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1、 精美文档 1 化工原理教学大纲 英文名称：Principles of Chemical Engineering 课程编码：03101 学分：8 参考学时：133 实验学时：22 上机学时：20 适用专业：应用化学 大纲执笔人：李发永、段红玲 系（教研室）主任：李发永 一、课程目标 化工原理是化学工程学科中的基础部分，是应用化学专业的一门技术基础课。本课程的主要任务是研究石油化工生产中具有共同规律的各种单元过程的基本原理、典型的设备结构、性能与操作原理；研究单元过程及其典型设备的计算方法；通过各种单元过程的操作因素分析，寻找适宜的操作条件，探索强化过程的方向及改进设备的途径。通过本课程的学习，
2、要使学生掌握流体流动、流体输送、传热、吸收、蒸馏、萃取等单元操作的基本原理及典型设备的设计计算方法，为进一步学习专业课程及从事工程实践奠定必要的理论基础。同时，要求通过各个教学环节培养学生的工程观点，使学生理解流体流动、传热与传质的共性与特殊性，提高分析和解决化工实际问题的能力。二、基本要求 本课程在教学计划中是一门具有承上启下作用的技术基础课，由于课程内容的需要，学生必须预修：高等数学、物理、物理化学、机械制图和算法语言等课程。因为本课程主要研究石油、化工生产中（在轻工、医药、冶金和原子能工业中也有应用）具有共同规律的单元过程，其中包括基本原理及计算方法，为后续的专业课如石油炼制工程以及实际
3、工作打下基础，本课程应放在基础课授课之后，专业课进行之前。学生从牢固掌握基本理论到运用这些理论解决工程实际问题，必须经过锻炼和实践过程。所以，本课程虽以课堂教学为主，但应辅以下列必不可少的教学环节：在学习本课程之前应先进行认识实习；在讲授本课程同时应进行习题课、演示课、实验课；并且应完成一定数量的课外作业。通过批改作业、测验和考试等方式以及后续的化工原理课程设计来检查和巩固教学效果。运用电子计算机计算部分计算量较大的习题（如管路、换热设备、精馏过程的计算等。）三、教学内容与学时分配建议 绪论 讲课 2 学时 化工过程与单元操作、单位与单位换算、物料衡算、热量衡算 第一章 流体流动 讲课 16
4、学时 实验 6 学时 第一节 流体及其主要物理性质 第二节 流体静力学 流体的静压强、流体静力学基本方程式、流体静力学基本方程式的应用 第三节 流体动力学 概述、物料衡算连续性方程、总能量衡算、机械能衡算柏努利方程 第四节 流体在管内的流动阻力 流体流动型态、边界层概念、直管阻力损失和局部阻力损失及其计算 第五节 管路计算 简单管路计算、复杂管路计算要点 第六节 流量测量 孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计、测速管 第二章 流体输送机械 讲课 10 学时实验 2 学时 精美文档 2 第一节 液体输送机械 离心泵的操作原理、构造与类型、离心泵的主要性能参数、离心泵的理论压头与实际压头、离心泵的
5、特性曲线、离心泵的安装高度、离心泵的工作点、离心泵的选用、安装和操作、往复泵、其它类型的泵 第二节 气体输送机械 通风机、鼓风机、压缩机、真空泵 第三章 非均相物系的分离 讲课 8 学时 第一节 颗粒与颗粒床层的特性 第二节 沉降 第三节 过滤 过滤的基本概念，过滤基本方程，过滤设备及操作，过滤计算 重力沉降及设备、离心沉降及设备 第四章 固体流态化和气力输送 讲课4学时 实验2学时 流化床基本概念及现象、流化床的主要特性、流化床的操作 第五章 传热 讲课 14 学时 实验 3 学时 第一节 概述 第二节 导热 导热速率方程、导热系数、平壁的稳定导热、圆筒壁的稳定导热 第三节 对流传热 对流传
6、热速率方程牛顿冷却定律、影响对流传热膜系数的因素、因次分析的应用、对流传热膜系数的准数关联式 第四节 沸腾与冷凝给热 第五节 两流体间传热计算 热量衡算方程、传热速率方程、总传热系数、平均温度差、综合传热及设备热损失的计算 第六章 换热器 讲课 4 学时 第一节 间壁式换热器的类型 第二节 列管式换热器的基本结构 第三节 换热器标准系列 第四节 列管式换热器的选用及校核计算 第五节 传热过程的强化及新型换热器简介 第七章 传质过程导论 讲课 4 学时 第一节 概述 第二节 扩散与单相传质 分子扩散与费克定律、双组分混合物中的一维稳定分子扩散、扩散系数、涡流扩散与对流传质 第八章 蒸馏 讲课 1
7、4 学时 实验 3 学时 第一节 概述 第二节 二元理想溶液相平衡 混合物的泡点和露点、低压下的汽液相平衡、恒压相平衡图、以相对挥发度表示的相平衡关系 第三节 二元非理想溶液的相平衡 第四节 精馏原理 汽化与冷凝、精馏过程 精美文档 3 第五节 二元连续精馏塔的计算与分析 工艺计算任务、全塔物料衡算、理论板数的计算、实际塔板数与精馏塔的效率、精馏塔的热量衡算、精馏塔的操作因素分析、二元精馏过程的几种特殊情况、理论板数的简捷算法 第六节 其他蒸馏方式 间歇蒸馏、平衡蒸馏、萃取精馏 第九章 吸收 讲课 14 学时 第一节 概述 吸收过程在石油化学工业中的应用、吸收剂的选择 实验 3 学时 第二节
8、吸收的相平衡关系 气体在液体中的溶解度、亨利定律 第三节 吸收过程的机理及传质速率 吸收过程的机理、传质速率方程式 第四节 吸收塔的计算 全塔物料平衡和操作线方程式、最小液气比及适宜液气比的选择、填料塔填料层高度的计算、理论板数的计算、解吸过程 第五节 传质系数和传质理论 第六节 其他条件下的吸收过程 第十章 萃取 讲课 8 学时 第一节 概述 第二节 萃取的基本原理 液液相平衡、三角形相图、萃取剂的选择、温度的影响 第三节 萃取过程的计算 单级萃取过程、单级萃取过程、多级错流过程、多级逆流过程；其他萃取过程简介 第四节 萃取设备 萃取设备的类型、连续接触式逆流萃取塔的计算 第十一章 汽液传质
9、设备 讲课 6 学时 第一节 板式塔 塔板的结构及类型、塔板的工作情况、塔径和塔高的决定、塔板的初步设计、塔板水力学计算 第二节 填料塔 填料塔的结构、填料种类与特性、填料塔的水力特性、填料塔塔径及填料塔高度的决定、填料层压力降、填料塔的附属结构、板式塔与填料塔的比较。第十二章 干燥 讲课 14 学时 第一节 概述 第二节 湿气体的性质 湿气体的干球温度和总压、湿分的表示方法 第三节 干燥过程基本规律 湿分在气体和固体间的平衡关系、对流干燥的基本规律、影响干燥过程的主要因素 第四节 干燥过程的物料衡算和热量衡算 物料衡算、热量衡算、干燥系统的热效率和干燥效率、干燥过程的物料温度、气体进出口状态
10、的确定、露点温度及气体出口温度的校核 第五节 恒定干燥条件下物料的干燥时间 恒速干燥段的干燥时间、降速干燥段的干燥时间 精美文档 4 第六节 气体湿度图 第七节 干燥器 四、教材及主要参考资料 1 石油加工单元过程原理，沈复、李阳初编，中国石化出版社，1996；2 化工原理例题与习题，李发永、刘雪暖编，石油大学出版社，1999；3 化工原理实验指导，李发永、孙亮编，石油大学出版社，2001；4 化工原理，谭天恩等编，化学工业出版社，1994；5 化工原理，姚玉英等编，天津科学技术出版社，1992；6 Unit Operations of Chemical Engineering （第三版），W.L.McCABE 等。