化工原理教學大綱及教學知識點小結.doc

化工原理教學大綱及各章知識點小結 一、課程代碼21204142561二、課程名稱（1）中文名：化工原理B（2）英文名：Principles of Chemical Engineering (B)三、課程管理院（系）及教研室 環(huán)境與生物工程學院，化學工程與工藝教研室四、大綱說明1、 適用專業(yè)、層次應用化學專業(yè)四年制本科2、 學時與學分數(shù)80學時（其中理論教學56學時，實驗24學時），5學分3、 課程的性質、目的與任務 化工原理是應用化學專業(yè)的一門主干課程，屬工程科學，是用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題。研究方法主要是因次論指導下的實驗研究法和數(shù)學模型法。本課程強調(diào)工程觀點、定量運算、實驗技能、設計能力和模擬優(yōu)化能力的訓練，強調(diào)在理論和實際的結合中，提高分析問題、解決問題的能力。本課程理論教學主要研究“三傳”（動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞）基礎理論、主要單元操作的基本原理、典型設備的結構和工藝計算。通過本課程理論的學習，使學生獲得化學工程學的基礎知識和基本技能。 本課程實驗教學是化工原理課程理論聯(lián)系實際的一個重要的教學環(huán)節(jié)。其目的不僅是使學生鞏固和加深對理論教學內(nèi)容的理解，而且是使學生要在熟悉實驗裝置的基礎上掌握一定的實驗操作技能，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析、整理、歸納，培養(yǎng)學生處理工程技術問題和進行科學研究的能力。4、 先行、后續(xù)課程本課程是應用化學專業(yè)學生在具備了必要的高等數(shù)學、物理、物理化學、計算技術等基礎知識之后必修的技術基礎課，是化工原理課程設計、應用化學專業(yè)課程及畢業(yè)設計的基礎。5、 考試方式與成績評定考試方式：理論課筆試；實驗課現(xiàn)場操作。成績評定：理論課70，實驗課30。五、綱目0 緒論（0.5學時）化工單元操作歷史梗概，本門課程的性質、地位和要回答的問題；單位和量綱；單元操作概念。1 流體流動教學目的 學習流體流動的宏觀規(guī)律，理解流體流動的內(nèi)部結構，掌握因次論指導下的實驗研究法、阻力損失計算、流體輸送管路計算，能夠運用流體流動原理進行流速流量測量。教學重點與難點 機械能衡算和阻力損失計算；流體流動內(nèi)部結構和因次分析法。教學時數(shù)11.5學時教學方法與手段 流體靜力學和守恒原理等簡單問題嚴格推導，湍流基本特征和阻力計算等復雜問題簡化處理，壓強測量、管路計算和流速流量測量采用定性分析與定量計算相結合的方法，強化基本原理、基本方程工程應用訓練。在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授.教學內(nèi)容1.1 概述 流體流動的兩種考察方法；流體流動中的作用力；流體流動中的機械能。1.2流體靜力學靜壓強在空間的分布；壓強能和位能；壓強的表示方法；壓強的靜力學測量方法。1.3 流體流動中的守恒原理 質量守恒；機械能守恒；動量守恒。1.4 流體流動中的內(nèi)部結構流動的型態(tài)；湍流的基本特征；圓管內(nèi)流體運動的數(shù)學描述。 1.5阻力損失兩種阻力損失；湍流時直管阻力損失的實驗研究方法；直管阻力損失的計算式；局部阻力損失。1.6流體輸送管路的計算阻力對管內(nèi)流動的影響；管路計算；可壓縮流體的管路的計算。1.7流速和流量的測量畢托管（測速管）；孔板流量計；轉子流量計。2 流體輸送機械教學目的將流體力學原理應用于工程實際；將“流體輸送機械”作為單元操作進行討論。教學重點和難點離心泵（泵的選擇和操作）；離心泵基本方程的推導和離心泵安裝高度。教學時數(shù)4學時教學方法和手段講解管路特性、離心泵基本方程、安裝高度等內(nèi)容應盡可能地運用和鞏固“流體流動“一章已學過的原理和公式；從單元操作的目的著手，討論達到輸送目的所能調(diào)動的工程手段，探討實現(xiàn)輸送所需的設備或機械結構及其操作性能，以及能量使用的經(jīng)濟性等問題。在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授。教學內(nèi)容2.1概述 流體輸送對輸送機械的要求；管路特性曲線等2.2離心泵離心泵的工作原理；離心泵的特性曲線；離心泵的流量調(diào)節(jié)與組合操作；離心泵的安裝高度；離心泵的類型與選用。 2.3往復泵往復泵的作用原理和類型；往復泵的流量調(diào)節(jié)；2.4其他化工用泵非正位移泵；正位移泵；各類化工用泵的比較。2.5氣體輸送機械通風機；鼓風機；壓縮機；真空泵。3 沉降與過濾教學目的 了解重力沉降、離心沉降，掌握過濾原理和過程計算。教學重點與難點 沉降速度的計算；過濾原理和過程計算。教學時數(shù)4學時。教學方法與手段定性分析和定量推導相結合；在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授。教學內(nèi)容3.1概述非均相物系的分離；顆粒相對運動時所受的阻力。3.2重力沉降沉降速度；降沉室；懸浮液的沉聚。3.3離心沉降離心分離因素；離心沉降速度；旋風分離器；懸液分離器；沉降離心機。3.4過濾懸浮液的過濾；過濾速率的基本方程；恒壓過濾；過濾設備。4 傳熱教學目的掌握傳熱一般規(guī)律，能分析影響傳熱的各種因素；合理選擇和設計傳熱；合理操作和調(diào)節(jié)傳熱。教學重點和難點各種傳熱過程數(shù)學描述和計算；沸騰給熱和冷凝給熱過程數(shù)學描述，管殼式換熱器設計和選用。教學時數(shù)10學時教學方法和手段從傳熱操作的目的著手，討論達到傳熱目的所能調(diào)動的工程手段，分析影響傳熱的各種因素， 探討實現(xiàn)傳熱所需設備的設計、操作與調(diào)節(jié)，以及能量利用的經(jīng)濟性等問題。在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授。教學內(nèi)容4.1概述傳熱過程中的冷熱流體接觸方式；載熱體及其選擇；傳熱過程。4.2熱傳導傅立葉定律和導熱系數(shù)；通過平壁的定態(tài)導熱過程；通過圓筒壁的定態(tài)導熱過程；通過多層壁的定態(tài)導熱過程。4.3對流給熱對流給熱過程分析；對流給熱過程的數(shù)學描述；無相變的對流給熱系數(shù)的經(jīng)驗關聯(lián)式。4.4沸騰給熱和冷凝給熱沸騰給熱；沸騰給熱過程的強化；蒸氣冷凝給熱；冷凝給熱系數(shù)；影響冷凝給熱的因數(shù)及強化措施。4.5熱輻射 固體輻射；氣體輻射。4.6傳熱過程的計算傳熱過程的數(shù)學描述；傳熱過程基本方程式；換熱器的設計型計算；換熱器的操作型計算；傳熱單元法；非定態(tài)傳熱過程的擬定態(tài)處理；變系數(shù)的傳熱過程計算；“管式換熱器的選用與操作模擬”計算機輔助計算。4.7換熱器間壁式換熱器的類型；管殼式換熱器的設計和選用；換熱器的強化和其他類型。5 氣體吸收教學目的 掌握吸收一般規(guī)律，能分析影響吸收的各種因素；合理選擇和設計吸收；合理操作和調(diào)節(jié)吸收。教學重點和難點低含量氣體吸收過程數(shù)學描述和計算；擴散與單相傳質。教學時數(shù)8學時教學方法和手段從吸收操作的目的著手，討論達到吸收目的所能調(diào)動的工程手段，分析影響吸收的各種因素， 探討吸收過程的選擇與設計、操作與調(diào)節(jié)，以及能量利用的經(jīng)濟性等問題。在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授。教學內(nèi)容5.1概述 氣體吸收的目的、原理及實施方法；解吸過程的經(jīng)濟分析（包括吸收劑的選擇）。5.2氣液相平衡平衡溶解度；相平衡與吸收過程的關系。5.3擴散與單相傳質雙組分混合物中的分子擴散；擴散系數(shù)；對流傳質；物質傳遞與動量、熱量傳遞的類比；對流傳質理論。5.4相際傳質相際傳質速率；傳質阻力的控制步驟與界面含量。5.5低含量氣體吸收吸收過程的數(shù)學描述；傳質單元數(shù)的計算方法。5.6吸收塔的計算吸收塔的設計型計算；吸收塔的操作型計算。5.7填料塔填料塔的結構與性能；汽液兩相在填料層內(nèi)的流動；塔徑的計算；填料塔的附件。6蒸餾教學目的掌握精餾一般規(guī)律，能分析影響精餾的各種因素；合理選擇和設計精餾；合理操作和調(diào)節(jié)精餾。教學重點和難點雙組分精餾過程數(shù)學描述和計算；精餾過程的其它類型，間歇精餾。教學時數(shù)10學時教學方法和手段從精餾操作的目的著手，討論達到精餾目的所能調(diào)動的工程手段，分析影響精餾的各種因素， 探討精餾過程的選擇與設計、操作與調(diào)節(jié)，以及能量利用的經(jīng)濟性等問題。在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授。教學內(nèi)容6.1概述蒸餾操作的目的、原理及實施方法；蒸餾操作的費用及操作壓強的選擇。6.2雙組分溶液的氣液相平衡理想物系的氣液相平衡；非理想物系的氣液相平衡。6.3平衡蒸餾與簡單蒸餾平衡蒸餾；簡單蒸餾。6.4精餾 精餾過程；精餾過程的程數(shù)學描述的基本方法；塔板上過程的數(shù)學描述；精餾過程的兩種解法；精餾塔的操作。6.5雙組分精餾的設計型計算理論板數(shù)的計算；回流比的選擇；加料熱狀態(tài)的選擇；雙組分精餾過程的其它類型；平衡線為直線時的理論板的解析計算。6.6雙組分精餾的操作型計算精餾過程計算的操作型計算；精餾塔的溫度分布和靈敏板；“二元精餾設計與操作模擬”計算機輔助計算。6.7間歇精餾間歇精餾過程的特點；保持餾出液組成恒定的間歇精餾；回流比保持恒定的間歇精餾。6.8恒沸精餾與萃取精餾6.9板式塔7 干燥教學目的 掌握干燥一般規(guī)律，能分析影響干燥的各種因素；合理選擇和設計干燥；合理操作和調(diào)節(jié)干燥。教學重點和難點干燥靜力學、速率和過程計算；干燥過程的熱量衡算與熱效率。教學時數(shù)4學時教學方法和手段從干燥操作的目的著手，討論達到干燥目的所能調(diào)動的工程手段，分析影響干燥的各種因素， 探討干燥過程的選擇與設計、操作與調(diào)節(jié)，以及能量利用的經(jīng)濟性等問題。在多媒體教室采用電子課件進行課堂講授。教學內(nèi)容7.1概述固體去濕方法和干燥過程；對流干燥流程及經(jīng)濟性。7.2干燥靜力學濕空氣的狀態(tài)參數(shù)；濕空氣狀態(tài)的變化過程；水分在氣固兩相間的平衡。7.3干燥速率與干燥過程計算物料在定態(tài)空氣條件下的干燥速率；間歇干燥過程的計算；連續(xù)干燥過程的一般特性；干燥過程的物料衡算與熱量衡算；干燥過程的熱效率；連續(xù)干燥過程設備容積的計算方法。7.4干燥器干燥器的基本要求；常用對流式干燥器；非對流式干燥器。課程學時分配表教學內(nèi)容(章)講課學時實驗學時習題課其它0.緒論0.561.流體流動11.522.流體輸送機械423. 沉降與過濾434.傳熱1035.氣體吸收106.蒸餾1047.固體干燥44復 習(2)合 計5624建議教材與教學參考書 1.陳敏恒、從德滋、方圖南等編化工原理上、下冊（第二版），北京：化學工業(yè)出版社，1999.62.天津大學化工原理教研室編化工原理上、下冊(第二版)，天津：天津科技出版社,1996.33.陳維紐主