化工原理C教学大纲

第一篇：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 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。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 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。

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

第二篇：《化工原理》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。

第三篇：化工原理教学大纲

《化工原理》课程教学大纲

上册102 学时，下册60 学时

一、课程性质、目的和任务

《化工原理》课程是化工类及相近专业的一门主要技术基础课，它是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工类型生产中各种物理过程（或单元操作）问题的工程学科，本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。该课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。

本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练、强调理论与实际相结合，提高分析问题、解决问题的能力。学生通过本课程学习，应能够解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、过程传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取和干燥等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。

二、教学基本要求

《化工原理》课程在第五、六学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。

本课程教学计划总学时112学时，其中上册102学时（课堂讲授80学时，习题课18学时、课堂讨论2学时，机动2学时）；下册60学时（课堂讲授56学时，课堂讨论2学时，机动2学时）。

本课程课件依照学时安排制作，每次课一个文件，内容包括每次课讲授内容，思考题及课后作业。每次课后留2～3个作业题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。本课程每周安排课外答疑一次（3小时）。

三、教学内容

本课程主要内容包括：

1．流体流动。流体的重要性质；流体静力学；能量衡算方程及其应用；流体的流动现象；流动在管内的流动阻力；管路计算；流量测量。

2．流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调节以及安装；其他液体输送机械简介；气体输送机械简介。

3．机械分离与固体流态化。颗粒与颗粒床特性；重力沉降与离心沉降的原理和操作；过滤分离原理与设备。

4．液体搅拌。搅拌器的性能和混合机理；搅拌功率简介。

5．传热。传热概述；热传导；对流传热概述；传热过程计算；对流传热系数关联式；辐射传热简介；换热器简介。

6．蒸发。蒸发设备、流程与操作特点；单效蒸发计算；多效蒸发简介。7．传质与分离过程概论。质量传递的方式；传质设备简介。

8．气体吸收。吸收过程的平衡关系；吸收过程的速率关系；低组成气体吸收的计算（包 括物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的确定、塔径的计算、传质单元数法计算填料层高度等）；吸收系数简介；填料塔的结构与特点；填料塔的流体力学性能。

9．蒸馏。两组分理想溶液的气液平衡；精馏原理与流程；两组分连续精馏的计算（包括理论板和恒摩尔流的概念、物料衡算和操作线方程、进料热状况的影响、理论板层数的计算、回流比的影响及其选择、塔高和塔径的计算等）；板式塔的结构；板式塔的流体力学性能与操作特性。

10．液-液萃取和液-固浸取。液-液萃取相平衡；萃取过程的计算；其他萃取技术简介；萃取设备。

11．固体物料的干燥。湿空气的性质及湿度图；干燥过程的物料衡算与热量衡算；物料中所含水分的性质；干燥曲线、干燥速率与干燥速率曲线；干燥器。

12．其他分离方法。结晶的基本概念；结晶过程的相平衡；结晶过程的动力学。

四、学时分配

注： ★—课堂讲授内容

☆—学生自学内容

※—学生选读内容

《化工原理》（上册）

绪论（★）

2学时 第一章

流体流动

22学时

第一节

流体的重要性质（2学时）

1.1.1 连续介质假定（★）1.1.2 流体的密度（★）

1.1.3 流体的可压缩性与不可压缩流体（★）1.1.4 流体的黏性（★）第二节

流体静力学（3学时）1.2.1 流量的受力（★）1.2.2 静止流体的压力特性（★）1.2.3 流体静力学方程（★）1.2.4 流体静力学方程的应用（★）第三节

流体流动概述（2学时）1.3.1 流动体系的分类（★）1.3.2 流量与平均流速（☆）1.3.3 流动型态与雷诺数（★）第四节

流体流动的基本方程（3学时）1.4.1 总质量衡算——连续性方程（★）1.4.2 总能量衡算方程（★）1.4.3 机械能衡算方程的应用（★）第五节

动量传递现象（2学时）（★）1.5.1 层流——分子动量传递（★）1.5.2 湍流特性与涡流传递（★）1.5.3 边界层与边界层分离现象（★☆）（★）1.5.4 动量传递小结（★）

第六节

流体在管内流动的阻力（4学时）1.6.1 管流阻力计算的通式（★）1.6.2 管内层流的摩擦阻力（★）

1.6.3 管内湍流的摩擦阻力与量纲分析（★）1.6.4 非圆形管的摩擦阻力（★）1.6.5 管路上的局部阻力（★）1.6.6 管流阻力计算小结（★）第七节

流体输送管路的计算（3学时）1.7.1 简单管路（★）1.7.2 复杂管路（★）

1.7.3 可压缩流体管路的计算（※）第八节

流量测量（2学时）1.8.1 测速管（★）1.8.2 孔板流量计（★）1.8.3 文丘里流量计（★）1.8.4 转子流量计（★）

第九节

非牛顿型流体的流动（1学时）1.9.1 非牛顿型流体的流动特性（★）1.9.2 幂律流体在管内流动的阻力（※）

第二章

流体输送机械

第一节

概述（1学时）

2.1.1 流体输送机械的作用（★）2.1.2 流体输送机械的分类（★）第二节

离心泵（8学时）

2.2.1 离心泵的工作原理和基本结构（★）2.2.2 离心泵的基本方程式（★）2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线（★）2.2.4 离心泵在管路中的运行（★）2.2.5 离心泵的类型与选择（★）第三节

其他类型化工用泵（3学时）2.3.1

往复式泵（★）2.3.2

回转式泵（☆）2.3.3

旋涡泵（☆）

2.3.4

常用液体输送机械性能比较（☆）第四节

气体输送和压缩机械（4学时）2.4.1

气体输送机械的分类（★）

2.4.2

离心式通风机、鼓风和压缩机（★☆）2.4.3

往复压缩机（★）

16学时

2.4.4

回转鼓风机、压缩机（☆）2.4.5

真空泵（☆）

2.4.6

常用气体输送机械的性能比较（☆）

第三章

非均相混合物分离及固体流态化

16学时

第一节

沉降分离原理及设备（5学时）3.1.1 颗粒相对于流体的运动（★）3.1.2 重力沉降（★）3.1.3 离心沉降（★）

第二节

过滤分离原理及设备（8学时）3.2.1 流体通过固体颗粒床层的运动（★）3.2.2 过滤操作的原理（★）3.2.3 过滤基本方程（★）3.2.4 恒压过滤（★）

3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤（★）3.2.6 过滤常数的测定（★）3.2.7 过滤设备（★☆）3.2.8 滤饼的洗涤（★）3.2.9 过滤机的生产能力（★）第三节 离心机（1学时）3.3.1 一般概念（★）

3.3.2离心机的结构和操作简介（※）第四节 固体流态化（2学时）3.4.1 流态化的基本概念（★）3.4.2 流化床的流体力学特性（★☆）3.4.3 流化床的浓相区高度和分离高度（☆）3.4.4 气力输送简介（★☆）

第四章 液体搅拌

第一节

搅拌器的性能和混合机理（2学时）4.1.1 搅拌设备（★☆）

4.1.2 搅拌作用下流体的流动（★）4.1.3 混合机理（★）4.1.4 其他类型混合器（☆）4.1.5 搅拌器的选型和发展趋势（☆）第二节

搅拌功率（1学时）4.2.1 搅拌功率的准数关联式（★）4.2.2 均相系统搅拌功率的计算（☆）4.2.3 非均相物系搅拌功率的计算（☆）4.2.4 非牛顿型流体的搅拌功率（※）第三节

搅拌器的放大（1学时）

4学时

第五章

传热

18学时

第一节 传热过程概述（2学时）5.1.1 热传导及导热系数（★）5.1.2 对流（★）5.1.3 热辐射（★）

5.1.4冷热流体（接触）热交换方式及换热器（★）

5.1.5 载热体及其选择（★）第二节 热传导（3学时）

5.2.1平壁一维稳态热传导（★）5.2.2圆筒壁的一维稳态热传导（★）第三节 换热器的传热计算（4学时）5.3.1 热平衡方程（★）

5.3.2 总传热速率微分方程和总传热系数（★）5.3.3传热计算方法（★）

第四节 对流传热（4学时）

5.4.1对流传热机理和对流传热系数（★）

5.4.2对流传热的量纲分析（★）

5.4.3 流体无相变时的对流传热系数（★☆）5.4.4流体有相变时的对流传热系数（★☆）

5.4.5非牛顿型流体的传热（※）第五节 辐射传热（2学时）5.5.1 基本概念和定律（★）5.5.2 两固体间的辐射传热（★）第六节 换热器（3学时）

5.6.1间壁式换热器的结构形式（★）5.6.2 换热器传热过程的强化（★）5.6.3 传热过程强化效果的评价（★）5.6.4 管壳式换热器的设计和选型（★☆）

第六章

蒸发

第一节 概述

第二节 蒸发设备（3学时）6.2.1 循环型蒸发器（★）6.2.2 单程型蒸发器（★）

6.2.3 蒸发设备和蒸发技术的进展（☆）6.2.4 蒸发器的选型（☆）6.2.5 蒸发器的辅助设备（☆）第三节 单效蒸发的计算（5学时）6.3.1 物料衡算与热量衡算（★）6.3.2 蒸发器的传热面积（★）6.3.3 蒸发器的生产强度（★）

10学时

6.3.4 加强蒸汽的节能措施（★）第四节 多效蒸发（2学时）6.4.1 多效蒸发的基本流程（★）6.4.2 多效蒸发的计算（☆）

6.4.3 多效蒸发与单效蒸发的比较（★）6.4.4 多效蒸发的适宜效数（★）第五节 生物溶液的增浓（0学时）6.5.1 生物溶液的蒸发（※）6.5.2 冷冻浓缩（※）

（下册）

第七章

传质与分离过程概论

第一节

概 述（2学时）7.1.1 传质分离方法（★）7.1.2 相组成的表示方法（★）

第二节

质量传递的方式与描述（3.5学时）7.2.1 分子传质（扩散）（★）7.2.2 对流传质（★）7.2.3 相际间的传质（★）第三节

传质设备简介（0.5学时）7.3.1 传质设备的分类与性能要求（★）7.3.2 典型的传质设备（★）

第八章

气体吸收

第一节

概 述（0.5学时）8.1.1 气体吸收过程与流程（★）8.1.2 气体吸收的分类（★）8.1.3 吸收剂的选择（★）

第二节

吸收过程的相平衡关系（1学时）8.2.1 气体在液体中的溶解度（★）8.2.2 亨利定律（★）

第三节 吸收过程的速率关系（2.5学时）8.3.1 膜吸收速率方程（★）8.3.2 总吸收速率方程（★）8.3.3 吸收速率方程小结（★）第四节 低组成气体吸收的计算（5学时）8.4.1 物料衡算与操作线方程（★）8.4.2 吸收剂用量的确定（★）8.4.3 塔径的计算（★）

8.4.4 吸收塔有效高度的计算（★）第五节 吸收系数（0.5学时）

6学时16学时 《化工原理》

8.5.1 吸收系数的测定（★）8.5.2 吸收系数的经验公式（※）8.5.3 吸收系数的准数关联式（★※）第六节 其他吸收与解吸（1学时）8.6.1 高组成气体吸收（※）8.6.2 化学吸收（※）8.6.3 解吸（★）

第七节

填料塔（3.5学时）

8.7.1 塔填料（★）

8.7.2 填料塔的流体力学性能与操作特性（★）8.7.3 填料塔的内件（★）

第九章

蒸馏

18学时

第一节 概述（0.5学时）

第二节 两组分溶液的气液平衡（1学时）9.2.1 两组分理想物系的气液平衡（★）9.2.2 两组分非理想物系的气液相平衡（※）9.2.3 气液相平衡的应用（★）第三节

单级蒸馏过程（1学时）9.3.1 平衡蒸馏（★）9.3.2 简单蒸馏（★）

第四节

精馏——多级蒸馏过程（0.5学时）9.4.1 精馏原理（★）9.4.2 精馏操作流程（★）

第五节

两组分连续精馏的计算（10学时）9.5.1 理论板的概念和恒摩尔流假定（★）9.5.2 物料衡算与操作线方程（★）9.5.3 理论板层数的计算（★）9.5.4 回流比的影响及选择（★）9.5.5 简捷法求理论板层数（★）

9.5.6 几种特殊情况理论板层数的计算（★）

9.5.7 连续精馏装置的热量衡算与精馏过程的节能（★）9.5.8 精馏过程的操作型计算和调节（☆）第六节

间歇精馏（1学时）

9.6.1 回流比恒定时的间歇精馏（★）9.6.2 馏出液组成恒定时的间歇精馏（★）第七节

特殊精馏（0.5学时）9.7.1 恒沸精馏（★）9.7.2 萃取精馏（★）9.7.3 盐效应精馏（※）第八节

多组分精馏概述（0学时）9.8.1 流程方案的选择（※）9.8.2 多组分物系的气液平衡（※）9.8.3 物料衡算及关键组分（※）9.8.4 简捷法确定理论板层数（※）第九节

板式塔（3.5学时）

9.9.1 塔板的类型及性能评价（★）9.9.2 塔板的结构（★）

9.9.3 板式塔的流体力学性能和操作特性（★）9.9.4 板式塔工艺尺寸的计算（★）

第十章

液-液萃取和液-固浸取

第一节

液-液萃取概述（0.5学时）第二节

液-液相平衡（1.5学时）10.2.1 三角形坐标图及杠杆规则（★）10.2.2 三角形相图（★）10.2.3 萃取剂的选择（★）

第三节

液-液萃取过程的计算（3学时）10.3.1 单级萃取的计算（★）10.3.2 多级错流萃取的计算（★）10.3.3 多级逆流萃取的计算（★）10.3.4 微分接触逆流萃取的计算（★）第四节

液-液萃取设备（0.5学时）10.4.1 萃取设备的基本要求与分类（★）10.4.2 萃取设备的主要类型（☆）10.4.3 萃取设备的选择（★）第五节

其他萃取技术简介（0.5学时）10.5.1 超临界流体萃取（★）10.5.2 回流萃取（※）10.5.3 化学萃取（※）第六节

液-固浸取（0学时）10.6.1 液-固浸取概述（※）10.6.2 浸取过程中的平衡关系（※）10.6.3 单级浸取（※）10.6.4 多级逆流浸取（※）10.6.5 浸取设备（※）

第十一章

干燥

第一节

湿空气的性质及湿度图（2.5学时）11.1.1 湿空气的性质（★）11.1.2 湿空气的H-I图（★）

第二节

干燥过程的物料衡算与热量衡算（2学时）11.2.1 湿物料的性质（★）

6学时

8学时

11.2.2 干燥系统的物料衡算和热量衡算（★）11.2.3 空气通过干燥器时的状态变化（★）11.2.4 干燥系统的热效率（★）第三节 干燥速率与干燥时间（2.5学时）11.3.1 物料中水分的性质（★）

11.3.2 恒定干燥条件下干燥时间的计算（★）11.3.3 变动条件下的干燥过程（★）第四节

真空冷冻干燥（0学时）11.4.1 真空冷冻干燥原理（※）11.4.2 冷冻干燥过程（※）11.4.3 冻干程序与冻干曲线（※）第五节

干燥器（0.5学时）11.5.1 干燥器的主要型式（★☆）11.5.2 干燥器的设计（※）第六节

增湿与减湿（0学时）

11.6.1 增湿与减湿过程的传热、传质关系（※）11.6.2 空气调湿器与水冷却塔（※）

第十二章

其他分离方法

2学时 第一节

结晶（2学时）

12.1.1 结晶的基本概念（★）12.1.2 相平衡与溶解度（★）12.1.3 结晶动力学简介（★）12.1.4 工业结晶方法与设备（☆）12.1.5 结晶过程的计算（※）第二节

膜分离（0学时）12.2.1 膜材料与膜组件（※）12.2.2 膜分离过程的传递现象（※）12.2.3 各种膜过程简介（※）第三节

吸附（0学时）12.3.1 吸附现象与吸附剂（※）12.3.2 吸附平衡与吸附速率（※）12.3.3 工业吸附方法与设备（※）第四节

离子交换（0学时）

12.4.1 离子交换原理与离子交换剂（※）12.4.2 离子交换平衡与交换速率（※）12.4.3 工艺方法与设备（※）

五、课程考核办法

考试形式：考试课、闭卷考试

成绩评定：平时成绩占总成绩（20%-30%），含实验课成绩、作业出勤情况； 期末考试成绩占总成绩（70%-80%）。

第四篇：化工原理教学大纲

《化工原理》（A）教学大纲

《化工原理》（A）教学大纲

课程名称：化工原理 英文名称：Principle of Chemical Engineering 学 分：8.0（理论课程6.5学分，实验1.5学分）学 时：104 实验学时：40 教学对象：

化学工程与工艺专业本科生。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（18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 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（12 学时）1． 概述

离心泵的结构和工作原理 速度三角形 2．离心泵的基本方程 欧拉方程

3．离心泵的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。4．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 5．离心泵的安装和选型

汽蚀现象 安装高度计算 离心泵的类型 离心泵的选型 6．离心式风机

风机分类 性能参数 特性曲线 风机选型 7．其他类型的流体输送机械 往复泵 喷射泵 齿轮泵 旋涡泵等 风机 基本要求：

了解离心泵的结构及基本方程式；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；掌握离心泵安装高度的确定原则；正确选用离心泵、风机的型号。了解其它类型流体输送机械。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：

离心泵的基本方程式 ；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（14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（18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

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．辐射传热

物体的辐射能力 普朗克定律 斯蒂芬--波尔茨曼定律

克希霍夫定律 固体壁面间的辐射传热 对流与辐射的串联传热 对流与辐射的并联传热 5．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 传热效率法计算 式及其应用 6．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 吸 收（14学时）1．概述

吸收与传质 物理吸收与化学吸收 吸收与解吸 溶剂的选择 2．汽液相平衡

平衡溶解度 过程方向判断与过程推动力 3．分子扩散

分子扩散速率（菲克定律）分子扩散传质速率 组分在气相、液相中的分子扩散系数 4．对流传质

吸收过程 吸收机理模型 对流传质速率 总传质系数 5．填料塔中低浓度气体吸收过程的计算

填料塔简介 低浓度气体吸收的特点 物料衡算 填料层高层的计算

传质单元高度的计算 传质单元数的计算 填料吸收塔的设计型计算

填料吸收塔的操作型计算 基本要求: 掌握吸收的概念、类型和目的；了解解吸的概念；掌握溶剂选择的原则；掌握亨利定律三种表达形式及相关的计算；掌握吸收与解吸的过程方向判断及过程推动力的计算。了解菲克定律的适用范围；掌握等摩尔相向分子扩散和分子单向扩散时，分子扩散速率与传质速率之间的关系；掌握摩尔相向分子扩散和分子单向扩散传质速率积分式的区别；了解气、液相分子扩散系数。了解吸收过程；掌握双膜理论；掌握汽、液相总传质系数的计算方法，以及推动力与阻力的关系；掌握气膜控制和液膜控制；掌握物料衡算和操作线方程；掌握汽、液相总传质单元高度及总传质单元数常用的计算方法；掌握设计型和操作型计算；了解其它吸收流程。重 点:

溶剂选择 , 亨利定律 , 菲克定律 , 双膜理论 , 汽、液相总传质系数 , 操作线 ,平衡线 , 设计型和操作型计算。难 点:

分子扩散传质速率积分式;操作型的计算及判断题。

第六章 液 体 蒸 馏（14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 5．间歇精馏 间歇精馏特点与计算 6．特殊精馏 萃取精馏 恒沸精馏 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。了解间歇精馏的特点与计算，了解特殊精馏的特点。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。第七章 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。第八章 固 体 干 燥（10学时）1．概述

2．湿空气的性质和湿度图

湿空气的性质 湿空气的“I-H”图及其应用 3．干燥过程的物料衡算和热量衡算

物料衡算 热量衡算 干燥器出口空气状态的确定 干燥器的热效率和干燥效率 4．干燥速率和干燥时间

物料中所含水分的性质 干燥速率及其影响因素 恒定干燥条件下干燥时间的计算

5．干燥器 干燥器的类型

基本要求: 了解湿分的定义、去湿的方法及干燥的分类；了解干燥过程的必要条件和干燥推动力。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”图及其中的五种线；掌握确定湿空气状态的三种条件及由状态点确定空气有关参量。掌握物干燥过程的物料衡算和热量衡算；掌握等焓和非等焓干燥过程确定干燥器出口状态空气；掌握干燥器的热效率和干燥效率的定义。了解物料中所含水分性质；掌握平衡水分与自由水分、结合水分与非结合水分的概念；掌握干燥速率的定义及干燥速率曲线；掌握临界水含量的概念；了解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。了解干燥器的主要型式及它们的特点。重 点:

湿空气性质 , 物料衡算和热量衡算 , 干燥速率和干燥速率曲线 , 临界水含量 , 干燥 时间的计算。难 点:

露点 , 湿球温度 , 绝热饱和温度, 影响恒速干燥和降速干燥的因素。《化工原理》（A）实验

1.流体流动阻力的测定（4学时）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的使用。2.离心泵性能曲线的测定（４学时）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和倍率设置；扭矩仪及压差传感器的正确读数。3.过滤实验（４学时）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.固定床与流态化实验（４学时）基本要求：

熟悉固体颗粒床层的结构与操作，测出气固相床层的流体力学特性曲线，即流动压降与表观气速关系曲线。

重 点：

颗粒床层的均匀性；流动压降的正确测定。难 点：

控制流量均匀，防止颗粒床层严重的沟流和节涌。5.传热实验（4学时）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。6.填料塔的传质性能实验（4学时）基本要求: 观察填料塔内的气液流动现象;学会气相色谱仪、二氧化碳气敏电极的测定方法及原理,测出“二氧化碳、空气与水”体系的体积传质系数。重 点：

了解填料塔的结构，气液流量的稳定；二氧化碳浓度的正确测定。难 点：

二氧化碳气敏电极的熟练使用；使传质处于稳定状态；塔底液位的恒定。7.精镏实验（4学时）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：

了解精镏塔的结构；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。8.干燥曲线测定实验（4学时）基本要求: 在恒定干燥条件下测定干燥曲线，求出“湿空气，湿毡与水体系”的临界含水量及临界干燥速率；了解称重传感器、自动记录仪和电加热控温仪的原理和使用方法。重 点：

恒定干燥条件的建立；湿物料的正确配制和秤量。干燥过程中湿物料的含水量随时间的变化规律。难 点：

准确掌握湿物料的加入水量；正确调节和使用称重传感器。9.仿真实验（4学时）基本要求: 掌握每个实验的模拟演示，要求自动评分达到额定标准。重 点：

实验步骤的正确性，分析模拟实验数据的合理性。难 点： 准确回答思考题。10.演示实验（2学时）基本要求: 通过实物实验的直观教学，对化工单元设备有一个感性认识，加深对化工原理课程理论的理解。重 点：

掌握单元操作过程中的能量转换、流动现象。难 点：

能量转换现象分析。11.实验仪表（2学时）基本要求: 了解常见仪表的使用原理，熟悉实验仪器的使用方法和操作步骤。重 点：

热电阻的测定要点，涡轮流量计的操作范围。难 点：

干燥数据测定仪的正确使用。12.数据处理（2学时）基本要求: 通过实验数据处理方法的介绍，掌握数据有效位数、精确度、准确度、误差、误差分析及实验结果的数据处理。重 点：

实验数据的误差分析及数据处理。难 点：

实验数据结果表达法。预修课程：

高等数学、普通物理、物理化学。考试方式： 理论课闭卷考试。

实验课采用口试结合笔试形式。

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．南京化工大学《化工原理》，化学工业出版社，1995 2．华东化工学院《化工原理》，化学工业出版社，1991 3．天津大学《化工原理》，天津科学技术出版社，1987 4．南京化工大学《化工原理实验》，东南大学出版社，1996

第五篇：化工原理课程设计教学大纲

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 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