教学目的通过该课程的学习，使学生了解化工单元操作过程的液体输送、热量传递和质量传递基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设备的设计计算，建立化工单元操作的概念，掌握单元操作过程的分析问题和解决问题的基本方法；另一方面为后续相关课程奠定一定的理论基础。
二、课程教学的基本内容、要求及学时分配第一章绪论2学时，了解本课程的性质、特点、基本内容、教学及学习方法、单位制及单位换算。
第二章传热14学时，掌握1、传热概念：化工及环保中的传热问题，换热器的类型；传热的三种基本方式；传热过程及传热基本方程，传热推动力和阻力。
2、热传导：导热基本概念、基本定律、导热微分方程；平壁的稳定导热，圆筒壁的稳定导热。
3、对流传热：概述、对流传热微分方程及传热膜系数的影响因素；单相对流传热的因次分析及准数关系式；管内强制对流传热，管外强制对流传热，自然对流传热，冷凝传热，沸腾传热。
4、传热过程计算：传热基本方程、能量衡算、传热系数、平均温差。
5、传热设备：#各种换热器的结构及性能；换热器的强化，各种新型换热器；列管式换热器的设计及选用。
第三章传质分离过程6学时，掌握1、基本概念，传质分离过程在化工和环保中的地位、应用及分类，主要传质设备。
2、平衡分离过程的热力学基础，传质分离过程发生的条件及其方向、推动力和极限，基本操作方法（单级、并流、多极逆流、多极错流、连续逆流）及其特点。
3、传质分离过程的动力学，分子扩散，费克定律，扩散系数，单相中的稳态分子扩散，对流扩散。
第四章吸收8学时，掌握1、基本概念，吸收在化工和环保中的应用，各种类型的吸收。
2、吸收过程的热力学基础：气体在液体中的溶解度，亨利定律，气液平衡，吸收过程的极限与推动力，溶剂的选择。
《化工原理》
《化工原理》课程整体设计化工原理课程组2008年5月应用化工技术专业开设于1989年，1993年被评为河南省重点专业。
2006年该专业的《无机化学》课程被评为河南省精品课程。
多年来，本专业不断深化教学改革，形成了一套适合于企业对人才发展需求的“教学—实践—就业一体化”的办学模式，得到了社会的广泛认可。
由于办学模式特色突出，2008年4月新乡教育电视台专程报导了本专业的人才培养创新模式即“订单式”培养模式，多方位解读了我院20多年来的教学改革过程、成效。
我院办学模式的创新之处在于，2006年、2007年分别与三个企业签订了6个“订单式”教学班（普招学生160名学生，成教脱产100名学生）。
2006年华兰生物工程股份有限公司从2004级学生中，挑选了40名学生组成“04华兰班”。
现在大部分已成为企业的骨干，受到了企业的好评。
2007年华兰生物又挑选30名学生，组建了“07华兰班”。
同年河南省心连心化工有限公司在05级中挑选了60名学生组建了“05心连心班”，河南省伯马股份有限公司继05年以来共组成了3“伯马班”。
化工原理是应用化工技术专业的主干课程之一。
通过学习本课程，学生能够掌握化工生产中常见单元操作的基本原理和操作技能，初步了解化工过程的开发、设计与操作方法；同时培养学生学会从工程实际出发，运用工程观点解决实际问题。
多年来不断加强化工原理课程建设，注重内涵发展，形成了适合学生特点、适应社会发展需求、教学内容紧扣学科前沿的特色鲜明的课程体系。
2006年《化工原理》课程被评为校级精品课程。
下面将从课程组师资情况、教材使用情况、课程内容设计、课程主要内容及教学过程、教学方法设计、教学环境、考核办法、课程特色等八个方面对本课程进行总体介绍。
一、师资情况本课程师资力量雄厚。
目前承担本门课程的教师共13人。
主讲教师5人，其中副教授3人，讲师2人，4名教师为“双师型教师”。
目前教师队伍中具有硕士学位的1人，在读硕士4人。
《化工原理》课程教学大纲
课程名称：化工原理
课程类型:专业基础课
总 学 时：108讲课学时：108
学 分：6
适用对象:化学工程与工艺专业、制药工程专业
先修课程：高等教学、物理学、物理化学
一、课程性质、目的和任务
化工原理课程是化学工程、化工工艺、生物化工、环境工程等类专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等教学、物理学、物理化学、计算机技术（包括算法语言及其应用）等基础知识后必修的技术基础课。
10.气液传质设备
板式塔和填实塔的典型结构、分类和特点；流体力学性能与传质性能。
了解板式塔和填料塔的典型结构、分类和特点； 熟练掌握板式塔流体力学性能计算及操作极限校验方法，塔板操作负荷性能图的绘制；熟练掌握板式塔流体力学性能定性分析及计算。
11萃取
液液萃取概述；三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算；最少溶剂的计算；萃取剂的选择；单级萃取、多级错流和多级逆流萃取的流程和计算；萃取设备简介。
四、课程的重点和难点
绪论
重点是单元操作的物料衡算和热量衡算及工程观点的建立。
第一章流体流动
重点：流体静力学基本方程及其应用；；牛顿粘性定律；流体流动连续性方程和机械能衡算方程；管路计算。
难点：管内流动的阻力损失的计算；管路计算。
第二章流体输送机械
重点：离心泵操作原理；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用。
第十章气液传质设备
重点：流体力学性能与传质性能；塔板操作负荷性能图的绘制。
难点：板式塔流体力学性能定性分析及计算。
第十一章萃取
重点：三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算。
难点：三角形相图及应用。
第十二章干燥
《化工原理》课程教学大纲
《化工原理》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260353课程名称：《化工原理》英文名称：Principles of Chemical Engineering课程类别：专业基础课学时：90学时，化工原理（上册）40，化工原理（下册）40，实验10学分：4个适用对象：环境工程专业考核方式：期末考试成绩（占70%）加平时成绩（占30%），其中期末考试为闭卷考试，平时成绩包括考勤，作业、实验和平时测验等。
先修课程：数学、物理、化学、物理化学二、课程简介中文简介：化工原理课程属化学工程技术科学学科，是理论性和实践性都很强的学科，是环境工程专业必修的一门专业基础课程。
本课程的总学时为90学时，其中80学时为课堂教学，而10个学时为实践教学。
其中课堂教学章节和实验教学内容都是按环境工程专业的专业特点而设定的，而与环境工程专业关系不为紧密的则建议自学。
英文简介：Chemical engineering is a technology of chemical engineering subdiscipline. This course specialize in strong theory, practice and is a compulsory courses to environmental engineering specialty. The total period is 90, including 80 period classroom teaaching and 10 period practice teaching. The content of this course is arranged according to the characteristics of environmental engineering. It is suggested that those content that has little relation with environmental engineering should be self-studied.三、课程性质与教学目的(一)课程性质《化工原理》是环境工程专业一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。
化工原理课程标准
《化工原理》课程标准课程代码：课程学时：100 课程学分：6开设时间：第3学期课程类型：专业基础课一、课程概述1．课程定位《化工原理》是应用化工技术专业的一门专业核心课，其主要内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，依据操作原理的共性，分成为若干单元操作过程，学习各单元操作的基本原理、基本计算、典型设备及选用原则和方法、设备在生产中的操作控制方法。
课程所涉的知识和技能在实际生产中具备很高的应用价值，是培养学生专业职业能力的一门必不可少的工程课程。
《化工原理》要求综合运用基础化学、物理化学、力学及物理学、工程制图及CAD、计算机技术等基础知识来分析和解决化工生产过程中的工程问题，在培养化工技术人才中担负着由理及工、由基础到专业的过渡，在培养学生运用工程观点分析、解决化工生产实际问题方面起着十分重要的作用，在应用化工技术专业的教学体系中处于承上启下、不可或缺的地位。
2．设计思路1．基本理念（1）以学生为本，注重素质培养在教学中，以学生为主体，以学生实践为基础，采用引探法教学，通过教师设置教学情境，引导学生积极主动地参与教学活动，把学生学习的主动性、探究性、参与性、创造性充分地融合到一起。
将学生置于一种开放、动态、主动、多元的学习环境中，培养学生的开放性思维、创新的合作精神，获取信息的能力，挖掘学生的内在学习潜能，使他们的素质得到全面和谐的发展。
（2）依据认知规律，提高教学效率课堂教学是由教学内容、教师、学生和教学环境整合而成的系统，是师生共同探求新知的过程。
因此课堂教学要遵循学生的认知心理发展规律，展现知识的生成、发展和形成过程；使学生的获得认知、参加活动、增加体验、发展情感态度和价值观在课程学习过程中和谐统一。
在教学中，要依据由浅入深、由表及里、由易到难的认知心理顺序，建立实践——理论再实践——再理论的教学活动过程，不断地、循序渐进地提高学生的认知水平、操作技能、工程素养，使学生进行有效的学习，提高学习效率。
化工原理课程教学大纲
《化工原理》课程教学大纲（2002年制订，2004年修订）课程编号：200042英文名：Principle of Chemical Engineering课程类别：专业主干课前置课：高等数学、物理学、物理化学后置课：化工设计与概算学分：6学分课时：108学时主讲教师：马云选定教材：姚玉英主编，化工原理，天津：天津科学技术出版社，2004年版课程概述：以化工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”，其中有流体流动与输送、沉降、过滤、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等，使学生通过学习，掌握单元操作的基本原理以及典型设备的构造与工艺尺寸的计算，以便在化工生产、科研和设计工作中达到强化生产过程，提高设备能力及效率，降低设备投资及产品成本，提高产品质量。
本教学大纲适用于应用化学专业学生。
教学目的：本课程是在学生学完预修课程: 高等数学、物理学和物理化学等课程学习的基础上开设的一门专业基础课，是一门工程学科的课程。
使学生掌握研究化工生产中各种单元操作的基本原理，过程设备和计算方法。
培养学生具有运用课程有关理论来分析和解决化工生产过程中常见实际问题的能力。
并为后续专业课程的学习打下必要的基础。
教学方法：本课程涉及的面较广，半经验和经验的东西较多，内容又比较庞杂，学生学起来有一定难度。
因此，需要合理继承传统媒体和恰当引入现代教学媒体，将不同的教学媒体类型进行优化组合，各展其长，让教学媒体发挥最大的效能。
并且采用开放式的教学方法：1、引导式教学的关键是提出问题，教师通过提出问题引出主题，解释相关概论，提出具体问题的重点。
提出问题可以激发学生学习的兴趣和活跃学生的思维。
2、讨论式教学是打开学生思维大门的钥匙，采用自学讨论式和启发讨论式，可以充分发挥学生的主体作用。
3、反馈式教学是教师挑那些既是重要概论又是学生易出错的题目，每章学完后让学生做练习，然后教师做讲评，使学生练得多、见得多，因而能够举一反三。
应用化学-化工原理教学大纲
《化工原理》课程教学大纲课程中文名称：化工原理课程英文名称：Principle of Chemical Engineering课程编号：ZH17203-4课程类型：专业核心课学时：（总学时90、理论课学时90学时）学分：5学分适用对象：应用化学先修课程：高等数学、高等物理、物理化学、化工制图课程简介：化工原理是一门过程工业（包括化工、轻工、医药、食品、环境、材料、冶金等工业部门）的技术基础课，属工程学科，具有工程性和应用性，对化工及相近学科的发展起支撑作用，是我校应用化学、无机非金属材料、环境工程、食品工程、生物工程等相关专业学生必修的一门重要的技术基础课程。
化工原理课程以单元操作为内容，以传递过程原理和研究方法为主线，研究各个物理加工过程的基本规律，典型设备的设计方法，过程的操作和调节原理。
化工原理课程教学包括理论课教学、实验课教学和化工实习三个环节。
一、教学目标及任务化工原理是应用化学专业的专业核心课程，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。
本课程是描述化工生产过程中单元操作原理、单元操作设备及一些化工实验研究原理的课程，以研究化工过程中动量传递、热量传递和质量传递的原理为基础，提供了分析化工单元操作中各种工程实际问题的理论方法，着重于培养学生解决化工生产中实际问题的能力，是化工类专业学生必修的基础技术课程。
通过本课程的学习要求学生掌握各个单元操作的基本规律，熟悉其操作原理及有关典型设备的构造、性能、基本计算方法和选型，了解与本课程相关的一些理论和技术方面的新进展，培养学生分析和解决工程技术中有关单元操作方面问题的能力,以及在科学研究和生产实践中对设备进行操作、管理、设计、强化与开发的能力。
二、学时分配三、教学内容及教学要求绪论………………………………………（2学时）教学重点：物料衡算；热量衡算；单位制与单位换算教学难点：热量衡算；物料衡算教学要求：第一节化工原理课程的内容和特点第二节单位制度及单位换算第一章流体流动………………………………………（12学时）教学重点：流体静力学方程、连续性方程及柏努利方程的应用；流动形态及其判断，流体在管道内流动的机械能损失计算；简单管路的计算。
精馏
七. 非理想物系的汽液相平衡 实际生产所遇到的大多数物系为非理想物系。 非理想物系有两种： 液相为非理想溶液 汽相为非理想气体 1．非理想溶液 溶液的非理想性的实质是异种分子间的作用力不同于同种 分子间的作用力，其表现是溶液中各组分的平衡蒸汽压偏 离于拉乌尔定律。此偏差可正可负，分别称为正偏差或负 偏差溶液。 非理想溶液与理想溶液的蒸汽压比较如下图所示：
平衡蒸馏过程的数学描述
对此连续定态过程作物料衡算可得： 总物料衡算： F=D+W 易挥发组分的衡算：
两式联立可得：
设液相产物占总加料量F的分率 为q，q叫做液化率，
代入上式
其值0<q<1；而D/F叫做汽化率。
平衡蒸馏的图解
3.精馏
何为精馏？ 即多级的蒸馏过程。 分析： •平衡蒸馏—只能达到有限程度的轻 、重组分分离，不能满足高纯度分 离的要求。 •简单蒸馏—也只能达到有限程度的 轻、重组分分离，不能满足高纯度 分离的要求。 •精馏过程—多次平衡级的蒸馏过程 ，可以实现高纯度的分离。 本章着重讨论混合液的精馏过程。
三、液相组成与温度（泡点）的定量表达式 （泡点方程）
根据拉乌尔定律，液相上方的平衡蒸汽压为
混合液的沸腾条件是各组分的蒸汽压之和等于外压，即
泡点方程
四．汽相组成与温度（露点）的定量表达式
0 pA p0 p 0 P pB y A xA A 0 0 P P P p A pB
露点方程 五．汽液两相平衡组成间的关系式
p0 A 0 pB
y
Py y p0 x x A 0 (1 y ) pB pyB (1 x ) xB
x 1 ( 1) x
或
x
y
( 1) x
化工原理实验指导书
《化工原理》实验指导书冯治宇编沈阳大学生物与环境工程学院目录实验一：雷诺实验实验二：流体沿程阻力损失的测定实验三：流体局部阻力损失的测定实验四：孔板流量计流量系数的测定实验五：离心泵特性曲线的测定课程编号：1414341课程类别：学科必修课程适用层次：本科适用专业：环境工程课程总学时：64 适用学期:第四学期实验学时：10 开设实验项目数：5撰写人：冯治宇审核人：王英刚教学院长：马德顺实验一：雷诺实验一、实验目的与要求观察层流和紊流的物理现象以及相互转换的特征，了解雷诺数的测定和计算。
实验前认真预习；实验中严格按照规定操作；实验后认真总结。
二、实验类型验证型。
三、实验原理及说明在管流动的问题中，流体的流动常受到压力、重力、粘滞力、弹性力和表面张力等各种力的影响，其中与流体关系最大的是粘滞力，即由真实流体所具有的粘性而产生的力，使得流体的流动呈现两种差异性较大的流态—层流和紊流，这两种流动现象的区别可由惯性力与粘滞力的比值体现出来。
实验中可发现，当玻璃管内流体的流动速度较小时，可以看到颜色水呈明显的直线形状（层流）；当节流阀逐渐开大颜色水开始抖动，断断续续，最后染色线扩散到整个玻璃管中。
染色线开始扩散时的流体平均速度，称为临界速度。
当流体速度超过临界速度时，流体分子的动量增加，使惯性力大于粘滞力，流体分子发生上下左右不规则的混合，这种流动称为紊流。
雷诺数计算公式：式中l为特征尺寸（m）；u为流体的平均速度（m/s）；ρ为流体密度（kg/m3）；μ为流体动力粘度（Pa﹒s）；q v为流量（m3/s）；A为管路截面积（m2）。
流态稳定性的根据雷诺数判定：R e < 2000, 层流；2000<R e < 4000, 过渡流；R e > 4000紊流。
图1 实验原理示意图当流速小时，染料自始自终均呈一直线，且不向周围扩散，称为层流；而当速度很大时，管内染料则将整支管子染色，且向周围扩散，称为紊流。
化工原理课程教学大纲(理论和实验)
《化工原理》课程教学大纲一、课程基本情况课程编号素质学分数 41.课程名称（中文）化工原理（英文）Physical Chemistry2.课程类别专业素质教育必修核心素质教育3.课程学时及其分配总学时：64理论教学学时：48实践教学学时：164.适用院系、专业生命科学学院制药工程系5.先修课程预备知识《无机化学》《高等数学》《分析化学》《有机化学》二、本门课程的意义、作用及教学目的、要求1. 本门课程的意义、作用意义：《化工原理》课程是是制药工程的一门专业基础主干必修课，是今后从事制药工程技术以及化学化工研发必不可少的重要专业基础课程。
本门课程属工程学科，用自然科学的原理考察.解释和处理工程实际问题，既具有基本的原理理论，又具有广泛适用的工程性；该课程重点阐述单元操作的基本原理和设备结构，并介绍相关的传递过程基础，；它以高等数学.物理及物理化学.计算技术为基础，将自然科学的普遍规律应用于解决工程问题，是承前启后.是后续专业课的基础，由理及工的桥梁。
作用：本课程担负的任务是研究化工生产过程中以物理加工过程为主要背景归纳而成的若干共性规律，并应用这些共性规律进行设计计算.指导操作.强化过程及延伸拓展；该课程强调工程观点.定量运算.实验技能和设计能力的训练，强调理论联系实际，培养学生的技术经济观点，学会分析和解决工程问题的能力。
2. 教学目的及要求目的：【专业素质】知识目标：（1）掌握化工原理的基础理论和基本知识，正确运用化工单元的基本规律.满足化工过程的各种要求。
（2）掌握各种化工单元操作的理论、作用原理及要求。
能力目标：（1）掌握化工单元操作技能。
（2）将化工单元的的基本知识与技术运用于药物的研发.生产及其制备工艺的设计等工作中。
方法目标：实施开发内化教学模式。
【非专业素质】（1）树立用实践检验理论的理想；（2）耐心细致.吃苦耐劳的职业素质；（3）开拓创新.团结协作的精神。
要求：要求学生具有扎实的化学工程基础理论知识，学会研究化学工程问题的方法，建立化学工程观，掌握传递过程和化学反应过程的基本原理，熟悉化工过程常用设备的原理.构造和应用，提高学生的素质，培养他们的创新精神和创造能力，使学生具有较强分析问题和解决工程实际问题的能力。
《化工原理》课程教学大纲
《化工原理》课程教学大纲合用专业：工艺类专业有化学工程工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物工程、食品工程、轻化工工程，非工艺专业有工份子材料、安全工程、生物技术、过程装备与控制；对非工艺类专业，带*部份不做要求，也可根据专业特点选择下册中的气体吸收和塔设备等部分。
课程性质：技术基础课一、目的及任务学时数： 120/80 学时学分： 7.5/5 学分第一部份教学基本要求化工原理是化学工程与工艺及相关专业最重要的技术基础课之一。
通过这门课程的学习，要使学生系统地获得：‘三传’的基本概念；各单元操作的原理、典型设备的结构、工艺尺寸计算、设备选型与校核和工程学科的研究方法。
培养学生的工程观念、分析和解决单元操作中各种问题的能力。
突出课程的实践性，使学生受到利用自然科学的基本原理解决实际工程问题的初步训练，提高学生的定量运算能力、实验技能、设计能力、单元操作的分析与调节能力。
二、本课程的先行课程数学、普通物理、物理化学、计算方法、化工设备设计基础。
三、各章节具体内容要求绪论掌握的内容：1、掌握单位换算方法；2、掌握物、热衡算的原则以及衡算的方法和步骤。
熟悉的内容：1、熟悉单元操作的概念及其在化工过程中的地位。
了解的内容：1、了解化工原理的目的、任务、化学工程的发展简史；2、了解过程速率、平衡关系。
第一章流体流动掌握的内容：1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据获取；2、压强的定义、表达方法、单位换算；3、流体静力学方程、连续性方程、柏努利方程及其应用； 4、流体的流动类型及其判断、蕾诺准数的物理意义、计算；5、流体阻力产生的原因、流体在管内流动的机械能损失计算；6、管路的分类、简单管路计算及输送能力核算；7、液柱式压差计、测速管、孔板流量计和转子流量计的工作原理、基本结构、安装要求和计算；8、因次分析的目的、意义、原理、方法、步骤；熟悉的内容：1、流体的连续性和压缩性，定常态流动与非定常态流动；2、层流与湍流的特征；3、圆管内流速分布公式及应用；4、Hagon-Poiseeuill方e程推导和应用；5、复杂管路计算的要点；6、正确使用各种数据图表；了解的内容：1、牛顿粘性定律，牛顿流体与非牛顿流体；2、边界层的概念、边界层的发展、层流底层、边界层分离。
高等学校工科本科《化工原理》课程教学基本要求
,
离 心泵 沁
.
气缚 与气蚀 现象
2
.
。
泵 的安装高 度
: ,
,
流量 调 节 方法 和 泵 的选择
.
,
离 心 式风机 的性能 与选 择
流体 一 固体相对 运动
颗粒及 固 定床 床层 的特性
重 力沉 降
、
流体通 过 固定 床 的压 降
,
流 体 与单个 固 体颗粒 的相 对运动
,
沉 降速 度
。
.
离 心 沉 降 的 原 理与设备
1
.
、
学 生应 掌握 流体 流 动
,
、
传 热 和 传质 的基 础 理论
,
、
主要 单元 操作 的 华 本
:
原理 和 典 型 设备 的工 艺 计 算
流体 流 动与 输 送
教 学时数 为 1 0 2 学 时左 右
其 基 本 内容 是
工7
静 力学 原 理及其 应 用
牛 顿粘性 定律
、
。
流 动 流体 的质量 衡算 和 机 械能 衡算
.
两 物 体 间辐射换 热 的基本 知 识 两 流 体 间壁 传热 过程 的 计 算
加 热 和 冷却方 法
4
.
.
,
常 用换 热设备
,
,
传 热 的强 化 与 削弱
,
典型 换热器 的传 热计 算
,
.
物质 传 递
:
、
分 子扩 散和菲 克定律
等分 子反 向扩散和 通过静 止 组分 的单 向扩散
。 、
对 流传质
月
一
、
课程 的 地 位
、
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
i 0.5
管出口
o 1
4. 管件与阀门 常见管件与阀门的局部阻力系数参见表1-3
36
二、当量长度法
管件与阀门的局部阻力亦可仿照写成如下形式
2
Le u hf d 2
或
Le u pf d 2
2
在湍流流动情况下，某些管件与阀门的当量 长度可由图1-24的共线图查得。
Re 2000
②过渡区
Re 4000
Re 2000 ~ 4000
④完全湍流区（阻力平方区） 虚线以外区域
28
图1-22 管流摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系
29
第一章 流体流动
1.6 流体在管内流动的阻力
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
或
（1-94）
L Le u 2 hf d 2
（1-95）
42
练 习 题 目
思考题 1.试通过流体进行动量传递的机理分析流体流动 产生摩擦阻力的原因。
2.什么是量纲分析，将其用于处理复杂的工程问
题有什么好处？ 3.局部阻力的计算方法有哪些？ 作业题: 14 、18、19
43
37
38
第一章 流体流动
1.6 流体在管内流动的阻力
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
39
管流阻力计算小结
管路系统中的总阻力，应包括直管中的摩擦阻力、 突然扩大、突然缩小以及管件与阀门的局部阻力， 其计算通式可写为
即： ML
1 2
M
d e a b c 3d e
L
ce
20
一、量纲分析
根据量纲一致性原则
d e 1 a b c 3d e 1
c e 2
保留b、e 为已知量，将所求得的a、c、d代回原 式，指数相同的物理量合并，写成更一般的函数形式 可得， p
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
14
一、量纲分析
1.量纲分析的概念与伯金汉定理
量纲分析法
通过对描述某一过程或现象的物理量进行 量纲分析，将物理量组合为量纲为一准数，然 后借助实验数据，建立这些准数间的关系式。
15
一、量纲分析
基本量纲 在 SI 制中，将长度 L ，时间 和质量 m 的量纲 作为基本量纲，分别以[L]， []和 [M]表示。 量纲一致性原则 任何由物理定律导出的方程，其各项的量 纲是相同的。
12
管内层流的摩擦阻力
由
p 2 u ri 8 L
层流时的摩擦阻力 哈根—泊谡叶 8uL 32uL （Hagen－Poiseuille） ps f 2 ri d2 方程
层流时的摩擦系数
64 / Re
（1-69）
13
第一章 流体流动
1.6 流体在管内流动的阻力
1.6.1 管流阻力计算的通式
表1-2列出了某些工业管道的绝对粗糙度值。
23
二、管内湍流的摩擦阻力
1. 管壁粗糙度对摩擦系数的影响
图1-21 流体流过管壁面的情况
24
二、管内湍流的摩擦阻力
在分析湍流的摩擦阻力时还必须将壁面粗糙度 这一重要因素包括进去。
e f (Re, ) d
25
二、管内湍流的摩擦阻力
2. 管内湍流的摩擦系数 a.光滑管 （i）尼库拉则（Nikurades）式
hf hf h f
直管阻 力 局部阻力
40
管流阻力计算小结
直管阻力
L u2 hf d 2
局部阻力系数
局部阻力
u2 hf 2
Le u 2 hf ' d 2
当量长度
41
管流阻力计算小结
总阻力的计算式
L u2 h f h f hf ( ) d 2
（1-60）
（1-61a）
范宁（Fanning） 公式
L u2 hf d 2
psf
（1-61）
7
二、直管摩擦阻力与范宁公式
从动量传递的角度，λ也可认为是动量传递 的速率系数。 s 8 2 （1-60） 将 u 动量传递 的推动力 u us Fd s S 变换为 （1-62） 8 /( Su )
9
第一章 流体流动
1.6 流体在管内流动的阻力 1.6.1 管流阻力计算的通式 1.6.2 管内层流的摩擦阻力
10
管内层流的摩擦阻力
前面已求出，剪应力沿管径方向为线性分布 p r （1-57） 2L 对于牛顿型流体的层流，则 du z （1-63） dr 将式1-63代入式1-57中，可得圆管定态层流的速 度分布曲线， 抛物线
16
一、量纲分析
伯金汉(Buckingham)Π定理
(1)、若影响某一物理过程的物理变量有n个
f ( x1 , x2 ,..., xn ) 0
(2)、 经过量纲分析和适当的组合，上式可写成以 N个量纲为一变量组成的关系式。
F (1 , 2 ,..., N ) 0
(3)、设这些物理变量中有m个基本量纲。则有
第一章 流体流动
1.6 流体在管内流动的阻力 1.6.1 管流阻力计算的通式
1
一、压力降-管流阻力的表现
在定态下不可压缩流体在水平直管内流过。 管的上下游各设一测压口，在测压口所在的1、 2两截面间列机械能衡算方程，可得
h
f
p1 p2Biblioteka p2
一、压力降-管流阻力的表现
管流阻力也常用所引起的压力降来表示，定义 为单位体积流体流动产生的机械能损失：
L du F( , , )0 u d
sf 2
21
一、量纲分析
1
psf
u 2
Eu
欧拉(Euler)数，表示压力与 惯性力之比 与管尺寸有关的比值，反映流 动系统的几何特性
L 2＝ d
3
du
＝Re
表示惯性力与黏性力之比
22
二、管内湍流的摩擦阻力
由于湍流运动的复杂性，迄今还不能完全用 理论分析法建立湍流摩擦系数的计算式，此外， 湍流时管壁的粗糙程度对摩擦系数亦有很大影响。 绝对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度，以e表示。 相对粗糙度 绝对粗糙度与管径的比值，即e/d。
1. 突然扩大
突然扩大时的阻力 系数计算式为：
A1 2 e (1 ) A2
u2 h f 2
细管 内速 度
34
一、阻力系数法
2. 突然缩小 突然缩小时的阻力 系数计算式为:
A2 c 0.5(1 ) A1
u2 h f 2
细管 内速 度
35
一、阻力系数法
3. 管入口与管出口 管入口
0.221 0.0032 0.237 Re
上式适用范围为
Re 10
5
26
二、管内湍流的摩擦阻力
（ii）柏拉修斯（Blasius）式
0.316 0.25 Re 上式适用范围为 Re 5 103 ~ 1104
其他公式见教材。
27
二、管内湍流的摩擦阻力
3. 摩擦系数图 摩擦系数图有四个不同的区域： ①层流区 ③湍流区
p 2 2 uz (ri r ) 4 L
（1-65）
11
管内层流的摩擦阻力
在管中心处流速最大 p 2 r0 时 umax ri 4 L 在管壁处速度为0 uz 0 r ri 管截面平均速度
1 u u z dA A A 1 p 2 umax u uz dA ri A A 8 L 2
经过量纲分析后，以量纲为一变量表达的函数 方程为
F (1, 2 , 3 ) 0
19
一、量纲分析
为量纲分析的方便，将函数关系式写成如下 幂函数的形式
psf d L u
a b c d
e
将各物理量的量纲代入上式
ML1 2 ( L)a ( L)b ( L 1 )c (ML3 )d (ML1 1 )e
对流动量传递速率 (momentum transfer rate by convection) 动量传递 的阻力
8
二、直管摩擦阻力与范宁公式
u us Fd s S 8 /( Su )
传递的推动力 对流动量传递速率 传递的阻力
层流和湍流的动量传递机理不同，摩擦系数的 求解方法也不同，下面分别予以讨论。
N nm
17
一、量纲分析
2. 管内流动摩擦阻力的量纲分析 影响 psf 因素有：管径d，管长L，平均流速u， 流体密度 以及流体黏度 ，写成普遍函数关 系式为
psf f1 (d , L, u, , )
18
一、量纲分析
变量数
n6 m3
基本量纲为M、L和T
N 63 3
4
二、直管摩擦阻力与范宁公式
图1-20
直管摩擦阻力通式的推导
5
二、直管摩擦阻力与范宁公式
设流体在水平直圆管内作定态流动 取流体元：长为L、半径为r
分析受力，得到
( p1 p2 ) r 2 2 rL
6
二、直管摩擦阻力与范宁公式
摩擦系数 可以推出
s 8 2 u
L u 2 psf d 2
30
非圆形管的摩擦阻力