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化工原理课程教学大纲（Ⅰ）
课程中文名称：化工原理（上、下）课程英文名称：The Principle of Chemical
Engineering 课程类别：院级公共课
课程编号:0811100017，0811100018 课程归属单位：化学工程学院 制定时间： 2010年9月
一、课程的性质、任务
1．课程的性质、任务
《化工原理》属工科学科，是化学工程、化工工艺类及其相近专业的一门主干课。该课程用自然科学的原理考查、解释和处理工程实际问题。其研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。本课程强调对学生工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论与实际的结合，以提高学生分析问题、解决问题的能力。
2．教学的基本要求
学生在学习该门课程后，应具备以下两方面的能力：一是熟悉现有生产过程中的各种单元操作；二是具备分析和解决单元操作中各种问题的能力，即在科学研究和生产实践中对设备应具有操作管理、设计、强化与过程开发的本领。
3．适用专业与学时数
适用专业：化学工程、过程装备与控制、环境工程、食品科学与工程、生物工程、制药工程； 总学时：108学时，其中课堂教学80学时，实验28学时。学分：8 4．本课程与其它课程关系
本课程教学包括三个主要教学环节：课堂教学、实验教学和课程设计。《化工原理》是化学工程、化工工艺类及其相近专业的一门主干课。为学生在具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后必修的技术基础课。在相应专业的教学计划中起到为自然学科与应用学科搭桥的作用。
5．推荐教材及参考书
推荐教材：谭天恩、窦梅、周明华.《化工原理》.北京：化学工业出版社，2007.参考书目：
[1]陈敏恒.《化工原理》.北京：化学工业出版胁社，2006。[2]（英）J．M．柯尔森等.《化学工程》（中译本）.北京：化学工业出版胁社，1983。[3]吴望一.《流体力学》.大学出版社，1982。
[4]戴千策、陈敏恒.《化工流体力学》.北京：化学工业出版，2004。
[5]《化学工程手册》编辑委员会.《化学工程手册》.北京：化学工业出版社，2005。[6]国家医药管理局上海医药设计院.《化学工艺设计手册》.北京：化学工业出版社，2002。[7]上海化工学院等编.《化学工程》.北京：化学工业出版社，1980。[8]上海化工学院等编.《基础化学工程》.上海：上海科学技术出版社，1980.[9]（美）N．P．CHOPEY.《化学工程计算手册》（中译本）.大连：大连工学院出版社，1986。
6．主要教学方法与媒体要求
课堂讲授为主，讨论、自学、设备实物或模型现场教学、计算机辅助教学为辅。
二、各章教学内容和要求
绪论（2学时）1．基本内容和要求：
1.课程性质 2.单位换算 3.物料衡算 4.热量衡算
2．教学重点及难点：
1.单位换算 2.物料衡算 3.热量衡算
第一章 流体流动（12学时）1．基本内容和要求：
1.流体静止基本方程及应用；
2.流体流动基本方程及应用；
3.流动型态及判断，管内流动分析，端流特性，边界层概念； 4.管内流动的阻力损失及其计算，因次分析方法； 5.简单管路、分支管路的计算；
6.流量测量； 7.非牛顿型流体的概念。
2．教学重点及难点：
1.流体静力学平衡方程及其应用 2.连续性方程及其应用 3.柏努利方程及其应用 4.层流和湍流的基本特征与判别 5.流动阻力计算
6.简单管路与复杂管路设计型问题和操作型问题的定量计算 7.管路操作型问题的定性分析。
第二章 流体输送机械（6学时）1．基本内容和要求：
1.离心泵理论压头和实际压头(扬程〉
2.特性曲线和泵的选用计算 3.工作点与流量调节 4.气缚与汽蚀现象 5.安装高度
6.离心风机
7.特性曲线和风机选用计算；
8.其他常用流体输送机械介绍。
2．教学重点及难点：
1.离心泵主要特性参数 2.特性曲线 3.安装高度 4.工作点与流量调节 5.离心泵选用、安装与操作
6.流体输送设计型和操作型问题的定量计算 7.流体输送操作型问题的定性分析。
第三章 机械分离（4学时）1．基本内容和要求：
1.筛分。2.重力沉降原理及设备； 3.离心沉降原理及设备； 4.过滤基本方程及应用
5.板框压滤机、转筒真空过滤机及计算；
6.离心机介绍。
2．教学重点及难点：
1.过滤基本方程及其应用
2.间歇过滤机的最佳生产周期的定量计算 3.重力沉降与离心沉降基本公式 4.旋风分离器结构、工作原理。5.颗粒分级概念 6.粒级效率的概念。
第五章 传热（12学时）1．基本内容和要求：
1.热传导：傅立叶定律及其在一维稳定导热中的应用
2.两流体间壁传热的分析及计算
3.牛顿冷却定律
4.传热速率方程与热量衡算式 5.平均温度差计算 6.壁温的计算；
7.对流传热系数及其主要影响因素
8.对流传热系数的确定方法
9.辐射传热基本知识
10.两固体间辐射传热计算，11.加热和冷却方法
2．教学重点及难点：
1.傅立叶定律
2.对流给热方程及对流给热系数 3.传热速率方程 4.热量衡算方程 5.总传热系数
6.传热的设计型和操作型问题定量计算 7.传热操作型问题定性分析 8.换热器优化设计概念 9.强化传热过程的途径
10.列管换热器结构、工艺计算与选型
第六章 传热设备（2学时）1．基本内容和要求：
1.常用传热设备的介绍 2.传热的强化与削弱
3.套管式、列管式热交换器的计算。
第七章 蒸发（2学时）1．基本内容和要求：
1.单效蒸发的计算 2.蒸发设备中的温度差损失 3.真空蒸发、多效蒸发及流程介绍 4.常用蒸发设备介绍。
2．教学重点及难点：
1.溶液沸点升高与杜林规则 2.单效蒸发原理及计算 3.提高加热蒸汽经济程度的措施 4.蒸发器的结构及选用
第八章 传质过程导论（2学时）1．基本内容和要求：
1.相组成表示法 2.分子扩散和费克定律
3.等分子反向扩散和通过静止组分的单向扩散 4.扩散系数 5.湍流流体中的扩散
6.对流传质，相际传质，传质速率和传质系数 7.常用传质单元操作及设备。
2．教学重点及难点：
1.相组成表示法 2.分子扩散和费克定律
3.等分子反向扩散和通过静止组分的单向扩散
第九章 吸收（12学时）
1．基本内容和要求：
1.气体在液体中的溶解度、亨利定律 2.双膜模型及传质速率方程 3.低浓度气体填料吸收塔计算； 4.高浓度气体填料吸收塔计算 5.传质单元高度和传质单元数的计算 6.解吸。
2．教学重点及难点：
1.费克定律
2.等摩尔反向扩散和单向扩散 3.吸收与解吸的物料衡算 4.操作线方程
5.传质推动力及其图示方法
6.吸收塔和解吸塔的设计型与操作型问题的定量计算 7.吸收塔和解吸塔操作型问题定性分析
第十章 蒸馏（10学时）1．基本内容和要求：
1.二元物系的汽液平衡； 2.简单蒸馏
3.平衡蒸馏和平衡级概念； 4.精馏原理 5.理论板概念
6.理论板数的图解法和逐板计算法 7.塔板效率 8.等板高度；
9.回流比的影响及其选择 10.水蒸气蒸馏，间歇蒸馏。
2．教学重点及难点：
1.二元理想溶液汽液相平衡关系及图示 2.精馏过程物料衡算 3.操作线方程 4.q线方程
5.最小回流比的计算
6.回流比、进料状况等参数对精馏过程的影响 7.理论塔板数计算 8.精馏操作型问题定性分析
第十一章 气液传质设备（2学时）1．基本内容和要求：
1.常用板式塔介绍
2.筛板塔水力学性能及设备结构的工艺尺寸设计方法，板效率
3.填料塔，常用填料及其性能
4.填料塔水力学性能。
2．教学重点及难点：
1.板式塔水力学性能 2.塔板结构尺寸的常规设计
3.塔板结构尺寸的新设计方法（负荷性能图法）4.负荷性能图的绘制。
第十二章 萃取（2学时）1．基本内容和要求：
1.三角形相图及在单级萃取中的应用；
2.单级萃取流程和计算
3.萃取设备。
2．教学重点及难点：
1.三角形相图、物料衡算与杠杆定律 2.部分互溶物系的相平衡、分配系数与选择性系数
3.单级萃取，多级错流、多级逆流萃取的物料衡算与平衡关系。
第十三章 干燥（10学时）1．基本内容和要求：
1.空气的性质及湿度图
2.干燥器的物料衡算及热量衡算
3.湿分在气~固两相间的平衡，气~固或气~液两相间的热、质传递 4.恒定干燥条件下的干燥速度和干燥时间的计算，5.常用干燥设备。
2．教学重点及难点：
1.湿空气的性质与计算 2.干燥过程物料衡算
3.热量衡算；恒定干燥条件下干燥速率与干燥时间的计算 4.提高干燥器热效率的措施 5.常用干燥器的结构与原理
第十四章 其它传质分离过程（2学时）1．基本内容和要求：
1.超临界流体萃取 2.吸附 3.膜分离
2．教学重点及难点：
1.超临界流体萃取 2.膜分离 说明：
（1）课堂教学包括自学、讨论课、习题课和各种形象教学(电教、实验室和工厂参观)等提倡灵活多样的、理论联系实际的教学方法。
（2）本课程的课内外学时比例为1：1.5－1：2
三、实践教学内容与要求
Ⅰ.实验教学 1．实验教学内容
1、具体内容：
必做实验六个：
实验一 流体流动阻力的测定(4学时)实验任务：
1.测定水在不同流速下通过直管的阻力损失，标绘摩擦因数——雷诺数的关系曲线，并绘制出“公认”的关系曲线以作比较。2.测定闸阀的局部阻力，确定该管件的阻力系数。
实验二 液体流量计校正(3学时)实验任务：
测定孔板式流量计及涡轮式流量计的流量系数及仪表常数
实验三 离心泵性能曲线测定(3学时)实验任务：
测定并绘制离心泵的特性曲线
实验四 流体阻力与离心泵联合实验(10学时)实验任务：
1.测定直管摩擦阻力系数；
2.测定阀门的局部阻力系数；
3.测量离心泵在恒定转数下的特性曲线，并确定其最佳工作范围。
（说明：实验四含盖实验一、二、三的内容，选做实验四或选做实验一、二、三的内容均可，其它实验为必做实验。）
实验五 套管换热器传热实验(4学时)实验任务：
1.测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。2.测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。3.测定空气在螺旋管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。
实验六 筛板精馏塔性能实验(5学时)实验任务：
1.熟悉连续精馏装置的基本流程及操作方法。
2.测定筛板精馏塔在一定操作条件下的全塔效率和个别塔板的板效率。实验七 干燥速率曲线测定(4学时)实验任务：
1.测定物料在恒定干燥条件下的干燥曲线并将其转换成干燥速率曲线。2.确定物料的临界含水量和平衡水分。
演示实验2个：
演示实验
（一）(2学时)实验内容：包括雷诺实验装置、边界层仪演示实验、旋风分离器、过滤常数测定
演示实验
（二）(3学时)实验内容：筛板塔实验装置、填料吸收实验、板式塔水力学实验装置.2．教学目的通过实验教学学生应能巩固和加深对课堂教学内容的理解，并能得到化工实验技能的基本训练。
3．教学要求：
进行每一个实验应包含如下四个环节：
实验预习——理解实验原理，确定实验方案，写出预习报告；
实验操作——掌握有关测量仪表的使用方法并了解其安装注意事项，操作参数的调节与稳定，实验现象的观察与分析，正确读取实验数据；
数据处理——实验数据的整理和计算，实验结果的图示或关联；
实验报告——实验原理，流程简图，操作要点，数据图表（附计算示例），主要结论，实验结果的分析讨论。
II、课程设计
课程设计是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识,完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料，选用公式和数据，用简洁文字、图表表达设计结果及制图能力等方面得到一次基本训练。在设计过程中应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。其基本内容为：
（1）、设计方案简介：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：物料衡算，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，（3）、辅助设备的选型：典型辅助设备主要工艺尺寸的计算。设备规格型号的选定；
（4）、工艺流程图:以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向、物流量、能流、主要测量点；
（5）、主要设备的工艺条件图:图面应包括设备的主要工艺尺寸。技术特性表和接管表;（6）、设计说明书内容:设计任务书;目录；设计方案简介,工艺计算及主要设备设计;辅助设备的计算和选型;设计结果汇总；设计评述;参考资料。
课程设计时间为两周。
设计题目在传热、蒸发、吸收、精馏和干燥等单元操作中选题。
设计任务书对设计范围要明确，控制设计计算量和绘图量各占一周，每周按课内学时18-20学时计，以此控制对设计范围的要求。
