《化工传质与分离过程》教学大纲Word格式.docx
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本课程在第六学期(四年制)开设。
教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分,其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学,作为基本要求内容;
学生自学部分由学生在教师的指导下,利用课外时间进行自学,作为一般要求内容;
学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力,进行课外选读,不作要求。
本课程教学计划总学时56学时(其中课堂讲授54学时,机动2学时);
学生自学12学时;
课程设计1.5周。
本课程采用课后习题,每次课后留2~3个练习题,由学生独立完成,教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。
本课程每周安排课外答疑一次(3小时)。
本课程的期末考试试卷分为客观题和综合题两部分,客观题侧重对学生的基础知识的考核,采用选择填空的闭卷考试形式,占45%;
综合题侧重对学生的综合、创新能力的考核,采用分析推导结合综合计算的开卷考试形式,占55%。
三、教学内容
本课程以质量传递的基本理论体系为主线,论述了传质过程基础、气体吸收、蒸馏、气液传质设备、液-液萃取、固体物料的干燥及其它传质与分离过程等。
主要内容包括:
1.传质过程基础。
传质过程概论;
传质微分方程;
气体中的稳态扩散;
对流传质的类型与机理;
浓度边界层与对流传质系数;
相际间的对流传质模型;
对流传质问题的分析求解方法。
2.气体吸收。
吸收过程的平衡关系;
吸收过程的速率关系;
低组成气体吸收的计算(包括物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的确定、塔径的计算、传质单元数法计算填料层高度等);
吸收系数的获取途径及吸收系数准数关联式中常用的准数。
3.蒸馏。
两组分理想溶液的汽液平衡;
精馏原理与流程;
两组分连续精馏的计算(包括理论板和恒摩尔流的概念、物料衡算和操作线方程、进料热状况的影响、理论板层数的计算、回流比的影响及其选择、塔高和塔径的计算等)。
4.气液传质设备。
板式塔的结构;
板式塔的流体力学性能与操作特性;
填料塔的结构与特点;
填料塔的流体力学性能。
5.液-液萃取。
液-液萃取相平衡;
单级萃取的计算。
6.固体物料的干燥。
湿空气的性质及湿度图;
干燥过程的物料衡算与热量衡算;
物料中所含水分的性质;
干燥曲线、干燥速率与干燥速率曲线。
7.其它传质与分离过程。
膜分离的基本原理、膜材料和膜组件;
结晶的基本原理、工业结晶方法与设备。
四、学时分配
注:
★—课堂讲授内容
☆—学生自学内容
※—学生选读内容
绪论(★)1学时
第一章传质过程基础9学时
第一节传质概论与传质微分方程(2学时)
1.1.1传质过程概论(★)
1.1.2传质微分方程(★)
第二节分子传质(扩散)(2.5学时)
1.2.1气体中的稳态扩散(★)
1.2.2液体中的稳态扩散(★)
1.2.3固体中的稳态扩散(☆)
1.2.4扩散系数(★☆)
第三节对流传质(4.5学时)
1.3.1对流传质的类型与机理(★)
1.3.2浓度边界层与对流传质系数(★)
1.3.3相际间的对流传质模型(★)
1.3.4对流传质问题的分析求解(★☆)
1.3.5动量、热量与质量传递之间的类比(★)
1.3.6对流传质系数经验公式(※)
第二章气体吸收8学时
第一节概述(0.5学时)
2.1.1气体吸收过程(★)
2.1.2气体吸收的分类(★)
2.1.3气体吸收的工业应用(★)
2.1.4吸收剂的选择(★)
第二节气体吸收的平衡关系(1.5学时)
2.2.1气体在液体中的溶解度(★)
2.2.2亨利定律(★)
2.2.3相平衡关系在吸收过程中的应用(★)
第三节气体吸收速率方程式(1.5学时)
2.3.1膜吸收速率方程式(★)
2.3.2总吸收速率方程式(★)
2.3.3吸收速率方程式及吸收系数小结(★)
第四节低组成气体吸收的计算(3.5学时)
2.4.1物料衡算与操作线方程(★)
2.4.2吸收剂用量的确定(★)
2.4.3塔径的计算(★)
2.4.4填料层高度的计算(★)
第五节吸收系数(0.5学时)
2.5.1吸收系数的测定(★)
2.5.2吸收系数的经验公式(☆)
2.5.3吸收系数的准数关联式(★☆)
第六节其它吸收与解吸(0.5学时)
2.6.1高组成气体吸收(☆)
2.6.2非等温吸收(※)
2.6.3多组分吸收(※)
2.6.4化学吸收(※)
2.6.5解吸(★)
第三章蒸馏12学时
第一节两组分溶液的汽液平衡(2学时)
3.1.1两组分理想溶液的汽液平衡(★)
3.1.2两组分非理想溶液的汽液平衡(※)
第二节平衡蒸馏与简单蒸馏(1学时)
3.2.1平衡蒸馏(★)
3.2.2简单蒸馏(★)
第三节精馏原理和流程(1学时)
3.3.1精馏原理(★)
3.3.2精馏操作流程(★)
第四节两组分连续精馏的计算(7学时)
3.4.1理论板的概念及恒摩尔流假定(★)
3.4.2物料衡算和操作线方程(★)
3.4.3进料热状况的影响(★)
3.4.4理论板层数的计算(★)
3.4.5回流比的影响及其选择(★)
3.4.6简捷法求理论板层数(★)
3.4.7其它类型双组分精馏过程理论板层数的求法(★)
3.4.8塔高和塔径的计算(★)
3.4.9连续精馏装置的热量衡算(★)
3.4.10精馏过程的操作型计算和调节(★)
第五节间歇精馏(1学时)
3.5.1回流比恒定时的间歇精馏(★)
3.5.2馏出液组成恒定时的间歇精馏(★)
第六节特殊精馏(0学时)
3.6.1恒沸精馏(☆)
3.6.2萃取精馏(☆)
3.6.3盐效应精馏(☆)
3.6.4几种特殊精馏方法的比较(☆)
第七节多组分精馏(0学时)
3.7.1流程方案的选择(※)
3.7.2多组分物系的汽液平衡(※)
3.7.3关键组分的概念及各组分在塔顶和塔底产品中的预分配(※)
3.7.4简捷法确定理论板层数(※)
第四章气液传质设备6学时
第一节板式塔(3学时)
4.1.1板式塔的结构(★)
4.1.2塔板的类型及性能评价(★)
4.1.3板式塔的流体力学性能与操作特性(★)
4.1.4板式塔的设计(※)
第二节填料塔(3学时)
4.2.1填料塔的结构与特点(★)
4.2.2填料的类型及性能评价(★)
4.2.3填料塔的流体力学性能(★)
4.2.4填料塔的内件(☆)
4.2.5填料塔的设计(★☆)
第五章液—液萃取6学时
第一节概述(★)(0.5学时)
第二节液—液萃取相平衡(1.5学时)
5.2.1三角形坐标图及杠杆规则(★)
5.2.2三角形相图(★)
5.2.3萃取剂的选择(★)
第三节液—液萃取过程的计算(3学时)
5.3.1单级萃取的计算(★)
5.3.2多级错流萃取的计算(★)
5.3.3多级逆流萃取的计算(★☆)
5.3.4微分接触逆流萃取的计算(★)
5.3.5回流萃取(☆)
第四节新型萃取技术(0.5学时)
5.4.1超临界流体萃取(★)
5.4.2化学萃取(※)
第五节液—液萃取设备(0.5学时)
5.5.1萃取设备的基本要求与分类(★)
5.5.2萃取设备的主要类型(※)
5.5.3萃取塔的流动和传质特性(★)
5.5.4萃取设备的选择(※)
第六章固体物料的干燥8学时
第一节湿空气的性质及湿度图(2学时)
6.1.1湿空气的性质(★)
6.1.2湿空气的H-I图(★)
第二节干燥过程的物料衡算与热量衡算(3学时)
6.2.1湿物料含水量的表示方法(★)
6.2.2干燥系统的物料衡算(★)
6.2.3干燥系统的热量衡算(★)
6.2.4空气通过干燥器时的状态变化(★)
第三节固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系(2.5学时)
6.3.1物料中的水分(★)
6.3.2干燥时间的计算(★☆)
第四节干燥器(0.5学时)
6.4.1干燥器的主要型式(★☆)
6.4.2干燥器的设计(※)
第五节增湿与减湿(0学时)
6.5.1空气与水之间的传热、传质关系(※)
6.5.2调湿设备与水冷却塔(※)
第七章其它传质与分离过程4学时
第一节膜分离(2学时)
7.1.1概述(★)
7.1.2膜材料与分离膜(★)
7.1.3膜组件(★)
7.1.4膜传递现象(★)
7.1.5各种膜过程简介(※)
第二节结晶(2学时)
7.2.1结晶的基本原理(★)
7.2.2工业结晶方法与设备(★)
7.2.3结晶过程的产量计算(★)
7.2.4其它结晶方法简介(※)
第三节吸附与离子交换(0学时)
7.3.1吸附(※)
7.3.2离子交换(※)
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