化工原理课程教学规范文档格式.docx
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6、正确使用各种数据图表;
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
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;
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。
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*
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;
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;
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
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;
1、对流传热系数经验式建立的一般方法;
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。
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*
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、分子扩散与菲克定律、扩散系数及其影响因素、等分子反向扩散与单相扩散、漂流因子;
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;
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。
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
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。
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、Gilliland关联图,捷算法。
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、精馏节能技术进展。
第七章蒸馏和吸收塔设备*
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。
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。
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
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
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].WarrenL.McCabe,JulianC.Smith,PeterHarriott.UnitOperationsofChemicalEngineering(SixthEdition).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
第二部分教学大纲
一、课程开设对象
大学四年制本科化学工程与工艺、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“*”的部分中选择部分内容进行教学。
表1不同专业类别的化工原理学时表
专业类别
工艺类各专业
非工艺类各专业
总学时
120
80
理论学时
上册学时
56(60)
48
下册学时
64(60)
32
三、各章内容及参考学时
(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
16~20学时)
§
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
参考学时分配
2
1-2流体静力学基本方程
3
1-3流体流动的基本方程
4
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
8学时)
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
0.5
6.5
第三章*机械分离和固体颗粒流态化*
10学时)
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
3-0概述
3-1颗粒及颗粒床层的特性
1.5
3-2沉降过程
3-3过滤
5
3-4离心机
(参考学:
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
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
4-3对流传热概述
24~28学时)
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分子扩散与菲克定律
5-2-2气相中的稳态分子扩散
5-2-3液相中的稳态分子扩散
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
6
12
5-5脱吸及其他条件下的吸收*
18~22学时)
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
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
6-2两组分溶液汽液平衡
11
6学时)
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
7-2填料塔
第八章干燥*
12学时)
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
第三部分教学实施细则
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,牢固掌握所学知识。
绪论
重点:
化工原理的工程性及研究方法。
难点:
物、热衡算。
主要知识点:
化工原理的性质、内容、任务和研究方法;
物、热衡算,平衡及速率关系;
单位及单位换算;
因次及因次式。
连续性方程;
机械能衡算式。
柏努利方程式的应用;
边界层的形成与分离。
流体的性质(密度、重度、比重、比容、粘度);
流体的静压强、静力学方程式及其应用;
流量、流速的各种表达方式及计算;
定常流动与非定常流动的概念;
流动系统的物料衡算与连续性方程;
流动系统的能量衡算与机械能衡算式;
牛顿型流体与非牛顿型流体的概念;
流动类型及特点;
边界层的概念(形成、发展与分离);
管内流速分布;
管路能耗的原因、计算及影响因素(粗糙度的概念、摩擦系数、因次分析法);
管路计算的方法;
流量、流速的测量方法(测速管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计的结构和原理)。
第二章流体输送设备
离心泵的特性和选用。
离心泵的基本方程式;
离心泵的安装高度;
离心泵的组合操作。
离心泵的结构(主要部件及其作用);
工作原理;
类型;
气缚现象产生的原因及消除措施;
离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素;
离心泵的主要性能参数(流量、扬程、轴功率、效率);
特性曲线的测定、换算和应用;
离心泵的工作点及其调节;
气蚀现象(避免措施)、最小气蚀余量、允许气蚀余量、最大吸上真空高度;
允许吸上真空高度等概念及测定;
泵的安装高度的确定;
泵的主要型号及选择原则;
正位移式输送设备的特点及操作要点。
第三章机械分离及固体流态化
沉降速率的计算;
过滤基本方程及恒压过滤计算。
过滤的基本方程式;
过滤过程的物料衡算。
颗粒及颗粒群的性质(体积、表面积、比表面积、空隙率及平均自由截面积);
沉降的基本概念(重力沉降、离心沉降、自由沉降和干扰沉降);
沉降速度的计算;
旋风分离器的性能参数(临界直径、分离效率、粒级率、分割直径);
降沉室的结构与设计,旋风分离器的结构特点分离原理及设计方法。
过滤操作的基本概念,过滤基本方程及计算(滤液量、过滤时间、洗涤时间和生产能力);
常用过滤设备(板筐压滤机、叶滤机和回转真空过滤机)的结构特点;
过滤常数的测定方法。
第四章传热
传热基本方程式;
对流传热系数的影响因素及计算。
对流传热过程分析;
最小值流体;
传热的基本方式及特点;
定常传热及非定常传热的概念;
傅立叶定律,一维定常导热的计算(平壁圆筒壁及球壁);
导热系数及其影响因素;
对流传热过程分析,牛顿冷却定律,传热基本方程式及其应用(传热速率、平均温差、传热系数、污垢热阻和控制热阻);
热效率与传热单元数的概念及计算;
对流传热的主要影响因素,对流传热系数准数关联式(熟练掌握管内强制湍流对流传热系数),壁温估算;
辐射传热的基本概念,黑体、白体(镜体)、透热体和灰体,普郎克定律,斯蒂芬-波尔茨曼定律,克希霍夫定律,两物体间的辐射传热速率计算,角系数的概念,热损失的计算;
常用换热器的结构特点,换热器设计原则、步骤。
第五章吸收
传质速率方程,低浓吸收填料层高度的计算。
单向扩散;
操作型问题定性分析
分子扩散及对流扩散的概念,菲克定律,一维定常分子扩散速率,等分子反向扩散,单向扩散,总体流动;
浓度的不同表示法及其关系,膜模型,相内传质速率式;
相平衡关系,传质的方向、限度和推动力、双膜模型及传质理论简介;
相际传质速率式,传质阻力,气膜控制、液膜控制;
吸收操作的基本概念,典型
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