生物化工原理与设备

《生物化工原理与设备》课程教学大纲

胡道伟鲁明波邬建国

一、课程名称：生物化工原理与设备

Principle and equipment of Biochemical Engineering

二、课程编码：

三、学时与学分：48/3

四、先修课程：

五、课程教学目标

通过本课程的学习，掌握生物化工生产中有关单元操作的基本原理和方法，为生物技术产品研究开发打下工程学的基础。

六、适用学科专业：

生物技术

七、基本教学容与学时安排

●绪论（2学时）

生物技术与生物化工的关系

生物化工过程及其有关的单元操作

本课程的容，性质及任务

本课程常用的有关基本概念、物理量的单位及换算

●流体流动（2学时）

流体静力学的基本方程式

流体的密度

流体的静压强

流体静力学基本方程式

流体静力学基本方程式的应用

●管流体流动的基本方程式（2学时）流体的流量与流速

定态流动与非定态流动

流动的连续性方程

管道流动的能量衡算式——柏努利方程柏努利方程的应用

●真实流体的性质（2学时）

牛顿粘性定律及流体的粘性

非牛顿型流体

流动类型及雷诺准数

生物流体的非牛顿粘性——流变学基础常用的粘度测定方法

●管真实流体的流动（2学时）

圆管流体的切应力分布

流体在圆管的速度分布

流动边界层的概念

流动阻力与管路计算

流体在直管中的流动阻力

管路中的局部阻力

管路系统中的能量损失

管路的计算

流量测量

●流体输送机械（2学时）

离心泵

离心泵的结构及工作原理

离心泵的性能指标

离心泵的特性曲线及工作点调节气蚀现象及安装高度

●往复泵（2学时）

其他类型泵

通风机，鼓风机，压缩机，真空泵●机械分离概述（2学时）

生物化工生产中的分离操作

非均相混合物的机械分离

颗粒及颗粒床层的特性

沉降

沉降过程中颗粒的受力分析

沉降速度

重力沉降及设备

离心沉降及离心分离因数

离心沉降设备

●过滤（2学时）

过滤的基本概念

过滤基本方程

恒压过滤

过滤常数的测定

过滤设备

生物化工生产及制药行业的空气过滤净化●传热的基本概念（2学时）

传热的基本方式

传热过程中流体的热交换方式

间壁换热器

载热体及其选择

热传导

热传导和傅立叶定律

导热系数

跨平壁的热传导

跨圆筒壁的热传导

●对流传热（2学时）

对流传热速率方程及对流传热系数

对流传热机理

保温层的临界直径

●传热计算（2学时）

对流传热过程中的能量衡算

总传热速率方程和总传热系数

平均温度差法

对流传热的系数关联式

●换热器（2学时）

间壁式换热器的类型

列管式换热器

生化反应过程中的温度控制

●蒸馏（2学时）

双组分溶液的气液相平衡

两组分理想物系的气液平衡

两组分非理想物系的气液平衡

蒸馏与精馏原理

蒸馏及精馏原理和过程

精馏操作流程及条件

●双组分连续精馏的分析与计算（2学时）理论板的概念及恒摩尔流假定

物料衡算和操作线方程

进料热状况的影响

●理论板层数的求法（2学时）

回流比的影响及其选择

连续精馏过程的热量衡算

●其他蒸馏方式（2学时）

简单蒸馏

平衡蒸馏

●液－液萃取（2学时）

萃取的基本概念

组成在三角形相图上的表示方法

液－液相平衡关系在三角形相图上的表示萃取过程在三角形相图上的表示

萃取操作在生物化工生产上的应用

●萃取操作的流程和计算（2学时）

单级萃取的计算

多级错流接触萃取的计算

●多级逆流接触萃取的计算（2学时）萃取设备

混合－澄清槽

塔式萃取设备

离心萃取设备

萃取设备的选择

●超临界萃取（2学时）

什么是超临界萃取

超临界萃取的流程分析

超临界萃取在生物分离过程中的应用●干燥概述（2学时）

湿空气的性质及湿度图

湿空气的性质

湿空气的湿焓图

干燥过程的物料衡算和热量衡算

湿物料中含水量的表示方法

干燥过程的物料衡算

干燥过程的热量衡算

空气通过干燥器时的状态变化

●干燥速率和干燥时间（2学时）

干燥过程中的平衡关系及速率关系

干燥时间的计算

干燥设备

干燥器的主要型式

干燥器的选择及设计

冷冻干燥

冷冻干燥的基本原理

冷冻干燥的流程及设备

冷冻干燥在生物制品生产过程中的应用●膜分离技术（2学时）

膜分离过程简介

膜分离过程的主要传递机理

膜分离装置与工艺

膜分离技术的应用

八、教材及参考书

化工原理,（上，下册），玉英主编，天津大学，1999年九、考核方式：开卷考试