03《化工原理》Ⅱ课程教学大纲
发布时间:2018年09月28日 10:38 来源: 阅读数:

 

 

 Principles of Chemical Engineering Ⅱ

一、课程基本信息

 时:88    上册48   下册 40

 分:5.5

考核方式:闭卷考试。本课程总评成绩构成:考试卷面成绩占70%,平时成绩占30%

中文简介:化工原理课程是我校化学工程与工艺专业的一门必修课,是综合性技术学科的一个基础组成部分,是学习后继专业课的基础。通过这门课的学习,学生应掌握常见单元操作的基本原理及典型化工单元设备的结构、造型、及工艺尺寸的计算,逐步培养学生的工程观念,提高学生处理工程问题的能力。

二、 教学目的与要求

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。本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,以培养学生分析和解决有关工程实际问题的能力。

本课程强调工程观点、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打下必要的工程知识基础外,对培养学生具有正确的方法论和辨证唯物主义观点也有重要的作用。

 

三、教学方法与手段

    讲授、课堂讨论。

四、 教学内容及目标

 

  教学内容

教学目标

学时

分配

 上册

48

绪论

2

1. 课程的性质、研究对象、任务与基本内容

理解

0.5

2. 课程的特点及学习方法;因次、单位制和单位换算

了解

0.5

3. 物料衡算与能量衡算方法

掌握

1

第一章 流体流动

14

1.流体密度、压力表示方法、流体静力学方程推导、流体静力学方程的应用。

掌握

2

2.流体流动基本概念、质量衡算-连续性方程、机械能衡算方程推导与应用

掌握

3

3.流动形态的基本概念、管内流动的分析、边界层与边界层分离

了解

1

4.沿程损失的计算通式及其用于层流、量纲分析法、湍流的摩擦系数、非圆形管内的沿程损失、局部损失、管内流动总阻力损失的计算

掌握

3

5.简单管路特点与计算、复杂管路特点与计算

掌握

3

6.变压头的流量计与变截面流量计结构、工作原理与使用

掌握

2

重点与难点: 重点是流体静力学方程式、连续性方程式柏努利方程式和机械能衡算的内容及其应用

难点是管路阻力的计算、机械能衡算式理解和应用

衡量学习是否达到目标的标准;能用静力学方程进行测压元件的计算,能用机械能衡算关系式进行测流元件计算与管路阻力损失计算。能独立完成课后习题

第二章 流体输送设备

6

1.离心泵的操作原理与构造、离心泵的理论压头与实际压头、离心泵的主要性能参数、离心泵的特性曲线及其应用、离心泵的工作点与流量调节、离心泵的安装高度、离心泵的类型、选用、安装与操作。

掌握

4

2.往复泵、旋转泵、计量泵、旋涡泵

了解

1

3.通风机、鼓风机、压缩机和真空泵

了解

1

重点与难点: 重点是离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线与管路特性曲线的应用。

难点:管路计算

衡量学习是否达到目标的标准;能正确使用离心泵,能结合离心泵特性曲线与管路特性曲线进行流体管路输送的计算。能独立完成课后习题

第三章非均相物系的分离

8

1.颗粒的特性、颗粒群的特性、筛分

了解

1

2.重力沉降原理、重力沉降分离设备、离心沉降原理、离心沉降分离设备

掌握

2

3.滤饼过滤、过滤介质、过滤设备、过滤基本理论、衡压过滤方程、过滤常数测定、滤饼洗涤、过滤机生产能力。

掌握

4

4.流化床形态、流化床主要特性、起始流化速度、带出速度

理解

1

重点与难点: 重点是离心沉降速度、沉降室的计算,过滤计算

难点是过滤基本方程式推导

衡量学习是否达到目标的标准;能计算沉降速度,会沉降室、恒压板框过滤机的计算。能独立完成课后习题

第四章 传热

12

1.传热在工业生产中的应用、传热的三种基本方式、传热速率与热阻。

理解

1

2.傅里叶定律、热传导、平壁的稳定热传导、圆筒壁的稳定热传导。

掌握

2

3.两流体通过间壁传热分析、传热速率与传热系数、传热温差与热量衡算、平均温差、传热效率与传热单元数法、壁温计算。

掌握

4

4.给热系数的影响因素和数值范围、给热系数与量纲分析、流体作强制对流的给热系数、流体作自然对流的给热系数、蒸汽冷凝时的给热系数、液体沸腾时的给热系数。

了解

2

5.物体的发射能力与斯蒂芬-波尔茨曼定律、克希夫定律、两固体间的相互辐射

理解

2

6.换热器的类型和特征;列管式换热器的基本型式和设计计算;强化传热过程的途径

了解

1

重点与难点: 重点是热传导、热对流计算,换热器的计算

难点是换热器的计算、给热系数计算

衡量学习是否达到目标的标准;能对套管式换热器、列管式换热器进行设计计算与操作定性分析;能独立完成课后习题

第五章 蒸发

6

1.蒸发基本流程、单效蒸发物料衡算与热量衡算、传热面积计算、温差损失、沸点升高与杜林规则

2

2.多效蒸发流程、蒸发器的生产能力、生产强度与效率、多效蒸发的计算、提高经济程度的措施

2

3.蒸发器的结构与特点、蒸发器辅助设备、蒸发器生产强度

2

重点与难点;单效蒸发的物料衡算、热量衡算、传热面积计算

衡量学习是否达到目标的标准;能进行单效蒸发的计算,能独立完成课后习题

下册

40

第六章 吸收

12

1.相组成表示、传质速率、分子扩散与菲克定律;气相中的稳定分子扩散--等分子反向扩散和一组分通过另一停滞组分的扩散;液相中的稳定分子扩散;扩散系数

掌握

2

2.吸收操作的依据、分类和流程吸收过程的相平衡;亨利定律;相平衡曲线;吸收剂的选择;双膜理论。界面浓度、总吸收系数及相应的吸收速率方程式;气膜阻力和液膜阻力;吸收过程的气相控制和液相控制。

掌握

3

3.填料吸收塔的物料衡算和操作线方程式;吸收剂进口浓度和最高允许浓度;最小液气比;操作液气比和吸收剂用量的确定

掌握

3

4.填料层高度的计算方法--传质单元、传质单元高度和传质单元数的计算;吸收操作型问题的分析方法与计算

掌握

3

5.多组分吸收、化学吸收、非等温吸收。

了解

1

重点与难点: 重点是吸收过程及基本理论、吸收塔的计算

难点: 吸收塔的计算

衡量学习是否达到目标的标准:能对吸收塔进行设计计算与操作定性分析;能独立完成课后习题

第七章 蒸馏

12

1.双组分溶液的汽液平衡 拉乌尔定律和相律;理想溶液和非理想溶液;双组分理想溶液汽液平衡相图--t-x-y图和x-y图;泡点方程和露点方程;挥发度和相对挥发度;以相对挥发度表示的相平衡方程式。

掌握

2

2.蒸馏操作在化工生产中的应用;蒸馏过程的依据和分类。精馏原理;多次部分汽化和多次部分冷凝;精馏塔和精馏操作流程;精馏段和回流的作用;提馏段和再沸器的作用。

掌握

2

3.双组分连续精馏塔的计算 理论板的概念及衡摩尔流假定;全塔物料衡算;精馏段和提馏段的物料衡算--操作线方程的推导;进料热状况的影响--进料段的物料衡算和热量衡算、q线方程式及不同进料状态下q线的特征

掌握

2

4.理论塔板数的计算方法--逐板计算法和图解法;回流比的确定及其对理论板数的影响--全回流和最少理论板数、最少回流比、适宜回流比;简捷法求理论板数

掌握

3

5.全塔效率与单板效率;塔高和塔径计算;精馏塔操作型问题的分析方法与计算

掌握

2

6.间歇蒸馏、恒沸蒸馏、萃取蒸馏和反应蒸馏。

了解

1

重点与难点: 重点是二元物系的汽液相平衡和二元连续精馏计算

难点是二元连续精馏计算

衡量学习是否达到目标的标准:能对蒸馏塔进行设计计算与操作定性分析;能独立完成课后习题

第八章 蒸馏和吸收塔设备

3

1.板式塔的结构和特点、板式塔的水力学性能、板效率。

了解

1.5

2.填料塔与填料、填料塔的水力学性能和传质性能、设备比较与选用

掌握

1.5

重点与难点: 重点塔结构、水力学性能

难点是:塔板设计计算

衡量学习是否达到目标的标准:能计算板式塔的负荷性能曲线和吸收塔的水力学性能曲线;能独立完成课后习题

第九章 萃取

6

1.萃取基本概念、三角形相图、萃取剂选择

了解

2

2.单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取、萃取过程的流程和计算

掌握

2

3.重力流动萃取塔、输入机械能量萃取塔、萃取设备选用

理解

2

重点与难点:三角形相图在萃取计算中应用、单级萃取计算

衡量学习是否达到目标的标准:会单级萃取的计算;能独立完成课后习题

第十章 干燥

7

1.湿空气的性质、空气湿度图、湿度图的用法

理解

2

2.湿物料的含水率的表示方法、空气干燥器的物料衡算、空气干燥器的热量衡算、干燥过程图解。

掌握

2

3.水分在空气与物料间的平衡关系、恒定干燥条件下的干燥速度、恒定干燥条件下的恒速阶段干燥时间的计算、恒定干燥条件下的降速干燥阶段干燥时间的计算。

掌握

2

4.各种形式的干燥器

了解

1

重点与难点: 重点空气湿度图及应用、干燥机理、干燥速率及干燥时间的计算

难点:干燥机理、干燥速率及干燥时间的计算

衡量学习是否达到目标的标准:会湿空气性质的计算与干燥过程的计算;能独立完成课后习题

 

 

高分子、应用化学、材料化学等专业72学时分配

  教学内容

学时分配

绪论

2

第一章  流体流动

14

第二章  流体输送设备

6

第三章  非均相物系的分离

6

第四章  传热

12

第六章  吸收

12

第七章  蒸馏

12

第八章  蒸馏和吸收塔设备

3

第十章  干燥

5

五、推荐教材和教学参考资源

使用教程

[1] 谭天恩、周明华等. 化工原理(上、下册)第四版. 北京:化学工业出版社,2013.

教学参考资源

[1] 赵汝溥、管国锋. 化工原理. 北京:化学工业出版社,1999.

[2] 陈敏恒、丛德滋等. 化工原理. 北京:化学工业出版社,2001.

[3] 赵文、王晓红等. 化工原理. 石油大学出版社,2001.

[4] 蒋维钧等,《化工原理》(上、下册),化学工业出版社,1994年;

[5] W.L.McCabe, et.al., Unit Operations of Chemical Engineering, 1985

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

 

 

 

 

 

         

大纲修订人:胡福田                       修订日期:2018.1.18

 

大纲审定人:                             审定日期:

 

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