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《化工原理》课程教学大纲
2017-07-07 17:07   审核人:   (浏览次数:)

 

课程编号:10412911040112

课程类别:学科基础

先修课程:高等数学、大学物理学、物理化学、化工设备设计基础

授课专业:化学工艺、林产化工、化工制药、化工过程装备与控制、能源化工

轻化工程、制糖工程、生物工程

学时数: 108/100     学分数:  6/5

 

一、课程性质、教学目的及任务

化工原理课程属化学工程技术科学学科,是化工类及相近专业必修的一门化工基础技术课程,是基础课程到专业课程学习的桥梁。

课程的主要任务是用自然科学方法考察、解释和处理化工生产中单元操作的基本原理、典型设备及其计算(包括选型)方法,培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。

课程强调工程观点、定量计算和工程设计(研究)能力的训练,强调处理工程问题的方法论,强调理论与实践的结合,除了为后续课程的学习及毕业环节等打下必要的工程知识基础外,对培养学生具备正确的方法论,应用能力也有重要的作用。

 

二、课程基本要求

通过课程学习,掌握常用、典型单元操作原理,主要设备结构、工艺设计计算,设备选型及运行安装要点。通过课程学习,能够分析并解决常见单元操作的基本问题,包括安装、运行等实际工程问题。

课程包括课堂讲授、学生自学、讨论课、实验教学、习题课、答疑、期中测验和期末考试等,通过上述教学步骤,对学生进行思想品德和知识能力两方面的培养。

(一)、思想品德方面:

1、通过课堂讲授、习题课、讨论课、课外作业以及化工原理实验、课程设计、认识实习(另见有关教学大纲)的系统训练,培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风。

2、通过本课程的学习,使学生了解我国化工及其相关行业的发展以及与发达国家的差距,激发学生热爱祖国化工事业并为之献身的精神,树立正确的学习态度。

(二)、知识与能力方面:

1、通过本课程知识系统的学习,培养学生的工程观点和解决工程实际问题的能力,包括进行工程计算的能力,正确运用工程图表的能力和运用技术经济观点分析、解决工程实际问题的能力。

2、通过本课程方法论的学习,如数学模型方法、实验研究方法、微元分析方法、物料(热量)衡算方法、试差计算方法和图解计算方法等,使学生具备在不同场合选用不同方法处理工程问题的能力。

3、通过对单元操作基本原理、过程计算和典型设备的讲授,培养学生从过程的基本原理出发,观察、分析、综合、归纳众多影响因素,从中找出问题的主要方面,运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力。

通过本课程学习,培养学生的自学能力和独立工作能力,能根据所处理问题的需要,寻找、阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。

课程的课堂教学108/100学时,实验教学40/25学时,

 

三、课程教学内容及学时分配(各章学时由任课教师根据各学期排课情况进行适当调整)

 

(上册)

绪论   (3学时):简要介绍化工生产过程及其在国民经济中的地位,重点介绍化工原理课程的性质、内容及任务,单元操作在生产中的重要性及普遍性。

 

第一章   流体流动(13学时)

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有:

1、流体静力学基本方程及其应用;

2、连续性方程式;

3、柏努利方程式及其应用;

4、能量守恒及应用;

5、流体在管内的流动阻力;

6、流动边界层;

7、管路计算。

要求一般理解与掌握的内容有:

8、因次分析方法

难点:能量守衡  控制体的选取  因次分析方法  边界层概念等。

本章习题及讨论课

第二章   流体输送机械(8学时)

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有:

1 离心泵工作原理、气缚现象、主要特性参数与特性曲线、影响泵性能的因素、气蚀现象与安装高度、泵的工作点及其流量调节; 

要求一般理解与掌握的内容有:

2、各种流体输送机械的介绍。

难点:离心泵工作原理与气缚现象、气蚀现象与离心泵的安装高度等。

本章习题及讨论课

 

第四章   流体通过颗粒层的流动(6学时)

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有:

1、重力沉降速度、降尘室的计算;

2、离心分离因素、旋风分离器的主要结构、操作原理、性能;

3、恒压过滤方程式;

4、过滤机的生产能力;

要求一般理解与掌握的内容有:

5 典型过滤设备; 

6 各种离心机简介、流化设备简介等。 

难点:过滤基本方程式推导  过滤常数的测定等

 

第五章   颗粒的沉降与流态化(3学时)

深刻理解与熟练掌握:颗粒的沉降、降尘室、旋风分离器。

一般掌握或了解:流体绕流的概念。

第四、第五章习题及讨论课

第六章   传热(12学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1、平壁的稳定热传导;

2、圆筒壁的稳定热传导;

3、传热过程计算:平均温度差法;

4、影响对流传热系数的因素、流体有相变时的对流传热系数;

5、两固体间的辐射传热;

要求一般理解与掌握的内容有:

6、换热器类型,典型换热器结构;

7、列管式换热器的设计和选用;

8、间壁式换热器的比较和传热的强化途径。

难点:1、对流传热机理分析;

2、牛顿冷却定律;

3、对流传热系数及其主要影响因素;

4、因次分析方法解决对流传热系数的计算等。

本章习题及讨论课

 

第七章  蒸发(6学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1、溶液的沸点和温度差损失;

2、单效蒸发的计算(物料与热量衡算,总传热系数,传热面积);

3、蒸发器的生产能力和生产强度。

要求一般理解与掌握的内容有:

4、多效蒸发的操作流程;

5、多效蒸发与单效蒸发的经济性比较。

难点:蒸发过程的经济性。

上册总复习(3学时)

 

(下册)

第八章   吸收(12学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1、气体溶解度、亨利定律;

2、吸收过程机理、双膜理论;

3、吸收系数概念和吸收速率方程;

4、吸收塔的物料衡算与操作线方程;

5、最小液气比与吸收剂用量的确定;

6、填料层高度的计算:传质单元高度和传质单元数求法;

要求一般理解与掌握的内容有:

7 理论板层数的计算; 

8 吸收系数经验关联式; 

9 脱吸; 

10、其它条件下的吸收。

难点:1 相平衡关系; 

2 传质机理和吸收速率; 

3 传质单元高度和传质单元数的确定。 

 

第九章   精馏(12学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1、平衡蒸馏与简单蒸馏

2、双组分理想溶液的气液相平衡关系及有关公式(拉乌尔定律,相对挥发度);

3、精馏过程原理和条件;

4、理论板概念和恒摩尔流假定;

5、物料衡算和操作线方程;

6、进料热状况的影响;

7、理论板数的确定;

8、回流比的影响与选择;

9、精馏塔的操作与调节;

要求一般理解与掌握的内容有:

10、间歇精馏;

11、特殊精馏。

难点:1、气液相平衡;

2、相平衡图;

3、精馏过程原理和条件;

4、进料热状况的影响。

 

第十章   蒸馏和吸收塔设备(6学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1、塔板类型;

2、板式塔的流体力学性能;

3、塔高、塔径的确定;

4、塔板负荷性能图

要求一般理解与掌握的内容有:

5、浮阀塔设计;

6、塔板效率;

7、填料类型和特性;

8、填料塔的流体力学性能。

难点:塔板负荷性能图等。

 

第十一章   液—液萃取(9学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1、组成在三角形相图上的表示方法;

2、液-液相平衡在三角形相图上的表示;

3、萃取过程在三角形相图上的表示;

4、单级萃取的计算;

要求一般理解与掌握的内容有:

5、多级萃取流程;

6、萃取设备。

难点:三角形相图的应用。

 

第十四章   干燥(9学时)

要求深刻理解与掌握的内容有:

1 湿空气性质和湿焓图; 

2 湿物料湿含量的表示方法: 

3、干燥系统的物料衡算;

4、干燥系统的热量衡算;

5、物料水分的表示:平衡水分和自由水分、结合水分和非结合水分;

6、干燥速率关系:干燥曲线、恒定干燥阶段、降速干燥阶段的临界含水量;

7、一定干燥条件下干燥时间计算。

要求一般理解与掌握的内容有:

8、各种干燥设备。          

难点:1 湿空气湿焓图; 

2 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系; 

3 平衡水分和自由水分、结合水分和非结合水分的概念; 

4 恒速与降速干燥、临界含水量等。 

 

第十五章   其它分离过程(3学时)

本章要求学生作一般性了解,其内容有:

1、结晶;

2、膜分离;

3、超临界萃取等。

下册总复习(3学时)

 

四、教学方法及手段

方法:采取课堂讲授、提问、引导相结合;尽量以教师的科研及生产实际应用的例子以丰富课程教学内容,提高学生的学习积极性;课堂教学与实验、实习教学相结合,课堂教学与实验、实习仿真相结合,以提高趣味性及参与性,充分调动学生的学习积极性。

手段:多媒体教学,在多媒体教室采用电子课件进行课堂讲授;。

 

五、考核及成绩评定方式

期末考试为闭卷统考(相同教材、相同学时),总成绩的评定按照期末考试60%,平时成绩(根据上课考勤、提问、平时测验综合评定)40%标准执行。

 

六、教材及教学参考书

 

教材:陈敏恒主编,《化工原理》(第四版—上、下册),化学工业出版社,2015

[1]  王志魁主编,《化工原理》,化学工业出版社,2010

[2] 谭天恩等,《化工原理》(上、下册),化学工业出版社,2013

[3]  姚玉英主编,化工原理(上、下册),(新版),天津大学出版社,2010

[4] 蒋维钧等,《化工原理》(上、下册),清华大学出版社,2012

[5] W.L.McCabe, et.al., Unit Operations of ChemicalEngineering, 2004

[6] J.M.Colsone, et.al., Chemical Engineering, Vol.2,Third edition, 1987

 

 

2016111

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