第一篇：化工原理教學大綱(54學時)

化工原理課程教學大綱（Ⅰ）

課程中文名稱：化工原理（上、下）課程英文名稱：The Principle of Chemical

Engineering 課程類別：院級公共課

課程編號:0811100017，0811100018 課程歸屬單位：化學工程學院 制定時間： 2010年9月

一、課程的性質、任務

1．課程的性質、任務

《化工原理》屬工科學科，是化學工程、化工工藝類及其相近專業的一門主干課。該課程用自然科學的原理考查、解釋和處理工程實際問題。其研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究。本課程強調對學生工程觀點、定量運算、實驗技能和設計能力的訓練，強調理論與實際的結合，以提高學生分析問題、解決問題的能力。

2．教學的基本要求

學生在學習該門課程后，應具備以下兩方面的能力：一是熟悉現有生產過程中的各種單元操作；二是具備分析和解決單元操作中各種問題的能力，即在科學研究和生產實踐中對設備應具有操作管理、設計、強化與過程開發的本領。

3．適用專業與學時數

適用專業：化學工程、過程裝備與控制、環境工程、食品科學與工程、生物工程、制藥工程； 總學時：108學時，其中課堂教學80學時，實驗28學時。學分：8 4．本課程與其它課程關系

本課程教學包括三個主要教學環節：課堂教學、實驗教學和課程設計。《化工原理》是化學工程、化工工藝類及其相近專業的一門主干課。為學生在具備了必要的高等數學、物理、物理化學、計算技術等基礎知識之后必修的技術基礎課。在相應專業的教學計劃中起到為自然學科與應用學科搭橋的作用。

5．推薦教材及參考書

推薦教材：譚天恩、竇梅、周明華.《化工原理》.北京：化學工業出版社，2007.參考書目：

[1]陳敏恒.《化工原理》.北京：化學工業出版脅社，2006。[2]（英）J．M．柯爾森等.《化學工程》（中譯本）.北京：化學工業出版脅社，1983。[3]吳望一.《流體力學》.大學出版社，1982。

[4]戴千策、陳敏恒.《化工流體力學》.北京：化學工業出版，2004。

[5]《化學工程手冊》編輯委員會.《化學工程手冊》.北京：化學工業出版社，2005。[6]國家醫藥管理局上海醫藥設計院.《化學工藝設計手冊》.北京：化學工業出版社，2002。[7]上海化工學院等編.《化學工程》.北京：化學工業出版社，1980。[8]上海化工學院等編.《基礎化學工程》.上海：上海科學技術出版社，1980.[9]（美）N．P．CHOPEY.《化學工程計算手冊》（中譯本）.大連：大連工學院出版社，1986。

6．主要教學方法與媒體要求

課堂講授為主，討論、自學、設備實物或模型現場教學、計算機輔助教學為輔。

二、各章教學內容和要求

緒論（2學時）1．基本內容和要求：

1.課程性質 2.單位換算 3.物料衡算 4.熱量衡算

2．教學重點及難點：

1.單位換算 2.物料衡算 3.熱量衡算

第一章 流體流動（12學時）1．基本內容和要求：

1.流體靜止基本方程及應用；

2.流體流動基本方程及應用；

3.流動型態及判斷，管內流動分析，端流特性，邊界層概念； 4.管內流動的阻力損失及其計算，因次分析方法； 5.簡單管路、分支管路的計算；

6.流量測量； 7.非牛頓型流體的概念。

2．教學重點及難點：

1.流體靜力學平衡方程及其應用 2.連續性方程及其應用 3.柏努利方程及其應用 4.層流和湍流的基本特征與判別 5.流動阻力計算

6.簡單管路與復雜管路設計型問題和操作型問題的定量計算 7.管路操作型問題的定性分析。

第二章 流體輸送機械（6學時）1．基本內容和要求：

1.離心泵理論壓頭和實際壓頭(揚程〉

2.特性曲線和泵的選用計算 3.工作點與流量調節 4.氣縛與汽蝕現象 5.安裝高度

6.離心風機

7.特性曲線和風機選用計算；

8.其他常用流體輸送機械介紹。

2．教學重點及難點：

1.離心泵主要特性參數 2.特性曲線 3.安裝高度 4.工作點與流量調節 5.離心泵選用、安裝與操作

6.流體輸送設計型和操作型問題的定量計算 7.流體輸送操作型問題的定性分析。

第三章 機械分離（4學時）1．基本內容和要求：

1.篩分。2.重力沉降原理及設備； 3.離心沉降原理及設備； 4.過濾基本方程及應用

5.板框壓濾機、轉筒真空過濾機及計算；

6.離心機介紹。

2．教學重點及難點：

1.過濾基本方程及其應用

2.間歇過濾機的最佳生產周期的定量計算 3.重力沉降與離心沉降基本公式 4.旋風分離器結構、工作原理。5.顆粒分級概念 6.粒級效率的概念。

第五章 傳熱（12學時）1．基本內容和要求：

1.熱傳導：傅立葉定律及其在一維穩定導熱中的應用

2.兩流體間壁傳熱的分析及計算

3.牛頓冷卻定律

4.傳熱速率方程與熱量衡算式 5.平均溫度差計算 6.壁溫的計算；

7.對流傳熱系數及其主要影響因素

8.對流傳熱系數的確定方法

9.輻射傳熱基本知識

10.兩固體間輻射傳熱計算，11.加熱和冷卻方法

2．教學重點及難點：

1.傅立葉定律

2.對流給熱方程及對流給熱系數 3.傳熱速率方程 4.熱量衡算方程 5.總傳熱系數

6.傳熱的設計型和操作型問題定量計算 7.傳熱操作型問題定性分析 8.換熱器優化設計概念 9.強化傳熱過程的途徑

10.列管換熱器結構、工藝計算與選型

第六章 傳熱設備（2學時）1．基本內容和要求：

1.常用傳熱設備的介紹 2.傳熱的強化與削弱

3.套管式、列管式熱交換器的計算。

第七章 蒸發（2學時）1．基本內容和要求：

1.單效蒸發的計算 2.蒸發設備中的溫度差損失 3.真空蒸發、多效蒸發及流程介紹 4.常用蒸發設備介紹。

2．教學重點及難點：

1.溶液沸點升高與杜林規則 2.單效蒸發原理及計算 3.提高加熱蒸汽經濟程度的措施 4.蒸發器的結構及選用

第八章 傳質過程導論（2學時）1．基本內容和要求：

1.相組成表示法 2.分子擴散和費克定律

3.等分子反向擴散和通過靜止組分的單向擴散 4.擴散系數 5.湍流流體中的擴散

6.對流傳質，相際傳質，傳質速率和傳質系數 7.常用傳質單元操作及設備。

2．教學重點及難點：

1.相組成表示法 2.分子擴散和費克定律

3.等分子反向擴散和通過靜止組分的單向擴散

第九章 吸收（12學時）

1．基本內容和要求：

1.氣體在液體中的溶解度、亨利定律 2.雙膜模型及傳質速率方程 3.低濃度氣體填料吸收塔計算； 4.高濃度氣體填料吸收塔計算 5.傳質單元高度和傳質單元數的計算 6.解吸。

2．教學重點及難點：

1.費克定律

2.等摩爾反向擴散和單向擴散 3.吸收與解吸的物料衡算 4.操作線方程

5.傳質推動力及其圖示方法

6.吸收塔和解吸塔的設計型與操作型問題的定量計算 7.吸收塔和解吸塔操作型問題定性分析

第十章 蒸餾（10學時）1．基本內容和要求：

1.二元物系的汽液平衡； 2.簡單蒸餾

3.平衡蒸餾和平衡級概念； 4.精餾原理 5.理論板概念

6.理論板數的圖解法和逐板計算法 7.塔板效率 8.等板高度；

9.回流比的影響及其選擇 10.水蒸氣蒸餾，間歇蒸餾。

2．教學重點及難點：

1.二元理想溶液汽液相平衡關系及圖示 2.精餾過程物料衡算 3.操作線方程 4.q線方程

5.最小回流比的計算

6.回流比、進料狀況等參數對精餾過程的影響 7.理論塔板數計算 8.精餾操作型問題定性分析

第十一章 氣液傳質設備（2學時）1．基本內容和要求：

1.常用板式塔介紹

2.篩板塔水力學性能及設備結構的工藝尺寸設計方法，板效率

3.填料塔，常用填料及其性能

4.填料塔水力學性能。

2．教學重點及難點：

1.板式塔水力學性能 2.塔板結構尺寸的常規設計

3.塔板結構尺寸的新設計方法（負荷性能圖法）4.負荷性能圖的繪制。

第十二章 萃取（2學時）1．基本內容和要求：

1.三角形相圖及在單級萃取中的應用；

2.單級萃取流程和計算

3.萃取設備。

2．教學重點及難點：

1.三角形相圖、物料衡算與杠桿定律 2.部分互溶物系的相平衡、分配系數與選擇性系數

3.單級萃取，多級錯流、多級逆流萃取的物料衡算與平衡關系。

第十三章 干燥（10學時）1．基本內容和要求：

1.空氣的性質及濕度圖

2.干燥器的物料衡算及熱量衡算

3.濕分在氣~固兩相間的平衡，氣~固或氣~液兩相間的熱、質傳遞 4.恒定干燥條件下的干燥速度和干燥時間的計算，5.常用干燥設備。

2．教學重點及難點：

1.濕空氣的性質與計算 2.干燥過程物料衡算

3.熱量衡算；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間的計算 4.提高干燥器熱效率的措施 5.常用干燥器的結構與原理

第十四章 其它傳質分離過程（2學時）1．基本內容和要求：

1.超臨界流體萃取 2.吸附 3.膜分離

2．教學重點及難點：

1.超臨界流體萃取 2.膜分離 說明：

（1）課堂教學包括自學、討論課、習題課和各種形象教學(電教、實驗室和工廠參觀)等提倡靈活多樣的、理論聯系實際的教學方法。

（2）本課程的課內外學時比例為1：1.5－1：2

三、實踐教學內容與要求

Ⅰ.實驗教學 1．實驗教學內容

1、具體內容：

必做實驗六個：

實驗一 流體流動阻力的測定(4學時)實驗任務：

1.測定水在不同流速下通過直管的阻力損失，標繪摩擦因數——雷諾數的關系曲線，并繪制出“公認”的關系曲線以作比較。2.測定閘閥的局部阻力，確定該管件的阻力系數。

實驗二 液體流量計校正(3學時)實驗任務：

測定孔板式流量計及渦輪式流量計的流量系數及儀表常數

實驗三 離心泵性能曲線測定(3學時)實驗任務：

測定并繪制離心泵的特性曲線

實驗四 流體阻力與離心泵聯合實驗(10學時)實驗任務：

1.測定直管摩擦阻力系數；

2.測定閥門的局部阻力系數；

3.測量離心泵在恒定轉數下的特性曲線，并確定其最佳工作范圍。

（說明：實驗四含蓋實驗一、二、三的內容，選做實驗四或選做實驗一、二、三的內容均可，其它實驗為必做實驗。）

實驗五 套管換熱器傳熱實驗(4學時)實驗任務：

1.測定空氣與水蒸汽經套管換熱器間壁傳熱時的總傳熱系數。2.測定空氣在圓形光滑管中作湍流流動時的對流傳熱準數關聯式。3.測定空氣在螺旋管中作湍流流動時的對流傳熱準數關聯式。

實驗六 篩板精餾塔性能實驗(5學時)實驗任務：

1.熟悉連續精餾裝置的基本流程及操作方法。

2.測定篩板精餾塔在一定操作條件下的全塔效率和個別塔板的板效率。實驗七 干燥速率曲線測定(4學時)實驗任務：

1.測定物料在恒定干燥條件下的干燥曲線并將其轉換成干燥速率曲線。2.確定物料的臨界含水量和平衡水分。

演示實驗2個：

演示實驗

（一）(2學時)實驗內容：包括雷諾實驗裝置、邊界層儀演示實驗、旋風分離器、過濾常數測定

演示實驗

（二）(3學時)實驗內容：篩板塔實驗裝置、填料吸收實驗、板式塔水力學實驗裝置.2．教學目的

通過實驗教學學生應能鞏固和加深對課堂教學內容的理解，并能得到化工實驗技能的基本訓練。

3．教學要求：

進行每一個實驗應包含如下四個環節：

實驗預習——理解實驗原理，確定實驗方案，寫出預習報告；

實驗操作——掌握有關測量儀表的使用方法并了解其安裝注意事項，操作參數的調節與穩定，實驗現象的觀察與分析，正確讀取實驗數據；

數據處理——實驗數據的整理和計算，實驗結果的圖示或關聯；

實驗報告——實驗原理，流程簡圖，操作要點，數據圖表（附計算示例），主要結論，實驗結果的分析討論。

II、課程設計

課程設計是綜合應用本門課程和有關先修課程所學知識,完成以單元操作為主的一次設計實踐。通過課程設計使學生掌握化工設計的基本程序和方法，并在查閱技術資料，選用公式和數據，用簡潔文字、圖表表達設計結果及制圖能力等方面得到一次基本訓練。在設計過程中應培養學生樹立正確的設計思想和實事求是、嚴肅負責的工作作風。其基本內容為：

（1）、設計方案簡介：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：物料衡算，工藝參數的選定，設備的結構設計和工藝尺寸的設計計算，（3）、輔助設備的選型：典型輔助設備主要工藝尺寸的計算。設備規格型號的選定；

（4）、工藝流程圖:以單線圖的形式繪制，標出主體設備與輔助設備的物料方向、物流量、能流、主要測量點；

（5）、主要設備的工藝條件圖:圖面應包括設備的主要工藝尺寸。技術特性表和接管表;（6）、設計說明書內容:設計任務書;目錄；設計方案簡介,工藝計算及主要設備設計;輔助設備的計算和選型;設計結果匯總；設計評述;參考資料。

課程設計時間為兩周。

設計題目在傳熱、蒸發、吸收、精餾和干燥等單元操作中選題。

設計任務書對設計范圍要明確，控制設計計算量和繪圖量各占一周，每周按課內學時18-20學時計，以此控制對設計范圍的要求。

第二篇：化工原理D(64學時)教學大綱

《化工原理D（64學時）》教學大綱

398-403 英文名稱：Principle of Chemical Engineering 學

分：4

學

時：64 學時

理論學時：48學時

實驗學時：16 學時 先修課程：高等數學、普通物理、物理化學、無機化學、有機化學 適用專業：自動化、輕化工程、化學等專業

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（14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（6學時）

1．離心泵的結構和工作原理

葉輪的構造及其類型

泵殼的作用

氣縛現象與灌泵 2．離心泵的性能參數和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。3．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 4．離心泵的安裝和選型

汽蝕現象

安裝高度

離心泵的類型

離心泵的選型 5．其他類型的流體輸送機械

往復泵

風機 基本要求：

掌握離心泵的性能參數、泵的特性曲線、工作點和流量調節；了解離心泵安裝高度的確定原則；正確選用離心泵的型號。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：

離心泵的工作點的改變;離心泵安裝高度的計算。

第三章 傳熱及換熱器（12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．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

5．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 液 體 蒸 餾（12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 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。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。

第六章 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。

實驗教學：

1.流體流動阻力測定實驗（4學時）

綜合性實驗

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使用。

2.離心泵性能特性曲線測定實驗（４學時）

綜合性實驗 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；扭矩儀及壓差傳感器的正確讀數。

3.對流給熱系數測定實驗（4學時）

綜合性實驗

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。

4.精餾實驗（4學時）

綜合性實驗 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：

了解精餾塔的結構；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。

考核方式：

理論課閉卷考試，實驗成績結合實驗操作和實驗報告得到。總平成績結合理論考試和實驗成績得到。

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．陳敏恒,叢德滋,方圖南,齊鳴齋.《化工原理》上冊(第二版),化學工業出版社，1999 2．陳敏恒,叢德滋,方圖南,齊鳴齋.《化工原理》下冊(第二版)，化學工業出版社，2000 3．柴誠敬,張國亮.《化工流體流動與傳熱》，化學工業出版社，2000 4．賈紹義,柴誠敬.《化工傳質與分離過程》，化學工業出版社，2001 5.馮暉,居沈貴,夏毅.《化工原理實驗》，東南大學出版社，2003 6.管國鋒,趙汝溥.《化工原理》(第二版)，化學工業出版社，2003

第三篇：《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。

第四篇：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%）。

第五篇：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