《化工原理I》课程教学大纲.docx

化工原理I课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：13110108课程名称：化工原理课程英文名称：Unit Operations of Chemical Engineering课程所属单位：化学与环境工程系化学工程与工艺教研室课程面向专业：化学工程与工艺、生物工程、制药工程、环境工程、过程装备与控制工程课程类型：必修课先修课程：高等数学、大学物理、物理化学学分： 7.5总学时：128时（其中理论学时：104,实验学时：24）二、课程性质与目的本课程是化学工程与工艺、生物工程、制药工程、环境工程、过程装备与控制工程等专业的 门技术基础课书，属工程学科，具有工程性和应用性。通过本课程的学习，使学生掌握化工流体力学、传热学及传质过程等单元操作的基本概念、基 本理论和基本规律；掌握分析计算方法，并能进行过程的选择、设备工艺尺寸的计算及设备的选型 计算；掌握强化过程的途径，培养学生分析、解决工程实际问题能力。同时使学生得到一定的实验 技能的训练，为学习专业课打好基础。（-）绪论1、教学内容与要求了解化工原理课程的性质、研究对象、任务与基本内容；了解本课程的特点及学习方法； 掌握物料衡算与能量衡算。2、教学重点化工原理课程的性质、研究对象、任务与基本内容。3、教学难点物料衡算与能量衡算。（二）流体流动1、教学内容与要求（1）掌握流体静力学方程及应用；（2）掌握流动流体的物料衡算、机械能衡算及应用；（3）理解牛顿粘性定律、层流和湍流的本质，理解层流和湍流时管内流体速度分布特点；（4）掌握管内流体流动阻力的计算；（5）理解简单管路及复杂管路的特点及计算；（6）理解流速流量测定原理。2、教学重点流体静力学方程及应用；流动流体的物料衡算及机械能衡算及应用；管内流体流动阻力的计算。3、教学难点管内流体流动阻力的计算；简单管路及复杂管路的特点及计算。（三）流体输送机械1、教学内容与要求（1）理解离心泵的主要部件、构造和工作原理；掌握离心泵的主要性能参数和特性曲线；掌 握离心泵的汽蚀现象与离心泵安装高度：掌握离心泵工作点和流量调节；了解离心泵的串联和并联 操作；掌握离心泵的类型和选择。（2） 了解其它类型泵及气体压送设备的构造及工作原理。2、教学重点离心泵特性曲线、离心泵安装高度、离心泵流量调节、离心泵的选型。3、教学难点离心泵的选型。（四）流体通过颗粒层的流动1、教学内容与要求（1）了解颗粒床层的特性；了解流体通过固定床压降的计算。（2） 了解过滤原理及主要过滤设备的结构及工作原理。（3）掌握恒压过滤的基本原理及过滤速率、生产能力的计算；掌握过滤常数的测定；理解加 快过滤速率的途径。2、教学重点恒压过滤的基本原理及过滤速率、生产能力的计算3、教学难点过滤速率基本方程式。（五）颗粒的沉降1、教学内容与要求（1）理解球形颗粒自由沉降速度方程式；理解颗粒沉降阻力系数与雷诺数的关系；了解不同 流动类型下的沉降速度方程式；掌握沉降速度的计算。（2）掌握降尘室的结构及生产能力的计算；了解旋风别离器的结构、工作原理及主要性能。2、教学重点斯托克斯方程及沉降速度的计算。3、教学难点沉降速度的计算。（六）传热1、教学内容与要求（1）热传导：掌握傅立叶定律，单层，多层平壁或圆筒的导热计算。（2）理解对流给热过程的分析；掌握牛顿冷却定律；理解对流给热系数及其主要影响因素； 理解对流给热过程的数学描述。（3）理解沸腾给热和冷凝给热的影响因素。（4）掌握间壁传热过程的计算：传热基本方程式，热量衡算，平均温度差，总传热系数。（5） 了解常用传热设备的结构，传热的强化与削弱，管壳式换热器的选型计算。2、教学重点间壁传热过程的计算。3、教学难点对流给热系数的计算及不同传热情况下的控制因素。（七）蒸发1、教学内容与要求（1）理解蒸发操作的特点；（2） 了解蒸发设备的分类、结构和工作原理；（3） 了解蒸发操作的经济性和操作方式；（4）理解温度损失及计算；掌握单效蒸发的计算：物料衡算、热量衡算、传热速率方程。（5）理解单效蒸发与多效蒸发的比拟。2、教学重点单效蒸发的计算。3、教学难点溶液的温差损失的产生原因及计算。（A）气体吸收1、教学内容与要求（1）掌握气体溶解度及亨利定律：（2）理解扩散和单相传质的概念、了解单相传质速率的计算；（3）掌握相际传质速率的计算和传质阻力的控制步骤；（4）掌握低含量气体的计算：传质单元数的计算、吸收塔设计型和操作型计算。2、教学重点低含量气体吸收的计算。3、教学难点传质机理及吸收塔的操作型计算。（九）液体精储1、教学内容与要求（1）双组分溶液气液相平衡关系：理解拉乌尔定律、相图，掌握相对挥发度的概念，掌握理 想溶液平衡关系的表示方法，了解非理想溶液气液平衡关系。（2）理解精储原理及工业上精微塔的操作过程。（3）掌握双组分连续精储计算：理论塔板，理论塔板数的计算，塔板的效率，精储塔热量衡 算。（4） 了解其他蒸储方式：简单蒸储、平衡蒸储、间歇精储、恒沸精储、萃取精储、多组分精2、教学重点双组分连续精储的计算。3、教学难点精储原理，精储塔操作中的回流比，进料热状况对操作的影响，塔板效率。（十）气液传质设备1、教学内容与要求（1）了解板式塔的结构、板式塔的塔板上的气液接触状态；理解气体通过塔板的阻力损失和 板式塔的不正常操作现象；掌握塔板效率的表示方法及其应用。（2） 了解填料塔的结构和填料的类型；理解和掌握填料塔内气液两相在填料层内的流动；掌 握填料塔的传质性能和填料塔与板式塔的比拟。2、教学重点板式塔不正常操作现象、塔板效率的表示方法及其应用；气液两相在填料层内的流动、填料塔 的传质性能。3、教学难点塔板的水力流动与水力学性能参数。（十一）液液萃取1、教学内容与要求（1）理解液液相平衡关系及表示，掌握杠杆规那么，掌握单级萃取过程在三角形相图中的表示;（2）掌握单级萃取的计算。2、教学重点单级萃取的计算。3、教学难点三角形相图中的杠杆规那么，萃取过程在三角形相图中的表示。（十二）固体干燥1、教学内容与要求（1）了解固体去湿方法和干燥的概念，了解对流干燥流程及经济性；（2）掌握湿空气性质及湿度图；（3）掌握干燥过程中的物料衡算及热量衡算，理解干燥中平衡及速率关系。2、教学重点湿空气性质、湿度图；干燥过程物料衡算及热量衡算。3、教学难点干燥热效率及操作途径；干燥的平衡及速率关系。四、学时分配：本课程总学时为128学时，包括课堂讲授104学时，实验课14学时，另有课程设计2周。课堂 讲授的学时具体分配如表1所示，实验学时分配如表2所示。课堂学时分配表序 号教学内容（按章填写）学时课堂讲授实验课习题课讨论课说明1绪论12流体流动17823流体输送机械634流体通过颗粒层的流动425颗粒的沉降46传热16327蒸发48气体吸收12329液体精储122210气液传质设备611液液萃取412固体干燥103小计96248比例75.0%18.8%6.2%合计128实验学时分配表五、教学环节与教学要求:序号实验工程（或内容）名称实 验 学 时实验类型每组 实验 人数说 明验 证 性设 计 性综 合 性其它1绪论2V理论课2雷诺实验1V43柏努利方程实验1V44流体流动阻力实验2V45流量计校核实验2V46离心泵性能实验3V47过滤实验2V48传热实验3V49吸收实验3V410精储实验2V411干燥实验3V4小计249132本课程的主要教学环节有：课堂讲授（含讲课、习题讨论课、多媒体教学）、实验课、课程设 计、期中测验、期末考试。实验课和课程设计分别另有教学大纲，本大纲不予详述。在课堂讲授这个教学环节中，讲课起主导作用，讲课内容除阐述基本理论外，将着重分析解决问 题的方法，带动其它教学环节，实现本课程的教学目的。习题是培养学生运用所学的理论知识，独立解决实际问题的环节。作也量12题/学时，作业 批改率250%。习题讨论课的目的是巩固基本概念与理论，培养学生正确的思考方法、思维能力与计算能力。多媒体教学可以增加学生的感性知识，可以减少或替代某些内容的讲授。期中测验、期末考试都实行教考别离，试题库出题，流水阅卷。六、课程考核方法：总评成绩包括三局部：作业10%、实验10%、期中测验10%、期末考试70%。期中和期末都为 闭卷考试，实验成绩包括操作和实验报告两局部（各50%）。七、教材与主要参考书：1、陈敏恒，丛德滋，方图南等.化工原理（上）.北京：化学工业出版社，20012、陈敏恒,丛德滋，方图南等.化工原理（下）.北京：化学工业出版社，20013、姚玉英.化工原理（上册）（新版），天津：天津大学出版社，19994、姚玉英.化工原理（下册）（新版），天津：天津大学出版社，19995、王志魁.化工原理（第二版）.北京：化学工业出版社，1998八、说明：1、随着教学手段不断更新，学生素质不断提高，为适应化工开展，应适时适度地调整讲课时数, 增开分析讨论课等。2、本课程前7章为上册内容，共3.5学分；后4章为下册内容，共2.5学分，分两学期学完； 课程设计2学分。其中化学工程与工艺、生物工程、制药工程、环境工程专业在第5, 6学期开设该 课程，过程装备与控制工程专业在第4, 5学期开设该课程。3、另有化工原理实验教学大纲和课程设计教学大纲。