流体流动与传热教学大纲

《化工原理》教材编写大纲总体要求1、要反映工科教育的特点，突出实用性和实践性的原则，强化工程观念，以有利于学生综合素质的形成和科学思想方法与创新能力的培养。

2、要以整体培养规格为目标，优化内容体系，贯彻以必须、够用为度的原则，为后续课程的学习和可持续教育打下坚实的基础。

3、要注意前后知识的连贯性、逻辑性，力求深入浅出，图文并茂并在可用图示说明的前提下直接用图说明教学内容，以有利于学生对新知识的理解。

4、要体现新知识、新技术、新方法，适当留有供自学和拓宽专业的知识内容。

5、每学时按4000～5000字编写。

内容安排1、编委会统一前言2、作者前言3、目录---列至三级标题（即章、节、一、二、三等）。

4、每章前要列出“学习目的及要求”，对于理论性较强的教学内容在“章”的末尾需附有“单元小结”及“参考文献”（参考文献必须是1995年以后出版的书籍和刊物），以便自学。

5、正文中例题及章末思考题和习题应贴近生活和生产实际，并占有一定的比例，例题以[例题x-x]的格式按章——例题流水号形式给出。

6、根据教学内容的要求可适当插入与新技术、新工艺、新信息相关的知识点，以丰富教材内容，增进学生的学习兴趣。

7、根据需要书末附“附录”；附录内容应与正文内容相关，引用列出的数据、标准等要准确无误。

8、物理量、计量单位、图、表、公式编排要求①物理量名称、符号和计量单位执行国家标准GB3100-3102-93《量和单位》予以统一，其中组合计量单位中除的关系用斜线表，不用负指数形式（如mol/L）。

有关计量单位的使用详见华东理工大学出版社《著译者须知》9～10页。

②公式中物理量的说明格式采用《须知》28页中介绍的第二种形式。

如果说明中又套有公式时，其格式采用《须知》中28-29页中的第一种形式。

③图、表、公式编号均以章——流水号编排（中间用半字线“-”连接）。

物理量与计量单位之间用斜线“/”隔开的形式编排。

有附加条件时，应对物理量进行说明，而不修饰计量单位。

④其它具体要求详见《须知》。

版面布置要求1.纸张为B5规格---字距为35行；A4规格---字距为40行。

全文统一采用小4号字体、同规格纸。

2.体例第**章 ****（居中）第**节 ****（居中）一、****（前空两格，独占一行）**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）（一）****（前空两格，独占一行）**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）1. ****（前空两格，独占一行，另行顶格排）**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）（1）**** ***********************（标题后空一格，接下文，另行顶格排）****************①*********************************（正文接标题号，另行顶格排）交稿要求1、主编负责全书的统一整理工作，全书按流水号统一编排页码，包括扉页（作者署名）、前言、目录、内容提要、正文、本章小结、思考题和习题、参考资料、附录等。

交稿要求达到“齐、清、定”，具体要求见《须知》第1页。

2、交磁盘稿并附打印稿一份，两稿内容要求一致，以打印稿为准。

3、交稿时另附一份复印图，图的内容、编号与正文中的图一致，并且图中线条清晰，大小适宜。

如果采用图文混排稿，须保证图中的内容清晰、明确，达到出版要求。

4、交稿时间由合同确定。

编写内容（总计按148学时编写，各校可以根据自己学校的用人方向选讲教学内容）《化工原理》（上册）（按70学时编写）绪论（按2学时编写）教学目的及要求一、本课程的起源与发展二、本课程的性质与任务三、单位及单位制四、基本概念（一）稳定系统与不稳定系统1. 稳定系统与不稳定系统2. 稳定系统的特性（1）连续性与连续性方程（2）稳定系统的守衡性①质量守恒②能量守恒（二）平衡与过程速率1. 平衡过程2. 过程速率（三）经验关联式1. 实验数据关联方法2. 对数坐标系3. 准数与因次复习思考题第一章流体力学（按20学时编写）教学目的及要求引言第一节基本物理量（按3学时编写）一、密度（一）密度、相对密度（比重）、比热容的定义及换算（二）密度计算1. 混合液的密度；2. 气体密度计算二、压力（压强）1.流体静压强的定义、特性2.压强的计量与测量三、流量与流速1.流量2.流速四、黏度1.牛顿黏性定律2.黏度与黏度的计量单位3.黏度计及其应用第二节流体静力学（按3学时编写）一、静力学基本方程及其结论（一）静力学基本方程的推导（二）讨论二、静力学基本方程的应用（一）系统压差及表压强的测量——液柱压差计（二）液位的测量（近程、远程测量）（三）液封高度的计算（含气柜衡压原理）（四）液下物体受力计算第三节流体动力学（按4学时编写）一、稳定流动系统的能量类型（一）流体本身携带的能量类型（二）系统与环境交换的能量类型二、稳定流动系统的能量衡算方程——柏努利方程（一）拓展的柏努利方程推导（二）柏努利方程讨论及变形三、柏努利方程式的应用（一）计算截面与水平基准面的选取原则1. 计算截面的选取原则2. 水平基准面的选取原则（二）柏努利方程式的应用示例1. 高位槽⑴高位槽的作用⑵高位槽面高度计算⑶高位槽输液系统流量的确定2. 确定的输送设备有效功率⑴输送设备的有效功率⑵输送设备有效功率的确定3. 确定送液气体的压力4. 确定端面压力5. 流量测量第四节管流过程（按2学时编写）一、阻力的表现与形成原因（一）流体阻力的表现（二）形成原因二、流体的流动型态及其判定――雷诺演示实验（一）两种典型的流动型态――雷诺演示实验（二）雷诺准数与流动型态的判定（三）非圆管系统中流动型态的判定三、圆管中的速度分布与流动边界层概念（一）层流过程的速度分布函数推导（二）湍流过程的速度分布（三）流动边界层1. 流动边界层概念2. 边界层的形成与分离第五节化工管路基础（自学内容）一、化工管路的分类(一) 分支管路(二) 并联管路(三) 串联管路(四) 单一管路二、化工管路的基本构成（一）管材（二）管件与阀件三、管子的选用第六节管路系统的能量损失（按4学时编写）一、直管阻力（沿程阻力）（一）直管阻力损失计算通式――范宁公式的推导（二）摩擦因数1. 层流过程的摩擦因数2. 湍流过程的摩擦因数（1）湍流过程摩擦因数的影响因素（2）绝对粗糙度与相对粗糙度（3）莫狄图及其讨论（三）直管阻力损失及压降计算二、局部阻力（一）当量长度法1. 当量长度的概念2. 局部障碍物的当量长度（二）阻力系数法1. 阻力系数的概念2. 局部障碍物的阻力系数三、系统总阻力损失计算第七节管路计算（按2学时编写）一、简单管路计算所研究解决的问题二、简单管路计算常用计算方法――试差法三、简单管路计算示例（一）确定输送系统动力消耗（二）确定输送系统的理论工作流量（三）配管计算四、复杂管路计算原则（一）并联管路（二）分支管路第八节流量测量（按2学时编写）一、测速管（皮托管）(一)构造(二)测量原理(三)讨论二、孔板流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论三、文氏流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论四、转子流量计(一)构造(二)测量原理(三)讨论单元小结复习思考题习题参考文献第二章流体输送（按12学时编写）教学目的及要求引言第一节离心泵（按6学时编写）一、离心泵的构造与工作原理（一）主要构造（二）配套装置二、离心泵的主要性能与特性曲线（一）离心泵的主要性能1. 流量2. 扬程3. 轴功率4. 机械效率（二）离心泵的特性曲线1. 离心泵的特性曲线2. 特性曲线的应用（三）离心泵的安装高度（吸上高度）1. 离心泵的气蚀现象2. 离心泵安装高度（1）允许气蚀雨量法（2）允许吸上真空高度法（四）离心泵的型号及选用1. 离心泵的型号⑴清水泵⑵油泵⑶耐腐蚀泵2. 选用方法（五）离心泵的操作1. 离心泵的工作点及确定2. 离心泵的串、并联操作3. 离心泵的操作方法第二节其它化工生产用泵（按２学时编写）一、往复泵（一）往复泵的构造与工作原理（二）往复泵的特性曲线（三）恒压装置（四）正位移系统二、比例泵三、旋液泵四、齿轮、蜗杆泵五、化工生产用泵性能比较第三节气体输送设备（按4学时编写）一、通风机二、鼓风机（一）离心式鼓风机（二）萝茨鼓风机三、压缩机（一）往复式压缩机1. 构造与工作原理2. 配套设置3. 往复式压缩机的吸气能力与影响因素（二）离心式压缩机1. 构造与工作原理2. 特性曲线四、气体输送设备性能比较单元小结复习思考题习题参考文献第三章非均相系统的分离（按12学时编写）教学目的及要求引言第一节重力沉降及设备（按3学时编写）一、自由沉降（一）自由沉降（二）自由沉降速度二、重力沉降设备（一）多层隔板式降尘室（二）连续沉降槽（增稠器）第二节离心沉降及设备（按2学时编写）一、离心沉降与离心沉降速度二、离心沉降设备（一）旋风分离器1. 构造与工作原理2. 分离能力与临界直径（二）旋液分离器第三节过滤（按4学时编写）一、过滤基本原理（一）分类（二）过滤介质（三）助滤剂（四）过滤名词术语二、过滤基本方程式（一）过滤基本方程式（二）恒压过滤基本方程式三、恒压过滤基本方程式的应用四、过滤设备（一）板框压滤机1. 构造2. 工作原理（二）叶滤机1. 构造2. 工作原理（三）真空过滤机1. 构造2. 工作原理第四节离心机（按1学时编写）一、分类二、常速离心机三、高速离心机四、超速离心机五、离心机的性能及选用第五节其它气体分离设备（按1学时编写）一、惯性分离器二、袋滤器三、静电除尘器四、文丘里除尘器五、泡沫除尘器第六节分离设备的选择（按1学时编写）一、气－固混合物的分离方案及设备选择二、液－固混合物的分离方案及设备选择单元小结复习思考题习题参考文献第四章传热（按18学时编写）教学目的及要求第一节概述（按1学时编写）一、传热学研究解决的问题二、传热的基本方式（一）热传导（导热）（二）对流1. 自然对流2. 强制对流（三）辐射三、工业换热方式（一）混合式（二）间壁式（三）蓄热式四、传热名词术语（一）载热体、热载热体、冷载热体（二）加热剂、冷却剂、冷凝剂（三）加热器、冷却器、冷凝器第二节传热基本方程（按1学时编写）一、传热速率二、传热壁面积三、传热推动力四、传热基本方程第三节热负荷（按2学时编写）一、热负荷二、热负荷与传热速率间的关系三、热负荷的计算方法（一）焓差法（二）显热法（温差法）（三）潜热法（四）两步法第四节传热平均温度差（按2学时编写）一、恒温传热二、变温传热（一）间壁两侧流体间的相对运动方式（二）并、逆流运动状态下的传热平均温度差（三）错、折流运动状态下的传热平均温度差1. 计算方法2. 温度修正系数第五节一维稳定热传导（按4学时编写）一、热传导（导热）二、导热分类（一）一维导热与多维导热（二）稳定热传导与不稳定热传导（三）一维稳定热传导三、傅立叶定律（一）温度梯度（二）傅立叶定律（三）导热系数四、导热计算——傅立叶定律的应用（一）平壁导热1. 单层2. 多层（二）空心圆柱体导热1. 单层2. 多层（三）空心球体导热1. 单层2. 多层第六节对流传热（按4学时编写）一、传热边界层二、对流传热基本方程式——牛顿冷却定律三、对流传热膜系数（一）传热膜系数的物理意义及单位（二）传热膜系数的影响因数（三）对流传热膜系数的准数关联1. 流体在圆直管内作强制湍流时的膜系数计算2. 流体在圆直管内作强制过渡流时的膜系数计算3. 流体在弯管内作强制对流时的膜系数计算4. 流体在非圆管内作强制对流时的膜系数计算⑴传热当量直径⑵列管换热器壳程流体的膜系数计算第七节传热系数与传热壁面积（按4学时编写）一、间壁式换热过程机理二、污垢热阻三、传热系数与传热壁面积四、传热计算示例单元小结复习思考题习题参考文献第五章换热器（按8学时编写）教学目的及要求第一节换热器简介（按2学时编写）一、夹套式二、蛇管式（一）沉浸式（二）喷淋式三、套管式四、列管式（一）温差应力（二）固定管板式（三）浮头式（四）U型管式五、螺旋板式六、板式七、板翅式第二节列管式换热器的工艺设计方法（按6学时编写）一、非标准列管换热器的工艺设计（一）物性参数计算（二）列管类型确定（三）流动空间确定（四）估取传热系数初定传热壁面积（五）管规格、长度、换热管根数（六）管程数、壳程数（七）换热管的空间排列排布1. 布管方式2. 管间距、排间距（八）布管草图、换热器直径（九）折流挡板1. 挡板类型2. 挡板间距、挡板数（十）定距管（十一）进、出口接管（十二）换热器校核1. 传热性能校核2. 压力降校核二、标准列管换热器的选用步骤（一）物性参数计算（二）列管类型确定（三）流动空间确定（四）估取传热系数初定传热壁面积（五）标准列管选型（六）换热器校核1. 传热性能校核2. 压力降校核单元小结复习思考题参考文献《化工原理》下册（按78学时编写）第六章蒸发与结晶技术（按12学时编写）教学目的及要求第一节概述（讲授2学时）一、蒸发的定义、基本原理及分类二、蒸发专用名词三、典型蒸发流程简介第二节单效蒸发（讲授4学时）一、单效蒸发器的物料衡算与热量衡算二、单效蒸发器的沸点升高与Δt m计算三、管内沸腾过程的α计算四、单效蒸发器的传热面积计算五、单效蒸发器的选型设计第三节多效蒸发（讲授2学时）一、多效蒸发流程二、蒸发系统的热效率与节能第四节结晶分离技术（讲授4学时）一、结晶操作的类型二、结晶分离的基本原理三、结晶过程的相平衡（一）溶解度曲线（二）溶液的过饱和与介稳区四、影响结晶操作的因素（一）结晶的生长过程（二）影响因素五、结晶工艺计算（一）结晶系统的物料衡算（二）真空冷却结晶过程的热量衡算六、结晶器（一）冷却结晶器（二）移除部分溶剂的结晶器七、其它结晶方法（一）熔融结晶（二）沉淀结晶（三）升华结晶单元小结复习思考题习题参考文献第七章蒸馏与精馏技术（22学时）教学目的及要求第一节概述（讲授4学时）一、基本概念（定义、基本原理及分类）二、二元溶液的气液相平衡（一）溶液的分类（二）理想溶液的气液相平衡（三）非理想溶液的气液相平衡三、蒸馏方式（简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏原理及流程）第二节二元板式连续精馏塔的物料衡算（讲授4学时）一、恒摩尔流假设二、全塔物料衡算—产品流量的确定三、精馏段的物料衡算与精馏段操作线方程四、提馏段的物料衡算与提馏段操作线方程五、加料板的物料衡算—两段气液相流量的确定六、精、提馏段操作线的交点轨迹方程七、操作线的画法第三节二元板式连续精馏塔的塔板数（讲授4学时）一、理论塔板数（一）理论塔板的概念（二）理论塔板数的确定（逐板计算法、图解法）二、实际塔板数（一）板效率（单板效率、塔效率）（二）实际塔板数的确定第四节操作回流比（讲授2学时）一、操作回流比对精馏操作的影响二、全回流与最少理论塔板数三、最小回流比及其确定四、适宜操作回流比的确定五、进料状态对精馏操作的影响第五节特殊精馏（讲授2学时）一、水蒸气精馏（基本原理、流程）二、恒沸精馏（基本原理、典型流程）三、萃取精馏（基本原理、典型流程）第六节多元精馏（讲授2学时）一、多元精馏的特点二、多元精馏系统的气液相平衡三、多元精馏系统的简化计算方法四、理论塔板数的捷算法――吉利兰关联图的应用第七节板式塔（讲授4学时）一、板式塔简介（一）板式塔的主要构造（二）塔板结构与性能（三）溢流方式（四）板式塔的非正常操作现象（五）板式塔的总体设计要求二、浮阀塔的工艺设计（一）初估塔径（二）溢流装置设计（三）浮阀数与塔板布置（四）性能校核—负荷性能图（五）操作弹性及调整单元小结复习思考题习题参考文献第八章气体吸收（16学时）教学目的及要求第一节概述（讲授2学时）一、基本概念（吸收的定义、基本原理、分类、流程）二、吸收系统的气液相平衡（一）溶解度曲线（溶解度曲线及讨论、亨利定律与亨利系数）（二）吸收推动力及过程判定第二节吸收机理与吸收速率方程（讲授2学时）一、扩散方式二、双膜理论模型三、吸收速率与吸收速率方程第三节吸收系数（讲授2学时）一、吸收总系数与分系数间的关系（界面浓度的确定、总系数与分系数间的定量关系、膜控制过程）二、吸收分系数（分系数间的换算关系、分系数经验公式及适用范围）第四节单组分填料吸收塔的工艺设计（讲授8学时）一、溶剂的选择与用量确定（一）溶剂的选择原则（二）填料吸收塔的物料衡算（吸收能力计算、吸收操作线方程）（三）操作液气比的影响及其确定（四）溶剂用量与出口浓度的确定二、填料塔塔径的确定（一）填料类型与特性（类型、特性、装填方式）（二）填料的选用原则（三）操作空塔气速的确定－埃克特通用关联图（四）塔径的确定与校核（压力降与润湿率校核）三、填料层高度的计算（一）填料层高度计算通式的推导（二）传质单元的概念（三）对数平均推动力法（四）解吸因子法（五）图解积分法四、附件设计（液体分布器、再分布器、捕沫器、填料支承）第五节其它吸收与解吸（讲授2学时）一、高浓度气体吸收（特点、简化计算方法）二、多组分吸收（特点、计算方法简介）三、化学吸收（特点、控制因素）四、解吸与解吸流程（原理、流程、工艺计算方法）单元小结复习思考题习题参考文献第九章其它分离技术（16学时）教学目的及要求引言第一节萃取分离技术（讲授6学时）一、基本概念（定义、基本原理与流程、相关名词术语）二、萃取平衡——三角相图的应用（一）三元溶液组成的图示（二）萃取系统的杠杆规则（三）萃取系统的溶解度曲线（四）萃取计算三、工业萃取设备（一）混合澄清器（二）萃取塔（喷洒塔、填料萃取塔、筛板萃取塔、脉冲筛板塔、往复筛板塔、转盘萃取塔）（三）离心萃取器四、超临界气体萃取（一）超临界气体萃取基础（二）典型流程及应用第二节膜分离技术（讲授4学时）一、膜分离概念与分类二、膜分离设备类型三、膜分离指标参数及影响四、膜分离过程简介（一）电渗析（原理、典型流程及应用）（二）反渗透（原理、典型流程及应用）（三）微滤（原理、典型流程及应用）（四）超滤（原理、典型流程及应用）（五）纳滤（原理、典型流程及应用）（六）气体膜分离（原理、典型流程及应用）（七）液膜分离（原理、典型流程及应用）第三节吸附分离技术（讲授2学时）一、基本概念（吸附原理、吸附剂）二、吸附平衡与吸附速率三、吸附设备（固定床、移动床、变压吸附）四、吸附分离技术的应用第四节生物分离及高新分离技术简介（讲授4学时）一、生物分离的特点与一般步骤（一）生物分离的特点（二）生物分离过程的一般步骤二、新型分离技术简介（一）离子交换分离技术（二）色层分离技术（三）反应精馏技术单元小结复习思考题习题参考文献第十章固体干燥（12学时）教学目的及要求第一节概述（讲授4学时）一、去湿与干燥的分类二、干燥机理与流程三、湿空气的性质四、湿度图及其应用第二节空气干燥器的物料衡算（讲授2学时）一、空气干燥器的物料衡算方程二、干燥产品流量的确定三、水分蒸发量四、干空气的消耗量及风机工作流量第三节空气干燥器的热量衡算（讲授2学时）一、空气干燥器的热量衡算方程二、空气干燥器的热效率三、空气出口状态的确定第四节恒定干燥条件下的干燥时间计算（讲授2学时）一、物料水分的性质二、恒定干燥条件下的干燥速率曲线三、恒定干燥条件下的干燥时间计算第五节空气干燥器简介（讲授2学时）一、盘架式干燥器二、带式干燥器三、滚筒干燥器四、气流干燥器五、转筒干燥器（转窑）六、沸腾床干燥器七、喷雾干燥器八、升华干燥单元小结复习思考题习题参考文献。