第一篇：化工原理教學大綱 - 青島科技大學

課程編號：0101101

化 工 原 理Ⅰ

Principles of Chemical Engineering

總學時：48 總學分：3 課程性質：技術基礎課

開設學期及周學時分配：第4學期，每周3學時

適用專業及層次：化學工程與工藝、輕化工程、生物工程、生物技術、制藥工程、藥物制劑專業本科

相關課程：高等數學、物理化學、分離工程、傳遞過程原理等

教材：夏青、陳常貴編著，化工原理（上冊），天津大學出版社，2005年 推薦參考書：

[1] 譚天恩、丁惠華等編著，化工原理，化學工業出版社，2000年 [2] 趙汝溥、管國鋒編著，化工原理，化學工業出版社，1999年 [3] 陳敏恒、叢德滋等編著，化工原理，化學工業出版社，2001年 [4] 趙文、王曉紅等編著，化工原理，石油大學出版社，2001年

一、課程目的與要求

本門課程的目的是為學生今后學習相關的專業課程打好工程技術理論基礎，并使他們受到必要的基本工程技能訓練。

本門課程的任務是使學生初步掌握化工過程的基本原理，以三種傳遞原理為主線，以物料衡算、能量衡算、平衡關系、傳遞速率等基本概念為理論依據，使學生掌握典型單元操作通用的學習方法和分析問題的思路，培養理論聯系實際的觀點，進行典型單元操作設備的設計、操作及選型的計算，并進行基本實驗技能和設計能力的訓練，以增強學生解決工程實際問題的能力。

化工原理屬于工程學科，要求通過本門課程的學習，培養學生工程技術觀點及獨立分析和解決實際工程問題的能力。

二、課程主要內容及學時分配 0緒論（1學時）

化工單元操作的歷史梗概；本課程的性質及物料衡算與熱量衡算等化工原理研究方法。1流體流動（15學時）1.1 流體的物理性質

1.2 流體靜力學方程式（2學時）

密度、壓力、流體靜力學基本方程式、靜力學方程的應用（液柱壓差計、液封、液 1 面測量）。

1.3 流體流動基本方程（3學時）

流量與流速、定態流動與非定態流動、連續性方程、柏努利方程、柏努利方程的應用。

1.4 流體流動現象（2學時）

牛頓粘性定律、粘度、非牛頓型流體、流動型態和雷諾準數、管內層流與湍流的比較、邊界層概念。

1.5 管內流動阻力損失（4學時）

阻力計算通式、圓形直管內層流流動阻力損失、因次分析法、圓形直管內湍流流動損失、非圓形管內流動阻力、局部阻力。1.6 管路計算（2學時）

管路計算的類型和基本方法（設計型和操作型）、試差法、復雜管路計算（分支、并聯）。

1.7 流量測量（2學時）

測速管、孔板流量計、轉子流量計。流體輸送機械（7學時）2.1 離心泵（5學時）

離心泵工作原理及主要構件、基本方程式、主要性能參數、特性曲線、安裝高度、工作點及流量調節、組合操作、類型與選用。2.2 其他類型泵（1學時）

往復泵、計量泵、隔膜泵、齒輪泵、旋渦泵。2.3 氣體輸送機械（1學時）

離心式通風機、鼓風機、壓縮機、旋轉鼓風機、往復壓縮機、真空泵。非均相物系的分離和固體流態化（5學時）3.1顆粒及顆粒床層的特性（1學時）

顆粒、顆粒床層的特性、流體通過床層的壓降 3.2 沉降分離（2學時）

重力沉降、離心沉降 3.3 過濾（1學時）

過濾基本概念、基本方程式、恒壓過濾、恒速過濾及過濾設備 3.4 固體流態化（1學時）

流態化的基本概念、流化床的主要特征及操作特性 4 傳熱（16學時）4.1 概述

4.2 熱傳導（2學時）

付立葉定律、導熱系數、平壁和圓筒壁的定態熱傳導。4.3 對流傳熱（4學時）

對流傳熱分析、傳熱邊界層、對流傳熱系數的影響因數、因此分析在對流傳熱中的應用、流體作強制對流和自然對流時的對流傳熱系數、蒸汽冷凝和液體沸騰時的對流傳熱系數。

4.4 傳熱過程計算（4學時）

總傳熱速率方程、熱量衡算、總傳熱系數、平均溫度差、傳熱面積、傳熱單元數法。4.5 對流傳熱系數關聯式（2學時）

影響對流傳熱系數的因素、流體有相變、無相變時的對流傳熱系數 4.6 輻射傳熱（2學時）

基本概念、物體的輻射能力、物體間的輻射傳熱、對流和輻射的聯合傳熱。4.7 換熱器（2學時）

換熱器類型、換熱器傳熱過程的強化途徑、列管換熱器的設計和選用。5 蒸發（4學時）5.1 蒸發設備（1學時）

蒸發器結構、輔助設備及選型 5.2 單效蒸發（2學時）

溶液沸點和溫度差損失、單效蒸發計算、蒸發器的生產能力和生產強度 5.3 多效蒸發（1學時）

多效蒸發的操作流程、計算、與單效蒸發的比較及提高經濟性的手段 三 教學重點與難點 1 流體流動 本章重點：

（1）靜力學基本方程的意義及應用

（2）連續性方程、柏努力方程的物理意義、適用條件、應用柏努力方程解題的要點和注意事項。

（3）雷諾準數的意義及流動型態的判斷

（4）管路系統總能量損失的測量及計算（包括相關數據的獲得）本章難點：

柏努力方程的應用，運用靜力學方程解題時等壓面的選取為本章難點。2 流體輸送機械 本章重點：（1）離心泵的基本結構、工作原理及離心泵特性曲線的應用

（2）掌握離心泵汽蝕現象的定義和安裝高度的計算，了解操作特性、安裝及選型。本章難點：

離心泵基本方程式的推導 3 非均相物系的分離和固體流態化 本章重點：

（1）沉降分離（包括重力沉降和離心沉降）的原理、過程計算和相關典型設備的選型。（2）過濾操作的原理，恒壓過濾的計算、過濾常數的測定。（3）固體流態化的基本概念、流化床的主要特征及操作特性。本章難點：

如何將理論上討論的顆粒與流體間相對運動問題，運用于實現非均相物系分離、固體流態化技術及固體顆粒的氣力輸送等工業過程。4 傳熱 本章重點：

（1）單層、多層平壁熱傳導速率方程，單層、多層圓筒壁熱傳導速率方程及其應用。（2）換熱器的能量衡算，總傳熱速率方程和總傳熱系數的計算，用平均溫度差法進行傳熱計算。

（3）對流傳熱系數的影響因素及因次分析法。本章難點：

對于傳熱單元數法的理解和運用；換熱器的設計計算 5 蒸發 本章重點：

掌握單效蒸發中關于溶液的沸點和溫度差及生產能力和生產強度的計算。本章難點： 本章無難點 四 主要教學方法

（1）在講授每一章、每一節時，先用框圖、表格、自行總結和提煉的幾句話等形式簡明扼要地向學生講清本章、本節、本次課的主要內容，知識體系，教學思路、知識的前后聯系，以及重點、難點、注意事項等，讓學生在學習具體內容前先有一個整體上輪廓式的了解，做到心中有數，聽課有針對性。

（2）關鍵是突出重點、破解難點。把重點和難點講清、講透。

（3）每講完一節、一章后引導學生及時進行歸納總結、搞清知識點之間的聯系，搞清理論在實際生產中的應用，注重理論聯系實際，起到舉一反

三、觸類旁通的作用。（4）堅持以課堂教學為主，同時結合采用投影、實物模型、電化教學、多媒體CAI課件等 教學手段進行輔助教學，以不斷提高教學效果。五 典型作業練習第一章 流體流動

1． 如圖所示，在兩個壓強不同的密閉容器A，B內充滿了密度

為 的液體，兩容器的上部與下部分別連接兩支規格相同 的液體。試 的U行管水銀壓差計，連接管內充滿密度為

回答：

（1）pM和pN的關系；

（2）判斷1-2，2-3，3-4及5-6，6-7，7-8等對應截面上 的壓強是否相等；

（3）兩壓差計讀數R與H的關系。

2． 本題附圖所示為一輸水系統，高位槽的水面維持恒定，水分別從BC與BD兩支管排出，高位槽液面與兩支管出口間的距離為11m。AB管段內徑為38mm、長為58m；BC支管的內徑為32mm、長為12.5m；BD支管的內徑為26mm、長為14m，各段長均包括管件及閥門全開時的當量長度。AB與BC管段的摩擦系數均可取為0.03。試計算：（1）當BD支管的閥門關閉時，BC支管的最大排水量為若干，m3/h？（2）當所有的閥門全開時，兩支管的排水量各為若干，m3/h？BD支管的管壁粗糙度可取為0.15mm，水的密度為1000kg/m3，粘度為0.001Pa·s。

第一章 流體輸送機械

1． 用4B15型的離心泵將常壓、20℃的清水送往A、B兩槽，其流量均為25m/h，主管段長50m，管內徑為100mm，OA與OB段管長均為40m，管內徑均為60mm（以上各管段長度包括局部阻力的當量長度，OB段的閥門除外）。假設所有管段內的流動皆進入阻力平方區，且摩擦系數λ=0.02。分支點處局部阻力可忽略。試求：

（1）泵的壓頭與有效功率；

（2）支路OB中閥門的局部阻力系數ζ；

（3）若吸入管線長（包括局部阻力當量長度）為4m，泵的允許吸上真空度為5m，試確定泵的安裝高度。

3第二章 機械分離及固體流態化

1． 在0.04m的過濾面積上以1×10m/s的速率進行恒速過濾試驗。測得過濾100s時，過濾壓力為3×10Pa；過濾600s時，過濾壓力為9×10Pa。濾餅為不可壓縮。今欲用框內尺寸為635×635×60mm的板框過濾機處理同一料漿，所用濾布與試驗時的相同。過濾開始時，以與試驗相同的濾液流速進行恒速過濾，在過濾壓力達到6×10Pa時改為恒壓操作。每獲得1m濾液所生成的濾餅體積為0.02m。試求框內充滿濾餅所需的時間。第三章 傳熱

1.有一套管換熱器，長為6m內管內徑為38mm。環隙間用110℃的飽和水蒸氣加熱管內湍流的空氣（Re>104）。空氣由25℃被加熱到60℃。若將內管改為f25×2.5mm，而長度仍為6m，試計算能否完成傳熱任務。若欲維持氣體出口溫度，定性分析可采取的措施（計算時可作合理簡化）。

2.有一單程列管式換熱器，內裝有f25×2.5mm的鋼管300根，管長為2m。要求將質量流量為8000kg/h的常壓空氣于管程由20℃加熱到85℃，選用108℃的飽和蒸氣在殼方冷凝加熱。若蒸氣的冷凝傳熱膜系數為1×104W/m2·K，忽略管壁及兩側污垢熱阻和熱損失。已知空氣在平均溫度下的物性常數為Cp =1kJ/kg·K，l=2.85×10-2W/m·K，m=1.98×10-5Pa·s，Pr=0.7。試求：（1）空氣在管內的對流傳熱系數；

（2）換熱器的總傳熱系數（以管子外表面為基準）；（3）通過計算說明該換熱器能否滿足需要；（4）計算說明管壁溫度接近哪一側的流體溫度。

3.有一列管換熱器由f25×2.5mm的120 根鋼管組成。110℃的飽和水蒸氣在殼方冷凝以加熱在管內作湍流流動的某液體，且冷凝水在飽和溫度下排出。已知液體平均比熱為4.187 kJ/kg·℃，由15℃加熱到90℃。管內對流傳熱系數為ai=800W/m2·℃，蒸氣冷凝的對流傳熱系數ao=1.1×104W/m2·℃，忽略污垢熱阻、壁阻和熱損失，每小時收集冷凝水2100kg，在飽和溫度下蒸氣冷凝潛熱g=2232kJ/kg，試求：（1）每小時可處理的液體量；（2）管程單程時的列管有效長度；

（3）其它條件均保持不變，將120根鋼管改為兩管程，列管有效長度為多少。第四章 蒸發（無計算要求）六 課程考核方式

本課程的理論課采用期末閉卷筆試的方式考核。

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第二篇：《化工原理》教學大綱.

《化工原理》教學大綱

課程名稱：中文名稱 ：化工原理；英文名稱：Principle of Chemical Engineering 課程編碼：092077 學 分：2.0分

總 學 時：32學時（理論32學時）適應專業：給排水

先修課程：高等數學、大學物理、普通化學、計算技術等。執 筆 人：吳洪特、傅家新

審 訂 人：

一、課程的性質、目的與任務

《化工原理》學科專業基礎課。

化工原理也稱“化工單元操作”或“化工過程與設備”，該課程由理論教學、課后實驗二部分組成。①該課程重點闡述單元操作的基本原理和設備結構，扼要介紹相關的傳遞過程基礎，是化學工程、化工工藝及其相近專業的一門專業主干必修課；②它以高等數學、物理及物理化學、計算技術為基礎，將自然科學的普遍規律應用于解決工程問題，是承前啟后、由理及工的橋梁；③該課程主要研究化工生產過程中以物理加工過程為主要背景歸納而成的若干共性規律，并應用這些共性規律進行設計計算、指導操作、強化過程及延伸拓展；④該課程強調工程觀點、定量運算、實驗技能和設計能力的訓練，強調理論聯系實際，培養學生分析和解決工程問題的能力。

通過對該課程的學習，主要解決流體流動等單元操作中有關過程與設備的設計和選型問題

二、教學內容與學時分配

緒論

（2學時）

一、課程背景、內容；

二、貫穿課程的三大守恒定律；

三、研究方法；

四、工程觀點 第一章

流體流動

（10學時）

本章重點和難點：

一、靜力學方程；

二、柏努利方程、三、連續性方程。第一節 流體靜力學方程及應用

一、密度；

二、壓力的表示方法；三流體靜力學方程；

四、應用 第二節 流體流動的基本方程

一、基本概念；

二、連續性方程；

三、機械能衡算方程 第三節 流體流動現象

一、流動型態；

二、湍流基本概念；

三、管內流動分析；

四、邊界層及分離 第四節 管內流體的阻力損失

一、沿程損失計算及層流阻力；

二、湍流阻力及摩擦系數 第四節 管內流體的阻力損失 局部損失 第五節 管路計算 簡單管路

第二章

流體輸送機械

（4學時）

本章重點和難點：

一、離心泵特性；

二、工作點流量調節；

三、離心泵的安裝高度。第一節 離心泵

一、離心泵工作原理、部件；

二、離心泵的壓頭；

三、離心泵的主要參數；

四、離心泵的特性曲線及應用；

四、離心泵的工作點；

五、離心泵的安裝高度；

六、離心泵類型、選用 第二節 其他類型泵

第三章 機械分離與固體流態化

（6學時）

本章重點和難點：

一、沉降分離；

二、過濾計算。第一節 篩分（自學）第二節 沉降分離

一、沉降原理；

二、重力分離設備；

三、離心分離設備 第三節 過濾

一、概述；

二、過濾基本理論；

三、過濾計算；

四、濾餅洗滌；

五、生產能力計算 第四章

攪拌（自學）

（0學時）

第一節 攪拌裝置概述

攪拌功率 第二節 攪拌裝置設計

第五章

傳熱

（10學時）

本章重點和難點：

一、三種傳熱方式（導熱、對流、輻射）；

二、傳熱計算方法 第一節 概述 第二節 熱傳導

一、傅立葉定律；

二、穩定熱傳導計算 第三節 兩流體間的熱量傳遞

一、傳熱分析；

二、傳熱速率和傳熱系數；

三、間壁流體熱交換及總傳熱系數；

四、傳熱速率方程及熱量衡算；

五、平均溫差計算；

六、壁溫計算

第四節 給熱系數

一、給熱系數的影響因素；

二、無相變對流傳熱；

三、蒸氣冷凝的給熱系數；

四、液體沸騰的給熱系數

三、教學基本要求

課堂教學應力求使學生弄清基本概念，熟練掌握基本內容。在了解基本概念的基礎上，應當結合專業特點，理論聯系實際，引導學生學會分析問題和解決問題的能力，努力克服死記硬背個別名詞概念和條文的學習方法。教學方法上應貫徹少而精、啟發式和形象化等原則，通過實物、掛圖、幻燈、錄象、課堂演示及課外實驗等各種途徑加深學生的印象，提高教學效果。授課教師除應吃透教材內容外，還應廣泛閱讀有關參考材料，注意本學科的發展，隨時修改教材中已過時的內容，并適當介紹一些重要的新進展。

四、大綱說明

本大綱對每個章節的例題示范及習題講授課時安排略顯不足，實際上，結合我校學生的實際情況，根據多年的教學經驗，化工原理的例題講授不應少于總理論學時的三分之一。由于現在學生的工程計算能力普遍比較差，對工程計算問題應給予強化是化工原理的主要任務，因此，一些主要章節的例題講解應不少于6學時。

六、教學參考書 1.譚天恩等，《化工原理》第三版，化學工業出版社。2.天津大學化工原理教研室編，《化工原理》第四版，化學工業出版社。

第三篇：化工原理教學大綱

《化工原理》課程教學大綱

上冊102 學時，下冊60 學時

一、課程性質、目的和任務

《化工原理》課程是化工類及相近專業的一門主要技術基礎課，它是綜合運用數學、物理、化學等基礎知識，分析和解決化工類型生產中各種物理過程（或單元操作）問題的工程學科，本課程擔負著由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用。該課程教學水平的高低，對化工類及相近專業學生的業務素質和工程能力的培養起著至關重要的作用。

本課程屬工科科學，用自然科學的原理（主要為動量、熱量與質量傳遞理論）考察、解釋和處理工程實際問題，研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究，本課程強調工程觀點、定量運算和設計能力的訓練、強調理論與實際相結合，提高分析問題、解決問題的能力。學生通過本課程學習，應能夠解決流體流動、流體輸送、沉降分離、過濾分離、過程傳熱、蒸發、蒸餾、吸收、萃取和干燥等單元操作過程的計算及設備選擇等問題，并為后續專業課程的學習奠定基礎。

二、教學基本要求

《化工原理》課程在第五、六學期(四年制)開設。教材內容分為課堂講授、學生自學和學生選讀三部分，其中課堂講授部分由教師在教學計劃學時內進行課堂教學，作為基本要求內容；學生自學部分由學生在教師的指導下，利用課外時間進行自學，作為一般要求內容；學生選讀部分由學生根據自己的興趣及能力，進行課外選讀，不作要求。

本課程教學計劃總學時112學時，其中上冊102學時（課堂講授80學時，習題課18學時、課堂討論2學時，機動2學時）；下冊60學時（課堂講授56學時，課堂討論2學時，機動2學時）。

本課程課件依照學時安排制作，每次課一個文件，內容包括每次課講授內容，思考題及課后作業。每次課后留2～3個作業題，由學生獨立完成，教師可根據情況布置綜合練習題和安排習題討論課。本課程每周安排課外答疑一次（3小時）。

三、教學內容

本課程主要內容包括：

1．流體流動。流體的重要性質；流體靜力學；能量衡算方程及其應用；流體的流動現象；流動在管內的流動阻力；管路計算；流量測量。

2．流體輸送機械。離心泵的工作原理、性能參數與特性曲線、流量調節以及安裝；其他液體輸送機械簡介；氣體輸送機械簡介。

3．機械分離與固體流態化。顆粒與顆粒床特性；重力沉降與離心沉降的原理和操作；過濾分離原理與設備。

4．液體攪拌。攪拌器的性能和混合機理；攪拌功率簡介。

5．傳熱。傳熱概述；熱傳導；對流傳熱概述；傳熱過程計算；對流傳熱系數關聯式；輻射傳熱簡介；換熱器簡介。

6．蒸發。蒸發設備、流程與操作特點；單效蒸發計算；多效蒸發簡介。7．傳質與分離過程概論。質量傳遞的方式；傳質設備簡介。

8．氣體吸收。吸收過程的平衡關系；吸收過程的速率關系；低組成氣體吸收的計算（包 括物料衡算與操作線方程、吸收劑用量的確定、塔徑的計算、傳質單元數法計算填料層高度等）；吸收系數簡介；填料塔的結構與特點；填料塔的流體力學性能。

9．蒸餾。兩組分理想溶液的氣液平衡；精餾原理與流程；兩組分連續精餾的計算（包括理論板和恒摩爾流的概念、物料衡算和操作線方程、進料熱狀況的影響、理論板層數的計算、回流比的影響及其選擇、塔高和塔徑的計算等）；板式塔的結構；板式塔的流體力學性能與操作特性。

10．液-液萃取和液-固浸取。液-液萃取相平衡；萃取過程的計算；其他萃取技術簡介；萃取設備。

11．固體物料的干燥。濕空氣的性質及濕度圖；干燥過程的物料衡算與熱量衡算；物料中所含水分的性質；干燥曲線、干燥速率與干燥速率曲線；干燥器。

12．其他分離方法。結晶的基本概念；結晶過程的相平衡；結晶過程的動力學。

四、學時分配

注： ★—課堂講授內容

☆—學生自學內容

※—學生選讀內容

《化工原理》（上冊）

緒論（★）

2學時 第一章

流體流動

22學時

第一節

流體的重要性質（2學時）

1.1.1 連續介質假定（★）1.1.2 流體的密度（★）

1.1.3 流體的可壓縮性與不可壓縮流體（★）1.1.4 流體的黏性（★）第二節

流體靜力學（3學時）1.2.1 流量的受力（★）1.2.2 靜止流體的壓力特性（★）1.2.3 流體靜力學方程（★）1.2.4 流體靜力學方程的應用（★）第三節

流體流動概述（2學時）1.3.1 流動體系的分類（★）1.3.2 流量與平均流速（☆）1.3.3 流動型態與雷諾數（★）第四節

流體流動的基本方程（3學時）1.4.1 總質量衡算——連續性方程（★）1.4.2 總能量衡算方程（★）1.4.3 機械能衡算方程的應用（★）第五節

動量傳遞現象（2學時）（★）1.5.1 層流——分子動量傳遞（★）1.5.2 湍流特性與渦流傳遞（★）1.5.3 邊界層與邊界層分離現象（★☆）（★）1.5.4 動量傳遞小結（★）

第六節

流體在管內流動的阻力（4學時）1.6.1 管流阻力計算的通式（★）1.6.2 管內層流的摩擦阻力（★）

1.6.3 管內湍流的摩擦阻力與量綱分析（★）1.6.4 非圓形管的摩擦阻力（★）1.6.5 管路上的局部阻力（★）1.6.6 管流阻力計算小結（★）第七節

流體輸送管路的計算（3學時）1.7.1 簡單管路（★）1.7.2 復雜管路（★）

1.7.3 可壓縮流體管路的計算（※）第八節

流量測量（2學時）1.8.1 測速管（★）1.8.2 孔板流量計（★）1.8.3 文丘里流量計（★）1.8.4 轉子流量計（★）

第九節

非牛頓型流體的流動（1學時）1.9.1 非牛頓型流體的流動特性（★）1.9.2 冪律流體在管內流動的阻力（※）

第二章

流體輸送機械

第一節

概述（1學時）

2.1.1 流體輸送機械的作用（★）2.1.2 流體輸送機械的分類（★）第二節

離心泵（8學時）

2.2.1 離心泵的工作原理和基本結構（★）2.2.2 離心泵的基本方程式（★）2.2.3 離心泵的性能參數與特性曲線（★）2.2.4 離心泵在管路中的運行（★）2.2.5 離心泵的類型與選擇（★）第三節

其他類型化工用泵（3學時）2.3.1

往復式泵（★）2.3.2

回轉式泵（☆）2.3.3

旋渦泵（☆）

2.3.4

常用液體輸送機械性能比較（☆）第四節

氣體輸送和壓縮機械（4學時）2.4.1

氣體輸送機械的分類（★）

2.4.2

離心式通風機、鼓風和壓縮機（★☆）2.4.3

往復壓縮機（★）

16學時

2.4.4

回轉鼓風機、壓縮機（☆）2.4.5

真空泵（☆）

2.4.6

常用氣體輸送機械的性能比較（☆）

第三章

非均相混合物分離及固體流態化

16學時

第一節

沉降分離原理及設備（5學時）3.1.1 顆粒相對于流體的運動（★）3.1.2 重力沉降（★）3.1.3 離心沉降（★）

第二節

過濾分離原理及設備（8學時）3.2.1 流體通過固體顆粒床層的運動（★）3.2.2 過濾操作的原理（★）3.2.3 過濾基本方程（★）3.2.4 恒壓過濾（★）

3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾（★）3.2.6 過濾常數的測定（★）3.2.7 過濾設備（★☆）3.2.8 濾餅的洗滌（★）3.2.9 過濾機的生產能力（★）第三節 離心機（1學時）3.3.1 一般概念（★）

3.3.2離心機的結構和操作簡介（※）第四節 固體流態化（2學時）3.4.1 流態化的基本概念（★）3.4.2 流化床的流體力學特性（★☆）3.4.3 流化床的濃相區高度和分離高度（☆）3.4.4 氣力輸送簡介（★☆）

第四章 液體攪拌

第一節

攪拌器的性能和混合機理（2學時）4.1.1 攪拌設備（★☆）

4.1.2 攪拌作用下流體的流動（★）4.1.3 混合機理（★）4.1.4 其他類型混合器（☆）4.1.5 攪拌器的選型和發展趨勢（☆）第二節

攪拌功率（1學時）4.2.1 攪拌功率的準數關聯式（★）4.2.2 均相系統攪拌功率的計算（☆）4.2.3 非均相物系攪拌功率的計算（☆）4.2.4 非牛頓型流體的攪拌功率（※）第三節

攪拌器的放大（1學時）

4學時

第五章

傳熱

18學時

第一節 傳熱過程概述（2學時）5.1.1 熱傳導及導熱系數（★）5.1.2 對流（★）5.1.3 熱輻射（★）

5.1.4冷熱流體（接觸）熱交換方式及換熱器（★）

5.1.5 載熱體及其選擇（★）第二節 熱傳導（3學時）

5.2.1平壁一維穩態熱傳導（★）5.2.2圓筒壁的一維穩態熱傳導（★）第三節 換熱器的傳熱計算（4學時）5.3.1 熱平衡方程（★）

5.3.2 總傳熱速率微分方程和總傳熱系數（★）5.3.3傳熱計算方法（★）

第四節 對流傳熱（4學時）

5.4.1對流傳熱機理和對流傳熱系數（★）

5.4.2對流傳熱的量綱分析（★）

5.4.3 流體無相變時的對流傳熱系數（★☆）5.4.4流體有相變時的對流傳熱系數（★☆）

5.4.5非牛頓型流體的傳熱（※）第五節 輻射傳熱（2學時）5.5.1 基本概念和定律（★）5.5.2 兩固體間的輻射傳熱（★）第六節 換熱器（3學時）

5.6.1間壁式換熱器的結構形式（★）5.6.2 換熱器傳熱過程的強化（★）5.6.3 傳熱過程強化效果的評價（★）5.6.4 管殼式換熱器的設計和選型（★☆）

第六章

蒸發

第一節 概述

第二節 蒸發設備（3學時）6.2.1 循環型蒸發器（★）6.2.2 單程型蒸發器（★）

6.2.3 蒸發設備和蒸發技術的進展（☆）6.2.4 蒸發器的選型（☆）6.2.5 蒸發器的輔助設備（☆）第三節 單效蒸發的計算（5學時）6.3.1 物料衡算與熱量衡算（★）6.3.2 蒸發器的傳熱面積（★）6.3.3 蒸發器的生產強度（★）

10學時

6.3.4 加強蒸汽的節能措施（★）第四節 多效蒸發（2學時）6.4.1 多效蒸發的基本流程（★）6.4.2 多效蒸發的計算（☆）

6.4.3 多效蒸發與單效蒸發的比較（★）6.4.4 多效蒸發的適宜效數（★）第五節 生物溶液的增濃（0學時）6.5.1 生物溶液的蒸發（※）6.5.2 冷凍濃縮（※）

（下冊）

第七章

傳質與分離過程概論

第一節

概 述（2學時）7.1.1 傳質分離方法（★）7.1.2 相組成的表示方法（★）

第二節

質量傳遞的方式與描述（3.5學時）7.2.1 分子傳質（擴散）（★）7.2.2 對流傳質（★）7.2.3 相際間的傳質（★）第三節

傳質設備簡介（0.5學時）7.3.1 傳質設備的分類與性能要求（★）7.3.2 典型的傳質設備（★）

第八章

氣體吸收

第一節

概 述（0.5學時）8.1.1 氣體吸收過程與流程（★）8.1.2 氣體吸收的分類（★）8.1.3 吸收劑的選擇（★）

第二節

吸收過程的相平衡關系（1學時）8.2.1 氣體在液體中的溶解度（★）8.2.2 亨利定律（★）

第三節 吸收過程的速率關系（2.5學時）8.3.1 膜吸收速率方程（★）8.3.2 總吸收速率方程（★）8.3.3 吸收速率方程小結（★）第四節 低組成氣體吸收的計算（5學時）8.4.1 物料衡算與操作線方程（★）8.4.2 吸收劑用量的確定（★）8.4.3 塔徑的計算（★）

8.4.4 吸收塔有效高度的計算（★）第五節 吸收系數（0.5學時）

6學時16學時 《化工原理》

8.5.1 吸收系數的測定（★）8.5.2 吸收系數的經驗公式（※）8.5.3 吸收系數的準數關聯式（★※）第六節 其他吸收與解吸（1學時）8.6.1 高組成氣體吸收（※）8.6.2 化學吸收（※）8.6.3 解吸（★）

第七節

填料塔（3.5學時）

8.7.1 塔填料（★）

8.7.2 填料塔的流體力學性能與操作特性（★）8.7.3 填料塔的內件（★）

第九章

蒸餾

18學時

第一節 概述（0.5學時）

第二節 兩組分溶液的氣液平衡（1學時）9.2.1 兩組分理想物系的氣液平衡（★）9.2.2 兩組分非理想物系的氣液相平衡（※）9.2.3 氣液相平衡的應用（★）第三節

單級蒸餾過程（1學時）9.3.1 平衡蒸餾（★）9.3.2 簡單蒸餾（★）

第四節

精餾——多級蒸餾過程（0.5學時）9.4.1 精餾原理（★）9.4.2 精餾操作流程（★）

第五節

兩組分連續精餾的計算（10學時）9.5.1 理論板的概念和恒摩爾流假定（★）9.5.2 物料衡算與操作線方程（★）9.5.3 理論板層數的計算（★）9.5.4 回流比的影響及選擇（★）9.5.5 簡捷法求理論板層數（★）

9.5.6 幾種特殊情況理論板層數的計算（★）

9.5.7 連續精餾裝置的熱量衡算與精餾過程的節能（★）9.5.8 精餾過程的操作型計算和調節（☆）第六節

間歇精餾（1學時）

9.6.1 回流比恒定時的間歇精餾（★）9.6.2 餾出液組成恒定時的間歇精餾（★）第七節

特殊精餾（0.5學時）9.7.1 恒沸精餾（★）9.7.2 萃取精餾（★）9.7.3 鹽效應精餾（※）第八節

多組分精餾概述（0學時）9.8.1 流程方案的選擇（※）9.8.2 多組分物系的氣液平衡（※）9.8.3 物料衡算及關鍵組分（※）9.8.4 簡捷法確定理論板層數（※）第九節

板式塔（3.5學時）

9.9.1 塔板的類型及性能評價（★）9.9.2 塔板的結構（★）

9.9.3 板式塔的流體力學性能和操作特性（★）9.9.4 板式塔工藝尺寸的計算（★）

第十章

液-液萃取和液-固浸取

第一節

液-液萃取概述（0.5學時）第二節

液-液相平衡（1.5學時）10.2.1 三角形坐標圖及杠桿規則（★）10.2.2 三角形相圖（★）10.2.3 萃取劑的選擇（★）

第三節

液-液萃取過程的計算（3學時）10.3.1 單級萃取的計算（★）10.3.2 多級錯流萃取的計算（★）10.3.3 多級逆流萃取的計算（★）10.3.4 微分接觸逆流萃取的計算（★）第四節

液-液萃取設備（0.5學時）10.4.1 萃取設備的基本要求與分類（★）10.4.2 萃取設備的主要類型（☆）10.4.3 萃取設備的選擇（★）第五節

其他萃取技術簡介（0.5學時）10.5.1 超臨界流體萃取（★）10.5.2 回流萃取（※）10.5.3 化學萃取（※）第六節

液-固浸取（0學時）10.6.1 液-固浸取概述（※）10.6.2 浸取過程中的平衡關系（※）10.6.3 單級浸取（※）10.6.4 多級逆流浸取（※）10.6.5 浸取設備（※）

第十一章

干燥

第一節

濕空氣的性質及濕度圖（2.5學時）11.1.1 濕空氣的性質（★）11.1.2 濕空氣的H-I圖（★）

第二節

干燥過程的物料衡算與熱量衡算（2學時）11.2.1 濕物料的性質（★）

6學時

8學時

11.2.2 干燥系統的物料衡算和熱量衡算（★）11.2.3 空氣通過干燥器時的狀態變化（★）11.2.4 干燥系統的熱效率（★）第三節 干燥速率與干燥時間（2.5學時）11.3.1 物料中水分的性質（★）

11.3.2 恒定干燥條件下干燥時間的計算（★）11.3.3 變動條件下的干燥過程（★）第四節

真空冷凍干燥（0學時）11.4.1 真空冷凍干燥原理（※）11.4.2 冷凍干燥過程（※）11.4.3 凍干程序與凍干曲線（※）第五節

干燥器（0.5學時）11.5.1 干燥器的主要型式（★☆）11.5.2 干燥器的設計（※）第六節

增濕與減濕（0學時）

11.6.1 增濕與減濕過程的傳熱、傳質關系（※）11.6.2 空氣調濕器與水冷卻塔（※）

第十二章

其他分離方法

2學時 第一節

結晶（2學時）

12.1.1 結晶的基本概念（★）12.1.2 相平衡與溶解度（★）12.1.3 結晶動力學簡介（★）12.1.4 工業結晶方法與設備（☆）12.1.5 結晶過程的計算（※）第二節

膜分離（0學時）12.2.1 膜材料與膜組件（※）12.2.2 膜分離過程的傳遞現象（※）12.2.3 各種膜過程簡介（※）第三節

吸附（0學時）12.3.1 吸附現象與吸附劑（※）12.3.2 吸附平衡與吸附速率（※）12.3.3 工業吸附方法與設備（※）第四節

離子交換（0學時）

12.4.1 離子交換原理與離子交換劑（※）12.4.2 離子交換平衡與交換速率（※）12.4.3 工藝方法與設備（※）

五、課程考核辦法

考試形式：考試課、閉卷考試

成績評定：平時成績占總成績（20%-30%），含實驗課成績、作業出勤情況； 期末考試成績占總成績（70%-80%）。

第四篇：化工原理教學大綱

《化工原理》（A）教學大綱

《化工原理》（A）教學大綱

課程名稱：化工原理 英文名稱：Principle of Chemical Engineering 學 分：8.0（理論課程6.5學分，實驗1.5學分）學 時：104 實驗學時：40 教學對象：

化學工程與工藝專業本科生。教學目的：

本課程是在學生學完預修課程: 高等數學、物理學和物理化學等課程學習的基礎上開設的一門專業基礎課，是一門工程學科的課程。使學生掌握研究化工生產中各種單元操作的基本原理，過程設備和計算方法。培養學生具有運用課程有關理論來分析和解決化工生產過程中常見實際問題的能力。并為后續專業課程的學習打下必要的基礎。

教學要求：

1． 熟練掌握最基本的單元操作的基本概念和基礎理論，對單元過程的典型設備具備基礎的判斷和選擇能力；

2． 掌握本大綱所要求的單元操作的基本常規計算方法，常見過程的計算和典型設備的設計計算或選型； 3． 熟悉運用過程的基本原理，根據生產上的具體要求，對各單元操作進行調節；

4． 了解化工生產的各單元操作中的故障，能夠尋找和分析原因，并提出消除故障和改進過程及設備的途徑。教學內容： 緒論（2學時）

1．化工過程與單元操作的關系

化工生產過程的特點 化工工藝學與化學工程學的性質 單元操作的任務

2．《化工原理》課程的性質，內容 基礎理論 典型單元操作 相關課程 3．《化工原理》課程規律和重要基礎概念

物料衡算 能量衡算 單位換算和公式轉換平衡關系 過程速率 經濟效益 基本要求：

了解《化工原理》課程的性質和學習要求。重 點：

化工原理課程中三大單元操作的分類和過程速率的重要概念的內涵。難 點：

使學生通過對課程性質的了解，把基礎課程的學習思維逐步轉移到對專業技術課程的學習上，在經濟效益觀點的指導下建立起“工程”觀念。第一章 流體流動（18學時）1．概述

流體的特性 連續介質模型

2．流體靜力學原理和應用

流體密度 流體靜壓強 流體靜力學基本方程 U型壓差計 3．流體流動中的守恒定律

流體流動的連續性方程及其應用 定態流動 柏努利方程及其幾何意義和應用 流線與軌線 4．流體流動的阻力

管流現象 流動型態--層流和湍流

雷諾數的物理意義和臨界值 流動阻力分析 管流阻力計算 牛頓粘性定律 管流速度分布 邊界層的發展和和分離 5．流體流動阻力的計算

直管阻力計算式 層流時的摩擦系數 湍流時的摩擦系數 海根-泊稷葉公式樣 布拉修斯公式 范寧公式

局部阻力系數法和當量長度法 非圓管道的當量直徑計算法 因次分析法 Moody圖及其使用 6．管路計算

簡單管路與復雜管路 簡單管路計算的方程組 管路的設計型計算 管路的操作型計算

空氣、水在管中的常用流速范圍 簡單管路的典型試算法 7．流速和流量的測量

皮托管 孔板流量計 文丘里流量計 轉子流量計 基本要求：

熟練掌握流體靜力學基本方程式，連續性方程式和柏努利方程式及其應用；正確理解流體的流動類型和流動阻力的概念；掌握流體流動阻力的計算，簡單管路的設計型計算和輸送能力的核算。了解測速管，文丘里流量計,孔板流量計和轉子流量計的工作原理和基本計算。重 點：

流體流動過程中的基本原理及流體在管內的流動規律；柏努利方程式的應用；流體在管道內的流動阻力產生的原因和摩擦阻力的計算；簡單管路的計算。難 點：

流體的不同流型的摩擦系數及其計算，簡單管路的設計型計算和輸送能力的核算。第二章 流體輸送機械（12 學時）1． 概述

離心泵的結構和工作原理 速度三角形 2．離心泵的基本方程 歐拉方程

3．離心泵的特性曲線及影響因素

泵的流量、揚程、軸功率和效率參數 升揚高度 揚程、軸功率、效率與流量的關系曲線 泵的設計點和離心泵的銘牌參數

液體物理性質對特性曲線的影響 泵的轉速和葉輪直徑對特性曲線的影響。4．離心泵的工作點和流量調節

管路特性曲線方程式 改變閥門的開度 改變泵的轉速及葉輪外徑 對離心泵工作點的影響 離心泵的串聯和并聯 5．離心泵的安裝和選型

汽蝕現象 安裝高度計算 離心泵的類型 離心泵的選型 6．離心式風機

風機分類 性能參數 特性曲線 風機選型 7．其他類型的流體輸送機械 往復泵 噴射泵 齒輪泵 旋渦泵等 風機 基本要求：

了解離心泵的結構及基本方程式；掌握離心泵的性能參數及影響因素、泵的特性曲線、工作點和流量調節；掌握離心泵安裝高度的確定原則；正確選用離心泵、風機的型號。了解其它類型流體輸送機械。重 點：

離心泵的特性曲線及其影響因素 ； 管路特性曲線方程式。難 點：

離心泵的基本方程式 ；離心泵的工作點的改變 ； 離心泵安裝高度的計算。第三章 顆粒流體力學基礎與機械分離（14學時）1．概 述

非均相物系 非均相物系分離的理論依據

顆粒流體力學的研究內容 非均相分離的方法和用途 機械分離 2．顆粒的幾何特性

單顆粒的特性 顆粒群的特性 顆粒床層的特性 3．液體過濾與過濾設備

固定床層的流動現象 毛細管束流動模型 模型參數的估值 柯士尼公式和歐根公式 過濾的分類 過濾速度基本計算式 過濾常數和過濾基本方程式及其應用 常見過濾設備的結構 和操作與計算

4．顆粒沉降與沉降設備

重力沉降過程和沉降速度的基本概念 顆粒重力自由沉降計算式 沉降室的工藝計算 離心沉降的基本原理

旋風分離器的工藝計算 5．固體流態化

固體顆粒床層的分類 流態化操作特點 固體流態化的 流體力學特性曲線 流化床的流化空速范圍的計算 基本要求 ：

球形顆粒和均勻床層的特性的理解；一維固定床層的流動壓降的計算。正確理解液體過濾操作的基本原理；掌握過濾基本方程式及其應用；掌握過濾過程及設備的計算和過濾常數的測定方法。了解重力沉降運動的基本原理，掌握重力沉降設備的計算。重 點：

影響固定床層流動壓降的主要因素；恒壓過濾基本方程式及其應用；板框過濾機的操作和工藝計算；球形顆粒的重力自由沉降速度的計算；斯托克斯公式；除塵室的生產能力計算。難 點：

可壓縮濾餅的過濾常數的理解與應用；濾布阻力的確定與當量濾餅層概念的引入；顆粒沉降的因次分析法的應用；應用直接判據法計算沉降速度。第四章 傳熱及換熱器（18學時）1．概 述

傳熱的基本方式 冷、熱流體熱交換的形式 傳熱速率和熱通量及其相互關系 傳熱在化工生產中的應用 2．熱傳導

溫度場與傅立葉定律 導熱系數的物理意義 溫度和壓力對導熱系數的影響

平壁和圓筒壁的熱傳導過程的特點 壁內溫度分布形式 接觸熱阻

熱傳導速率的計算式

3．對流傳熱

對流傳熱過程分析 對流傳熱過程的分類 牛頓冷卻定律

影響對流傳熱系數的主要因素 無相變化流體的對流傳熱系數準數關聯式

有相變化流體的傳熱系數關聯式 對流傳熱系數的一般范圍 傳熱系數計算公式中的解析方法、因次分析法和純經驗法的應用

4．輻射傳熱

物體的輻射能力 普朗克定律 斯蒂芬--波爾茨曼定律

克希霍夫定律 固體壁面間的輻射傳熱 對流與輻射的串聯傳熱 對流與輻射的并聯傳熱 5．傳熱過程計算

冷、熱流體間壁傳熱過程的分解 傳熱速率方程式及其物理意義

無相變化與有相變化時熱負荷的計算 恒溫傳熱與變溫傳熱平均溫差的計算 推導對數平均溫度差的簡化假設條件 總傳熱系數的意義和計算 傳熱面積的計算與壁溫的估算

換熱器的設計型計算 換熱器的核算型計算 傳熱效率法計算 式及其應用 6．換熱器

換熱器的分類 傳熱過程的強化途徑 換熱器的設計與選型 基本要求：

熟練掌握熱傳導的基本原理，傅立利定律，平壁與圓筒壁的穩定熱傳導及計算，掌握對流傳熱的基本原理，牛頓冷卻定律，對流傳熱系數關聯式的用法和條件；熟練運用傳熱速率方程并對熱負荷、平均溫度差、總傳熱系數進行計算；要求能夠根據計算結果及工藝要求選用合適的換熱器。了解列管換熱器的結構特點及其應用。

重 點：

傅立葉定律及其一維穩態熱傳導應用；牛頓冷卻定律和影響對流傳熱系數的主要因素；流體在圓形直管內強制湍流傳熱及對流傳熱系數的計算；換熱器的熱負荷計算，對數平均溫度差的計算；總傳熱系數的計算；換熱器的設計型計算。難 點：

傳熱過程中傳熱速率、傳熱推動力和熱阻的基本概念；流體的相態的物理性質，流動狀況和類型以及傳熱設備的型式對對流傳熱過程的影響；對流傳熱系數的類比法的應用，換熱器的總傳熱系數與對流傳熱系數的關系及其簡化應用；換熱器的核算型計算。第五章 吸 收（14學時）1．概述

吸收與傳質 物理吸收與化學吸收 吸收與解吸 溶劑的選擇 2．汽液相平衡

平衡溶解度 過程方向判斷與過程推動力 3．分子擴散

分子擴散速率（菲克定律）分子擴散傳質速率 組分在氣相、液相中的分子擴散系數 4．對流傳質

吸收過程 吸收機理模型 對流傳質速率 總傳質系數 5．填料塔中低濃度氣體吸收過程的計算

填料塔簡介 低濃度氣體吸收的特點 物料衡算 填料層高層的計算

傳質單元高度的計算 傳質單元數的計算 填料吸收塔的設計型計算

填料吸收塔的操作型計算 基本要求: 掌握吸收的概念、類型和目的；了解解吸的概念；掌握溶劑選擇的原則；掌握亨利定律三種表達形式及相關的計算；掌握吸收與解吸的過程方向判斷及過程推動力的計算。了解菲克定律的適用范圍；掌握等摩爾相向分子擴散和分子單向擴散時，分子擴散速率與傳質速率之間的關系；掌握摩爾相向分子擴散和分子單向擴散傳質速率積分式的區別；了解氣、液相分子擴散系數。了解吸收過程；掌握雙膜理論；掌握汽、液相總傳質系數的計算方法，以及推動力與阻力的關系；掌握氣膜控制和液膜控制；掌握物料衡算和操作線方程；掌握汽、液相總傳質單元高度及總傳質單元數常用的計算方法；掌握設計型和操作型計算；了解其它吸收流程。重 點:

溶劑選擇 , 亨利定律 , 菲克定律 , 雙膜理論 , 汽、液相總傳質系數 , 操作線 ,平衡線 , 設計型和操作型計算。難 點:

分子擴散傳質速率積分式;操作型的計算及判斷題。

第六章 液 體 蒸 餾（14學時）1．概述

蒸餾原理與蒸餾操作 閃蒸 2．雙組分體系的汽液平衡

理想體系的汽液平衡 非理想體系的汽液平衡 3．雙組分簡單蒸餾 簡單蒸餾

4．雙組分連續精餾

連續精餾原理與過程分析 基本型連續精餾塔的設計型和操作型計算

其它類型的連續精餾 5．間歇精餾 間歇精餾特點與計算 6．特殊精餾 萃取精餾 恒沸精餾 基本要求:

了解蒸餾與蒸發的區別；掌握相對揮發的定義；了解閃蒸的原理；掌握用安托因方程計算平衡的汽液相組成；掌握 “t~x~y”圖線、泡點線和露點線；了解總壓對泡點線和露點線的影響；了解正、負偏差溶液的形成和特點。了解簡單蒸餾的計算；掌握精餾原理及回流的定義；掌握全塔物料衡算；掌握恒摩爾流假設；掌握五種進料狀態；掌握平衡線、q線、精餾段操作線和提餾段操作線；掌握理論板的定義及全塔效率的概念。掌握全回流、最小回流比和最佳加料板位置的概念；掌握進料狀態對理論塔板數的影響；掌握設計型計算中圖解法、逐板計算法求解理論塔板數的方法；了解吉利蘭快速估值法和芬斯克方程求最少理論塔板數。在操作型計算中，掌握進料濃度、回流比的變化對塔頂產品和塔底產品的影響。了解直接蒸汽加熱、分凝器、冷液回流、側線出料和回收塔各自的特點。了解間歇精餾的特點與計算，了解特殊精餾的特點。重 點:

相對揮發度 , “t~x~y”圖線 , 精餾原理 , 恒摩爾流假設 , 進料狀態 , 操作線方程 , 操作型計算和設計型計算。

難 點:

“t~x~y”圖線 , 精餾原理 , 操作型計算與判斷。第七章 氣 液 傳 質 設 備（2學時）1． 概述

塔設備的分類 塔設備的性能指標 2． 填料塔

填料塔的結構 填料的種類 填料塔的流體力學性能和氣液傳質 填料塔附件 等板高度 3． 板式塔

板式塔的結構 塔板的型式 塔板的流體力學性能 塔板效率 4． 填料塔和板式塔的比較 兩種塔型的異同點 塔型的選擇 基本要求：

了解填料塔和板式塔的主要構件；掌握塔內氣液兩相的流動狀況和傳質特性；了解常見的不正常操作情況和評價設備的基本性能；熟悉常規塔設備的一般計算方法。重 點：

氣體通過填料層的壓力降；影響泛點氣速的主要因素。板式塔的負荷性能圖；篩板塔的設計。難 點：

填料塔壓降通用關聯圖及其應用；板式塔的操作參數與塔板結構尺寸的關系。第八章 固 體 干 燥（10學時）1．概述

2．濕空氣的性質和濕度圖

濕空氣的性質 濕空氣的“I-H”圖及其應用 3．干燥過程的物料衡算和熱量衡算

物料衡算 熱量衡算 干燥器出口空氣狀態的確定 干燥器的熱效率和干燥效率 4．干燥速率和干燥時間

物料中所含水分的性質 干燥速率及其影響因素 恒定干燥條件下干燥時間的計算

5．干燥器 干燥器的類型

基本要求: 了解濕分的定義、去濕的方法及干燥的分類；了解干燥過程的必要條件和干燥推動力。掌握濕空氣的主要性質，它們的定義和計算公式；掌握濕空氣的“I-H”圖及其中的五種線；掌握確定濕空氣狀態的三種條件及由狀態點確定空氣有關參量。掌握物干燥過程的物料衡算和熱量衡算；掌握等焓和非等焓干燥過程確定干燥器出口狀態空氣；掌握干燥器的熱效率和干燥效率的定義。了解物料中所含水分性質；掌握平衡水分與自由水分、結合水分與非結合水分的概念；掌握干燥速率的定義及干燥速率曲線；掌握臨界水含量的概念；了解影響恒速干燥和降速干燥的因素。掌握恒速和降速段干燥時間的計算方法。了解干燥器的主要型式及它們的特點。重 點:

濕空氣性質 , 物料衡算和熱量衡算 , 干燥速率和干燥速率曲線 , 臨界水含量 , 干燥 時間的計算。難 點:

露點 , 濕球溫度 , 絕熱飽和溫度, 影響恒速干燥和降速干燥的因素。《化工原理》（A）實驗

1.流體流動阻力的測定（4學時）基本要求：

測定流體流過光滑管與粗糙管的直管阻力，作出實測的摩擦系數與雷諾數曲線，并與教材中推薦的經驗曲線或理論關系曲線相比較；測出一定開啟度的閘閥的局部阻力系數數值。重 點：

保證實驗中的流動穩定，正確讀取轉子流量計讀數和Ｕ型壓差計及壓差傳感器的讀數。難 點：

實驗系統的氣體排除，倒Ｕ型管壓差計及壓差傳感器的的使用。2.離心泵性能曲線的測定（４學時）基本要求：

測定離心泵在一定轉速下輸送水的特性曲線，即壓頭、軸功率和泵效率與流量曲線。重 點：

了解離心泵的結構，操作要點；儀器的使用方法各操作參數的測定方法。難 點：

離心泵的灌泵和啟動；真空表和壓力表的正確讀數；渦輪流量計的正確使用和倍率設置；扭矩儀及壓差傳感器的正確讀數。3.過濾實驗（４學時）基本要求：

熟悉板框壓濾機的結構與操作，對碳酸鈣與水懸浮液作恒壓過濾實驗，測出恒壓下的過濾常數，并根據不同壓力下的過濾常數值回歸出壓縮性指數值。重 點：

懸浮液的配制和輸送；過濾過程管路中的閥門正確操作；濾液計量的準確可靠。難 點：

控制懸浮液的濃度均勻，防止固體顆粒沉淀。4.固定床與流態化實驗（４學時）基本要求：

熟悉固體顆粒床層的結構與操作，測出氣固相床層的流體力學特性曲線，即流動壓降與表觀氣速關系曲線。

重 點：

顆粒床層的均勻性；流動壓降的正確測定。難 點：

控制流量均勻，防止顆粒床層嚴重的溝流和節涌。5.傳熱實驗（4學時）基本要求: 觀察水蒸氣在管外壁面冷凝的現象;學會用熱電阻測量內管壁溫的原理及測定方法,測出“水與水蒸汽”或“空氣與水蒸汽”體系的傳熱膜系數，并與由經驗式計算值相比較。重 點：

了解套管換熱器的結構；蒸汽中冷凝水和不凝性氣體排放；流體流量的穩定；熱電阻的溫度正確讀取。難 點： 保持蒸汽壓力恒定；使傳熱處于穩定狀態；冷凝液的液面恒定。6.填料塔的傳質性能實驗（4學時）基本要求: 觀察填料塔內的氣液流動現象;學會氣相色譜儀、二氧化碳氣敏電極的測定方法及原理,測出“二氧化碳、空氣與水”體系的體積傳質系數。重 點：

了解填料塔的結構，氣液流量的穩定；二氧化碳濃度的正確測定。難 點：

二氧化碳氣敏電極的熟練使用；使傳質處于穩定狀態；塔底液位的恒定。7.精鎦實驗（4學時）基本要求: 掌握雙組分連續精餾塔的實驗原理及測定方法,測定“乙醇與水”體系的全塔效率或等板高度。重 點：

了解精鎦塔的結構；全回流條件下的總板效率或等板高度的測定。

難 點：

非理想物系的理論塔板數的求取。8.干燥曲線測定實驗（4學時）基本要求: 在恒定干燥條件下測定干燥曲線，求出“濕空氣，濕氈與水體系”的臨界含水量及臨界干燥速率；了解稱重傳感器、自動記錄儀和電加熱控溫儀的原理和使用方法。重 點：

恒定干燥條件的建立；濕物料的正確配制和秤量。干燥過程中濕物料的含水量隨時間的變化規律。難 點：

準確掌握濕物料的加入水量；正確調節和使用稱重傳感器。9.仿真實驗（4學時）基本要求: 掌握每個實驗的模擬演示，要求自動評分達到額定標準。重 點：

實驗步驟的正確性，分析模擬實驗數據的合理性。難 點： 準確回答思考題。10.演示實驗（2學時）基本要求: 通過實物實驗的直觀教學，對化工單元設備有一個感性認識，加深對化工原理課程理論的理解。重 點：

掌握單元操作過程中的能量轉換、流動現象。難 點：

能量轉換現象分析。11.實驗儀表（2學時）基本要求: 了解常見儀表的使用原理，熟悉實驗儀器的使用方法和操作步驟。重 點：

熱電阻的測定要點，渦輪流量計的操作范圍。難 點：

干燥數據測定儀的正確使用。12.數據處理（2學時）基本要求: 通過實驗數據處理方法的介紹，掌握數據有效位數、精確度、準確度、誤差、誤差分析及實驗結果的數據處理。重 點：

實驗數據的誤差分析及數據處理。難 點：

實驗數據結果表達法。預修課程：

高等數學、普通物理、物理化學。考試方式： 理論課閉卷考試。

實驗課采用口試結合筆試形式。

考題出自全國《化工原理》專業指導委員會編制的試題庫。參考教材：

1．南京化工大學《化工原理》，化學工業出版社，1995 2．華東化工學院《化工原理》，化學工業出版社，1991 3．天津大學《化工原理》，天津科學技術出版社，1987 4．南京化工大學《化工原理實驗》，東南大學出版社，1996

第五篇：化工原理課程設計教學大綱

化工原理課程設計教學大綱

課程編號：01010102

課程名稱：化工原理課程設計

英文名稱：Design of Chemical Engineering Principle

學時：2周 學分：2 適用專業：化學工程與工藝、高分子材料與工程、材料化學、生物工程、輕化工程、制藥工程、應用化學、藥物制劑

課程性質：必修

授課對象：化學工程與工藝、高分子材料與工程、材料化學、生物工程、輕化工程、制藥工程、應用化學、藥物制劑

執筆人： 曾慶榮 張衛華

先修課程：高等數學、線性代數、大學物理、物理化學、機械制圖等

后續課程：分離工程、化工工藝設計、畢業設計等

編寫日期：2007年2月

修訂日期：2008年2月

一、課程設計性質

化工原理課程設計是一門重要的實踐課程，是綜合運用《化工原理》課程和有關先修課程所學知識，完成以化工單元操作為主的一次設計實踐。通過課程設計，對學生進行設計技能的基本訓練，培養學生綜合運用所學的書本知識解決實際問題的能力，也為畢業設計打下基礎。因此，化工原理課程設計是提高學生實際工作能力的重要教學環節。

二、課程設計的教學目的和任務

化工原理課程設計以“化工原理課程教學基本要求”為依據，達到以下目的：

1、使學生掌握化工設計的基本程序與方法；

2、結合設計課題，培養學生查閱有關技術資料及物性參數的獲取信息能力；

3、通過查閱技術資料，選用設計計算公式，搜集數據，分析工藝參數與結構尺寸間的相互影響，增強學生分析問題、解決問題的能力；

4、對學生進行化工工程設計的基本訓練，使學生了解一般化工工程設計的基本內容與要求；

5、通過編寫設計說明書，提高學生文字表達能力，掌握撰寫技術文件的有關要求；

6、了解一般化工制圖基本要求，對學生進行繪圖基本技能訓練。

三、課程設計的主要內容

化工原理課程設計應以化工單元操作的典型設備為對象，課程設計的題目盡量從科研和生產實際中選題。化工原理課程設計內容包括：

1.設計方案簡介：包括對給定或選定的工藝流程、主要設備的型式進行簡要的論述。2.主要設備的工藝設計計算：包括工藝參數的選定、物料衡算、熱量衡算、設備的工藝尺寸計算及結構設計。

3.典型輔助設備的選型和計算：包括典型輔助設備的主要工藝尺寸計算和設備型號規格的選定。

4.工藝流程圖：以單線圖的形式繪制，標出主要設備和輔助設備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數測量點。

5.主要設備工藝條件圖：包括設備的主要工藝尺寸。

6.編寫設計說明書：掌握設計說明書的編寫方法和格式。包括設計任務書、目錄、設計方案簡介與評述、工藝設計及計算、主要設備設計、工藝流程示意圖（Visio或AutoCAD），電算程序及符號說明，設計結果總匯，設計結果的自我評價和結束語、參考文獻等，要求整個設計內容全部用計算機打字排版、打印（其參見打印文本格式）。設計結果匯總表、參考文獻等內容，并附工藝流程圖和主要設備結構圖。

7.關于計算機的應用：掌握計算機編程計算。特別是優化設計計算，要求學生自編程序，自 己上機操作，在說明書中附上計算框圖，計算機程序及符號說明以及設計說明書的排版、打印。

四、課程設計的題目類型及選題要求

1.精餾塔設計

針對不同物系，雙組分或多組分，常壓或減壓以及篩板、浮閥等不同板型和工藝條件立題。2.吸收塔設計

針對不同的物系，單組分或多組分填料塔或板式塔立題。3.干燥器設計

針對不同物料、不同型式的干燥器立題。4.換熱器設計

針對不同形式換熱器立題。

五、課程設計內容及基本要求

課程設計題目可根據情況選擇一題，題目不同，其具體的相同設計項目也彼此有所差別，但其基本內容和要求大體上是一致的。

1.設計方案的選定

掌握對給定或選定的工藝流程、流程生產條件和設備型式的說明，繪制示意工藝流程圖。2.工藝設計計算

掌握根據選定的方案和規定的任務進行物料衡算、熱量衡算，設備的 3.輔助設備

了解典型輔助設備主要工藝設計尺寸的確定，設備規格型號的選定，匯總工藝尺寸的結果。4.工藝流程圖

掌握以單線圖的形式繪制主體設備工藝條件圖的方法，標出主體設備與輔助設備的物料方向，主要測量控制點。

5.主體設備工藝條件圖

了解主體設備工藝條件圖，圖面應包括設備的主要工藝尺寸，結構技術特性和接管表。6.設計說明書的編寫

掌握設計說明書的編寫方法和格式。包括設計任務書、目錄、中文摘要、前言、設計方案的選擇和論證，工藝設計和計算，工藝流程示意圖（Visio或AutoCAD），電算程序及符號說明，設計結果總匯，設計結果的自我評價和結束語、參考文獻等，要求整個設計內容全部用計算機打字排版、打印（其參見打印文本格式）。

7.關于計算機的應用

掌握計算機編程計算。特別是優化設計計算，要求學生自編程序，自己上機操作，在說明書中附上計算框圖，計算機程序及符號說明以及設計說明書的排版、打印。

六、教學安排及方式

課程設計學時： 2周。

課程設計時間：第五學期(適用于化學工程與工藝、輕化工程、制藥工程、應用化學、藥物制劑、生物工程專業)、第四學期（高分子材料與工程、材料化學專業）。1.下達設計任務書

2.閱讀設計指導書，查閱資料擬定設計程序和進度計劃。

3.查閱文獻，收集有關數據，了解設備配置，安裝和操作的有關知識。4.設計計算，繪圖和編制設計說明書。5.設計考核及評定成績。

考核的內容包括：考勤、計算草稿或筆記、說明書和圖紙的質量，獨立完成設計情況和答辯情況，考核采取個別審定與集中答辯，評議相結合的形式，成績評定按優、良、中、及格和不及格五級分。

七、考核方式

以答辯方式，通過審閱設計說明書和圖紙等，給出綜合成績（按五級分制計）。

八、推薦教材

《化工單元操作及設備課程設計》 匡國柱 史啟才編著，化學工業出版社 2005

九、參考資料

(1)《化工原理》第二版陳敏恒 叢德滋 方圖南編著，化學工業出版社 2002(2)《化工原理》第二版 譚天恩 麥本熙 丁惠華 化學工業出版社 2002(3)《化工原理》 天津大學化工原理教研室編 天津大學出版社 1994(4)《化工原理課程設計》大連理工大學化工原理教研室編 大連理工大學出版社 1996(5)《化工原理課程設計》天津大學化工原理教研室編 天津大學出版社 1995