化工原理教学大纲

《化工原理》课程教学大纲

上册102 学时，下册60 学时

一、课程性质、目的和任务

《化工原理》课程是化工类及相近专业的一门主要技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程（或单元操作）问题的工程学科，本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。该课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。

本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。学生通过本课程学习，应能够解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、过程传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。

二、教学基本要求

《化工原理》课程在第五、六学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。

本课程教学计划总学时112学时，其中上册102学时（课堂讲授80学时，习题课18学时、课堂讨论2学时，机动2学时）；下册60学时（课堂讲授56学时，课堂讨论2学时，机动2学时）。

本课程课件依照学时安排制作，每次课一个文件，内容包括每次课讲授内容，思考题及课后作业。每次课后留2～3个作业题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。本课程每周安排课外答疑一次（3小时）。

三、教学内容

本课程主要内容包括：

1．流体流动。流体的重要性质；流体静力学；能量衡算方程及其应用；流体的流动现象；流动在管内的流动阻力；管路计算；流量测量。

2．流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调节以及安装；其他液体输送机械简介；气体输送机械简介。

3．机械分离与固体流态化。颗粒与颗粒床特性；重力沉降与离心沉降的原理和操作；过滤分离原理与设备。

4．液体搅拌。搅拌器的性能和混合机理；搅拌功率简介。

5．传热。传热概述；热传导；对流传热概述；传热过程计算；对流传热系数关联式；辐射传热简介；换热器简介。

6．蒸发。蒸发设备、流程与操作特点；单效蒸发计算；多效蒸发简介。

7．传质与分离过程概论。质量传递的方式；传质设备简介。

8．气体吸收。吸收过程的平衡关系；吸收过程的速率关系；低组成气体吸收的计算（包

括物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的确定、塔径的计算、传质单元数法计算填料层高度等）；吸收系数简介；填料塔的结构与特点；填料塔的流体力学性能。

9．蒸馏。两组分理想溶液的气液平衡；精馏原理与流程；两组分连续精馏的计算（包括理论板和恒摩尔流的概念、物料衡算和操作线方程、进料热状况的影响、理论板层数的计算、回流比的影响及其选择、塔高和塔径的计算等）；板式塔的结构；板式塔的流体力学性能与操作特性。

10．液-液萃取和液-固浸取。液-液萃取相平衡；萃取过程的计算；其他萃取技术简介；萃取设备。

11．固体物料的干燥。湿空气的性质及湿度图；干燥过程的物料衡算与热量衡算；物料中所含水分的性质；干燥曲线、干燥速率与干燥速率曲线；干燥器。

12．其他分离方法。结晶的基本概念；结晶过程的相平衡；结晶过程的动力学。

四、学时分配

注：★—课堂讲授内容

☆—学生自学内容

※—学生选读内容

《化工原理》（上册）

绪论（★）2学时

第一章流体流动22学时

第一节流体的重要性质（2学时）

1.1.1 连续介质假定（★）

1.1.2 流体的密度（★）

1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体（★）

1.1.4 流体的黏性（★）

第二节流体静力学（3学时）

1.2.1 流量的受力（★）

1.2.2 静止流体的压力特性（★）

1.2.3 流体静力学方程（★）

1.2.4 流体静力学方程的应用（★）

第三节流体流动概述（2学时）

1.3.1 流动体系的分类（★）

1.3.2 流量与平均流速（☆）

1.3.3 流动型态与雷诺数（★）

第四节流体流动的基本方程（3学时）

1.4.1 总质量衡算——连续性方程（★）

1.4.2 总能量衡算方程（★）

1.4.3 机械能衡算方程的应用（★）

第五节动量传递现象（2学时）（★）

1.5.1 层流——分子动量传递（★）

1.5.2 湍流特性与涡流传递（★）

1.5.3 边界层与边界层分离现象（★☆）（★）

1.5.4 动量传递小结（★）

第六节流体在管内流动的阻力（4学时）

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（★）

第七节流体输送管路的计算（3学时）

1.7.1 简单管路（★）

1.7.2 复杂管路（★）

1.7.3 可压缩流体管路的计算（※）

第八节流量测量（2学时）

1.8.1 测速管（★）

1.8.2 孔板流量计（★）

1.8.3 文丘里流量计（★）

1.8.4 转子流量计（★）

第九节非牛顿型流体的流动（1学时）

1.9.1 非牛顿型流体的流动特性（★）

1.9.2 幂律流体在管内流动的阻力（※）

第二章流体输送机械16学时第一节概述（1学时）

2.1.1 流体输送机械的作用（★）

2.1.2 流体输送机械的分类（★）

第二节离心泵（8学时）

2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构（★）

2.2.2 离心泵的基本方程式（★）

2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线（★）

2.2.4 离心泵在管路中的运行（★）

2.2.5 离心泵的类型与选择（★）

第三节其他类型化工用泵（3学时）

2.3.1 往复式泵（★）

2.3.2 回转式泵（☆）

2.3.3 旋涡泵（☆）

2.3.4 常用液体输送机械性能比较（☆）

第四节气体输送和压缩机械（4学时）

2.4.1 气体输送机械的分类（★）

2.4.2 离心式通风机、鼓风和压缩机（★☆）

2.4.3 往复压缩机（★）