化工原理一化学工程与工艺适用.docx
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化工原理一化学工程与工艺适用
化工原理一(化学工程与工艺适用)
课程编码:
BJ27308、BJ27309
学分:
4+4
总学时:
156
开设学期:
第4、5学期
课程类别:
专业基础课
适用专业;化学工程与工艺(本科)
先修课程:
高数、物理、物理化学
一、教学目的、任务及要求
化工原理是化工及其他化学加工过程类专业的一门必修专业基础课。
化工生产过程,除化学反应外,其余步骤皆可归纳为若干种基本的物理过程或物理化学过程,称为“单元操作”。
通过本课程的学习,使学生掌握各种主要单元操作的基本原理和典型的设备以及化工生产中分析和解决问题的途径和方法。
做到理论联系实际,掌握化工研究中基本的实验技能,为化工类专业课的学习打下良好基础。
本课程重点强调工程观点,定量运算,实验技能和设计能力的训练。
通过课堂讲解,现场教学,实验和课程设计环节,使学生具有用工程的观点解决化工生产中问题的能力及基本过程的设计能力。
化工实验是本课程的重要组成部分。
其目的在于使学生获得必要的感性知识和一定的实验操作及数据处理方面的训练,从而使学生进一步理解有关化工基本概念、基本规律,并使这些理论在实验中得到验证,巩固和深化学生所学到的知识。
二、教学内容及时数分配(156)
(一)理论课教学内容及时数(122)
上册(61)
绪论(4)
学习本课程的意义,研究方法,基本规律,单位换算
第一章流体流动
(17)
第一节流体静力学基本方程式
流体的密度;流体的静压强;流体静力学基本方程式;流体静力学基本方程式的应用。
第二节流体在管内的流动
流量与流速;定态流动与非定态流动;连续性方程式;能量衡算方程式;柏努利方程的应用。
第三节流体的流动现象
牛顿粘性定律与流体的粘度;非牛顿型流体;流动类型与雷诺准数;滞流与湍流;边界层概念。
第四节流体在管内的流动阻力
流体在直管中的流动阻力;管路上的局部阻力;管路系统中的总能量损失。
第五节管路计算
第六节流量测量
第二章流体输送机械(4)
第一节液体输送机械
第二节气体输送和压缩机械
第三章机械分离和固体流态化(13)
第一节颗粒及颗粒床层的特性
第二节沉降过程
重力沉降;离心沉降。
第三节过滤
过滤操作的基本概念;过滤基本方程式;恒压过滤;恒速过滤与先恒速后恒压过滤;过滤常数的测定;过滤设备;滤饼的洗涤;过滤机的生产能力。
第四节离心机
一般概念;离心机的结构与操作
第五节固体流态化
流态化的基本概念;流动阻力;流化设备简介;气力输送简介。
第四章传热(15)
第一节概述
传热的基本方式;传热过程中热、冷流体(接触)热交换的方式;典型的间壁式换热器;载热体及其选择。
第二节热传导
基本概念和傅立叶定律;导热系数;平壁的热传导;圆筒壁的热传导
第三节对流传热概述
对流给热速率方程和对流传热系数;对流传热机理;保温层的临界直径。
第四节传热过程计算
能量衡算;总传热速率微分方程和总传热系数;平均温度差法;传热单元数法。
第五节对流传热系数关联式
影响对流传热系数的因素;对流传热过程的因素分析;流体无相变时的对流传热系数;壁温的估算。
第六节辐射传热
基本概念;物体的辐射能力和有关定律;两固体间的辐射传热;对流和辐射的联合传热。
第七节换热器
间壁式换热器的类型;列管式换热器的选择和选用;各种间壁式换热器的比较和传热过程的强化。
第五章蒸发(8)
第一节蒸发设备
蒸发器的结构;蒸发器的选型。
第二节单效蒸发
溶液的沸点和温度差损失;单效蒸发的计算;蒸发器的生产能力和生产强度。
第三节多效蒸发
多效蒸发的操作流程;多效蒸发的计算;多效蒸发和单效蒸发的比较;多效蒸发中效数的限制及最佳效数。
第四节蒸发器的工艺设计
蒸发器的工艺设计举例;蒸发器的辅助装置。
下册(61)
第一章蒸馏(19)
第一节概述
第二节两组分溶液的气液平衡
两组分理想物系的气液平衡;两组分非理想物系的气液平衡。
第三节平衡蒸馏和简单蒸馏
第四节精馏原理和流程
精馏过程原理和条件;精馏操作流程。
第五节两组分连续精馏的计算
理论板的概念及恒摩尔流假定;物料衡算和操作线方程;进料热状况的影响;理论板层数的求法;几种特殊情况时理论板层数的求法;回流比的影响及选择;简捷法求理论板层数;塔高和塔径的计算;连续精馏装置的热量衡算;精馏塔的操作和调节
第六节间歇精馏
回流比恒定时的间歇精馏计算;馏出液组成恒定时的间歇精馏计算。
第七节恒沸精馏和萃取精馏
第八节多组分精馏
精馏方案的选择
第二章吸收(17)
第一节气液相平衡
气体的溶解度;亨利定律;吸收剂的选择。
第二节传质机理与吸收速率
分子扩散与菲克定律;气相中的定态分子扩散;液相中的定态分子扩散;扩散系数;对流传质;吸收过程的机理;吸收速率方程式。
第三节吸收塔的计算
吸收塔的物料衡算和操作线方程;吸收剂用量的决定;塔径的计算;填料层高度的计算;理论板层数的计算。
第四节吸收系数
吸收系数的测定;吸收系数的经验公式;吸收系数的准数关联式。
第三章蒸馏和吸收塔设备(5)
第一节板式塔
塔板类型;板式塔的流体力学性能;浮阀塔设计;塔板效率。
第二节填料塔
填料;填料塔的流体力学性能;填料塔的计算;填料塔附件。
第四章液液萃取(9)
第一节三元体系的液-液相平衡与萃取操作原理
组成在三角形相图上的表示方法;液-液相平衡关系在三角形相图上的表示;萃取过程在三角形相图上的表示;萃取剂的选择。
第二节萃取过程计算
单级萃取的计算;多级错流接触萃取的计算;多级逆流接触萃取的计算;微分接触逆萃取;带回流的逆流萃取。
第三节液—液萃取设备
混合—澄清槽;塔式萃取设备;离心萃取器;液—液传质设备的流动和传质特性;萃取设备的选择。
第五章干燥(9)
第一节湿空气的性质及湿度图
第二节干燥过程的物料衡算及热量衡算
湿物料中含水量的表示方法;干燥系统的物料衡算;干燥系统的热量衡算;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。
物料中的水分;干燥时间的计算。
第四节干燥设备
干燥器的主要型式;干燥器的设计。
第六章其它分离过程
(2)
结晶;膜分离;超临界萃取。
(二)实践课教学内容及时数(24)
1、流体流动能量转换实验(4)
1、流体流动阻力实验(4)
3、离心泵特性曲线测定(4)
4、过滤常数测定实验(4)
5、套管换热器对流传热系数测定(4)
6、填料吸收塔实验(4)
7、精馏实验(4)
8、干燥实验(4)
上述实验选做6个
(三)研究课教学内容及时数(10)
化工原理课程是化学工程与工艺专业的一门主干课,本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练。
通过研究课教学,使学生牢固建立起"单元操作"的概念,培养学生工程分析方法及独立分析问题和解决问题的能力。
介绍化学工程学与高新技术学科结合形成的前沿学科,如材料化学工程,生物化学工程,环境化学工程等。
介绍化学工程学的前沿研究,如过程耦合技术,新催化技术,非传统反应与分离技术,超细粉体技术,工程放大方法,化工动态过程的优化等。
学生通过文献查阅,完成化工前沿,现代先进单元操作等方面的课程小论文。
三、推荐教材及主要参考书
教材:
姚玉英.化工原理(上册)(下册)(新版).天津:
天津大学出版社,1999
参考书:
陈敏恒.化工原理(上册)(下册)(第二版).北京:
化学工业出版社
谭天恩.化工原理(上册)(下册)(第二版).北京:
化学工业出版社
大连理工大学化工原理教研室.化工原理(上册)(下册).北京:
高等教育出版社
丛德滋.化工原理详解与应用.北京:
化学工业出版社
姚玉英.化工原理例题与习题(第三版).北京:
化学工业出版社
化工原理二(应用化学适用)
课程编码:
BZ27168
学分:
6
总学时:
120
开设学期:
第6学期
课程类别:
专业基础课
适用专业;应用化学(本科)
先修课程:
高数、物理、物理化学
一、教学目的、任务及要求
化工原理是化工及其他化学加工过程类专业的一门必修专业基础课。
化工生产过程,除化学反应外,其余步骤皆可归纳为若干种基本的物理过程或物理化学过程,称为“单元操作”。
通过本课程的学习,使学生掌握各种主要单元操作的基本原理和典型的设备以及化工生产中分析和解决问题的途径和方法。
做到理论联系实际,掌握化工研究中基本的实验技能,为化工类专业课的学习打下良好基础。
本课程重点强调工程观点,定量运算,实验技能和设计能力的训练。
通过课堂讲解,现场教学,实验和课程设计环节,使学生具有用工程的观点解决化工生产中问题的能力及基本过程的设计能力。
化工实验是本课程的重要组成部分。
其目的在于使学生获得必要的感性知识和一定的实验操作及数据处理方面的训练,从而使学生进一步理解有关化工基本概念、基本规律,并使这些理论在实验中得到验证,巩固和深化学生所学到的知识。
二、教学内容及时数分配(120)
(一)理论课教学内容及时数(90)
上册(45)
绪论
(2)
学习本课程的意义,研究方法,基本规律,单位换算
第一章流体流动
(16)
第一节流体静力学基本方程式
流体的密度;流体的静压强;流体静力学基本方程式;流体静力学基本方程式的应用。
第二节流体在管内的流动
流量与流速;定态流动与非定态流动;连续性方程式;能量衡算方程式;柏努利方程的应用。
第三节流体的流动现象
牛顿粘性定律与流体的粘度;非牛顿型流体;流动类型与雷诺准数;滞流与湍流;边界层概念。
第四节流体在管内的流动阻力
流体在直管中的流动阻力;管路上的局部阻力;管路系统中的总能量损失。
第五节管路计算
第六节流量测量
第二章流体输送机械(4)
第一节液体输送机械
第二节气体输送和压缩机械
第三章机械分离和固体流态化(10)
第一节颗粒及颗粒床层的特性
第二节沉降过程
重力沉降;离心沉降。
第三节过滤
过滤操作的基本概念;过滤基本方程式;恒压过滤;恒速过滤与先恒速后恒压过滤;过滤常数的测定;过滤设备;滤饼的洗涤;过滤机的生产能力。
第四节离心机
一般概念;离心机的结构与操作
第五节固体流态化
流态化的基本概念;流动阻力;流化设备简介;气力输送简介。
第四章传热(13)
第一节概述
传热的基本方式;传热过程中热、冷流体(接触)热交换的方式;典型的间壁式换热器;载热体及其选择。
第二节热传导
基本概念和傅立叶定律;导热系数;平壁的热传导;圆筒壁的热传导
第三节对流传热概述
对流给热速率方程和对流传热系数;对流传热机理;保温层的临界直径。
第四节传热过程计算
能量衡算;总传热速率微分方程和总传热系数;平均温度差法;传热单元数法。
第五节对流传热系数关联式
影响对流传热系数的因素;对流传热过程的因素分析;流体无相变时的对流传热系数;壁温的估算。
第六节辐射传热
基本概念;物体的辐射能力和有关定律;两固体间的辐射传热;对流和辐射的联合传热。
第七节换热器
间壁式换热器的类型;列管式换热器的选择和选用;各种间壁式换热器的比较和传热过程的强化。
下册(45)
第一章蒸馏(16)
第一节概述
第二节两组分溶液的气液平衡
两组分理想物系的气液平衡;两组分非理想物系的气液平衡。
第三节平衡蒸馏和简单蒸馏
第四节精馏原理和流程
精馏过程原理和条件;精馏操作流程。
第五节两组分连续精馏的计算
理论板的概念及恒摩尔流假定;物料衡算和操作线方程;进料热状况的影响;理论板层数的求法;几种特殊情况时理论板层数的求法;回流比的影响及选择;简捷法求理论板层数;塔高和塔径的计算;连续精馏装置的热量衡算;精馏塔的操作和调节。
第六节间歇精馏
回流比恒定时的间歇精馏计算;馏出液组成恒定时的间歇精馏计算。
第七节恒沸精馏和萃取精馏
第二章吸收(16)
第一节气液相平衡
气体的溶解度;亨利定律;吸收剂的选择。
第二节传质机理与吸收速率
分子扩散与菲克定律;气相中的定态分子扩散;液相中的定态分子扩散;扩散系数;对流传质;吸收过程的机理;吸收速率方程式。
第三节吸收塔的计算
吸收塔的物料衡算和操作线方程;吸收剂用量的决定;塔径的计算;填料层高度的计算;理论板层数的计算。
第四节吸收系数
吸收系数的测定;吸收系数的经验公式;吸收系数的准数关联式。
第三章蒸馏和吸收塔设备(3)
第一节板式塔
塔板类型;板式塔的流体力学性能;浮阀塔设计;塔板效率。
第二节填料塔
填料;填料塔的流体力学性能;填料塔的计算;填料塔附件。
第五章干燥(8)
第一节湿空气的性质及湿度图
第二节干燥过程的物料衡算及热量衡算
湿物料中含水量的表示方法;干燥系统的物料衡算;干燥系统的热量衡算;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。
物料中的水分;干燥时间的计算。
第四节干燥设备
干燥器的主要型式;干燥器的设计。
第六章其它分离过程
(2)
结晶;膜分离;超临界萃取。
(二)实践课教学内容及时数(24)
1.流体流动能量转换实验(4)
2.流体流动阻力实验(4)
3.离心泵特性曲线测定(4)
4.过滤常数测定实验(4)
5.套管换热器对流传热系数测定(4)
6.填料吸收塔实验(4)
7.精馏实验(4)
8.干燥实验(4)
上述实验选做6个
(三)研究课教学内容及时数(6)
化工原理课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练。
通过研究课教学,使学生牢固建立起"单元操作"的概念,培养学生工程分析方法及独立分析问题和解决问题的能力。
介绍化学工程学与高新技术学科结合形成的前沿学科,如材料化学工程,生物化学工程,环境化学工程等。
介绍化学工程学的前沿研究,如过程耦合技术,新催化技术,非传统反应与分离技术,超细粉体技术,工程放大方法,化工动态过程的优化等。
学生通过文献查阅,完成化工前沿,现代先进单元操作等方面的课程小论文。
三、推荐教材及主要参考书
教材:
姚玉英.化工原理(上册)(下册)(新版).天津:
天津大学出版社,1999
参考书:
陈敏恒.化工原理(上册)(下册)(第二版).北京:
化学工业出版社
谭天恩.化工原理(上册)(下册)(第二版).北京:
化学工业出版社
大连理工大学化工原理教研室.化工原理(上册)(下册).北京:
高等教育出版社
丛德滋.化工原理详解与应用.北京:
化学工业出版社
姚玉英.化工原理例题与习题(第三版).北京:
化学工业出版社
化工原理三(环境工程适用)
课程编码:
BJ27408
学分:
4.5
总学时:
80
开设学期:
第5学期
课程类别:
专业基础课
适用专业;环境工程(本科)
先修课程:
高数、物理、物理化学
一、教学目的、任务及要求
化工原理是化工及其他化学加工过程类专业的一门必修专业基础课。
化工生产过程,除化学反应外,其余步骤皆可归纳为若干种基本的物理过程或物理化学过程,称为“单元操作”。
通过本课程的学习,使学生掌握各种主要单元操作的基本原理和典型的设备以及化工生产中分析和解决问题的途径和方法。
做到理论联系实际,掌握化工研究中基本的实验技能,为化工类专业课的学习打下良好基础。
本课程重点强调工程观点,定量运算,实验技能和设计能力的训练。
通过课堂讲解,现场教学,实验和课程设计环节,使学生具有用工程的观点解决化工生产中问题的能力及基本过程的设计能力。
化工实验是本课程的重要组成部分。
其目的在于使学生获得必要的感性知识和一定的实验操作及数据处理方面的训练,从而使学生进一步理解有关化工基本概念、基本规律,并使这些理论在实验中得到验证,巩固和深化学生所学到的知识。
二、教学内容及时数分配(80)
(一)理论课教学内容及时数(60)
绪论
(2)
化工过程与单元操作;课程的性质与任务;物理量的单位与量纲;混合物浓度的表示方法;单元操作中常作的基本概念。
第一章流体流动
(10)
第一节流体静力学
流体的压力;流体的密度与比体积;流体静力学基本方程式;流体静力学基本方程式的应用。
第二节管内流体流动的基本方程式
流量与流速;稳定流动与不稳定流动;连续性方程式;柏努利方程;实际流体机械能衡算式。
第三节管内流体流动现象
粘度;流体流动类型与雷诺准数;流体在圆管内的速度分布。
第四节管内流体流动的摩擦阻力损失
直管中流体的摩擦阻力损失测定;层流的摩擦阻力损失计算;湍流的摩擦阻力损失;非圆形管的当量直径;局部摩擦阻力损失;管内流体流动的总摩擦阻力损失计算。
第五节管路计算
简单管路;复杂管路;
第六节流量的测量
测速管;孔板流量计;转子流量计;湿式气体流量计。
第二章流体输送机械
(2)
第一节离心泵
离心泵的工作原理;主要部件;主要性能参数;特性曲线;工作点与流量调节;汽蚀现象与安装高度;类型与选用。
第二节其它类型化工用泵
往复泵;齿轮泵;旋涡泵。
第三节气体输送机械
离心式通风机;鼓风机和压缩机;真空泵。
第三章沉降与过滤(6)
第一节概述
非均相物系的分离;颗粒与流体相对动动时所受的阻力。
第二节重力沉降
沉降速度;降尘室;悬浮液的沉降。
第三节离心沉降
离心分离因素;离心沉降速度;旋液分离器;沉降式离心机。
第三节过滤
悬浮液的过滤;过滤速率基本方程式;恒压过滤;过滤设备。
第四章传热(12)
第一节概述
传热过程的应用;传热传递的基本方式;两流体通过间壁换热与传热基本方程式。
第二节热传导
傅里叶定律;热导率;平壁的稳态热传导;圆筒壁的稳态热传导。
第三节对流传热
对流传热方程与对流传热系数;影响对流传热系数的因素;对流传热的特征数关系式;流体无相变时对流传热系数的经验关联式;流体有相变时的对流传热;先用对流传热系数关联式的注意事项。
第四节两流体间传热过程的计算
热量衡算;传热平均温度差;总传热系数;壁温计算;传热计算示例。
第五节热辐射
基本概念;物体的辐射能力与斯蒂芬—波尔霍夫兹曼定律;克希霍夫定律;两固体间的辐射传热;辐射与对流的联合传热。
第六节换热器
换热器的分类;间壁式换热器;列管式换热器月选用计算中的有关问题;系列标准换热器的选用步骤;加热介质与冷却介质;传热过程的强化。
第五章吸收(12)
第一节概述
吸收操作的应用;吸收设备;吸收过程的分类;吸收剂的选择。
第二节气液相平衡
平衡溶解度;亨利定律;气液相平衡在吸收中的应用。
第二节吸收过程的传质速率
分子扩散与费克定律;等摩尔逆向扩散;组分A通过组分B的扩散;分子扩散系数;单相内的对流传质;两相间传质的双膜理论;总传质速率方程;传质速率方程的各种表示形式。
第三节吸收塔的计算
物料衡算与操作线方程;吸收剂的用量与最小液气比;填料层高度的计算;吸收塔的操作计算;解吸塔的计算。
第四节填料塔
填料塔的结构及填料性能;气液两相在填料层内的流动;塔径的计算;填料塔的附件。
第六章蒸馏(12)
第一节双组分溶液的汽液相平衡
溶液的蒸汽压与拉乌尔定律;理想溶液的汽液相平衡;非理想溶液的汽液相平衡。
第二节蒸馏与精馏原理
简单蒸馏与平衡蒸馏;精馏原理。
第三节双组分连续精馏的计算与分析
全塔物料衡算;恒摩尔流量的假设;进料热状态参娄q;操作线方程方程与q线方程;理论板数的计算;回流比与进料热状态对精馏过程的影响;塔顶液相回流比的选择;理论板数的简捷法计算法;精馏塔的操作计算;直接蒸汽加热及两股进料的精馏塔。
第四节间歇精馏
回流恒定的操作;馏出液组成恒定的操作。
第五节恒沸精馏和萃取精馏
第六节板式塔
塔板结构;塔板上汽液两相的流动现象;塔板效率;塔高的确定;塔径的计算;塔板类型。
第七章干燥(4)
第一节概述
物料固体的去湿方法;湿物料的干燥方法;对流干燥过程的传热与传质。
第二节湿空气的性质及湿度图
第三节干燥过程的物料衡算及热量衡算
第四节物料的平衡含水量与干燥速率
物料的干燥实验曲线;物料的平衡含水量曲线;恒定干燥条件下的干燥速率与干燥时间。
第五节干燥设备
常用对流干燥器的简介;干燥器的选用。
(二)实践课教学内容及时数(10)
1、雷诺实验
(2)
2、流体流动能量转换实验(4)
3、流体流动阻力实验(4)
4、离心泵特性曲线测定(4)
5、过滤常数测定实验(4)
6、套管换热器对流传热系数测定(4)
7、填料吸收塔实验(4)
8、精馏实验(4)
9、干燥实验(4)
上述实验做第1个,2-9选做2个。
(三)研究课教学内容及时数(10)
化工原理强调工程观点、定量运算和设计能力的训练。
通过研究课教学,使学生牢固建立起"单元操作"的概念,培养学生工程分析方法及独立分析问题和解决问题的能力。
介绍化学工程学与高新技术学科结合形成的前沿学科,如材料化学工程,生物化学工程,环境化学工程等。
介绍化学工程学的前沿研究,如过程耦合技术,新催化技术,非传统反应与分离技术,超细粉体技术,工程放大方法,化工动态过程的优化等。
学生通过文献查阅,完成化工前沿,现代先进单元操作等方面的课程小论文。
三、推荐教材及主要参考书
教材:
王志魁.化工原理(第三版).北京:
化学工业出版社,2005
参考书:
姚玉英.化工原理(上册)(下册)(新版).天津:
天津大学出版社,1999
陈敏恒.化工原理(上册)(下册)(第二版).北京:
化学工业出版社
谭天恩.化工原理(上册)(下册)(第二版).北京:
化学工业出版社
大连理工大学化工原理教研室.化工原理(上册)(下册).北京:
高等教育出版社
丛德滋.化工原理详解与应用.北京:
化学工业出版社
姚玉英.化工原理例题与习题(第三版).北京:
化学工业出版社
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- 化工 原理 化学工程 工艺 适用
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