《化工基础》课程教学大纲

《化工基础》课程教学大纲
（Elementary Chemical Engineering）
一、课程说明
课程编码：024212101、课程总学时（理论总学时/实践总学时）85（68/17）、周学时（理论学时/实践学时）5（4/1）、学分4（3/1）、开课学期:第六学期。

1．课程性质：
专业必修课
2．适用专业与学时分配：
适用于化学教育专业。

教学内容与时间安排表
3．课程教学目的与要求：
本课程主要包括化学工程和化学工艺两大部分内容。

要求学生熟悉化工生产中的基本原理和典型设备，以及它们在化工生产中的应用；认识和掌握化工生产中分析和解决问题的途径。

通过本课程的学习，培养学生分析和解决单元操作和化学反应工程中的有关问题的能力；培养学生的工程观点和实验技能。

本课程通过教学的各个环节必须使学生达到各章中所提出的基本要求，并通过做习题加以巩固。

4．本门课程与其它课程关系：
化工原理课程是高等数学、物理学、物理化学等课程基础上开设的一门基础技
术课程，它起到了由理及工的桥梁作用。

5．推荐教材及参考书：
教材：
1、上海师范大学，福建师范大学编，化工基础（第三版）（上册），高等教育出版社，
北京，2001
2、上海师范大学，福建师范大学编，化工基础（第三版）（下册），高等教育出版社，
北京，2001
参考书：
1、张近，化工基础，高等教育出版社，北京，2003
2、陈敏恒，化工原理，化学工业出版社，北京，1985
3、夏清，陈常贵，化工原理（修订版），天津大学出版社，天津，2005
6．课程教学方法与手段：
理论课上要思路清晰、重点突出，对基础理论部分的内容要讲透，力求使学生对基本概念、基本原理有非常清晰和透彻的理解，通过例题和习题的分析和讲解，培养学生的解题能力。

认真批改作业，通过作业了解学生对所学知识的掌握情况，并及时纠正学生的一些错误理解。

实验课是教学中不可缺少的重要环节，通过实验，不仅使学生加深对理论知识的理解，还能培养学生动手和实际解决问题的能力，必须予以充分重视。

7．课程考试方法与要求：
本课程每学期安排期中考试一次，期末考试一次，考试一般以笔试形式进行，闭卷。

以百分制记分，本课程总成绩中，实验课成绩占15-25%，理论课成绩占75-85%。

8．实践教学内容安排：
注：具体内容及要求见实验教学大纲。

二、教学内容纲要
第一章绪论（1学时）
1．主要内容
第一节本课程的内容和学习目的
第二节化工生产的特点
第三节化学工程和工艺中的一些基本规律
第四节从实验研究到工厂生产
2．基本要求
要求了解化工基础的内容、学习的目的，了解本课程的一些基本规律。

第二章流体的流动和输送（13学时）
1．主要内容
第一节一些基本概念1学时（1）理想流体和实际流体
（2）流体的密度、相对密度和比容
（3）流体的压强及其测量
（4）流量和流速
（5）定态流动和非定态流动
第二节流体定态流动时的衡算4学时（1）流体定态流动时的物料衡算
（2）流体定态流动时的能量衡算
（3）柏努利方程的应用举例
（4）流体流量的测量
第三节实际流体的流动1学时（1）粘度
（2）流体流动的形态
第四节流体在圆管内流动时的阻力计算3学时（1）滞流时的摩擦阻力
（2）湍流时的流动阻力
（3）局部阻力
（4）管路计算
第五节液体输送机械3学时（1）离心泵
（2）往复泵
（3）旋转泵
第六节气体输送和压缩机械1学时
（1）离心式风机
（2）往复式压缩机
（3）喷射泵
2．基本要求
（1）要求学生掌握压强的三种表示方法、流体静力学基本方程式及其应用；
（2）理解定态流动与非定态流动的概念，掌握流量与流速的求法、熟练掌握连续性方程式、柏努利方程式；
（3）了解流体流动的类型、各流型的特点及区别，学会用雷诺准数判断流型，理解边界层的概念；
（4）掌握阻力损失及其计算方法，了解流量测量的方法，掌握测速管、孔板流量计、文丘里流量计和转子流量计的工作原理。

（5）要求掌握离心泵的工作原理，了解其主要部件及操作方法，重点掌握离心泵的主要性能参数和特性曲线；了解往复泵、旋转泵和旋涡泵及常用气体输送和压缩机械的结构和工作原理。

第三章传热过程（10学时）
1.主要内容
第一节概述1学时
（1）化工生产中的传热过程
（2）传热中的一些基本物理量和单位
（3）定态传热和非定态传热
第二节传导传热2学时
（1）热传导基本方程——傅立叶定律
（2）平面壁的定态热传导
（3）圆筒壁的热传导
第三节对流传热1学时
（1）对流传热机理
（2）对流传热膜系数
（3）对流传热膜系数的值
第四节热交换的计算4学时
（1）总传热方程
（2）传热系数的大致范围
（3）传热温度差
（4）强化传热过程的途径
第五节热交换器1学时
（1）列管式热交换器
（2）其它热交换器
第六节辐射传热1学时
（1）基本概念
（2）管式炉
（3）三种传热方式的概括比较
2．基本要求
（1）要求了解传热的三种基本方式，掌握傅立叶定律、定态热传导的有关计算；（2）理解对流传热机理，重点掌握对流传热的计算；
（3）了解间壁式换热器类型、结构；掌握传热的强化途经。

第四章吸收（11学时）
1.主要内容
第一节概述1学时
（1）吸收的类型
（2）吸收剂的选择
（3）吸收操作的条件
第二节吸收的相平衡2学时
（1）亨利定律
（2）用比摩尔分率表示的相平衡关系
（3）气体在液体中的溶解度
第三节吸收速率2学时
（1）双膜理论
（2）分子扩散定律——费克定律
（3）吸收速率方程
第四节填料吸收塔的计算5学时
（1）填料层高度的计算式
（2）吸收塔中的物料衡算——操作线方程
（3）传质单元数的计算
（4）传质单元高度的计算
（5）三传中的类似律
第五节填料塔1学时
2．基本要求
（1）要求掌握吸收的条件、气液相平衡关系及溶解度的概念；
（2）掌握分子扩散的基本定律，理解吸收机理；
（3）掌握吸收速率方程；
（4）理解传质单元数、传质单元高度的概念几，掌握填料层高度的计算方法。

（5）了解填料的类型和填料塔的结构特点及流体力学性能。

第五章精馏（11学时）
1.主要内容
第一节精馏原理2学时
（1）理想的二组分互溶体系
（2）相对挥发度
（3）非理想的二组分互溶体系
（4）压强对气液平衡的影响
（5）以t-x-y相图表示的蒸馏过程
（6）以x-y相图表示的蒸馏过程
第二节简单蒸馏1学时
（1）简单蒸馏的操作和应用
（2）简单蒸馏的计算
（3）闪蒸馏
第三节连续精馏1学时
（1）精馏的依据
（2）精馏塔中物相组成的变化
（3）回流比
（4）连续精馏的流程
第四节连续精馏理论塔板数的计算5学时
（1）计算的前提
（2）精馏段操作线方程
（3）提馏段操作线方程
（4）理论塔板数的图解求算
（5）理论塔板数图解求算的原理和逐板计算法
（6）回流比与精馏的关系
（7）进料状态对精馏的影响
（8）捷算法求理论塔板数
第五节间歇精馏1学时
第六节板式塔1学时
2．基本要求
（1）要求熟悉两组分理想溶液的相平衡关系，理解相对挥发度的概念；
（2）了解平衡蒸馏和简单蒸馏的流程、操作特点；
（3）了解精馏原理、连续精馏的条件和流程；
（4）理解理论板的概念及恒摩尔流假定，重点掌握两组分连续精馏的计算，掌握最小回流比的计算及回流比对精馏的影响。

（5）了解间歇精馏的流程、操作特点和操作方式。

（6）了解常见板式塔的结构特点，理解塔板效率的概念。

第六章化学反应动力学基础（4学时）
1.主要内容
第一节化学动力学的基本概念1学时
（1）化学计量方程式
（2）化学反应速率
（3）均相反应与非均相反应
（4）反应速率方程式
（5）反应速率的温度效应和反应活化能
第二节简单反应的速率方程式 1学时
（1）一级反应
（2）二级反应
（3）可逆反应
第三节简单反应和复杂反应1学时
（1）转化率、选择性和收率
（2）复杂反应的速率方程
第四节本征动力学和宏观动力学1学时
（1）反应过程和传递过程
（2）反应速率控制步骤
2．基本要求
（1）了解化学反应动力学的基本概念，掌握温度对反应速率的影响及反应活化能的特性；（2）掌握一级、二级反应时间的计算方法，理解转化率、选择性和收率的概念。

（3）弄清本征动力学和宏观动力学的区别，了解反应速率控制步骤。

第七章典型反应器（7学时）
1.主要内容
第一节化学反应器的类型
第二节间歇釜式反应器1学时
（1）间歇釜式反应器的结构与操作特点
（2）反应器容积的计算
第三节间歇反应釜中的搅拌1学时
（1）混合机理
（2）搅拌器的类型
第四节管式反应器2学时
（1）管式反应器的特点
（2）反应器容积的计算
第五节全混流反应器1学时
第六节返混及其对化学反应的影响1学时
第七节多釜串联反应器1学时
第八节反应器类型的比较和选择
2．基本要求
（1）要求掌握间歇釜式反应器、平推流反应器、全混流反应器及多釜串联反应器的操
作特点和反应时间、反应器容积等的计算方法；
（2）了解返混对反应的影响
第八章多相反应过程（6学时）
1.主要内容
第一节工业催化简介1学时
第二节气固相催化反应的步骤2学时
（1）气固相催化反应的步骤
（2）表面动力学控制
（3）外扩散过程
（4）内扩散过程
（5）反应过程的控制阶段
第三节非等温过程 2学时
（1）温度对可逆反应的影响
（2）热量衡算与绝热反应器
（3）绝热反应器的容积计算
第四节气固相催化反应器1学时
（1）固定床反应器
（2）流化床反应器
2．基本要求
（1）了解气固相催化反应的步骤、各反应控制过程的特点及对整个反应的影响；
（2）了解温度对可逆反应的影响；掌握化学反应过程中的热量衡算及绝热反应器的有关计算问题。

（3）了解固定床反应器、流化床反应器的特点。

第九章硫酸工艺学（5学时）
1.主要内容
第一节概述1学时
第二节原料
第三节接触法生产硫酸的原则流程
第四节二氧化硫的催化氧化过程2学时
（1）平衡常数与平衡转化率
（2）反应速率
（3）工艺条件的优化
（4）反应器
第五节造气过程1学时
（1）硫铁矿焙烧反应
（2）沸腾炉
（3）炉气净化
第六节成酸过程1学时
（1）反应特点和成酸过程
（2）吸收设备和工艺条件
（3）吸收流程
第七节生产全流程
2．基本要求
（1）要求了解硫酸生产的原料路线和接触法生产的原则流程；
（2）了解硫酸生产各环节的工艺条件及生产的全流程；
（3）重点掌握二氧化硫的催化氧化过程，包括反应特点、催化剂、工艺优化条件、所用反应器等。

撰稿人：周文君审稿人：学院主管领导：
学院盖章：
2005 年11 月29日。