适用课程:&化工原理(),化工原理(),化工原理实验(),化工原理(),化工原理(04)(),化工原理(04)(H)(),化工原理（L）(),化工原理II(),化工原理（上）(),化工原理（下）(),化工原理实验(),化工原理课程设计(),化工原理(),化工原理()【访问量：11445】
课程编号：化工原理
计划学时： 96
适用专业：化学工程与工艺
参考教材：陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋等编，化工原理（第三版）（上、下册）（21世纪教材），化学工业出版社，2006
课程的教学目的与任务
本课程属技术科学学科，是化工类专业必修的一门基础技术课程。本课程的主要任务是利用数学、物理和化学等自然科学的原理，分析研究化工过程中各种单元操作的基本原理和规律，并且利用这些规律进行化工过程的设计计算、化工设备的结构设计及选型计算。
各种单元操作皆归属于传递过程，因此，传递过程成为统一的研究对象。本课程注意从典型实例的剖析中提炼若干重要的工程观点，强调研究工程问题的方法论，强调理论与实践的结合。使学生在学习课程基本知识的同时，得到辩证唯物主义观点和科学思维方式的培养，得到分析与解决化工生产实际问题能力的训练，得到基本化工专业素质的培养。
课程的基本要求
1．掌握化工原理课程的内容和性质；
2．利用化工原理各单元操作的知识，能够进行 “化工过程设计”和“化工设备设计”；
3．利用化工原理各单元操作的知识，能够进行化工生产工艺的技术管理；
4．利用化工原理各单元操作的知识，能够进行基本的化工过程新技术及新设备的研究开发。
本大纲将教学内容，在深度和广度上的基本要求分为三级：要求“掌握”的内容，是教学内容的重点，学生必须透彻理解，弄清基本概念、基本方法和基本公式，能够灵活地计算和应用；要求“熟悉”的内容，学生应弄清这些内容中有关定理、定律及计算公式的内容和运用条件，一般不要求推导，但应能用来作简单问题的分析和计算；要求“了解”的内容，学生只需了解有关的物理量、概念、现象解释及设备的基本结构和使用。教学内容的分章分节仅供参考，任课教师可以根据实际情况进行调整，但教学要求不得低于本大纲的规定。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议
建议学时：2
化工生产过程与单元操作、课程的性质和任务、课程内容的研究方法、物料衡算和热量衡算、单位制和单位换算。
教学要求：掌握单元操作与化工过程的关系，化工原理课程在化学工程学科中的地位。掌握单位换算方法。熟悉衡算原则和衡算方法。了解本课程的常用研究方法。
第一章 流体流动
建议学时： 12
第一节 概述
第二节 流体静力学
第三节 流体流动中的守恒原理
第四节 流体流动的内部结构
第五节 流体流动的阻力损失
第六节 流体输送管路的计算
第七节 流速和流量的测定
第1讲：概述：研究流体流动的意义、流体流动的考察方法、流体流动中的作用力、流体流动中的机械能。流体静力学：静压强在空间的分布、压强的表示方法、压强的静力学测量方法。流体静力学方程的应用。
第2讲：流体流动中的守恒原理：质量守恒、机械能守恒。
第3讲：动量守恒。流体流动的内部结构：流动的型态、湍流的基本特征、边界层的概念、圆管内流体流动的数学描述、剪应力分布、流速分布。
第4讲：流体流动的机械能损失：阻力损失的直观表现、阻力损失的分类、湍流时直管阻力损失的实验研究方法、直管阻力损失的计算式、局部阻力损失。
第5讲：流体输送管路的计算：管路设计型计算的特点、计算方法；管路操作型计算的特点、计算方法。阻力对管内流动的影响、简单的分支管路和汇合管路的计算方法。
第6讲：流速和流量的测定：毕托管、孔板流量计、转子流量计的原理和计算方法。
教学要求：
1．流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据获取。
2．压强的定义、特性、表示方法。
3．流体静力学方程、流体流动的机械能守恒方程的原理及其应用。
4．流体流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义及计算。
5．流动阻力产生的原因，流体在管内流动的机械能损失计算。
6．简单管路计算及输送能力核算，复杂管路的分析与基本计算。
7．液柱压差计、毕托管、孔板流量计的工作原理、基本结构与计算。
1．流体的连续性和可压缩性，定态流动与非定态流动。
2．层流与湍流的特征。
3．管流内剪应力分布公式，速度分布公式及应用。
4．流阻力损失计算公式的推导及应用。
了解：边界层的形成与边界层的脱离。
第二章 流体输送机械
建议学时： 6
第一节 概述
第二节 离心泵
第三节 往复泵
第四节 其他化工用泵
第五节 气体输送机械
第1讲：概述：流体输送机械的作用，流体输送机械的分类。离心泵：管路的特性曲线，离心泵的构造、工作原理、特性参数、特性曲线，泵的工作点及其调节，
第2讲：离心泵的串联和并联，离心泵的汽蚀余量与安装高度，离心泵的选型和操作。
第3讲：其它泵：（以往复泵为主）容积式泵的构造、工作原理、特性参数、操作及流量调节方法。气体输送机械：（以离心式风机为主）气体输送的特点及全风压的概念、工作原理、特性参数、离心式风机的选型。其他气体输送机械工作原理简介。
教学要求：
1．泵的结构、性能参数、特性曲线及应用。
2．响离心泵性能的主要因素，离心泵特性曲线的测定、意义及应用。
3．管路特性曲线，离心泵的工作点及流量调节。
4．汽蚀余量、离心泵的安装高度的计算。
5．离心泵的操作要点及选型计算。
1．往复泵的结构、工作原理、性能参数、操作要点。
2．离心式风机的性能参数、特性参数、选型原则。
3．离心泵的串联、并联操作及选型原则。
了解：其它液体和气体输送机械的种类及特点。
第三章 液体的搅拌
建议学时： 2
第一节 概述
第二节 混合机理
第三节 搅拌器的性能
第三节 搅拌功率
第三节 搅拌器的放大
概述、搅拌器的类型、混合效果的度量搅拌器的两个功能。几种常用搅拌器的性能、强化湍动的措施。搅拌功率：搅拌器的混合效果与功率消耗、功率曲线、搅拌功率的分配、搅拌器放大时可供选择的准则。
教学要求：
掌握：搅拌器的两个功能、搅拌功率的分配、常用搅拌器的性能特点、强化湍动的措施。
了解：混合效果的度量、功率曲线、搅拌器放大时可供选择的准则。
第四章 流体通过颗粒层的流动
建议学时： 6
第一节 概述
第二节 流体通过固定床的压降
第三节 过滤原理及设备
第四节 过滤过程计算
第五节 过滤速率的强化
第1讲：概述：工业上流体通过颗粒层的流动的实例。颗粒床层的特性：单颗粒的特性、床层特性。流体通过固定床的压降：床层的简化物理模型、流体压降的数学模型。
第2讲：过滤原理及设备：过滤原理、过滤设备及操作。过滤过程计算：过滤过程的数学描述、间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系。
第3讲：洗涤速率与洗涤时间，间歇过滤过程的计算。连续过滤过程的计算。加快过滤速率的途径。
教学要求：
掌握：颗粒床层压降的计算、过滤原理、常用过滤设备的操作、恒压过滤方程式及其应用、间歇过滤与连续过滤过程问题的计算。
熟悉：数学模型方法、间歇过滤最佳时间分配、洗涤速率与最终过滤速率的关系、洗涤时间与过滤时间的关系、过滤常数的测定原理。
了解：颗粒床层的特性、加快过滤速率的途径。
第五章 颗粒的沉降和流态化
建议学时： 6
第一节 概述
第二节 重力沉降设备
第三节 离心沉降设备
第二节 固体流态化技术
第1讲：概述：化工生产中颗粒的沉降和流态化的实例。重力场中，静止流体中颗粒的自由沉降速度，重力降尘室的计算，除尘效率。
第2讲：离心力场中，静止流体中颗粒的自由离心沉降速度。旋风分离器的计算，除尘效率。
第3讲：离心分离设备。固体流态化技术：流化床的基本概念、实际的流化现象、流化床的主要特性、流化床的操作范围、流化质量。
教学要求：
掌握：重力降尘室的计算、旋风分离器的计算、除尘效率。流化床的操作范围及流化床的压降。
熟悉：重力场中层流时颗粒的自由沉降速度、离心力场中层流时颗粒的自由沉降速度、流化床的流化质量。
了解：常用沉降分离设备的类型、流化床的流化现象。
第六章 传热
建议学时： 12
第一节 概述
第二节 热传导
第三节 对流给热
第四节 沸腾给热与冷凝给热
第五节 传热过程的计算
第六节 热辐射
第七节 换热器
第1讲：概述：化工生产中常见的传热操作方式、载热体、传热速率、传热机理、牛顿冷却定律。热传导：傅立叶定律和导热系数、通过单层平壁和多层平壁的定态导热过程、通过单层圆筒壁和多层圆筒壁的定态导热过程。
第2讲：对流给热：对流给热过程分析、对流给热过程的数学描述、无相变的对流给热系数的经验关联式。沸腾给热及沸腾给热系数、蒸汽冷凝给热及蒸汽冷凝给热系数、影响蒸汽冷凝给热的因素及强化给热的措施。
第3讲：传热过程的计算：传热过程的数学描述、传热过程的基本方程式。
第4讲：换热器的设计型计算问题。换热器的操作型计算问题、传热单元法。非定态传热过程的拟定态处理。
第5讲：热辐射：单个物体的辐射和吸收特性（Stefan
Boltzmann定律, Kirchhoff定律），黑体和灰体，两物体组成封闭系统中的辐射换热计算。
第6讲：换热器：间壁式换热器的类型、管壳式换热器的设计和选用、强化传热的措施、其它类型的换热器简介。
教学要求：
1．层平壁和多层平壁的定态导热过程计算，单层圆筒壁和多层圆筒壁的定态导热过程计算。
2．对流给热过程的计算，圆管内流体湍流时对流给热系数的计算及分析。
3．两种常见状况下固体辐射传热的计算。
4．传热过程基本方程式的导出和应用。
5．换热器的设计型计算；传热单元法操作型传热问题的计算。
1．傅立叶定律、牛顿冷却定律、斯蒂芬--波尔兹曼定律、克希霍夫定律。
2．沸腾给热和冷凝给热。
3．管壳式换热器的设计和选用。
4．非定态传热过程的拟定态处理。
1．传热的机理。
2．换热器的类型及其适用情况。
3．对流传热的分类及其对流给热系数的经验关联式。
4．换热器强化传热的措施。
第七章 蒸发
建议学时： 2
第一节 概述
第二节 蒸发设备
第三节 单效蒸发计算
概述：单效蒸发操作、常用蒸发器、多效蒸发典型流程及特点。蒸发操作的经济性和单效蒸发的计算：蒸汽的经济性及提高蒸汽的经济性的可行措施、蒸发设备的生产强度、真空蒸发、单效蒸发的计算。
教学要求：
掌握：蒸发操作的经济性和单效蒸发的计算。了解：蒸发概述的内容。
第八章 气体吸收
建议学时： 12
第一节 概述
第二节 气液相平衡
第三节 扩散和单相传质
第四节 相际传质
第五节 低含量气体吸收
第1讲：概述：工业吸收过程及吸收设备、溶剂的选择、吸收操作分类、吸收操作的经济性。
气液相平衡：平衡溶解度、气液相平衡曲线、相平衡与吸收过程的关系。
第2讲：扩散和单相传质：费克定律、等分子反向扩散、单向扩散、分子扩散系数及其影响因素、对流传质、相内传质速率的表达式、传质分系数的无因次关联式、对流传质的三种理论。
第3讲：相际传质：相际传质速率的表达式、传质系数之间的关系、传质阻力与界面含量。
第4讲：低含量气体吸收：低含量气体吸收的特点、吸收过程的数学描述、操作线方程式。填料层高度的表达式、传质单元高度与传质单元数、传质单元数的计算方法。
第5讲：吸收塔的设计型计算。吸收剂再循环的分析及应用。低含量解吸塔的设计型计算。
第6讲：吸收塔的操作型计算。吸收塔的最大吸收率。低含量气体吸收板式吸收塔理论板数的计算。
教学要求：
1．际传质速率式、影响传质阻力的因素。
2．吸收塔操作线方程的推导、物理意义、图示方法及其应用、最小液气比概念与吸收剂用量的确定。
3．传质单元高度与传质单元数的定义及物理意义、传质单元数的计算。
4．填料塔低含量气体吸收的计算，包括设计型计算与操作型计算。
5．填料塔低含量解吸塔的设计型计算。
1．平衡溶解度、亨利定律、影响相平衡的因素、相平衡与传质方向的关系。
2．板式吸收塔理论板数的计算。
3．吸收剂再循环的分析与应用。
1．选择溶剂的原则、吸收操作的类型、吸收操作的流程。
2．吸收传质理论的分类及要点。
第九章 液体精馏
建议学时： 16
第一节 概述
第二节 双组分溶液的汽液相平衡
第三节 平衡蒸馏和简单蒸馏
第四节 精馏
第五节 双组分溶液连续精馏的设计型计算
第六节 双组分溶液连续精馏的操作型计算
第七节 间歇精馏
第八节 恒沸精馏、萃取精馏及水蒸气精馏
第1讲：概述：蒸馏分离的依据、工业蒸馏过程、精馏操作的费用和操作压强。
双组分溶液的汽液相平衡：理想物系的汽液相平衡、双组分理想物系的液相组成与泡点温度的关系式、挥发度及相对挥发度的定义、相平衡常数的定义、汽液两相平衡组成之间的关系式、双组分理想物系的汽相组成与露点温度的关系式、非理想物系的汽液相平衡简介。
第2讲：平衡蒸馏与简单蒸馏：平衡蒸馏过程的数学描述、平衡蒸馏过程的计算、简单蒸馏过程的数学描述、简单蒸馏过程的计算、平衡蒸馏过程与简单蒸馏过程的比较。
第3讲：精馏：精馏原理与过程、全塔物料衡算、精馏过程数学描述的基本方法、单块塔板的物料衡算、单块塔板的热量衡算与简化、塔板传质过程的简化——理论板和板效率、理论加料板的分析、加料的热状态参数、精馏塔内的摩尔流率分析。
第4讲：精馏段操作线方程及图示、提馏段操作线方程及图示、进料线方程及图示。双组分精馏的设计型计算：精馏设计型计算的命题、理论板数的求法与最优加料位置的确定。
第5讲：全回流与最少理论板数、最小回流比、最适宜操作回流比的选择、理论板数的捷算法。
第6讲：精馏操作的热量衡算（分析进料热状态的选择）、双组分连续精馏过程的其它类型（塔釜加料的塔、提馏塔、水蒸气直接加热的塔）分析、平衡线为直线时理论板数的解析计算。
第7讲：双组分精馏的操作型计算：操作型计算的命题、回流比增加对精馏结果的影响、进料组成及热状态变化对精馏结果的影响、精馏塔的温度分布和灵敏板的概念。
第8讲：间歇精馏：间歇精馏过程的特点、保持馏出液组成恒定的间歇精馏、回馏比保持恒定的间歇精馏。其它形式的精馏：恒沸精馏、萃取精馏、水蒸气蒸馏简介。
教学要求：
1．想物系的汽液平衡：拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、挥发度及相对挥发度的定义及应用、相平衡方程及应用、气液相平衡图的应用。
2．分连续精馏：精馏段操作线方程、提馏段操作线方程、进料热状态参数、进料线方程的物理意义、图示及应用。
3．组分连续精馏设计型计算：产品分配计算、最小回流比计算、适宜回流比的选择、加料热状态参数计算与选择、塔内气液两相摩尔流率计算、理论板数及最佳加料理论板的确定（逐板计算法、图解法、捷算法）、单板效率的定义及计算。
4．组分连续精馏操作型问题的分析：回流比变化、进料组成变化、进料热状态变化、塔釜蒸发速率的变化对精馏结果的影响。双组分连续精馏操作型问题的基本计算。
5．连续精馏塔塔釜进料、提馏塔等的计算。
1．平衡蒸馏和简单蒸馏的特点及计算。
2．精馏装置的热量衡算。
3．直接蒸汽加热精馏的适用场合、直接蒸汽加热精馏与间接蒸汽加热精馏的比较。
1．非理想物系汽液平衡。
2．间歇精馏特点及设计型计算。
3．水蒸气蒸馏、恒沸精馏、萃取精馏的基本原理。
第十章 气液传质设备
建议学时： 6
第一节 板式塔
第二节 填料塔
第1讲：板式塔：板式塔结构、塔板上的气液接触状态、气体通过塔板的阻力损失、筛板塔内气液两相的非理想流动、板式塔的不正常操作现象、板效率的各种表示方法及其应用。
第2讲：板式塔：提高塔板效率的措施、塔板的负荷性能图、塔径的计算、塔板的型式及性能特点。
第3讲：填料塔：填料塔的结构及填料特性、气液两相在填料层内的流动、载点与泛点的概念、塔径的计算、填料层压降的计算方法、填料塔的附属结构、板式塔与填料塔的比较。
教学要求：
掌握：塔板区域划分、塔径的计算、板式塔的不正常操作现象及影响因素、塔板负荷性能图五条线的物理意义、各条线的确定条件及影响因素、塔板效率和影响因素。
熟悉：塔板上的气液接触状态、塔板结构参数及选择、气液两相在填料塔内的流动、板式塔与填料塔的比较。
了解：塔板的类型、填料塔的附属结构。
第十一章 固体干燥
建议学时： 8
第一节 概述
第二节 干燥静力学
第三节 干燥速率与干燥过程计算
第四节 干燥器
第1讲：概述：物料的去湿方法、对流干燥过程及特点、对流干燥流程及经济性。干燥静力学：湿空气的状态参数。
第2讲：湿度图、湿空气状态的变化过程分析与计算。水分在气--固两相间的平衡：水在固体物料中的存在形态、结合水与非结合水、平衡水分与自由水分。物料在定态空气条件下的干燥速率：干燥速率的定义、干燥动力学实验的干燥曲线及干燥速率曲线、临界含水率与临界自由含水率。
第3讲：恒速干燥阶段分析、降速干燥阶段分析。干燥过程计算：在定态空气条件下间歇干燥过程的计算：恒速干燥阶段干燥速率的确定和计算方法以及影响因素、恒速干燥阶段干燥时间的计算、降速干燥阶段干燥时间的近似计算。
第4讲：连续干燥过程的数学描述：物料衡算与热量衡算、干燥过程的热效率。干燥设备：常用干燥器简介。
教学要求：
掌握：与干燥过程有关的湿空气状态参数、空气湿度图的应用。固体湿物料中水分的存在方式及分类。干燥速率的定义及表达方式。间歇干燥过程恒速与降速阶段干燥时间的计算。连续干燥过程的物料衡算与热量衡算、理论干燥过程的物料衡算与热量衡算、实际干燥过程的物料衡算与热量衡算。干燥过程的热量分配、干燥过程的热效率计算、提高热效率的措施分析。
了解：物料干燥的常用方法。常用干燥器的类型。
第十二章 液液萃取
建议学时： 6
第一节 概述
第二节 液液相平衡
第三节 萃取过程计算
第四节 萃取设备
第1讲：概述：液液萃取原理、工业萃取过程、两相的接触方式、萃取过程的经济性。液液相平衡：三角形相图：杠杆定律、和点及差点的概念、溶解度曲线、平衡连结线；相平衡关系的数学描述：分配系数与分配曲线、溶剂的选择性系数、液液相平衡与萃取操作的关系。
第2讲：萃取过程计算：萃取级内过程的数学描述：单一萃取级的物料衡算、萃取级内传质过程的简化——理论级与级效率。单级萃取的解析计算、单级萃取的图解计算、单级萃取的分离范围。
第3讲：多级错流萃取图解计算。S与B完全不互溶物系错流萃取的计算。多级逆流萃取解析计算方法简介。萃取设备：常用萃取设备类型简介。
教学要求：
掌握：液液萃取原理、三角形相图及其应用、杠杆定律及其应用、溶剂的选择性系数及其应用、单级萃取的解析计算与图解计算、多级错流萃取过程的计算。
熟悉：完全不互溶物系萃取过程的计算、萃取分配系数及对单级萃取的影响、影响单级萃取效果的因素、平衡连结线的概念、溶解度曲线的概念。
了解：工业萃取过程及萃取过程的经济性、常用萃取设备的类型。
本课程与其他课程的联系
本课程在学生学完了《高等数学》、《工程数学》、《大学物理》、《物理化学》等先修课程后开设。
课堂教学与实验学时分配
本课程课堂理论教学96学时，各章学时分配表
本课程教学主要参考书
1．蒋维钧、戴猷元、顾惠君编著，化工原理（上册）（第二版），北京：清华大学出版社，2003
2．蒋维钧、雷良恒、刘茂林、戴猷元、余立新编著，化工原理（下册）（第二版），北京：清华大学出版社，2003
3．谭天恩、麦本熙、丁惠华编著，化工原理（上、下册）（第四版），北京：化学工业出版社，2008
4．何潮洪、冯萧主编，化工原理，北京：科学出版社，2001
5．王志魁主编，化工原理（第四版），北京：化学工业出版社，2010
6．柴诚敬、张国亮主编，化工流体流动与传热（21世纪教材），北京：化学工业出版社，2000
7．贾绍义、柴诚敬主编，化工传质与分离过程（21世纪教材），北京：化学工业出版社，2001 上传我的文档
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