化工原理上教学大纲

第一篇：化工原理上教学大纲

《化工原理》教学大纲

课程名称：中文名称 ：化工原理;英文名称：Principle of Chemical Engineering 课程编码：092077 学 分：2.0分

总 学 时：32学时(理论32学时) 适应专业：给排水

先修课程：高等数学、大学物理、普通化学、计算技术等。 执 笔 人：吴洪特、傅家新

审 订 人：

一、课程的性质、目的与任务

《化工原理》学科专业基础课。

化工原理也称“化工单元操作”或“化工过程与设备”，该课程由理论教学、课后实验二部分组成。①该课程重点阐述单元操作的基本原理和设备结构，扼要介绍相关的传递过程基础，是化学工程、化工工艺及其相近专业的一门专业主干必修课;②它以高等数学、物理及物理化学、计算技术为基础，将自然科学的普遍规律应用于解决工程问题，是承前启后、由理及工的桥梁;③该课程主要研究化工生产过程中以物理加工过程为主要背景归纳而成的若干共性规律，并应用这些共性规律进行设计计算、指导操作、强化过程及延伸拓展;④该课程强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论联系实际，培养学生分析和解决工程问题的能力。

通过对该课程的学习，主要解决流体流动等单元操作中有关过程与设备的设计和选型问题

二、教学内容与学时分配

绪论

(2学时)

一、课程背景、内容;

二、贯穿课程的三大守恒定律;

三、研究方法;

四、工程观点 第一章

流体流动

(10学时)

本章重点和难点：

一、静力学方程;

二、柏努利方程、

三、连续性方程。 第一节 流体静力学方程及应用

一、密度;

二、压力的表示方法;三流体静力学方程;

四、应用 第二节 流体流动的基本方程

一、基本概念;

二、连续性方程;

三、机械能衡算方程 第三节 流体流动现象

一、流动型态;

二、湍流基本概念;

三、管内流动分析;

四、边界层及分离 第四节 管内流体的阻力损失

一、沿程损失计算及层流阻力;

二、湍流阻力及摩擦系数 第四节 管内流体的阻力损失 局部损失 第五节 管路计算 简单管路

第二章

流体输送机械

(4学时)

本章重点和难点：

一、离心泵特性;

二、工作点流量调节;

三、离心泵的安装高度。 第一节 离心泵

一、离心泵工作原理、部件;

二、离心泵的压头;

三、离心泵的主要参数;

四、离心泵的特性曲线及应用;

四、离心泵的工作点;

五、离心泵的安装高度;

六、离心泵类型、选用 第二节 其他类型泵

第三章 机械分离与固体流态化

(6学时)

本章重点和难点：

一、沉降分离;

二、过滤计算。 第一节 筛分 (自学) 第二节 沉降分离

一、沉降原理;

二、重力分离设备;

三、离心分离设备 第三节 过滤

一、概述;

二、过滤基本理论;

三、过滤计算;

四、滤饼洗涤;

五、生产能力计算 第四章

搅拌(自学)

(0学时)

第一节 搅拌装置概述

搅拌功率 第二节 搅拌装置设计

第五章

传热

(10学时)

本章重点和难点：

一、三种传热方式(导热、对流、辐射);

二、传热计算方法 第一节 概述 第二节 热传导

一、傅立叶定律;

二、稳定热传导计算 第三节 两流体间的热量传递

一、传热分析;

二、传热速率和传热系数;

三、间壁流体热交换及总传热系数;

四、传热速率方程及热量衡算;

五、平均温差计算;

六、壁温计算

第四节 给热系数

一、给热系数的影响因素;

二、无相变对流传热;

三、蒸气冷凝的给热系数;

四、液体沸腾的给热系数

三、教学基本要求

课堂教学应力求使学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容。在了解基本概念的基础上，应当结合专业特点，理论联系实际，引导学生学会分析问题和解决问题的能力，努力克服死记硬背个别名词概念和条文的学习方法。教学方法上应贯彻少而精、启发式和形象化等原则，通过实物、挂图、幻灯、录象、课堂演示及课外实验等各种途径加深学生的印象，提高教学效果。授课教师除应吃透教材内容外，还应广泛阅读有关参考材料，注意本学科的发展，随时修改教材中已过时的内容，并适当介绍一些重要的新进展。

四、大纲说明

本大纲对每个章节的例题示范及习题讲授课时安排略显不足，实际上，结合我校学生的实际情况，根据多年的教学经验，化工原理的例题讲授不应少于总理论学时的三分之一。由于现在学生的工程计算能力普遍比较差，对工程计算问题应给予强化是化工原理的主要任务，因此，一些主要章节的例题讲解应不少于6学时。

六、教学参考书 1. 谭天恩等，《化工原理》第三版，化学工业出版社。 2. 天津大学化工原理教研室编，《化工原理》第四版，化学工业出版社。

第二篇：化工原理大纲

1、 流体流动：

流体静力学、流体流动中的守恒原理、流体流动的内部结构、阻力损失、输送管路计算、流速与流量的测定。

2、 流体输送设备：

离心泵、往复泵和通风机、鼓风机，真空泵工作原理。

3、 液体的搅拌：

混合机理、搅拌器的性能和搅拌功率。

4、 流体通过颗粒层的流动：

颗粒床层的特性、流体通过固定床层的压降、过滤原理及设备、过滤过程计算和过滤过程的强化。

5、 颗粒的沉降和流态化：

颗粒的沉降运动、重力与离心沉降设备、固体流态化技术。

6、传热：

热传导、对流给热、无相变时对流给热过程分析及数学描述、相变(沸腾与冷凝)给热、热辐射、传热计算和换热器。

7、吸收：

气液相平衡、传质机理与吸收速率、低含量气体吸收的计算。

8、液体精馏：

两组分溶液的气液平衡、平衡蒸馏与简单蒸馏、双组分连续精馏的设计型计算、双组分连续精馏的操作型计算、间歇精馏、恒沸精馏和萃取精馏。

9、气液传质设备：

对板式塔和填料塔的设计有一定的了解。

10、液液萃取：

液液相平衡、萃取过程计算、萃取设备。

11、固体干燥：

干燥静力学、干燥速率与干燥过程计算、干燥器。

12、化工原理实验:

单相流动阻力实验;离心泵的操作和性能测定实验;传热系数测定实验;精馏塔实验;吸收塔实验;干燥速率曲线测定实验。

二、考试说明

1、 考试形式均为笔试，考试时间为三小时，考试满分为150分。

2、考试大体上分化工原理课程部分和化工原理实验二大部分。化工原理课程部分总计125分，考题题型包括填空题(约占15%)、选择题(约占25%)、计算题(约占50%)及公式推导题(约占10%)。化工原理实验部分总计25分，考题题型包括选择题和简答题。

第三篇：化工原理教学大纲20100304145153594

化工原理教学大纲

一、本课程的目的和任务

化工原理课程是化学工程与工艺类及相近专业的一门技术基础课，它在基础课和专业课之间，起着承前启后，由理及工的桥梁作用。本课程的主要任务，是用自然科学原理考察、解释和处理化工生产中流体流动过程、工业传热过程、吸收、精馏、干燥等化工单元操作的基本原理，典型设备及其计算(包括选型)方法，以培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。同时本课程强调工程观点、定量计算和工程设计(研究)能力的训练，强调处理工程问题的方法论，强调理论与实践的结合，除了为后续课程的学习打下必要的工程知识基础外，对培养学生具有正确的方法论和辩证唯物主义观点，也有重要的作用。

二、 课程地位、意义和教学要求 化工原理作为化工专业的一门基础理论课程，是是用自然科学原理考察、解释和处理化工生产和化工单元操作的基本原理和基本规律的一门科学，在实验方法上主要是采用物理学和工程中的方法。该课程科学、系统、严谨地阐明化工单元操作的基本理论及其应用，为学生学习专业课程打下坚实的基础。通过本课程的理论教学及实验教学、课程实习等实践性环节相结合，使学生牢固建立起"单元操作"的概念，培养学生工程分析方法及独立分析问题和解决问题的能力。通过系统的理论学习与实践，使学生具有一定的工程设计能力，为未来的工作和后继课程的学习打下基础。教学的具体要求由课堂讲授和课外辅导两个教学环节组成：

1. 课堂讲授，以化学工业出版社的管国锋，赵汝溥编著的《化工原理》为主要教材，要求完成不少于90个自然课时的授课，掌握重要的化工原理概念、基本定律和基本公式，熟悉处理各种化工工程问题的方法，并学会灵活运用所学知识处理实际化工生产工作中所遇到问题及实验数据的归纳和分析方法。教学内容的选取，包括流体动力学、传热、蒸发、吸收、精馏和萃取等部分，使学生了解化工单元操作的概貌。

2. 课外辅导(包括学生自习)的在于提高学生解决实际问题的能力，通过化工原理实验课程及参与教师科研课题的工作，使学生不但能解决课本上的问题而且能够通过在实际操作训练的基础上，能对化工原理知识有较系统的概括了解。

三、教学方法及教学手段 授课方式：课堂讲授为主。采用讨论式、启发式教学法，开展创造性教学，培养学生的创新精神和实践能力。

授课手段：多媒体课件，课外辅导(每周1次，每次2学时)，参观，讨论，小论文等;

考试方式：笔试。

在教学过程中要注意如下几点：

1、教学应有利于发挥“学生是教育主体”的作用。

2、教学应有利于学生“学会学习”。

3、教学应有利于学生创新能力和素质的培养。

4、教学要有利于实现教学目标和促进学生个性的发展。

四、课程教学要求的层次

教学内容分三个层次要求：掌握、理解、了解。在考核中，掌握的内容约占总分的65-70%，理解的内容约占30-25%，了解的内容约占5%。

五、学时安排、教学重点、难点与教材

学时：90;开课学期：第3，4学期;学分：5。 教学重点、难点：

重点：流体动力学、吸收、精馏。

难点：流体流动系统的物料衡算及直管阻力和局部阻力的计算、传热过程的计算、精馏计算。

教材名称及主要参考书

1.管国锋，赵汝溥编，化工原理，化学工业出版社，2003年第三版。 2.《化工原理》上、下册，大连理工大学编，高等教育出版社，2002年版。 3.《化工原理》上、下册，姚文英主编，天津大学出版社，1999年版。

六、本课程教学内容、要求及学时分配 绪论 (2学时)

【教学要求】

1、《化工原理》课程的性质、研究对象、任务与基本内容;

2、本课程的特点及学习方法;

3、因次、单位制和单位换算;

4、物料衡算与能量衡算。 【教学内容】

1、化工原理的目的和内容和研究方法。

2、化工原理的因次、单位制和单位换算。

3、化工原理的物料衡算与能量衡算。 第一章 流体流动 (12学时) 【教学要求】

1.了解流体的主要物性(密度、粘度)的定义、物理意义、影响因素及确定方法;

2.掌握流体静止平衡和运动的基本规律，正确理解连续性、定态与非定态流动、两种流动类型及其判别、边界层概念;

3.掌握流体静力学方程式、连续性方程式和柏努利方程式的内容及其应用，流体适宜流速的选择及管路直径的确定;

4.掌握流体在管路中流动时流动阻力的产生原因、影响因素及计算方法; 5.了解简单管路和复杂管路的特点，了解两种不同情况--设计型和操作型管路的计算方法;

6.掌握管路中流体的压力、流速和流量的测定原理及方法，各种流量计的测量原理、结构和性能。

【教学内容】

1.流体性质及作用在流体上的力 连续介质的概念;流体的密度;流体的可压缩与不可压缩;流体的粘度与牛顿粘性定律;牛顿型流体和非牛顿型流体;作用于流体上的体积力和表面力;理想流体和实际流体。

2.流体静力学 流体的静压强及特性;压强表示方法;等压面概念;流体静力学基本方程式;流体静力学基本方程式的应用--压强、压差的测定、液封高度计算等。

3.流体动力学 流体的流量和流速;定态与非定态流动;流体流动的物料平衡--连续性方程式;流体流动的能量平衡--柏努利方程式;柏努利方程式的能量意义及应用。

4.流体在管内的流动阻力 流体流动类型--层流和湍流;流动类型的判据--雷诺准数;边界层的概念;流体在圆形直管内的流动阻力通式;层流时的速度分布与摩擦系数;湍流时的速度分布与摩擦系数;因次分析与实验相结合的方法;非圆形管内的流动阻力;局部阻力计算的当量长度法和阻力系数法;减少局部阻力的措施。

5.管路计算 简单管路的设计型和操作型计算;复杂管路--分支管路和并联路的特点及计算。

6.流量测量 测速管、孔板流量计、文秋里流量计、转子流量计等。 第二章 流体输送设备 (4学时) 【教学要求】

1.了解流体输送机械在化工生产中的作用;

2.掌握离心泵的结构、工作原理、主要性能参数、特性曲线及其应用、泵的安装、操作注意事项、泵的选型;

3.掌握离心泵的流量调节、串并联特征;

4.了解其它类型的液体输送设备，如往复泵、旋转泵、计量泵等。 5.了解气体输送设备的工作原理、特点及主要性能参数。 【教学内容】

1.离心泵 离心泵的主要部件、构造和工作原理;简介离心泵的基本方程式;离心泵的主要性能参数和特性曲线;离心泵性能的改变与换算;汽蚀现象与离心泵安装高度;离心泵工作点和流量调节;离心泵的串联和并联操作;离心泵的类型和选择。

2.其它类型泵：往复泵、旋转泵、计量泵、旋涡泵。 气体输送和压缩设备

1.离心式通风机、鼓风机和压缩机; 2.旋转鼓风机、压缩机; 3.往复式压缩机; 4.真空泵。

第三章 非均相物系的分离和固体流态化(6学时) 【教学要求】

1.了解非均相物系的性质、分离目的及分离方法;

2.掌握重力沉降和离心沉降的基本原理、沉降速度的定义、意义、计算方法和应用;

3.熟悉降尘室、沉降槽处理能力的数学描述以及旋风分离器的主要性能; 4.熟悉过滤操作的基本概念、过滤基本方程式及恒压恒速过滤方程式;了解过滤常数的测定方法;

5.了解过滤设备的结构、特点及生产能力的计算; 6.了解气体净化的其它方法、特点及应用。 【教学内容】

1.重力沉降 球形颗粒自由沉降速度方程式;颗粒沉降阻力系数与雷诺数的关系式和关系曲线;不同流动类型下的沉降速度方程式;非球形颗粒的沉降速度;沉降速度的应用;降尘室的生产能力;沉聚过程;沉降槽的构造、操作与计算。

2.离心沉降 离心力作用下的沉降速度;旋风分离器的结构、操作原理;旋风分离器的性能、型式与选用。

3.过滤 过滤操作的基本概念;过滤基本方程式;恒压过滤;恒速过滤与先恒压后恒速的过滤;过滤常数的测定;过滤设备的结构、操作过程及生产能力的计算。

第四章 传热(12学时)

【教学要求】

1.掌握热量传递的三种基本方式及特点、传热过程所遵循的基本规律及传热过程分析计算的基本方法;

2.掌握热传导中的傅立叶定律、平壁和圆筒壁的导热速率方程式及热传导计算;

3.掌握对流传热的基本原理及影响对流传热的因素;掌握牛顿冷却定律、对流传热系数的物理意义及经验关联式的建立、使用方法和条件;

4.掌握传热过程的计算，传热速率方程式、传热量、平均温度差、总传热系数的计算;传热操作型问题的分析方法与计算; 了解强化传热过程的途径; 5.了解强化传热过程的途径; 6.掌握列管式换热器的选型计算; 7.了解新型换热器的类型及结构; 8.熟悉热辐射的基本定律。 【教学内容】

1.概述传热在石油加工及化工工业上的应用;传热的基本方程式。 2.热传导 热传导的基本概念;傅立叶定律;导热系数;平壁的热传导;圆筒壁的热传导;接触热阻;保温层临界直径。

3.对流传热 对流传热分析;对流传热速率方程式--牛顿冷却定律;热边界层;对流传热系数及影响因素;因次分析方法;对流传热系数的准数关联式--无相变时的对流传热系数、有相变时的对流传热系数及传热过程的影响因素。

4.传热计算 能量衡算;总传热速率方程式;平均传热温差的计算;总传热系数的计算;传热单元数法;传热过程操作型问题分析与计算。

5.辐射传热 热辐射基本概念和定律。

6.换热器 换热器的类型和特征;列管式换热器的基本型式和设计计算;强化传热过程的途径。 第五章 蒸发 (6学时)

【教学要求】

1、了解蒸发的定义、基本原理及分类。

2、了解典型蒸发流程。

3、掌握单效蒸发器的物料衡算与热量衡算。

4、了解多效蒸发的系统的热效率与节能。 【教学内容】

1、蒸发的定义、基本原理及分类及典型蒸发流程简介。

2、单效蒸发器的物料衡算与热量衡算。

2、单效蒸发器的沸点升高与Δtm计算。

4、单效蒸发器的传热面积计算与选型设计。

5、多效蒸发流程及其热效率与节能。 第六章 精馏 (16学时) 【教学要求】

1.掌握蒸馏单元操作分离液体混合物的依据、蒸馏过程的分类和流程; 2.掌握双组分物系的汽液相平衡理论及平衡关系的表达形式; 3.掌握精馏原理，并能运用该原理分析精馏过程; 4.掌握精馏过程的物料衡算--操作线方程式; 5.了解回流比、进料状态对精馏操作的影响; 6.了解精馏塔塔板数计算方法;

7.了解精馏操作型问题的分析方法与计算;

8.了解多组分精馏的操作过程与计算，了解间歇精馏过程与计算。 【教学内容】

1.概述 蒸馏操作在化工生产中的应用;蒸馏过程的依据和分类。 2.双组分溶液的汽液平衡 拉乌尔定律和相律;理想溶液和非理想溶液;双组分理想溶液汽液平衡相图--t-x-y图和x-y图;泡点方程和露点方程;挥发度和相对挥发度;以相对挥发度表示的相平衡方程式。

3.精馏原理 平衡汽化和平衡冷凝过程;多次部分汽化和多次部分冷凝;精馏塔和精馏操作流程;精馏段和回流的作用;提馏段和再沸器的作用。

4.双组分连续精馏塔的计算 理论板的概念及衡摩尔流假定;全塔物料衡算;精馏段和提馏段的物料衡算--操作线方程的推导;进料热状况的影响--进料段的物料衡算和热量衡算、q线方程式及不同进料状态下q线的特征;理论塔板数的计算方法--逐板计算法和图解法;回流比的确定及其对理论板数的影响--全回流和最少理论板数、最少回流比、适宜回流比;简捷法求理论板数;直接蒸汽加热和多侧线精馏塔的计算;冷凝器和再沸器的热量衡算;全塔效率与单板效率;塔高和塔径计算;精馏塔操作型问题的分析方法与计算。

5.间歇精馏 回流比恒定时的间歇精馏;馏出液组成恒定时的间歇精馏。 6.多组分精馏 多组分精馏流程;多组分体系的相平衡;泡点、露点和平衡汽化计算;关键组分概念;塔顶、塔底产品组成的确定--清晰分割和非清晰分割;最少回流比的确定;理论板数的计算--简捷法和逐板计算法。 第七章 吸收 (12学时)

【教学要求】 1.掌握吸收单元操作分离气体混合物的依据、目的;吸收操作过程的分类和流程; 2.掌握吸收过程的汽液相平衡关系、传质机理和吸收速率方程式; 3.掌握吸收过程的物料平衡--操作线方程式和吸收剂用量计算; 4.掌握吸收塔填料层高度的计算; 5.了解吸收操作型问题的分析方法与计算 6.了解板式吸收塔塔板数的确定方法;

7.了解高浓度气体吸收、非等温吸收和多组分吸收的基本过程。 【教学内容】

1.概述吸收操作的依据、分类和流程;

2.吸收过程的相平衡 气体在液体中的溶解度;亨利定律;相平衡曲线;吸收剂的选择。

3.传质机理与吸收速率 分子扩散与菲克定律;气相中的稳定分子扩散--等分子反向扩散和一组分通过另一停滞组分的扩散;液相中的稳定分子扩散;扩散系数;对流传质;两相间的传质机理--双膜理论、溶质渗透理论和表面更新理论;吸收速率方程式--气膜吸收速率方程式、液膜吸收速率方程式、界面浓度、总吸收系数及相应的吸收速率方程式;气膜阻力和液膜阻力;吸收过程的气相控制和液相控制。

4.吸收塔的计算 填料吸收塔的物料衡算和操作线方程式;吸收剂进口浓度和最高允许浓度;最小液气比;操作液气比和吸收剂用量的确定;填料层高度的计算方法--传质单元、传质单元高度和传质单元数的计算;吸收操作型问题的分析方法与计算;板式吸收塔理论板数的计算。

5.吸收系数 吸收系数的测定方法;吸收系数的经验公式和准数关联式。 6.脱吸及其它条件下的吸收 脱吸过程操作线与平衡线的关系;脱吸计算;高浓度气体吸收;非等温吸收。

第八章 气液传质(塔)设备 (4学时)

【教学要求】

1.理解塔板上气液流动情况、不正常操作状况。 2.掌握板效率及其影响因素。 3.理解板式塔的设计要点和负荷性能图。 4.理解填料塔流体力学性能及设计要点。 5.了解板式塔与填料塔比较。 【教学内容】

1、塔板上气液流动情况、不正常操作状况。

2、板效率及其影响因素。

3、板式塔的设计要点和负荷性能图。

4、填料塔流体力学性能及设计要点。

5、板式塔与填料塔的结构。 第九章 萃取 (8学时)

【教学要求】

1.掌握萃取单元操作分离液体混合物的依据、萃取操作的基本过程; 2.了解三元体系的液-液相平衡理论及平衡关系的表达形式; 3.掌握单级和多级萃取过程的计算，萃取剂的选择及用量的确定; 4.熟悉固液萃取的基本过程和计算;

5.掌握萃取设备的结构、液液接触方式和操作特征。 【教学内容】

1.概述 萃取分离的依据、原理;萃取与蒸馏的比较;萃取过程;萃取操作在工业上的应用。

2.萃取过程的相平衡 三元体系的液-液相平衡及三角形相图;三角形相图中液-液相平衡关系的表示方法;萃取过程在三角形相图上的表示;萃取剂的选择。 2.萃取过程的计算 单级萃取过程的计算;多级错流接触萃取的计算;多级逆流萃取的计算;微分接触逆流萃取与带回流的逆流萃取。 3.萃取设备 萃取设备分类与特点;萃取设备结构与操作过程。 第十章 固体干燥 (8学时)

【教学要求】

1.了解干燥操作的分类、基本原理及特点; 2.掌握湿空气的性质、湿度图及其应用; 3.掌握干燥过程的物料衡算和热量衡算; 4.了解固体物料的干燥机理、干燥速率及干燥时间的计算; 5.了解常用干燥器的性能及应用范围。 【教学内容】

1.概述 除湿方法介绍;干燥过程的分类;干燥过程进行的条件。 2.湿空气的性能及湿度图 湿空气的性质;湿空气的H-I图及其应用。 3.干燥过程的计算 干燥过程的物料平衡;干燥过程的热量平衡;空气通过干燥器时的状态变化。

4.固体物料的干燥 物料中的水分;恒定干燥条件下的干燥速率和干燥时间;变动干燥条件下的干燥时间。

5.干燥器介绍。

第四篇：化工原理C教学大纲

《化工原理C(80学时)》教学大纲

391-397 英文名称：Principle of Chemical Engineering 学

分：5

学

时：80

( 其中理论学时：60

实验学时：20 ) 先修课程：高等数学、普通物理、物理化学、无机化学、有机化学 适用专业：安全工程、药物制剂、环境工程等专业

教学目的：

本课程是在学生学完预修课程: 高等数学、物理学和物理化学等课程学习的基础上开设的一门专业基础课，是一门工程学科的课程。使学生掌握研究化工生产中各种单元操作的基本原理，过程设备和计算方法。培养学生具有运用课程有关理论来分析和解决化工生产过程中常见实际问题的能力。并为后续专业课程的学习打下必要的基础。

教学要求：

1. 熟练掌握最基本的单元操作的基本概念和基础理论，对单元过程的典型设备具备基础的判断和选择能力;

2. 掌握本大纲所要求的单元操作的基本常规计算方法，常见过程的计算和典型设备的设计计算或选型;

3. 熟悉运用过程的基本原理，根据生产上的具体要求，对各单元操作进行调节;

4. 了解化工生产的各单元操作中的故障，能够寻找和分析原因，并提出消除故障和改进过程及设备的途径。

教学内容： 绪论(2学时)

1.化工过程与单元操作的关系

化工生产过程的特点

化工工艺学与化学工程学的性质

单元操作的任务 2.《化工原理》课程的性质，内容

基础理论

典型单元操作

相关课程 3.《化工原理》课程规律和重要基础概念

物料衡算

能量衡算

单位换算和公式转换

平衡关系

过程速率

经济效益 基本要求：

了解《化工原理》课程的性质和学习要求。 重

点：

化工原理课程中三大单元操作的分类和过程速率的重要概念的内涵。 难

点：

使学生通过对课程性质的了解，把基础课程的学习思维逐步转移到对专业技术课程的学习上，在经济效益观点的指导下建立起“工程”观念。

第一章

流体流动(14学时) 1.概述

流体的特性

连续介质模型 2.流体静力学原理和应用

流体密度

流体静压强

流体静力学基本方程

U型压差计

1 3.流体流动中的守恒定律

流体流动的连续性方程及其应用

定态流动

柏努利方程及其几何意义和应用

流线与轨线 4.流体流动的阻力

管流现象

流动型态——层流和湍流

雷诺数的物理意义和临界值

流动阻力分析

管流阻力计算

牛顿粘性定律

管流速度分布

边界层的发展和和分离 5.流体流动阻力的计算

直管阻力计算式

层流时的摩擦系数

湍流时的摩擦系数 海根-泊稷叶公式样

布拉修斯公式

范宁公式

局部阻力系数法和当量长度法

非圆管道的当量直径计算法

因次分析法

Moody图及其使用 6.管路计算

简单管路与复杂管路

简单管路计算的方程组

管路的设计型计算

管路的操作型计算

空气、水在管中的常用流速范围

简单管路的典型试算法 7.流速和流量的测量

皮托管

孔板流量计

文丘里流量计

转子流量计 基本要求：

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;正确理解流体的流动类型和流动阻力的概念;掌握流体流动阻力的计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算。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。 重

点：

流体流动过程中的基本原理及流体在管内的流动规律;柏努利方程式的应用;流体在管道内的流动阻力产生的原因和摩擦阻力的计算;简单管路的计算。 难

点：

流体的不同流型的摩擦系数及其计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算。

第二章 流体输送机械(6学时) 1.离心泵的结构和工作原理

叶轮的构造及其类型

泵壳的作用

气缚现象与灌泵 2.离心泵的性能参数和特性曲线及影响因素

泵的流量、扬程、 轴功率和效率参数

升扬高度

扬程、轴功率、

效率与流量的关系曲线

泵的设计点和离心泵的铭牌参数

液体物理性质对特性曲线的影响。

泵的转速和叶轮直径对特性曲线的影响。 3.离心泵的工作点和流量调节

管路特性曲线方程式

改变阀门的开度

改变泵的转速及叶轮外径

对离心泵工作点的影响

离心泵的串联和并联 4.离心泵的安装和选型

汽蚀现象

安装高度

离心泵的类型

离心泵的选型 5.其他类型的流体输送机械

往复泵

风机 基本要求：

掌握离心泵的性能参数、泵的特性曲线、工作点和流量调节;了解离心泵安装高度的确定原则;正确选用离心泵的型号。

2 重

点：

离心泵的特性曲线及其影响因素 ; 管路特性曲线方程式。 难

点：

离心泵的工作点的改变 ; 离心泵安装高度的计算。

第三章 颗粒流体力学基础与机械分离(12学时) 1.概 述

非均相物系

非均相物系分离的理论依据

颗粒流体力学的研究内容

非均相分离的方法和用途

机械分离 2.颗粒的几何特性

单颗粒的特性

颗粒群的特性

颗粒床层的特性 3.液体过滤与过滤设备

固定床层的流动现象

毛细管束流动模型

模型参数的估值

柯士尼公式和欧根公式

过滤的分类

过滤速度基本计算式

过滤常数和过滤基本方程式及其应用

常见过滤设备的结构

和操作与计算 4.颗粒沉降与沉降设备

重力沉降过程和沉降速度的基本概念

颗粒重力自由沉降计算式

沉降室的工艺计算

离心沉降的基本原理

旋风分离器的工艺计算 5.固体流态化

固体颗粒床层的分类

流态化操作特点

固体流态化的

流体力学特性曲线

流化床的流化空速范围的计算 基本要求 ：

球形颗粒和均匀床层的特性的理解;一维固定床层的流动压降的计算。正确理解液体过滤操作的基本原理;掌握过滤基本方程式及其应用;掌握过滤过程及设备的计算和过滤常数的测定方法。了解重力沉降运动的基本原理，掌握重力沉降设备的计算。 重

点：

影响固定床层流动压降的主要因素;恒压过滤基本方程式及其应用;板框过滤机的操作和工艺计算;球形颗粒的重力自由沉降速度的计算;斯托克斯公式;除尘室的生产能力计算。

难

点：

可压缩滤饼的过滤常数的理解与应用;滤布阻力的确定与当量滤饼层概念的引入;颗粒沉降的因次分析法的应用;应用直接判据法计算沉降速度。

第四章 传热及换热器(12学时) 1.概

述

传热的基本方式

冷、热流体热交换的形式

传热速率和热通量及其相互关系

传热在化工生产中的应用 2.热传导

温度场与傅立叶定律

导热系数的物理意义

温度和压力对导热系数的影响

平壁和圆筒壁的热传导过程的特点

壁内温度分布形式

接触热阻

热传导速率的计算式

3.对流传热

对流传热过程分析

对流传热过程的分类

牛顿冷却定律

3 影响对流传热系数的主要因素

无相变化流体的对流传热系数准数关联式

有相变化流体的传热系数关联式

对流传热系数的一般范围 传热系数计算公式中的解析方法、因次分析法和纯经验法的应用

4.传热过程计算

冷、热流体间壁传热过程的分解

传热速率方程式及其物理意义

无相变化与有相变化时热负荷的计算

恒温传热与变温传热平均温差的计算

推导对数平均温度差的简化假设条件

总传热系数的意义和计算

传热面积的计算与壁温的估算

换热器的设计型计算

换热器的核算型计算

5.换热器

换热器的分类

传热过程的强化途径

换热器的设计与选型 基本要求：

熟练掌握热传导的基本原理，傅立利定律，平壁与圆筒壁的稳定热传导及计算，掌握对流传热的基本原理，牛顿冷却定律，对流传热系数关联式的用法和条件;熟练运用传热速率方程并对热负荷、平均温度差、总传热系数进行计算;要求能够根据计算结果及工艺要求选用合适的换热器。了解列管换热器的结构特点及其应用。 重

点：

傅立叶定律及其一维稳态热传导应用;牛顿冷却定律和影响对流传热系数的主要因素;流体在圆形直管内强制湍流传热及对流传热系数的计算;换热器的热负荷计算，对数平均温度差的计算;总传热系数的计算;换热器的设计型计算。 难

点：

传热过程中传热速率、传热推动力和热阻的基本概念;流体的相态的物理性质，流动状况和类型以及传热设备的型式对对流传热过程的影响;对流传热系数的类比法的应用，换热器的总传热系数与对流传热系数的关系及其简化应用;换热器的核算型计算。

第五章 液 体 蒸 馏(12学时) 1.概述

蒸馏原理与蒸馏操作

闪蒸 2.双组分体系的汽液平衡

理想体系的汽液平衡

非理想体系的汽液平衡 3.双组分简单蒸馏

简单蒸馏

4.双组分连续精馏

连续精馏原理与过程分析

基本型连续精馏塔的设计型和操作型计算

其它类型的连续精馏 基本要求:

了解蒸馏与蒸发的区别;掌握相对挥发的定义;了解闪蒸的原理;掌握用安托因方程计算平衡的汽液相组成;掌握 “t~x~y”图线、泡点线和露点线;了解总压对泡点线和露点线的影响;了解正、负偏差溶液的形成和特点。了解简单蒸馏的计算;掌握精馏原理及回流的定义;掌握全塔物料衡算;掌握恒摩尔流假设;掌握五种进料状态;掌握平衡线、q线、精馏段操作线和提馏段操作线;掌握理论板的定义及全塔效率的概念。掌握全回流、最小回流比和最佳加料板位置的概念;掌握进料状态对理论塔板数的影响;掌握设计型计算中图解法、逐板计算法求解理论塔板数的方法;了解吉利兰快速估值法和芬斯克方程求最少理论塔板数。在操作型计算中，掌握进料浓度、回流比的变化对塔顶产品和塔底产品的影响。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。 重

点:

相对挥发度 , “t~x~y”图线 , 精馏原理 , 恒摩尔流假设 , 进料状态 , 操作线方程 , 操作型计算和设计型计算。

难

点:

“t~x~y”图线 , 精馏原理 , 操作型计算与判断。

第六章 气 液 传 质 设 备(2学时) 1. 概述

塔设备的分类 塔设备的性能指标 2. 填料塔

填料塔的结构 填料的种类

填料塔的流体力学性能和气液传质 填料塔附件

等板高度 3. 板式塔

板式塔的结构 塔板的型式

塔板的流体力学性能

塔板效率 4. 填料塔和板式塔的比较

两种塔型的异同点

塔型的选择 基本要求：

了解填料塔和板式塔的主要构件;掌握塔内气液两相的流动状况和传质特性;了解常见的不正常操作情况和评价设备的基本性能;熟悉常规塔设备的一般计算方法。 重

点：

气体通过填料层的压力降;影响泛点气速的主要因素。板式塔的负荷性能图;筛板塔的设计。 难

点：

填料塔压降通用关联图及其应用;板式塔的操作参数与塔板结构尺寸的关系。

实验教学：

1.流体流动阻力测定实验(4学时)

综合性实验

基本要求：

测定流体流过光滑管与粗糙管的直管阻力，作出实测的摩擦系数与雷诺数曲线，并与教材中推荐的经验曲线或理论关系曲线相比较;测出一定开启度的闸阀的局部阻力系数数值。

重

点：

保证实验中的流动稳定，正确读取转子流量计读数和U型压差计及压差传感器的读数。

难

点：

实验系统的气体排除，倒U型管压差计及压差传感器的使用。

2.离心泵性能特性曲线测定实验(4学时)

综合性实验 基本要求：

测定离心泵在一定转速下输送水的特性曲线，即压头、轴功率和泵效率与流量曲线。 重

点：

了解离心泵的结构，操作要点;仪器的使用方法各操作参数的测定方法。 难

点：

离心泵的灌泵和启动;真空表和压力表的正确读数;涡轮流量计的正确使用;扭矩仪及压差传感器的正确读数。

5

3.恒压过滤常数测定实验(4学时)

综合性实验

基本要求：

熟悉板框压滤机的结构与操作，对碳酸钙与水悬浮液作恒压过滤实验，测出恒压下的过滤常数，并根据不同压力下的过滤常数值回归出压缩性指数值。 重

点：

悬浮液的配制和输送;过滤过程管路中的阀门正确操作;滤液计量的准确可靠。 难

点：

控制悬浮液的浓度均匀，防止固体颗粒沉淀。

4.对流给热系数测定实验(4学时)

综合性实验

基本要求:

观察水蒸气在管外壁面冷凝的现象;学会用热电阻测量内管壁温的原理及测定方法,测出“水与水蒸汽”或“空气与水蒸汽”体系的传热膜系数，并与由经验式计算值相比较。 重

点：

了解套管换热器的结构;蒸汽中冷凝水和不凝性气体排放;流体流量的稳定;热电阻的温度正确读取。 难

点：

保持蒸汽压力恒定;使传热处于稳定状态;冷凝液的液面恒定。

5.精馏实验(4学时)

综合性实验 基本要求: 掌握双组分连续精馏塔的实验原理及测定方法,测定“乙醇与水”体系的全塔效率或等板高度。 重

点：

了解精馏塔的结构;全回流条件下的总板效率或等板高度的测定。 难

点：

非理想物系的理论塔板数的求取。

考核方式：

理论课闭卷考试，实验成绩结合实验操作和实验报告得到。 总平成绩结合理论考试和实验成绩得到。

考题出自全国《化工原理》专业指导委员会编制的试题库。 参考教材：

1.陈敏恒,丛德滋,方图南,齐鸣斋.《化工原理》上册(第二版),化学工业出版社，1999 2.陈敏恒,丛德滋,方图南,齐鸣斋.《化工原理》下册(第二版)，化学工业出版社，2000 3.柴诚敬,张国亮.《化工流体流动与传热》，化学工业出版社，2000 4.贾绍义,柴诚敬.《化工传质与分离过程》，化学工业出版社，2001 5. 冯晖,居沈贵,夏毅.《化工原理实验》，东南大学出版社，2003 6. 管国锋,赵汝溥.《化工原理》(第二版)，化学工业出版社，2003

第五篇： 化工原理课程设计教学大纲

课程编号：01010102

课程名称：化工原理课程设计

英文名称：Design of Chemical Engineering Principle

学时：2周 学分：2 适用专业：化学工程与工艺、高分子材料与工程、材料化学、

生物工程、轻化工程、制药工程、应用化学、药物制剂

课程性质：必修

授课对象：化学工程与工艺、高分子材料与工程、材料化学、生物工程、轻化工程、制药工程、应用化学、药物制剂

执笔人： 曾庆荣 张卫华

先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、物理化学、机械制图等

后续课程：分离工程、化工工艺设计、毕业设计等

编写日期：2007年2月

修订日期：2008年2月

一、课程设计性质

化工原理课程设计是一门重要的实践课程，是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程所学知识，完成以化工单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计，对学生进行设计技能的基本训练，培养学生综合运用所学的书本知识解决实际问题的能力，也为毕业设计打下基础。因此，化工原理课程设计是提高学生实际工作能力的重要教学环节。

二、课程设计的教学目的和任务

化工原理课程设计以“化工原理课程教学基本要求”为依据，达到以下目的：

1、使学生掌握化工设计的基本程序与方法;

2、结合设计课题，培养学生查阅有关技术资料及物性参数的获取信息能力;

3、通过查阅技术资料，选用设计计算公式，搜集数据，分析工艺参数与结构尺寸间的相互影响，增强学生分析问题、解决问题的能力;

4、对学生进行化工工程设计的基本训练，使学生了解一般化工工程设计的基本内容与要求;

5、通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求;

6、了解一般化工制图基本要求，对学生进行绘图基本技能训练。

三、课程设计的主要内容

化工原理课程设计应以化工单元操作的典型设备为对象，课程设计的题目尽量从科研和生产实际中选题。化工原理课程设计内容包括：

1. 设计方案简介：包括对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。 2. 主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。

3. 典型辅助设备的选型和计算：包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。

4. 工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主要设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点。

5. 主要设备工艺条件图：包括设备的主要工艺尺寸。

6. 编写设计说明书：掌握设计说明书的编写方法和格式。包括设计任务书、目录、设计方案简介与评述、工艺设计及计算、主要设备设计、工艺流程示意图(Visio或AutoCAD)，电算程序及符号说明，设计结果总汇，设计结果的自我评价和结束语、参考文献等，要求整个设计内容全部用计算机打字排版、打印(其参见打印文本格式)。设计结果汇总表、参考文献等内容，并附工艺流程图和主要设备结构图。

7. 关于计算机的应用：掌握计算机编程计算。特别是优化设计计算，要求学生自编程序，自

2 己上机操作，在说明书中附上计算框图，计算机程序及符号说明以及设计说明书的排版、打印。

四、课程设计的题目类型及选题要求

1.精馏塔设计

针对不同物系，双组分或多组分，常压或减压以及筛板、浮阀等不同板型和工艺条件立题。 2. 吸收塔设计

针对不同的物系，单组分或多组分填料塔或板式塔立题。 3.干燥器设计

针对不同物料、不同型式的干燥器立题。 4.换热器设计

针对不同形式换热器立题。

五、课程设计内容及基本要求

课程设计题目可根据情况选择一题，题目不同，其具体的相同设计项目也彼此有所差别，但其基本内容和要求大体上是一致的。

1. 设计方案的选定

掌握对给定或选定的工艺流程、流程生产条件和设备型式的说明，绘制示意工艺流程图。 2. 工艺设计计算

掌握根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算、热量衡算，设备的 3. 辅助设备

了解典型辅助设备主要工艺设计尺寸的确定，设备规格型号的选定，汇总工艺尺寸的结果。 4. 工艺流程图

掌握以单线图的形式绘制主体设备工艺条件图的方法，标出主体设备与辅助设备的物料方向，主要测量控制点。

5. 主体设备工艺条件图

了解主体设备工艺条件图，图面应包括设备的主要工艺尺寸，结构技术特性和接管表。 6. 设计说明书的编写

掌握设计说明书的编写方法和格式。包括设计任务书、目录、中文摘要、前言、设计方案的选择和论证，工艺设计和计算，工艺流程示意图(Visio或AutoCAD)，电算程序及符号说明，设计结果总汇，设计结果的自我评价和结束语、参考文献等，要求整个设计内容全部用计算机打字排版、打印(其参见打印文本格式)。

7. 关于计算机的应用

掌握计算机编程计算。特别是优化设计计算，要求学生自编程序，自己上机操作，在说明书中附上计算框图，计算机程序及符号说明以及设计说明书的排版、打印。

六、教学安排及方式

课程设计学时： 2周。

课程设计时间：第五学期(适用于化学工程与工艺、轻化工程、制药工程、应用化学、药物制剂、生物工程专业)、第四学期(高分子材料与工程、材料化学专业)。 1. 下达设计任务书

2. 阅读设计指导书，查阅资料拟定设计程序和进度计划。

3. 查阅文献，收集有关数据，了解设备配置，安装和操作的有关知识。 4. 设计计算，绘图和编制设计说明书。 5. 设计考核及评定成绩。

考核的内容包括：考勤、计算草稿或笔记、说明书和图纸的质量，独立完成设计情况和答辩情况，考核采取个别审定与集中答辩，评议相结合的形式，成绩评定按优、良、中、及格和不及格五级分。

七、考核方式

以答辩方式，通过审阅设计说明书和图纸等，给出综合成绩(按五级分制计)。

八、推荐教材

《化工单元操作及设备课程设计》 匡国柱 史启才编著，化学工业出版社 2005

九、参考资料

(1)《化工原理》第二版陈敏恒 丛德滋 方图南编著，化学工业出版社 2002 (2)《化工原理》第二版 谭天恩 麦本熙 丁惠华 化学工业出版社 2002 (3)《化工原理》 天津大学化工原理教研室编 天津大学出版社 1994 (4)《化工原理课程设计》大连理工大学化工原理教研室编 大连理工大学出版社 1996 (5)《化工原理课程设计》天津大学化工原理教研室编 天津大学出版社 1995