《化工原理》课程教学大纲

学时数：108
学分数：6
开课学期：第五、六学期
课程类别：专业基础课
课程性质：必修课

一、课程教学内容
绪 论 （2学时）
  基本内容与要求：

    1. 了解化工过程与单元操作的关系；
    2. 了解化工原理课程的内容和性质、单元操作的研究方法；
    3. 熟悉单位制，掌握变量和函数的单位换算。

第一章 流体流动（12学时、课外上机10学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解流体质点、连续介质、可压缩流体与不可压缩流体；
    2. 掌握流体静止的基本方程及其应用；
    3. 了解边界层的概念；
    4. 掌握流体流动的基本方程（连续性方程、伯努利方程和阻力计算公式）；
    5. 理解和掌握简单管路和复杂管路的计算；
    6. 理解压差式流量计（测速管，孔板流量计，文丘里流量计）和体积式流量计（转子流量计）的工作原理和使用；
    7. 了解非牛顿流体。

  教学重点：

    1. 流体静止的基本方程及其应用；
    2. 流体流动的基本方程及其应用；
    3. 管路计算。

  教学难点：

    流体流动的基本方程及其应用。

第二章 流体输送机械 （8学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解流体输送机械的分类（泵与机）、化工过程对流体输送机械的要求；
    2. 理解离心泵的工作原理、主要部件及基本方程式（理论压头）；掌握离心泵的主要性能参数与特性曲线（实际压头，功率，效率）；掌握离心泵工作点与流量调节；了解双泵串、并联工作点的变化；掌握离心泵的安装高度（汽蚀现象与吸上高度）和离心泵选用。
    3. 了解其它类型泵；
    4. 了解气体输送机械。

  教学重点：

    1. 离心泵的工作原理，离心泵的主要性能参数与特性曲线；
    2. 离心泵工作点与流量调节；
    3. 离心泵的安装高度及其选用。

  教学难点：

    1. 离心泵工作点以及流量调节计算；
    2. 离心泵的安装高度计算。

第三章 非均相混合物分离及固体流态化（8学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解筛分的概念和固体颗粒的性质。
    2. 掌握沉降分离：重力沉降速度，降尘室，旋风分离器；
    3. 理解过滤过程、过滤设备；掌握过滤基本方程式和过滤计算；
    4. 了解离心分离方法及临界粒径计算。
    5. 了解固体流态化现象；
    6. 了解固体流态化水力学特性，包括压力降、起始流化速度、带出速度与气流输送等。

  教学重点：

    1. 重力沉降和离心沉降；
    2. 过滤过程计算。

  教学难点：

    离心沉降和过滤过程的计算。

第五章 传热（16学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解传热的基本方式和两流体间的热交换方式；
    2. 掌握热传导定律、导热系数、稳定热传导（单层及多层平壁导热，单层及多层圆筒壁导热、串联导热分析与热阻叠加原理）；
    3. 理解对流传热过程分析、牛顿冷却定律、对流传热膜系数；掌握无相变对流传热（热边界层与对流传热机理，因次分析法与准数方程，强制对流传热膜系数，自然对流传热膜系数）、蒸汽冷凝时对流传热膜系数和液体沸腾时对流传热膜系数；
    4. 理解辐射传热概念及其规律，掌握两物体之间辐射传热计算；
    5. 掌握两流体间热量传递的总传热速率、总传热系数（串联热阻叠加原理，面积基准，污垢热阻，强化传热的方向）、传热的平均温度差（逆流，并流，错流，折流）和壁温的计算；
    6. 掌握换热器工艺计算方法；
    7. 了解传热设备的类型（夹套式换热器，管式换热器：蛇管式换热器，套管式换热器，列管式换热器，热管式换热器）和板式换热器；
    8. 掌握换热器的强化途径。

  教学重点：

    1. 热传导概念及其计算；
    2. 对流传热概念，因此分析法以及膜系数计算；
    3. 两流体间热量传递计算。

  教学难点：

    1. 对流传热系数计算；
    2. 两流体间的热量传递的计算。

第六章 蒸发（6学时）
  基本内容和要求:

    1. 了解蒸发操作的基本概念；
    2. 理解单效蒸发和多效蒸发的特点和计算；
    3. 了解蒸发设备。

  教学重点

    1. 单效蒸发及其计算；
    2. 多效蒸发工艺计算；

  教学难点：

    多效蒸发工艺计算。

第七章 传质与分离过程概论（6学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解传质过程机理、相组成的表示方法；
    2. 理解费克定律以及一维稳定分子扩散方程推导过程；
    3. 了解质量、热量、动量传递的相似性、雷诺类比与柯尔类比推导思路；

  教学重点：

    利用费克定律推导一维稳定分子扩散方程。

  教学难点：

    一维单向扩散方程的推导。

第八章 吸收（14学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解工业生产中的吸收过程及吸收剂选择原则；
    2. 利用亨利定律进行相平衡计算；
    3. 理解双膜理论以及总传质速率方程，掌握传质速率方程计算与分析：
    4. 掌握低浓度吸收塔的计算，包括物料衡算计算：操作线方程推导；最小液气比和适宜液气比计算。填料层高度（平均推动力法、吸收因子法）计算：传质单元数与传质单元高度计算；塔板数计算等；
    5. 了解高浓度吸收、多组分吸收、化学吸收、非等温吸收等过程计算思路；
    6. 了解传质系数的关联和传质理论。

  教学重点：

    1. 双膜理论以及总传质速率方程的推导；
    2. 低浓度吸收塔的计算。

  教学难点：

    1. 总传质速率方程推导及应用；
    2. 设计方程推导。

第九章 蒸馏（16学时，课外上机10学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解简单蒸馏、平衡蒸馏和精馏过程；
    2. 了解二元物系的汽液平衡表达方式，理解挥发度与相对挥发度定义，掌握相平衡方程应用，了解非理想物系：
    3. 熟悉简单蒸馏和平衡蒸馏过程分析与计算；理解精馏过程及精馏原理；
    4. 掌握操作线方程（精馏段操作线方程、提馏段操作线方程、进料热状态方程）推导；理解理论板假设和恒摩尔流假设；掌握二元连续精馏的计算，包括全塔物料衡算、全塔热量衡算，理论塔板数；
    5. 熟悉回流比的影响及其选择：全回流与最少理论板数计算、最小回流比计算与最适宜回流比；理论板数捷算法；了解进料状态及进料板位置的影响；双组分精馏过程的其它类型计算：直接蒸汽加热、回收塔、多股进料与侧线出料；
    6. 了解实际塔板数与塔板效率计算；填料精馏塔填料层高度的计算；了解精馏塔温度分布与灵敏板；
    7. 了解水蒸汽蒸馏、间歇蒸馏计算；恒沸蒸馏与萃取蒸馏基本概念；
    8. 了解多元蒸馏流程；多元物系的汽液平衡简洁计算；多元蒸馏的物料衡算；捷算法求理论塔板数。

  教学重点：

    1. 理解精馏原理；
    2. 常规塔双组分精馏工艺计算；
    3. 回流比计算及选择。

  教学难点：

    1. 进料状态参数及其计算；
    2. 回流比及其影响；
    3. 逐板计算的编程计算。

第十章 气液传质设备（8学时）
  基本内容和要求：

    1. 了解板式塔的结构及特点：总体结构与基本要求、液体通道及其形式、气体通道与塔板结构；工业生产对塔板的要求与塔板选择；
    2. 了解板式塔的水力学性能：板面结构与气液两相接触状态、气体通过塔板压降计算；
    3. 了解气液通过塔板流动的非理想性：掌握塔板负荷性能图计算方法；
    4. 熟悉塔板设计方法；
    5. 了解点效率、默菲尔板效率、湿板效率、总板效率概念；了解AIChE虚拟平衡线法计算实际塔板数思路。
    6. 了解填料塔结构、填料类型及填料塔附件；
    7. 了解填料塔的水力学性能和传质性能：
    8. 了解填料塔与板式塔的比较。

  教学重点：

    1. 塔板结构及气液通过塔板流动的非理想性；
    2. 塔板设计思路和负荷性能图；
    3. 塔经计算。

  教学难点：

    1. 气液通过塔板流动的非理想性；
    2. 塔板负荷性能图计算。

第十一章 干燥（12学时）
  基本要求和内容：

    1. 了解工业中干燥方法；
    2. 了解湿空气的性质及空气湿度图；利用空气湿度图进行湿空气计算；
    3. 掌握干燥过程物料衡算和热量衡算；
    4. 了解水分与物料间的平衡关系，干燥过程（干燥曲线）和干燥速率；
    5. 熟悉干燥过程计算；
    6. 了解部分干燥器结构及原理，掌握干燥器选择。

  教学重点：

    1. 空气湿度图以及利用其进行计算；
    2. 干燥过程物料衡算和热量衡算；
    3. 干燥速率及其计算；

  教学难点：

    1. 空气湿度图及其计算；
    2. 干燥速率及其计算。

二、课程学时分配
  各章节学识分配如下表：