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化工原理学习方法

《化工原理》学习方法化工原理是在研究化学工业共性的基础上发展起来的。

本课程属于技术基础课程,主要研究化工生产中的物理加工过程,按其操作原理的共性归纳成若干个“单元操作”,研究对象由过程和设备两部分组成,通过学习本课程不仅使同学们掌握如流体输送、液体搅拌、过滤、沉降、传热、蒸发、精馏、吸收、干燥等典型化工单元操作的知识,而且让同学们掌握一般工程处理方法,如因次分析法、数学模型法、过程分解法、极限处理法等等。

同时本课程的学习有承上启下的作用。

一方面需要应用已经掌握的微积分、常微分方程、数值计算方法等高等数学知识以及普通物理和物理化学知识,另一方面为后继专业课程,如分离工程,化工设计等课程的学习打下坚实的基础。

由于本门课程属于工程科学,与原来所学的高等数学、普通物理等自然科学课程有着较大的差别。

这些自然科学课程通常采用严谨的、逻辑推理的思维方法来进行问题分析的,而所分析的问题也大多处于理想条件下的非实际问题;而作为工程科学,化工原理所面临的是大量的工程实际问题;只有在错综复杂的各个影响因素中,抓住主要影响因素,进行合理简化,才能找到解决实际问题的正确途径,如果不注意这种思维方法上的转变,不恰当地照搬严谨的、逻辑推理的方法来全面分析复杂的工程实际问题,很可能会在现实中一筹莫展。

在本课程的学习中,希望同学们能够注意弄清基本概念,掌握分析化工问题的常用方法和手段、分析过程中所采取的主要步骤,得出的重要结论,以及这些结论在过程设计和操作调节中所体现出来的内在含义。

对于基本的、重要的公式,应当达到熟练掌握和应用的程度。

在学习过程中,难免有不少东西需要记忆,记忆有机械记忆,联想记忆,理解记忆等方法,我们注重理解记忆,因为真正理解的东西,记住的不仅仅是其形式,而且是其深刻的内涵。

上册第一章流体流动1. 本章学习的目的通过本章学习,掌握流体流动过程的基本原理、管内流动的规律,并运用这些原理和规律去分析和计算流体流动过程的有关问题,诸如:(1)流体输送:流速的选择,管径的计算,输送机械选型。

(2)流动参数的测量:压强(压力)、流速(流量)等。

(3)不互溶液体(非均相物系)的分离和分散(混合)。

(4)选择适宜的流体流动参数,以适应传热、传质和化学反应的最佳条件。

2. 本章重点掌握的内容(1)静力学基本方程的应用(2)连续性方程、柏努力方程的物理意义、适用条件、应用柏努力方程解题的要点和注意事项。

(3)管路系统总能量损失方程(包括数据的获得)本章应掌握的内容(1)两种流型(层流和湍流)的本质区别,处理两种流型的工程方法(解析法和实验研究方法)(2)流量测量(3)管路计算本章一般了解的内容(1)边界层的基本概念(边界层的形成和发展,边界层分离)(2)牛顿型流体和非牛顿型流体3. 本章学习应注意的问题(1)流体力学是传热和传质的基础,它们之间又存在着密切的联系和相似性,从开始学习流体流动就要学扎实,打好基础。

(2)应用柏努力方程、静力学方程解题要绘图,正确选取衡算范围。

解题步骤要规范。

第二章流体输送机械1. 本章学习的目的通过学习,了解化工中常用的流体输送机械的基本结构、工作原理及操作特性,以便根据生产工艺要求,合理地选择和正确使用输送机械,并使之在高效率下可靠运行。

2. 本章重点掌握的内容离心泵的基本结构、工作原理、操作特性、安装及选型。

本章应掌握的内容通过和离心泵的对比,掌握往复式及其它液体输送机械的基本结构、工作原理、操作特性,特别是泵的启动及流量调节方法的不同。

本章一般了解的内容通过和液体输送机械的对比,了解气体输送机械的特性。

3. 本章学习中应注意的问题本章是流体流动原理的应用实例。

通过本章学习,加深对流体力学原理的理解,并从工程应用角度出发,达到经济、高效、安全实现流体输送。

第三章非均相物系的分离1.本章学习目的通过本章学习能够利用流体力学原理实现非均相物系分离(包括沉降分离和过滤分离),掌握过程的基本原理、过程和设备的计算及分离设备的选型。

建立固体流态化的基本概念。

2.本章重点掌握的内容(1)沉降分离(包括重力沉降和离心沉降)的原理、过程计算和旋风分离器的选型。

(2)过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路,恒压过滤的计算、过滤常数的测定。

(3)用数学模型法规划实验的研究方法。

本章应掌握的内容(1)颗粒及颗粒床层特性(2)悬浮液的沉降分离设备本章一般了解的内容(1)离心机的类型与应用场合(2)固体流态化现象(包括气力输送)3.本章学习中应注意的问题本章从理论上讨论颗粒与流体间相对运动问题,其中包括颗粒相对于流体的运动(沉降和流态化)、流体通过颗粒床层的流动(过滤),并借此实现非均相物系分离、固体流态化技术及固体颗粒的气力输送等工业过程。

学习过程中要能够将流体力学的基本原理用于处理绕流和流体通过颗粒床层流动等复杂工程问题,即注意学习对复杂的工程问题进行简化处理的思路和方法。

第四章传热1.学习目的通过本章学习,掌握传热的基本原理、传热的规律,并运用这些原理和规律去分析和计算传热过程的有关问题,诸如:(1)热传导速率方程及其应用。

(2)换热器的能量衡算,总传热速率方程和总传热系数的计算。

(3)对流传热系数关联式。

(4)辐射传热的基本概念和相关定律,掌握两物体间辐射传热的速率方程。

2.本知识点的重点(1)单层、多层平壁热传导速率方程,单层、多层圆筒壁热传导速率方程及其应用。

(2)换热器的能量衡算,总传热速率方程和总传热系数的计算,用平均温度差法进行传热计算。

(3)对流传热系数的影响因素及因次分析法。

本章应掌握的内容(1)传热的基本方式。

(2)间壁式换热器。

(3)对流传热系数机理。

(4)用传热单元数法进行传热计算。

(5)换热器的结构型式和强化途径。

(6)两固体间的辐射传热速率方程及其应用。

本章一般了解的内容(1)保温层临界直径。

(2)传热单元数法及应用场合。

(3)对流-辐射联合传热。

(4)一般传热设计的规范、相关计算和设备选型要考虑的问题。

3.本章学习中应注意的问题(1)边界层概念。

(2)传热单元数法。

(3)因次分析法。

(4)辐射传热的基本概念和定律,影响辐射传热速率的影响因素。

第五章蒸发1.本章学习目的通过本章的学习,了解蒸发器的基本结构和特点,并能根据情况选择合适的蒸发器。

掌握蒸发操作中溶液沸点升高和温度差损失及单效蒸发的有关计算。

了解多效蒸发流程,通过对单效与多效蒸发的比较,建立多效蒸发最佳效数的概念。

2.本章重点掌握的内容掌握单效蒸发中关于溶液的沸点和温度差及生产能力和生产强度的计算。

本章应掌握的内容通过对蒸发器的学习,了解蒸发器的基本结构和特点,并能根据情况选择合适的蒸发器。

本章一般了解的内容了解多效蒸发的操作规程,掌握多效蒸发与单效蒸发的主要区别,并建立多效蒸发的效数有限制,存在最佳效数的概念。

3.本章学习中应注意的问题(1)溶液的沸点升高和温度差损失。

(2)单效蒸发的计算。

(3)多效蒸发的效数限制。

下册第一章蒸馏1. 本章学习的目的通过本章的学习,掌握蒸馏的基本概念和蒸馏过程的基本计算方法。

2. 本章掌握的内容(1)两组分理想物系的汽液平衡关系(2)蒸馏过程的原理(3)两组分连续精馏过程的计算(物料衡算与进料热状况的影响、理论板层数的计算与回流比的影响、塔板效率)本章应熟悉的内容(1)平衡蒸馏与简单蒸馏(2)两组分连续精馏过程的计算(简捷法求理论板层数、几种特殊情况理论板层数的计算、塔高和塔径的计算及连续精馏装置的热量衡算)(3)间歇精馏本章一般了解的内容(1)两组分非理想物系的汽液平衡关系(2)特殊精馏3. 本章学习应注意的问题(1)汽液平衡关系是精馏过程计算的基础,要理解平衡常数、相对挥发度等基本概念,熟练地运用汽液平衡关系进行有关计算。

(2)两组分连续精馏过程计算的主要内容是物料衡算、理论板层数的计算及塔高和塔径的计算,涉及到进料热状况、最小回流比和回流比、塔板效率等诸多概念,要理解上述概念,熟练地掌握各计算公式之间的联系。

(3)两组分连续精馏过程计算所涉及的公式较多,学习时不要机械地记忆,应注意掌握其推导过程。

(4)塔板效率计算通常需联立操作线方程、汽液平衡方程及塔板效率定义式,应注意给出有关组成可计算塔板效率;给出塔板效率亦可计算有关组成。

计算时应注意所求塔板的位置和类型(是理论板还是实际板)。

第二章吸收1. 本章学习的目的通过本章的学习,掌握气体吸收的基本概念和气体吸收过程的基本计算方法。

2. 本章重点掌握的内容(1)气体吸收过程的平衡关系(2)气体吸收过程的速率关系(3)低浓度气体吸收过程的计算本章应掌握的内容(1)费克定律和分子传质问题的求解方法(2)双膜模型本章一般了解的内容(1)溶质渗透模型和表面更新模型(2)吸收系数3. 本章学习应注意的问题(1)表示吸收过程的平衡关系为亨利定律,亨利定律有不同的表达形式,学习中应注意把握它们之间的联系。

(2)表示吸收过程的速率关系为吸收速率方程,吸收速率方程有不同的表达形式,学习中应注意把握它们之间的联系。

(3)学习分子传质,不要机械地记忆各过程的求解结果,应注意把握求解的思路和应用背景。

(4)学习中应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系,注意体会讲述传质机理和吸收过程机理的目的和意义。

第三章蒸馏和吸收塔设备1.本章学习的目的通过本章的学习,掌握气液传质设备的结构特点、流体力学特性及操作特性。

2.本章重点掌握的内容(1)板式塔的流体力学特性及操作特性(2)填料塔的流体力学特性及操作特性应掌握的内容(1)板式塔的结构(2)塔板的类型及结构特点(3)板式塔的操作分析(4)填料塔的结构特点(5)填料的类型及结构特点3.本章学习中应注意的问题本章学习中,要紧紧围绕提高传质速率这个中心,来理解各种塔板及填料结构的设计特点、评价塔设备性能的指标及各种塔设备的操作特性(包括流体力学和传质特性)。

第四章液-液萃取1.本章学习的目的通过本章的学习,掌握液-液相平衡在三角形相图上的表示方法,会用三角形相图分析液液萃取过程中相及组成的变化,能熟练应用三角形相图对萃取过程进行分析、计算,了解萃取设备的类型及结构特点。

2.本章重点掌握的内容三角形液-液平衡相图,杠杆规则,萃取计算的三角形坐标图解法本章应掌握的内容三角形坐标图,萃取剂的选择,萃取计算的直角坐标图解法。

本章一般了解的内容萃取过程的解析计算,回流萃取,超临界萃取,萃取设备的类型、结构特点及选用。

3.本章学习应注意的问题三角形坐标图是前修课程没有接触到的内容,读图时很容易出错,因此三角形液-液平衡相图是本章的重点和难点。

第五章固体物料的干燥1.本章学习的目的通过本章的学习,应熟练掌握湿空气的性质,能正确应用空气的H–I图确定空气的状态点及其性质参数;能熟练应用物料衡算及热量衡算解决干燥过程中的计算问题;了解干燥过程的平衡关系和速率特征及干燥时间的计算;了解干燥器的类型及强化干燥操作的基本方法。

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