西大化工原理大纲

一、课程名称：化工原理(PrincipalofChemicalEngineering)二、学时及学分：108学时，7.5学分三、适用专业、年级：适于化学工程与工艺、制药工程本科专业，大学二年级下半学年所开课程。四、课程性质、地位、任务和作用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。本课程在学生学完了《高等数学》、《大学物理》、《化工数学》、《物理化学》等先修课程后开设。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。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。五、课程目标1、通过本课程知识的系统学习，培养学生的工程观点和解决工程实际问题的能力，包括对化工生产中流体流动与传热过程进行工程计算的能力、正确运用工程图表的能力和运用技术经济观点分析、解决工程实际问题的能力。2、通过本课程方法论的学习，如数学模型方法、实验研究方法、微元分析方法、物料（热量）衡算方法、量纲分析方法、试差计算方法和图解计算方法等，使学生具备在不同场合选用不同方法处理工程问题的能力。3、通过对基本原理、工程计算和典型设备的讲授，培养学生从过程的基本原理出发、观察、分析、综合、归纳众多影响因素，从中找出问题的主要方面，运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。4、通过本课程学习，培养学生的自学能力和独立工作能力。能根据所处理问题的需要，寻找、阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。六、课程主要内容（一）主要内容（本门课程章节）绪论化工生产过程与单元操作单位及单位换算物料及热量衡算第一章流体流动第一节流体静力学基本方程静压强及性质；静力学基本方程；静力学基本方程式的应用。第二节流体流动中的守恒原理*质量守恒及连续性方程；机械能守恒；动量守恒第三节流体流动中的守恒原理流动形态；湍流时的层流内层和过渡层；圆管内流动的数学描述；园管内流动的速度分布；边界层及边界层脱体。第四节阻力损失*层流时的直管阻力损失，湍流时的直管阻力损失的实验研究方法，因次分析方法和π定理；局部阻力损失。第五节管路计算**串并联概念，简单管路及复杂管路计算。第六节流速及流量测定皮托管；孔板流量计；文丘里流量测量；转子流量计。第二章流体输送机械第一节概述泵与风机在化工中的应用，泵与风机分类。第二节离心泵*离心泵的工作原理及主要部件；功率和效率；离心泵的性能曲线；流量调节；离心泵的组合操作；离心泵的实装高度；离心泵的类型与选用。第三节其它类型泵径复泵、旋涡泵等其它及其在化工中的应用。第四节气体输送与压缩机械离心式通风机；鼓风机和压缩机；罗兹风机等。第四章流体通过颗粒床层的流动第一节概述第二节颗粒床层特性第三节床层压降第四节过滤*过滤原理；过滤数学描述；过滤时间与滤液量的描述；滤饼洗涤。第五节过滤设备及操作第五章颗粒沉降及流态化第一节概述第二节颗粒的沉降运动*流体对固体颗粒的绕流；静止流体中颗粒的自由沉降；第三节沉降分离设备重力沉降设备；离心沉降设备。第四节固体流态化技术基本概念；实际流化现象；流化床的主要特性；流化床的操作范围；第六章传热第一节概述概述；传热过程第二节热传导傅立叶定律和导热系数；通过平壁的定态导热过程；圆筒壁、多层壁的定态导热过程第三节对流给热*过程分析；数学描述；固次分析；α的经验关联式。第四节沸腾给热与冷凝给热过程分析；沸腾给热过程的强化；蒸汽冷凝给热；冷凝给热系数；影响冷凝给热的因素及强化措施。第五节热辐射固体辐射第六节传热过程的计算**数学描述；传热过程基本方程式；换热器的设计型计算；换热器的操作型计算；传热单元法；非定态传热过程的拟定态处理；变系数的传热过程计算。第七节换热器间壁式换热器的类型；管壳式换热器的设计算选用；其它类型换热器。第八章气体吸收第一节概述气体吸收的目的、原理及实施方法；解吸的方法；吸收一解吸过程的经济分析（包括吸收剂选择）第二节气液相平衡*享利定律、相平衡常数的换算方法吸收过程的关系。第三节单相与相际传质分子扩散与费克定律；等分子反向扩散，单向扩散的概念；对流传质与有效膜模型；相际传质；传质分系数与总系数的关系，传制速率方程，传质推动与传质系数的关系。溶解度对两相传质阻力分配的影响。第四节吸收过程数学描述*等温吸收数学描述的方法；HOG、NOG的意义；计算NOG的对数平均推动力法和吸收因数法；物料衡算及操作线的含义。第五节吸收过程设计*吸收过程设计中参数的选择，指定分离要求下的最小液气比；画操作线分析吸收流程的方法；返混及其过程的影响。第六节吸收操作**操作型问题的命题和解法，影响吸收结果的操作用因素分析第七节化学吸收化学反应对吸收相平衡的影响；化学反应对吸收速率的影响。第九章精馏第一节概述蒸馏操作的目的、原理及实施方法；蒸馏操作的费用及操作压强的选择。第二节双组分溶液的汽液相平衡*相律的应用；理想溶液的汽液相平衡及泡、露点计算；相对挥发度，平衡蒸馏与简单蒸馏的数学描述及过程计算。第三节精馏*精馏原理；回流及其对精馏过程的影响；过程数学描述；恒摩尔流的简化假设，理论板和板效率，加料板上的过程分析；控制体物料衡算和操作线方程。第四节双组分精馏的设计型计算*精馏设计型计算的命题；理论板数的逐板计算法；**用图解法分析精馏过程的方法；全回流和最少理论板数；最小回流比，加料热状态和回流的选；温度、总压对平衡的影响；相平衡与择；双组分精馏的其它类型第五节双组分精馏的操作型计算*精馏操作型计算的命题及计算方法；分离能力和物料衡算对精馏操作的制约和调节；灵敏板的概念。第六节间歇精馏**间歇精馏过程的特点及应用场合；过程的数学描述，过程的方算方法，恒沸精馏与萃取精馏的基本概念。第十章气液传质设备第一节板式塔板上的气液接触状态；塔内非理想流动及其改善；漏液、液泛及有效操作范围（负荷性能图）；*常用塔板型式及其主要特性；筛板塔的计算及结构参数的调整；效率的名种表示方法及其应用。第二节填料塔*常用填料及其特性（比表面积、空隙率，、填料因子等）；气液两相在填料塔内的流动、压降、最小喷淋密度和液泛现象；塔径计算；填料塔内的传质（传质系数及HETP）；填料塔与板式塔的比较。第十三章热质同时传递过程第一节概述传热、传质过程的相互影响及传递方向的递转。*第二节气液直接触的传热和传质过程的传递方向；过程的极限（湿球温度与绝热饱和温度）；凉水过程的数学描述及逐段计算法。**第十四章固体干燥第一节概述固体干燥的目的、原理及实施。第二节干燥静力学*温空气的状态参数及其计算；I—H图及其应用；水分在气固两相间的平衡。第三节恒定气流条件下物料的干燥速率及临界含水量。第四节干燥过程的计算*间歇过程的干燥时间；连续干燥过程的特点；物料衡算，热量衡算及热效率。第五节常用干燥设备选型原则；常用干燥设备的主要组成部分及其特性。（二）各章节重点、难点、深度*为重点内容**为难点内容（三）课内学时分配及作业布置章次讲课习题讨论课上机课及实践课习题数目第一章流体流动第二章流体输送机械第四章流体通过颗粒层流动第五章颗粒沉降及流态化第六章传热第八章气体吸收第九章液液精馏第十章气液传质设备第十二章热质同时传递第十三章固体干燥1810861614168482222351112935181779合计1088153（四）课内实验名称及学时分布序号实验名称学时12345678直管摩擦系数的测定局部阻力系数的测定离心泵的操作与性能测定过滤常数的测定传热系数的测定精馏HETP、及η的测定吸收塔流体力学性能及传质系数测定干燥速度曲线的测定44444664