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山东大学化学与化工学院
《化工原理》理论课程教学大纲
编写人：张长桥审定人：
编制时间：审定时间：
一、课程基本信息：
二、课程描述
《化工原理》是一门工程性很强的课程，它是化学工程学科的基础，是理解各种化工过程的关键。

它主要研究化工单元操作的基本原理，典型设备及其设计计算方法。

作为化工专业的一门专业基础课，起着承前启后，由理及工的桥梁作用。

旨在培养学生单元操作与设备选择的能力、工程设计能力、操作与调节生产过程的能力和分析解决实际问题的能力。

使学生掌握常见化工单元操作过程及设备的基础知识、基本理论和基本计算能力，为后续专业课程和将来从事工程技术工作打好良好的基础。

三、课程教学目标和教学要求
【教学目标】
1化工原理属于专业基础课，是专业课与基础课的桥梁。

让学生学会专业课的学习方法，顺利完成基础课到专业课的过渡；
2让学生熟练掌握化工单元操作的基本原理、典型设备的设计方法以及设备的操作与调节；
3掌握工程问题的思维方式，工程问题的处理方法；
4加强学生单元操作与设备选择的能力、工程设计能力、操作与调节生产过程的能力的培养；
5让学生初步掌握理解“三传”的基本概念，“三传”的类似性，为专业课的学习打下良好的基础。

【教学要求】
1在单元操作的教学中主要贯穿两条主线：一是传递过程（动量、热量、质量传递）；二是工程问题处理方法；
2按照“过程分析-数学描述-实例分析”的方式展开，体现“定性-定量-应用”三个不同层次。

3强调过程的共性，将化工单元操作按过程共性分块，阐明共同的原理和科学基础；
4重点介绍工程问题的处理方法，帮助学生掌握化工原理及相关专业课的学习方法。

5教学过程应注意以下几个能力的培养：单元操作与设备选择的能力、工程设计能力、操作与调节生产过程的能力、过程开发或科研能力。

四、课程教学内容及学时分配
化工原理（1）共48学时
绪论（授课3学时）
【教学目标和要求】
1了解化工原理研究对象、目的及内容；
2了解化工原理在专业课中的地位；
3掌握单元操作的分类，特点和单元操作的学习方法、研究方法。

【具体教学内容】
化工原理研究对象、研究方法；化工原理与专业课关系；化工原理的学习方法。

【教学和学习建议】
教学时，举例强调化工原理在化工中的地位及其与专业可得关系，激发专业学习兴趣，提高学生学习化工原理、化工专业的积极性。

可采用启发式、设问式教学方式。

学习时，要掌握工程问题处理方法，注意工程思维能力的训练。

【教学/考核难点重点】
基础课、专业基础课、专业课的不同，包括思维方式的不同，处理问题的方法不同等等。

第1章流体流动（15学时，其中授课11学时，习题课2学时，研讨2学时）
【教学目标和要求】
1正确理解流体流动过程中的基本原理及流体在管内的流动规律
2熟练掌握流体静力学基本方程式、连续性方程式和柏努利方程式及其应用；
3正确理解流体的流动现象和流动阻力的概念；熟练掌握流体流动阻力的计算；4熟练掌握简单管路的设计型计算和操作型计算；
5了解测速管、文丘里流量计、孔板流量计和转子流量计的工作原理和基本计算。

【具体教学内容】
1 概述
2 流体静力学
3 流体的流动现象
4 连续性方程与柏努力方程及其应用
5 流体流动规律
6 流体流动阻力损失的计算
7 管路计算
8 流量的测量
【教学和学习建议】
教学时，注重讲清楚流体力学中的基本概念和流体两大定律的应用。

静力学部分知识在中学有涉及，可采用学生自学归纳方式。

为加强对流体阻力理解，结合视频动画演示流体流动现象。

学习时，在掌握流体力学基本概念的基础上，重点关注流体力学两大定律的应用以及流动阻力问题的定性、定量理解。

可结合学生生活实际讲解流体流动现象。

【教学/考核难点重点】
(1) 重点：流体力学基本概念；伯努利方程的应用；流体阻力对流动的影响。

(2) 难点：流体阻力问题；管路计算问题。

第2章流体输送机械（6学时，其中授课4学时，研讨2学时）
【教学目标和要求】
1了解离心泵的结构及工作原理；
2熟练掌握离心泵的性能参数及影响因素、泵的特性曲线、工作点和流量调节；3正确理解离心泵安装高度的确定原则，掌握离心泵安装高度的计算；
4正确选择和使用离心泵。

了解离心泵与其它类型泵的操作和流量调节特点。

【具体教学内容】
1 概述
2 离心泵
3 往复泵及其它泵
4 气体输送机械
【教学和学习建议】
教学时，注重离心泵的结构、性能、操作、安装的讲解，强调性能测定、安装使用即选择。

可结合实物演示操作过程。

学习时，注意，应从哪几个方面去理解化工流体输送设备？可以举一反三。

【教学/考核难点重点】
(1)重点：离心泵
(2)难点：气蚀
第3章非均相物系的分离和固体流态化（6学时，其中授课4学时，习题课2学时）
【教学目标和要求】
1理解颗粒的几何特性和颗粒床层的特性；
2掌握重力沉降与离心沉降原理和设备及有关计算；
3掌握恒压、恒速过滤过程及设备的应用和计算；
4理解并掌握流化床的特性及应用；
【具体教学内容】
1 颗粒与床层
2 重力沉降沉降速度及计算方法降尘室
3 离心沉降
4恒压过滤
5滤饼的洗涤过滤机的生产能力
6流态化基本概念
【教学和学习建议】
教学时，注重颗粒床层理论的教学，进而分析学习过滤单元操作知识。

学习时，熟悉设备结构，进而学习其原理与计算。

【教学/考核难点重点】
(1)重点：重力沉降；恒压过滤；过滤机的生产能力；流化床特点。

(2)难点：过滤设备的结构；连续真空过滤机；过滤机的生产能力。

第4章传热（12学时，其中授课10学时，研讨2学时）
【教学目标和要求】
1正确理解傅立叶定律及其一维稳态热传导的基本原理及类似问题的处理方法；2正确理解牛顿冷却定律和影响对流传热系数的主要因素，掌握对流传热系数关联式的测定方法及选用；
3熟练掌握流体在圆形直管内强制湍流传热时对流给热系数的计算；
4熟练掌握换热器的设计型计算和换热器的核算型计算，能够根据计算结果及工艺要求选用合适的换热器；
5了解列管换热器和其它新型换热器的结构特点及其选用。

【具体教学内容】
1 概述
2 热传导
3 对流传热自然对流与强制对流牛顿冷却定律
4 传热过程的计算
5 对流传热系数关联式
6 辐射传热
7 换热器
【教学和学习建议】
教学时，强调传热速率与热负荷的关系，从速率的观点分析和解决传热问题。

强调对流传热系数的计算方法的应用。

学习时，注重正确理解热负荷和传热速率，用速率的观点分析解决传热问题。

【教学/考核难点重点】
(1)重点：导热；间壁式换热器的设计与计算；换热器的强化途径。

(2)难点：换热器操作型计算。

换热器的操作与调节。

第5章蒸发（6学时，其中授课4学时，习题课2学时）
【教学目标和要求】
1掌握各种蒸发设备的结构、特点及其适用范围；
2掌握单效蒸发时溶液沸点升高和温度差损失的概念及计算，能正确进行单效蒸发的物料衡算和热量衡算；
3了解多效蒸发的操作流程；
4掌握多效蒸发和单效蒸发的比较。

【具体教学内容】
1 概述蒸发过程的目的、方法及特点
2 蒸发设备
3 沸点升高与温差损失
4 单效蒸发计算
5 多效蒸发
【教学和学习建议】
教学时，注重单效蒸发过程的分析与计算。

启发式教学。

学习时，首先重点关注单效蒸发计算和的应用，然后比较单效蒸发与多效蒸发，降低学习难度，提高学习效率。

注意类比与归纳的学习方法。

(1)重点：温差损失；单效蒸发的计算；多效蒸发。

(2)难点：多效蒸发。

化工原理（2）共48学时
第1章蒸馏（16学时，其中授课14学时，习题课2学时）
【教学目标和要求】
1熟练掌握精馏简化计算方法，正确理解理论板、恒摩尔流假定概念；
2熟练掌握精馏塔物料衡算、操作线；
3熟练掌握理论塔板数的计算方法及其应用条件；
4熟练掌握图解法计算并能利用其分析理解精馏相关概念；
5熟练掌握回流比的选择和影响；
6了解直接蒸汽加热、分凝器、冷液回流、侧线出料和回收塔各自的特点。

7了解间歇精馏的特点与计算方法，了解特殊精馏的特点。

【具体教学内容】
1 概述蒸馏操作的目的、原理
2 双组分的汽液平衡
3 工业上蒸馏过程
4 精馏及精馏塔的计算
精馏过程简化处理方法
物料衡算
理论板数的计算
进料热状态
回流比的选择与影响
5 间歇精馏
6 特殊精馏-恒沸精馏和萃取精馏
【教学和学习建议】
本章内容是理想精馏，是实际问题的高度简化。

教学中，注重工程问题处理方法，注意结合生产实例，启发式教学。

学生学习时应该注意精馏工程问题的处理方法。

【教学/考核难点重点】
难点：精馏塔的操作性问题分析，回流比的选择，热状态的分析等
重点:精馏塔的计算，回流比的影响
第2章吸收（12学时，其中授课10学时，习题2学时）
【教学目标和要求】
1理解吸收、解吸的概念，
2掌握相平衡与吸收、解吸的过程的关系；
3掌握传质理论特别是双膜理论；掌握汽、液相总传质系数的计算方法；掌握气膜控制和液膜控制；
4熟练掌握吸收过程的设计型和操作型计算；
5了解其它吸收过程。

【具体教学内容】
1 概述
2 气液相平衡
3 分子扩散与单相传质
4 传质理论
5 低浓度气体吸收的计算
6 填料吸收塔的计算，其它形式的吸收
【教学和学习建议】建议采用的教学方法；学生学习时应该注意的问题。

比如练习、实验、研讨要求等。

【教学/考核难点重点】
难点：填料层高度的计算，传质速率方程
重点：传质理论，菲克定律，填料塔的物料衡算，填料层高度的计算第3章蒸馏和吸收塔设备（6学时）
【教学目标和要求】
1了解填料塔和板式塔的主要构件；
2掌握塔内气液两相的流动状况和传质特性；
3掌握板式塔的不正常操作情况和评价设备的基本性能；
4掌握精馏塔的设计计算过程。

【具体教学内容】
1板式塔
2填料塔
【教学和学习建议】
注重基本概念的理解。

学生学习时应该注意对基本概念的理解。

【教学/考核难点重点】
重点：板式塔结构、填料塔结构、不正常操作现象有哪些。

难点：塔板结构尺寸变化对塔分离性能的影响
第4章液-液萃取（6学时，其中授课4学时，习题课2学时）
【教学目标和要求】
1熟练掌握液液平衡及萃取原理；
2掌握三角相图及相平衡在三角相图的表示；
3掌握萃取过程的相图表示方法；掌握单级萃取计算，超临界萃取；
4了解微分逆流萃取的计算；
5了解萃取设备的结构、流体力学特性和使用特点。

【具体教学内容】
1 概述萃取的目的、原理过程实施及应用场合
2液液相平衡三角形相图物料衡算及杠杆定律分配系数及选择性系数
3 单级萃取
4多级萃多级逆流萃取多级错流萃取
5 萃取设备
【教学和学习建议】
【教学/考核难点重点】
重点：液-液相平衡的三角形相图，单级萃取的图解计算
难点：单级萃取的计算
第五章干燥（8学时，其中授课6学时，习题课2学时）
【教学目标和要求】
1了解湿分的定义、去湿的方法及干燥的分类；
2掌握湿空气的主要性质，它们的定义和计算公式；掌握湿空气的“I-H”图的应用；掌握确定湿空气状态点的方法以及由状态点确定空气有关参量的方法；3熟练掌握干燥过程的物料衡算和热量衡算；掌握等焓干燥过程干燥器出口空气状态确定方法；
4正确理解干燥器的热效率和提高热效率的措施。

掌握物料中所含水分性质；掌握干燥速率的定义及干燥速率曲线；熟练掌握临界水含量的概念及影响恒速干燥
和降速干燥的因素。

掌握恒速和降速段干燥时间的计算方法。

5了解干燥器的主要型式及它们的特点。

【教学和学习建议】
【教学/考核难点重点】
重点：干燥的物料衡算，热量衡算，过程速率及平衡关系
难点：热量衡算，干燥速率及干燥时间的计算
第六章新型分离技术（2学时）
【教学目标和要求】
1了解超临界流体萃取和膜分离过程的基本原理；
2了解膜分离过程，掌握几种膜分离过程特点及有关膜特性。

【具体教学内容】
1 超临界萃取
2膜分离技术
【教学和学习建议】
因为学时有限，这部分内容可要求学生自学。

【教学/考核难点重点】
重点：基本概念
五、教学要求对应关系
六、考核及成绩评定方式
【考核方式】：期末考试（笔试，闭卷）、平时成绩（考勤及线下作业等）【成绩评定】：平时成绩占10%，期末考试90%。

【考试大纲】
七、教材及参考资料
【教材】夏清.化工原理.（第四版）.北京：化学工业出版社,2014 【参考书】
1、陈敏恒，化工原理，化学工业出版社
2、谭天恩，化工原理，化学工业出版社
3、方图南等《化工原理例题与习题》，华东理工大学出版社
4、姚玉英等《化工原理学习与指导》，化学工业出版社
5、匡国柱编《化工原理学习指导》，大连理工出版社
6、余立新编《化工原理例题与习题》，清华大学出版社。