《化工传递过程》课程教学大纲
一、课程说明
课程编码4302026 课程类别专业主干课
修读学期第五学期学分 2 学时48 课程英文名称Transfer Processes in Chemical Engineering 适用专业化学工程与工艺
先修课程物理化学、化工原理、化工热力学
二、课程的地位及作用
《化工传递过程》是针对化学工程与工艺方向的必修课。
是一门探讨自然现象和化工过程中动量、热量和质量传递速率的课程。
化学工程中各个单元操作均被看成传热、传质及流体流动的特殊情况或特定的组合,对单元操作的任何进一步的研究,最终都是归结为这几种传递过程的研究。
将化工单元操作(化工原理)的共性归纳为动量、热量和质量传递过程(三传)的原理系统地论述,将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。
各传递过程既有独立性又有类似性,虽然课程中概念、定义和公式较多,基本方程又相当复杂,给学习带来一定的困难,但可运用三传的类似关系进行研究理解,使学生掌握化学工程专业中有关动量、热量和质量传递的共性问题。
该课程的学习有助于学生深入了解各类传递过程的机理,为改进各种传递过程和设备的设计,操作和控制提供理论基础;为今后的科学研究提供各种的基础数学模型;为速度、温度、浓度分布及传递速率的确定提供必要的帮助,为分析和解决过程工程和强化设备性能等问题提供坚实的理论基础。
三、课程教学目标
1. 侧重于熟悉掌握传递过程的各种基本理论;正确的提供所求强度量的分布规律及传递速率表达式;
2. 掌握传递过程的微分方程并达到能够熟练地运用方程的水平;
3. 能够正确地分析、简化三传基本微分方程;对实际情况建立必要的数学模型;
4. 了解传递过程的发展趋势、方向和其在化学工程中的具体运用领域;
5. 通过学习加深对化学工程基本原理的理解,使学生能顺利学习后续的专业课,提高自学与更新本专业知识的能力。
四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容
(一) 课程学时分配一览表
章节主要内容总学时
学时分配讲授实践
第1章传递过程概论 2 2 0 第2章动量传递概论与动量传递微分方程 6 6 0 第3章动量传递方程的若干解 6 6 0 第4章边界层流动 6 4 0 第5章湍流 6 4 0 第6章热量传递概论与能量方程 6 6 0 第7章热传导 2 2 0 第8章对流传热 2 2 0 第9章质量传递概论与传质微分方程 4 4 0 第10章分子传质 4 4 0 第11章对流传质 2 2 0 第12章多种传递同时进行的过程 2 2 0 (二) 课程教学要求及主要内容
第一章传递过程概论
教学目的和要求:
1.流体流动的基本概念;
2.掌握传递过程的类似性;
3.传递过程的衡算方法。
教学重点和难点:
1.教学重点:传递过程的类似性
2.教学难点:传递过程的衡算方法
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 传递过程概论;
2. 传递过程的类似性。
第二章动量传递
教学目的和要求:
1.识记动量传递概论;
2.理解并掌握描述流动问题的观点与时间导数、连续性方程和运动方程。
教学重点和难点:
1.教学重点:拉格朗日观点、连续性方程和运动方程
2.教学难点:连续性方程和运动方程
连续性方程和运动方程。
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 概论;
2. 拉格朗日观点;
3. 连续性方程;
4. 运动方程。
第三章动量传递过程的若干解
教学目的和要求:
1.识记范宁摩擦系数;
2.理解稳态层流,掌握爬流、势流和平面流。
教学重点和难点:
1.教学重点:范宁摩擦系数、爬流和势流
2.教学难点:爬流和势流
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 范宁摩擦系数;
2. 稳态层流;
3. 爬流;
4. 势流。
第四章边界层流动
教学目的和要求:
1.理解普朗特方程
2.理解边界层积分动量方程、边界层分离。
教学重点和难点:
1.教学重点:边界层积分动量方程、边界层分离。
2.教学难点:普朗特方程和边界层积分动量方程。
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 边界层概念;
2. 普朗特边界层方程;
3. 边界层积分动量方程;
4. 边界层分离。
第五章湍流
教学目的和要求:
1.理解并掌握湍流的特点、起因及表征;
2.湍流运动方程、湍流的半经验理论。
教学重点和难点:
1.教学重点:湍流的特点、起因及表征。
2.教学难点:湍流运动方程
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 湍流的特点、起因及表征;
2. 湍流运动方程;
3. 湍流的半经验理论
第六章热量传递概论与能量方程
教学目的和要求:
1.识记并掌握热量传递基本方式
2.理解能量方程。
教学重点和难点:
1.教学重点:热量传递基本方式和能量方程。
2.教学难点:能量方程
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 热量传递的基本方式;
2. 能量方程
第七章热传导
教学目的和要求:
1.识记稳态热传导;
2.理解并掌握不稳态热传导。
教学重点和难点:
1.教学重点:稳态热传导。
2.教学难点:稳态热传导。
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 稳态热传导;
2. 不稳态热传导。
第八章对流传热
教学目的和要求:
1.识记对流传热机理;
2.理解并掌握平板壁面对流传热;
3.管内对流传热和自然对流传热。
教学重点和难点:
1.教学重点:对流传热机理。
2.教学难点:平板壁面对流传热。
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 对流传热机理;
2. 平板壁面对流传热;
3. 管内对流传热。
第九章质量传递概论与传质微分方程教学目的和要求:
1. 识记质量传递概论;
2. 理解并掌握传质微分方程。
教学重点和难点:
1.教学重点:传质微分方程。
2.教学难点:传质微分方程。
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示。
教学主要内容:
1. 质量传递概论;
2. 传质微分方程。
第十章分子传质
教学目的和要求:
1. 理解并掌握一维稳态分子扩散的通用速率方程;
2. 气体中的分子扩散和液体中的分子扩散。
教学重点和难点:
1.教学重点:通用速率方程
2.教学难点:气体中的分子扩散
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示
教学主要内容:
1. 通用速率方程;
2. 气体中的分子扩散;
3. 液体中的分子扩散;
4. 固体中的扩散;
5. 伴有化学反应的分子扩散。
第十一章对流传质
教学目的和要求:
1. 识记对流传质机理和对流传质系数;
2. 理解并掌握平板壁面对流传质和管内对流传质、对流传质模型。
教学重点和难点:
1.教学重点:对流传质机理和平板壁面的对流传质
2.教学难点:平板壁面的对流传质
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示
教学主要内容:
1. 对流传质机理;
2. 平板壁面的对流传质;
3. 管内对流传质;
4. 对流传质模型。
第十二章多种传递同时进行的过程
教学目的和要求:
理解并掌握热量和质量同时传递的过程
教学重点和难点:
1.教学重点:多种传递同时进行的过程机理
2.教学难点:多种传递同时进行的过程机理
教学方法和手段:课堂教学,PPT演示
教学主要内容:
多种传递同时进行的过程
五、选用教材及主要参考书目
1. 选用教材
陈涛.化工传递过程基础(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2008.
2. 主要参考书目
[1] 威尔特(美).动量、热量与质量传递原理(第2版)[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2]谢舜韶. 化工传递过程[M].北京: 化学工业出版社,2008.
六、考核方式和成绩评定
1. 考核方式
开卷考试。
2. 成绩评定
成绩评定100% = 期末考试70% + 考勤15% + 平时检测15%
大纲执笔人:王小华
大纲审核人:蒋剑波、李佑稷。