《化工原理》课程教学大纲文档格式.docx
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1、参考教材:
天津大学《化工原理》、李云倩编《化工原理》
2、授课内容以教材为主,教材担负起形成整个课程体系系统性和完整性的任务,是学生学习的主要媒体形式。
因此教材要概念清晰、条理分明、深入浅出、便于自学,并要注意加强导学。
在内容上要紧密围绕培养目标,突出重点、兼顾一般,反映当代最新技术及应用。
3、教师讲授时应围绕教材突出讲授课程的重点、难点以及问题的分析方法和思路。
三、主要教学媒体的使用与学时分配
教学内容授课学时实验学时
(一)流体流动206
(二)流体输送机械104
(三)非均相混合物的分离62
(四)传热186
(五)吸收185
(六)蒸馏185
(七)气液传质设备86
(八)干燥102
合计10836
第三部分教学内容和教学要求
绪论
教学内容
一、《化工原理》课程的性质、地位和作用
二、化工过程与单元操作
(一)化工过程的特征与构成
(二)单元操作的研究内容与分类
(三)单元操作与工程观点
(四)单元操作与“三传”过程
(五)单元操作计算的基本内容
三、单元操作的物料衡算与热量衡算
(一)物料衡算要点
(二)热量衡算要点
四、量纲一致性与单位一致性
教学要求
1、掌握:
化工过程的物料衡算与能量衡算的基本概念与计算步骤
2、理解:
化工生产过程的构成与分类特征;
单元操作的概念、单元操作计算的一般内容及其依据的基本规律与基本关系;
量纲一致性、单位与单位一致性。
3、了解:
《化工原理》课程的性质、地位和作用;
单元操作与“三传”过程。
教学建议
各实施单位可根据具体情况,对化工生产的厂家、设备、技术作适当介绍。
第一章:
流体流动
1.1概述
一、流体的连续性假设
二、流体的密度与比容
三、流体的粘性
四、流体的压缩性与膨胀性
1.2流体静力学
一、流体的压强
二、流体静力学基本方程
1.3流体动力学
一、流速与流量
二、连续性方程
三、机械能衡算方程
四、实际流体的基本流动现象
1.4管内流动阻力
一、化工管路的构成
二、直管内的流动阻力
三、局部阻力
四、流体在管内流动的总阻力
1.5管路计算
一、简单管路与复杂管路
二、简单管路的计算
1.6流量的测定
一、皮托测速管
二、孔板流量计
三、文氏流量计
四、转子流量计
教学要求:
流体的主要物性(密度、粘度)和压强的定义、单位及其换算;
流体静力学基本方程、连续性方程、机械能衡算方程及其应用;
流体的流动类型、雷诺准数及其计算;
流体在圆形直管内的阻力及其计算。
边界层的基本概念;
非圆形管内阻力的计算;
当量直径;
局部阻力的计算;
简单管路的计算;
测速管,孔板流量计、文氏流量计转子流量计的基本结构、测量原理及使用要求。
圆形管内流体的速度分布;
复杂管路的计算。
第二章:
流体输送机械
2.1概述
一、流体输送机械的作用
二、流体输送机械的分类
2.2离心泵
一、离心泵的工作原理与主要部件的结构
二、离心泵的主要性能参数
三、离心泵的特性曲线及其影响因素分析
四、离心泵的工作点与流量调节
五、离心泵的气蚀现象与安装高度
六、离心泵的联用、安装及运转
七、离心泵的类型与选用
2.3其它类型的化工用泵
一、往复泵
二、旋转泵
三、旋涡泵
2.4气体输送机械
一、离心式通风机
二、鼓风机
三、压缩机
四、真空泵
离心泵的简单结构、作用原理、主要性能参数、特性曲线及其应用、离心泵的工作点、流量调节、安装高度、选型以及操作要点、离心通风机的性能参数、特性曲线及其选用。
影响离心泵性能的主要因素、往复泵的基本结构、工作原理与性能参数。
其它化工用泵的工作原理与特性、鼓风机、真空泵的工作原理。
第三章:
非均相物系的分离
教学内容:
3.1沉降
一、重力沉降
二、离心沉降
三、沉降分离设备
3.2过滤
一、概述
二、恒压过滤
三、过滤设备
3.3分离设备的选择
教学要求:
1.掌握:
非均相混合物的重力沉降与离心沉降的基本公式、过滤机理和过滤基本参数、恒压过滤方程及过滤常数的测定。
2.理解:
沉降区域的划分、降尘室生产能力的计算、旋风分离器临界直径的计算、过滤基本方程、沉降与过滤的各种影响因素、板框压滤机与转鼓真空过滤机的基本结构、操作及计算。
3.了解:
其它分离设备的构造与操作特点、干扰沉降、滤饼的可压缩性、恒速过滤、分离设备的选择。
第四章:
传热
教学内容:
4.1概述
一、传热在化工生产中的应用
二、传热的基本方式
三、间壁式换热器传热过程简述
4.2热传导
一、热传导的基本定率和导热系数
二、通过平壁的定常热传导
三、通过圆筒壁的定常热传导
4.3对流给热
一、流给热基本方程和对流给热系数
二、影响对流给热系数的因素
三、量纲分析法在对流给热中的应用
四、流体无相变时的对流给热系数
五、流体用有变化时的对流给热系数
六、对流给热小结
4.4传热计算
一、热量衡算
二、传热速率方程
三、传热平均温度差
四、传热系数
五、传热计算示例与分析
六、传热效率——传热单元数法
七、工业热源与冷源
4.5热辐射
一、热辐射的基本概念
二、两固体间的热辐射
三、辐射对流联合传热
4.6换热器
一、间壁式换热器的类型
二、列管式换热气的工艺设计和选用
三、传热过程的强化
热传导的基本定律、平壁和圆筒壁的定常热传导的计算、传热推动力与热阻的概念、对流给热基本原理、对流给热方程及对流给热系数、传热速率方程、热量衡算方程、总传热系数、平均温差的计算、流体在圆形直管内作强制湍流时的对流给热系数计算、传热设备的设计型计算和壁温计算。
传热的三种方式及其特点、间壁式换热器的传热过程、影响管内及列管管外对流给热的因素及各准数的意义、列管式换热器的结构、特点、工艺计算及选型、强化传热过程的途径、传热的操作型计算与换热器的调节。
各种对流给热系数关联式的适用范围、相变流体对流给热的特点、计算及影响因素、热辐射的基本概念、定律和简单计算、辐射、对流联合传热时设备热损失的计算、其它类型换热器的结构和特点。
(第五章自学)
第六章:
吸收
6.1概述
一、吸收的依据和目的
二、工业吸收过程
三、吸收设备中气、液两相接触方式
四、吸收操作的分类
6.2传质机理
一、相组成的表示方法
二、相内传质
三、相际传质
6.3吸收过程的气液相平衡
一、气体在液体中溶解度
二、亨利定律
三、气液相平衡与吸收过程的关系
6.4吸收速率
一、相际传质速率的基本形式
二、总传质速率方程式
三、总传质速率方程式
四、各种形式的传质速率方程
五、吸收剂的选择
6.5吸收塔的计算
一、物料衡算和操作线方程
二、塔径的计算
三、低浓度气体定常吸收过程填料层高度的计算
四、吸收塔计算分析
五、理论板数计算
六、解吸塔计算
6.6传质系数
一、直接实测
二、经验公式
三、准数方程式
6.7其他类型吸收操作简介
一、高浓度气体吸收
二、非等温吸收
三、多组分吸收
四、化学吸收
1、掌握相组成的表示方法及换算;
掌握亨利定律、气液相平衡;
2、掌握吸收过程的传质机理及掌握填料吸收塔的计算。
3、熟悉吸收剂的选择依据、传质单元数的图解积分法、解吸塔气体用量的计算。
4、了解填料塔的结构、附件、填料特性及与板式塔的比较。
第七章:
蒸馏
7.1概述
一、蒸馏分离的目的和依据
二、蒸馏操作的分类
7.2双组分溶液的汽液相平衡
一、理想物系的汽液相平衡
二、非理想物系的汽液相平衡
7.3蒸馏方式及其原理
一、简单蒸馏
二、平衡蒸馏
三、精馏
7.4双组分连续精馏塔的计算
一、全塔物料衡算
二、理论板与恒摩尔流假设
三、操作线方程
四、理论塔板数的确定
五、进料热状况的影响和q线方程
六、回流比的影响及其选择
七、理论塔板数的简捷计算法
八、理论板当量高度和填料层高度
九、精馏装置的热量衡算
一十、双组分连续精馏塔的操作计算
7.5间歇精馏
一、馏出液组成维持恒定时的操作
二、回流比维持恒定时的操作
1、掌握:
双组分理想物系的汽液相平衡关系及其图形表述、精馏原理与精馏过程分析、双组分连续精馏塔的计算、操作线方程、q线方程、理论塔板数的确定、进料热状况参数q的计算及其对理论塔板数的影响、全回流时最少理论塔板数、最小回流比及其计算、回流比的选择及其对精馏操作及设计的影响。
2、理解:
平衡蒸馏和简单蒸馏的特点与计算、理论塔板数的简捷计算法、精馏装置的热量衡算。
3、了解:
精馏操作的分类、非理想物系的汽液相平衡、间歇精馏的特点、直接蒸汽加热精馏塔的计算、多股进料或有侧线采出时精馏过程的计算、塔顶为分凝器的精馏过程计算。
第八章:
气液传质设备
8.1气液传质设备类型与基本要求
8.2板式塔
一、板式塔的主要类型与结构特点
二、塔板上气液流动和接触状况
三、全塔效率与单板效率
四、板式塔的设计
8.3填料塔
一、填料塔的结构及填料特性
二、填料塔内的流体力学特性
三、塔径的计算
四、填料塔的附件
8.4板式塔与填料塔的比较
一、板式塔的特点
二、填料塔的特点
板式塔内气液流动方式、板式塔塔板上气液两相非理想流动、板式塔的不正常操作、全塔效率和单板效率、板式塔塔高和塔径的计算、填料塔内流体力学特性、气体通过填料层的压降、泛点气速的计算、填料塔塔径的计算。
板式塔的主要类型与结构特点、板式塔塔板上气液两相接触状况、筛板塔溢流装置的设计及塔板板面布置、筛板塔塔板校核、筛板塔负荷性能图的绘制及其作用、填料塔的结构、填料及其特性。
气液传质设备类型与基本要求、填料塔的附件、板式塔与填料塔的比较。
第九章干燥
9.1概述
一、固体物料的去湿方法
二、干燥过程的分类
三、对流干燥过程
9.2湿空气的性质和湿度图
一、湿空气的性质
二、湿空气的湿度图及其应用
9.3连续干燥过程的物料衡算与热量衡算
一、干燥过程的物料衡算
二、干燥系统的热量衡算
三、干燥器进、出口气体状态的确定
四、干燥器的热效率
9.4干燥过程的平衡关系和速率关系
一、水分在汽-固两相间的平衡关系
二、恒定干燥条件下的干燥过程
三、恒定干燥条件下干燥时间的计算
9.5干燥器
一、对干燥器的要求
二、干燥器的分类
三、常用干燥器简介
四、干燥器的选用
湿空气的性质及计算;
掌握湿空气湿度图的构造及应用;
连续干燥过程的物料衡算、热量衡算;
干燥速率及恒定条件下干燥时间的计算。
湿物料中水的存在形态及其分类、水分在气-固两相间的平衡关系、干燥器的热效率、各种干燥方法的特点、对干燥器的基本要求。
常用干燥器的主要结构特点与性能、干燥器的选用。
第四部分课程设计(60课时)
第五部分实验内容(36课时)
(注:
现在只能做微机模拟实验)
实验一:
管路流体阻力的测定
实验二:
离心泵特性曲线的测定
实验三:
液—液交换传热总系数及膜系数测定
实验四:
填料塔液膜传质分系数的测定
实验五:
填料精馏塔分离能力的测定
实验六:
流化干燥速率曲线的测定
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