《化工原理》课程教学大纲

《化工原理》课程教学大纲合用专业：工艺类专业有化学工程工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物工程、食品工程、轻化工工程，非工艺专业有工份子材料、安全工程、生物技术、过程装备与控制；对非工艺类专业，带*部份不做要求，也可根据专业特点选择下册中的气体吸收和塔设备等部分。

课程性质：技术基础课一、目的及任务学时数： 120/80 学时学分： 7.5/5 学分第一部份教学基本要求化工原理是化学工程与工艺及相关专业最重要的技术基础课之一。

通过这门课程的学习，要使学生系统地获得：‘三传’的基本概念；各单元操作的原理、典型设备的结构、工艺尺寸计算、设备选型与校核和工程学科的研究方法。

培养学生的工程观念、分析和解决单元操作中各种问题的能力。

突出课程的实践性，使学生受到利用自然科学的基本原理解决实际工程问题的初步训练，提高学生的定量运算能力、实验技能、设计能力、单元操作的分析与调节能力。

二、本课程的先行课程数学、普通物理、物理化学、计算方法、化工设备设计基础。

三、各章节具体内容要求绪论掌握的内容：1、掌握单位换算方法；2、掌握物、热衡算的原则以及衡算的方法和步骤。

熟悉的内容：1、熟悉单元操作的概念及其在化工过程中的地位。

了解的内容：1、了解化工原理的目的、任务、化学工程的发展简史；2、了解过程速率、平衡关系。

第一章流体流动掌握的内容：1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据获取；2、压强的定义、表达方法、单位换算；3、流体静力学方程、连续性方程、柏努利方程及其应用； 4、流体的流动类型及其判断、蕾诺准数的物理意义、计算；5、流体阻力产生的原因、流体在管内流动的机械能损失计算；6、管路的分类、简单管路计算及输送能力核算；7、液柱式压差计、测速管、孔板流量计和转子流量计的工作原理、基本结构、安装要求和计算；8、因次分析的目的、意义、原理、方法、步骤；熟悉的内容：1、流体的连续性和压缩性，定常态流动与非定常态流动；2、层流与湍流的特征；3、圆管内流速分布公式及应用；4、Hagon-Poiseeuill方e程推导和应用；5、复杂管路计算的要点；6、正确使用各种数据图表；了解的内容：1、牛顿粘性定律，牛顿流体与非牛顿流体；2、边界层的概念、边界层的发展、层流底层、边界层分离。

第二章流体输送机械掌握的内容：1、离心泵的结构、工作原理、性能参数、特性曲线及应用；2、影响离心泵性能的主要因素，离心泵特性曲线测定；3、管路特性曲线，离心泵的工作点及流量调节；4、允许吸上真空高度、允许气蚀余量，确定泵的安装高度；5、离心泵的设计型计算与操作型计算、离心泵的操作要点；熟悉的内容：1、离心泵的组合操作及选择组合形式的原则；2、往复泵的结构、工作原理、性能参数、特性曲线、操作要点与应用。

了解的内容：1、离心力场中的流体静压强分布；2、了解其它泵的工作原理。

第三章机械分离和固体颗粒流态化掌握的内容：1、颗粒特性与表征、颗粒群的性质；2、重力沉降速度的计算与应用、降尘室计算；3、过滤基本方程式及应用、过滤常数定义及计算；4、恒压过滤方程、恒速过滤、先恒速后恒压过滤方程及应用；5、板框过滤机、叶滤机、转鼓真空过滤机等的基本结构、洗涤速率及生产能力计算；6、旋风分离器的临界直径、分离效率、压降；熟悉的内容：1、离心沉降速度的特点、计算；2、旋风分离器的分离原理、结构、选用；3、过滤介质的种类，助滤剂的作用与选用；了解的内容：1、非均相物系分离的目的、依据、方法；2、床层特性与表征；3、流态化的定义、分类，流化床的特征。

第四章传热掌握的内容：1、热传导基本原理，一维定常态傅立叶定律及应用，平壁及圆筒壁一维定常态热传导计算与分析；2、对流传热基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热的主要因素；3、无相变管内强制对流的α关联式及应用； Nu 、Re 、Pr、Gr 等的物理意义及计算。

正确选用α的计算式，注意其用法和使用条件； 4、传热计算：传热速率方程与热负荷的计算、平均温差推动力、总传热系数、污垢热阻、壁温计算、传热面积、加热程度和冷却程度计算、强化传热的途径；熟悉的内容：1、对流传热系数经验式建立的普通方法；2、蒸汽冷凝、液体沸腾对流传热系数计算；3、传热效率、传热单元数及其在传热操作型计算中的应用；4、热辐射的基本概念、两灰体间辐射传热计算；5、列管换热器的结构及选型计算。

了解的内容：1、加热剂、冷却剂的种类和选用；2、各种常用换热器的结构特点及应用；3、高温设备热损失计算。

第五章气体吸收掌握的内容：1、相组成的常用表示方法和换算；2、气体在液体中的溶解度、亨利定律表达式及相互关系、相平衡与吸收、解吸的关系；3、份子扩散与菲克定律、扩散系数及其影响因素、等份子反向扩散与单相扩散、飘流因子；4、对流传质、双膜模型要点、总传质速率方程表达式、总传质系数与膜传质系数、传质阻力分析、气膜控制与掖膜控制；5、吸收塔的操作线方程、物理意义、图示方法及应用，最小掖气比、吸收剂用量确定；6、填料层高度计算、传质单元高度与传质单元数的定义与物理意义、传质单元数的计算(平均推动力法、解吸因数法)；7、吸收塔操作分析、设计型计算和操作型计算；熟悉的内容：1、均相物系分离的分类与特征、吸收的分类、吸收剂选用的基本原则；2、理论板的概念，理论板数的计算；3、吸收与解吸的比较；4、传质单元数的图解积分法和梯级图解法。

了解的内容：1、填料塔基本结构、两相接触方式，板式塔基本结构、两相接触方式；2、吸收基本方程式推导；3、解吸、非等温吸收、高浓度吸收等特点和计算步骤。

第六章蒸馏掌握的内容：1、双组分理想体系的汽液平衡：拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、汽液平衡图、挥发度与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用；2、精馏原理与流程；3、精馏塔的物料衡算、操作线方程和 q 线方程及物理意义、图示及应用；4、双组分连续精馏塔计算及操作调节、分析：恒摩尔流假设、理论板、等板高度、汽液两相的摩尔流率、回流比选用与最小回流比、加料热状况影响及选择、全塔效率、单板效率、理论板数的确定。

熟悉的内容：1、平衡蒸馏与简单蒸馏的流程、特点、计算；2、精馏装置的热量衡算；3、非常见的二元连续精馏塔计算：直接蒸汽加热、多股进料与多股出料、提馏塔、塔顶采用分凝器、冷液回流；4、Fenske方程、 Gillilan关d联图，捷算法。

了解的内容：1、非理想物系的汽液平衡]；2、间歇精馏的特点、计算步骤及应用；3、恒沸精馏、萃取精馏的特点及应用；4、精馏节能技术发展。

第七章蒸馏和吸收塔设备掌握的内容：1、工业上评价塔设备性能的主要指标；2、板式塔和填料塔的典型结构、性能、特征和选用原则。

熟悉的内容：1、板式塔水力学性能、不正常操作状况、塔板结构参数的影响与选择；2、填料塔水力学性能、不正常操作状况、填料特性的影响与选用；3、常用塔板和填料的类型、特点及使用场合。

了解的内容：1、塔板上气液两相接触工况、塔板负荷性能图、板式塔工艺计算方法；2、填料塔内气、液两相流动的相互作用、填料塔的工艺计算方法。

第八章干燥掌握的内容：1、空气性质及计算、湿焓图构成及应用、干燥过程中空气状态的确定2、干燥过程的物料衡算3、干燥过程的热量衡算4、恒定干燥条件下干燥速率与干燥时间熟悉的内容：1、物料中所含水分的性质及干燥机理；2、结合水分、自由水分、临界水分的概念及相互关系；3、恒速干燥与降速干燥的特点及强化途径；4、干燥器的热效率及提高干燥过程经济型的途径。

了解内容：1、过程的原理、目的及实施；2、常用干燥器的性能特点及应用场合；3、种干燥方法的基本原理、特点及应用。

五、建议教材与教学参考书1．教材：夏清,陈常贵.化工原理.天津：天津大学出版社,2005.2.参考书[1].姚玉英主编 . 《化工原理》(上、下册) (新版) . 天津：天津大学出版社 .1998.08 [2].赵汝溥 , 管国锋 . 《化工原理》 . 北京：化学工业出版社 .1995.09[3].大连理工大学化工原理教研室编 . 《化工原理》 (上、下册) . 大连：大连理工大学出版社.1992.12[4].陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编 . 《化工原理》 (上、下册) (第二版) .北京：化学工业出版社.1999.06[5].朱家华，叶世超等编 . 《化工原理》 (上、下册) . 北京：科学技术出版社 .2002[6].Warren L. McCabe, Julian C.Smith, Peter Harriott. Unit Operations of Chemical Engineering ( Sixth Edition) . 北京：化学工业出版社， 2003.05[7].姚玉英 . 《化工原理例题与习题》 (第三版) . 北京：化学工业出版社 .2003.05 [8].柴成敬，王军，陈常贵，郭翠梨编 . 《化工原理课程学习指导》 . 天津：天津大学出版社 .2003.10[9].匡国柱。

《化工原理学习指导》 . 大连：大连理工大学出版社 .2002.09第二部份教学大纲一、课程开设对象化学工程与工艺、应用化学、制药工程、环境工程、生物工程、食品工程、轻化工程、生物制药、生物技术、过程装备与控制、安全工程、食品质量与安全等本科专业。

二、教学总学时根据培养方案的要求，工艺类专业和非工艺类专业《化工原理》的学时安排如表 1 所示。

教师应根据各非工艺类专业的特点和专业需要，从带“*”的部份中选择部份内容进行教学。

表 1 不同专业类别的化工原理学时表专业类别总学时理论学时上册学时下册学时工艺类各专业12012056(60)64(60)非工艺类各专业80804832三、各章内容及参考学时绪论(参考学时： 2 学时) (一)内容概要一、本课程的研究对象、目的二、化学工程发展简介三、单位制与单位换算四、几个基本概念第一章流体流动(参考学时： 16~20 学时)(一)内容概要§1-0 概述§ 1-1 流体的物理性质§ 1-1-1 流体的密度§ 1-1-2 流体的粘度§ 1-1-3 非牛顿流体简介§ 1-2 流体静力学基本方程§ 1-2-1 静止流体的压强§ 1-2-2 流体静力学基本方程式§ 1-2-3 流体静力学基本方程式的应用§ 1-3 流体流动的基本方程§ 1-3-1 流量与流速§ 1-3-2 稳态流动与非稳态流动§ 1-3-3 连续性方程§ 1-3-4 柏努利方程§ 1-3-5 柏努利方程的应用§ 1-4 流体的流动现象§ 1-4-1 流动类型与雷诺数§ 1-4-2 流体在圆管内流动时的速度分布§ 1-4-3 边界层的概念§ 1-5 流体在管内的流动阻力§ 1-5-1 流体在直管中的流动阻力§ 1-5-2 管路上的局部阻力§ 1-5-3 管路系统中的总能量损失§ 1-6 管路计算§ 1-7 流量测量(二)参考学时安排章节名称§1-0 概述§ 1-1 流体的物理性质§ 1-2 流体静力学基本方程§ 1-3 流体流动的基本方程§ 1-4 流体流动现象§ 1-5 流体在管内的流动阻力§ 1-6 管路计算§ 1-7 流量测量参考学时分配2342311第二章流体输送机械(参考学时： 8 学时)(一)内容概要§2-0 概述§2-1 离心泵§2-1-1 离心泵的工作原理和主要部件§2-1-2 离心泵的基本方程§2-1-3 离心泵的主要性能参数和特性曲线§2-1-4 离心泵的气蚀现象和允许安装高度§2-1-5 离心泵的工作点与流量调节§2-1-6 离心泵的类型、选择与使用§2-2 其他类型的液体输送机械§2-2-1 往复泵§2-2-2 旋转泵§2-2-3 旋涡泵§2-2-4 常用化工用泵的性能比较(二)参考学时分配章节名称§2-0 概述§2-1 离心泵§2-2 其他类型的液体输送机械参考学时分配0.56.51第三章* 机械分离和固体颗粒流态化(参考学时： 10 学时)(一)内容概要§3-1 概述§ 3-2 颗粒及颗粒床层的特性§ 3-2-1 颗粒的特性§ 3-2-2 颗粒床层的特性§ 3-2-3 流体通过床层流动的压降§ 3-3 沉降分离§ 3-3-1 重力沉降§ 3-3-2 离心沉降§3-4 过滤§ 3-3-1 过滤操作的基本概念§ 3-3-2 过滤基本方程式§ 3-3-3 恒压过滤§ 3-3-4 恒速过滤与先恒速后恒压过滤§ 3-3-5 过滤常数的测定§ 3-3-6 过滤设备§ 3-3-7 滤饼的洗涤§ 3-3-8 过滤机的生产能力§ 3-5 固体流态化(二)参考学时安排§3-0 概述§ 3-1 颗粒及颗粒床层的特性§ 3-2 沉降过程§3-3 过滤§ 3-4 离心机§ 3-5 固体流态化第四章传热(参考学： 16~20 学时)(一)内容概要§4-1 概述§4-1-1 传热的基本方式§4-1-2 传热过程中热、冷流体(接触)热交换的方式§4-1-3 典型的间壁式换热器§4-1-4 载热体及其选择§4-2 热传导§4-2-1 基本概念和傅立叶定律§4-2-2 导热系数§4-2-3 通过平壁的稳态热传导§4-2-4 通过圆筒壁的稳态热传导§4-3 对流传热过程概述§4-3-1 对流传热速率方程和对流传热系数§4-3-2 对流传热机理简介§4-3-3 保温层的临界直径§4-4 传热过程计算§4-4-1 热量衡算§4-4-2 总传热速率微分方程和总传热系数参考学时分配1.5350.5章节名称§4-4-3 平均温度差法和总传热速率方程§4-4-4 总传热速率方程的应用§4-4-5 传热单元数法§4-5 对流传热系数关联式§4-5-1 影响对流传热系数的因素§4-5-2 对流传热过程的量纲分析§4-5-3 流体无相变时的对流传热系数§4-5-4 流体有相变时的对流传热系数§4-5-5 壁温的估算§4-6 辐射传热§4-6-1 基本概念§4-6-2 物体的辐射能力和有关定律§4-6-3 两固体间的辐射传热§4-6-4 对流和辐射的联合传热§4-7 换热器§4-7-1 间壁式换热器的类型§4-7-2 列管式换热器的设计和选用§4-7-3 各种间壁式换热器的比较和传热强化的途径(二)参考学时分配章节名称§4-1 概述§4-2 热传导§4-3 对流传热概述§4-4 传热过程计算§4-5 对流传热系数关联式§4-6 辐射传热§4-7 换热器第五章气体吸收 (参考学时： 24~28 学时) 参考学时分配13241.520.5(一)内容概要§5-0 概述§ 5-1 气体吸收的相平衡关系§ 5-1-1 气体的溶解度§ 5-1-2 亨利定律§ 5-1-3 吸收剂的选择§ 5-1-4 相平衡关系在吸收过程中的应用§ 5-2 传质机理与吸收速率§ 5-2-1 份子扩散与菲克定律§ 5-2-2 气相中的稳态份子扩散§ 5-2-3 液相中的稳态份子扩散§ 5-2-4 扩散系数§ 5-2-5 对流传质§ 5-2-6 吸收过程的机理§ 5-2-7 吸收速率方程§ 5-3 吸收塔的计算§ 5-3-1 吸收塔的物料衡算与操作线方程§ 5-3-2 吸收剂用量的决定§ 5-3-3 塔径的计算§ 5-3-4 填料层高度计算§ 5-3-5 理论板层数的计算§ 5-4 吸收系数§ 5-4-1 吸收系数的测定§ 5-4-2 吸收系数的经验公式§ 5-4-3 吸收系数的准数关联式§ 5-5 脱吸及其他条件下的吸收§ 5-5-1 脱吸§ 5-5-2 非等温吸收§ 5-5-3 高浓度吸收§ 5-5-4 多组分吸收(二)参考学时分配章节名称§5-0 概述§ 5-1 气体吸收的相平衡关系§ 5-2 传质机理与吸收速率§ 5-3 吸收塔的计算§ 5-4 吸收系数§ 5-5 脱吸及其他条件下的吸收*第六章蒸馏(参考学时： 18~22 学时)(一)内容概要§6-1 概述§6-2 两组分溶液的汽液平衡§6-2-1 两组分理想体系的汽液平衡§6-2-2 两组分非理想体系的汽液平衡§6-3 平衡蒸馏和简单蒸馏§6-3-1 平衡蒸馏§6-3-2 简单蒸馏§6-4 精馏原理和流程§6-4-1 精馏过程原理和条件§6-4-2 精馏操作流程§6-5 两组分连续精馏的计算§6-5-1 理论板的概念及衡摩尔流假设§6-5-2 物料衡算和操作线方程§6-5-3 进料热状况的影响参考学时分配1261212§6-5-4 理论板层数的求法§6-5-5 几种特殊情况时理论板层数的求法§6-5-6 回流比的影响及其选择§6-5-7 简捷法求理论板数§6-5-8 塔高和塔径的计算§6-5-9 连续精馏装置的热量衡算和节能§6-5-10 精馏塔的操作和调节§6-6 间歇精馏§6-6-1 回流比恒定时的间歇精馏计算§6-6-2 馏出液组成恒定时的间歇精馏计算§6-7 恒沸精馏和萃取精馏§6-7-1 恒沸精馏§6-7-2 萃取精馏(二)参考学时分配章节名称§6-1 概述§6-2 两组分溶液汽液平衡§6-3 平衡蒸馏和简单蒸馏§6-4 精馏原理和流程§6-5 两组分连续精馏的计算§6-6 间歇精馏§6-7 恒沸精馏和萃取精馏第七章蒸馏和吸收塔设备(参考学时： 6 学时)(一)内容概要§7-1 概述§7-2 板式塔§7-2-1 塔板类型§7-2-2 板式塔的流体力学性能§7-2-3 板式塔的工艺设计§7-3 填料塔§7-3-1 填料塔的结构与特点§7-3-2 填料§7-3-3 填料的流体力学性能§7-3-4 填料塔的计算§7-3-5 填料塔的附件(二)参考学时分配章节名称§7-1 概述§7-2 板式塔§7-2 填料塔参考学时分配2111121参考学时分配132第八章干燥(参考学时： 12 学时)(一)内容概要§8-0 概述§8-1 湿空气的性质及湿焓图§8-1-1 湿空气的性质§8-1-2 湿空气的 H— I 图§8-2 干燥过程的物料衡算与热量衡算§8-2-1 湿物料的性质§8-2-2 干燥系统的物料衡算§8-2-3 干燥系统的热量衡算§8-2-4 空气通过干燥器时的状态变化§8-3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系§8-3-1 物料中的水分§8-3-2 干燥时间的计算§8-4 干燥设备§8-4-1 干燥器的主要型式§8-4-2 干燥器的设计(二)参考学时分配章节名称§8-0 概述§8-1 湿空气的性质及湿焓图§8-2 干燥过程的物料衡算与热量衡算§8-3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系§8-4 干燥设备参考学时分配4431第三部份教学实施细则一、课程重点、难点及处理方法主讲教师在授课中应突出重点、分散难点，使学生对于主要的内容有清晰、深刻的印象，坚固掌握所学知识。