化工原理学习方法

《化工原理》学习方法

化工原理是在研究化学工业共性的基础上发展起来的。本课程属于技术基础课程，主要研究化工生产中的物理加工过程，按其操作原理的共性归纳成若干个“单元操作”，研究对象由过程和设备两部分组成，通过学习本课程不仅使同学们掌握如流体输送、液体搅拌、过滤、沉降、传热、蒸发、精馏、吸收、干燥等典型化工单元操作的知识，而且让同学们掌握一般工程处理方法，如因次分析法、数学模型法、过程分解法、极限处理法等等。同时本课程的学习有承上启下的作用。一方面需要应用已经掌握的微积分、常微分方程、数值计算方法等高等数学知识以及普通物理和物理化学知识，另一方面为后继专业课程，如分离工程，化工设计等课程的学习打下坚实的基础。

由于本门课程属于工程科学，与原来所学的高等数学、普通物理等自然科学课程有着较大的差别。这些自然科学课程通常采用严谨的、逻辑推理的思维方法来进行问题分析的，而所分析的问题也大多处于理想条件下的非实际问题；而作为工程科学，化工原理所面临的是大量的工程实际问题；只有在错综复杂的各个影响因素中，抓住主要影响因素，进行合理简化，才能找到解决实际问题的正确途径，如果不注意这种思维方法上的转变，不恰当地照搬严谨的、逻辑推理的方法来全面分析复杂的工程实际问题，很可能会在现实中一筹莫展。

在本课程的学习中，希望同学们能够注意弄清基本概念，掌握分析化工问题的常用方法和手段、分析过程中所采取的主要步骤，得出的重要结论，以及这些结论在过程设计和操作调节中所体现出来的内

在含义。对于基本的、重要的公式，应当达到熟练掌握和应用的程度。在学习过程中，难免有不少东西需要记忆，记忆有机械记忆，联想记忆，理解记忆等方法，我们注重理解记忆，因为真正理解的东西，记住的不仅仅是其形式，而且是其深刻的内涵。

上册第一章流体流动

1. 本章学习的目的

通过本章学习，掌握流体流动过程的基本原理、管内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算流体流动过程的有关问题，诸如：

（1）流体输送：流速的选择，管径的计算，输送机械选型。

（2）流动参数的测量：压强（压力）、流速（流量）等。

（3）不互溶液体（非均相物系）的分离和分散（混合）。

（4）选择适宜的流体流动参数，以适应传热、传质和化学反应的最佳条件。

2. 本章重点掌握的内容

（1）静力学基本方程的应用

（2）连续性方程、柏努力方程的物理意义、适用条件、应用柏努力方程解题的要点和注意事项。

（3）管路系统总能量损失方程（包括数据的获得）

本章应掌握的内容

（1）两种流型（层流和湍流）的本质区别，处理两种流型的工程方法（解析法和实验研究方法）

（2）流量测量

（3）管路计算

本章一般了解的内容

（1）边界层的基本概念（边界层的形成和发展，边界层分离）（2）牛顿型流体和非牛顿型流体

3. 本章学习应注意的问题

（1）流体力学是传热和传质的基础，它们之间又存在着密切的联系和相似性，从开始学习流体流动就要学扎实，打好基础。

（2）应用柏努力方程、静力学方程解题要绘图，正确选取衡算范围。解题步骤要规范。

第二章流体输送机械

1. 本章学习的目的

通过学习，了解化工中常用的流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性，以便根据生产工艺要求，合理地选择和正确使用输送机械，并使之在高效率下可靠运行。

2. 本章重点掌握的内容

离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型。

本章应掌握的内容

通过和离心泵的对比，掌握往复式及其它液体输送机械的基本结构、工作原理、操作特性，特别是泵的启动及流量调节方法的不同。

本章一般了解的内容

通过和液体输送机械的对比，了解气体输送机械的特性。

3. 本章学习中应注意的问题

本章是流体流动原理的应用实例。通过本章学习，加深对流体力学原理的理解，并从工程应用角度出发，达到经济、高效、安全实现流体输送。

第三章非均相物系的分离

1．本章学习目的

通过本章学习能够利用流体力学原理实现非均相物系分离（包括沉降分离和过滤分离），掌握过程的基本原理、过程和设备的计算及分离设备的选型。

建立固体流态化的基本概念。

2．本章重点掌握的内容

（1）沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算和旋风分离器的选型。

（2）过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。

（3）用数学模型法规划实验的研究方法。

本章应掌握的内容

（1）颗粒及颗粒床层特性

（2）悬浮液的沉降分离设备

本章一般了解的内容

（1）离心机的类型与应用场合

（2）固体流态化现象（包括气力输送）

3．本章学习中应注意的问题

本章从理论上讨论颗粒与流体间相对运动问题，其中包括颗粒相对于流体的运动（沉降和流态化）、流体通过颗粒床层的流动（过滤），并借此实现非均相物系分离、固体流态化技术及固体颗粒的气力输送等工业过程。学习过程中要能够将流体力学的基本原理用于处理绕流和流体通过颗粒床层流动等复杂工程问题，即注意学习对复杂的工程问题进行简化处理的思路和方法。

第四章传热

1．学习目的

通过本章学习，掌握传热的基本原理、传热的规律，并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程的有关问题，诸如：

（1）热传导速率方程及其应用。

（2）换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算。

（3）对流传热系数关联式。

（4）辐射传热的基本概念和相关定律，掌握两物体间辐射传热的速率方程。

2．本知识点的重点

（1）单层、多层平壁热传导速率方程，单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用。

（2）换热器的能量衡算，总传热速率方程和总传热系数的计算，用平均温度差法进行传热计算。

（3）对流传热系数的影响因素及因次分析法。

本章应掌握的内容

（1）传热的基本方式。

（2）间壁式换热器。

（3）对流传热系数机理。

（4）用传热单元数法进行传热计算。

（5）换热器的结构型式和强化途径。

（6）两固体间的辐射传热速率方程及其应用。

本章一般了解的内容

（1）保温层临界直径。

（2）传热单元数法及应用场合。