《化工原理》教学大纲课程编号：化工原理（上）020525 、化工原理（下）020526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化工原理课程绪论建议学时：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：理论课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：掌握: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。

熟悉：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：理论课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：掌握：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。

熟悉：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：理论课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：理论课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：理论课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：理论课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：掌握：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。

熟悉：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。

了解：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：理论课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：理论课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。