个人介绍
化工原理(少学时,B和C) 田文德等
提供学校: 青岛科技大学
院系: 化工学院
专业大类: 工科
专业: 化学工程与工艺以及相关专业
课程英文名称: Principles of Chemical Engineering
课程编号: B01010130
学分: 3.0
课时: 48
课程介绍
教师团队
教学大纲

化工原理C 教学大纲

课程编号:B01010130

化工原理C

Principles of Chemical Engineering C

    

总学时:48

总学分:3

课程性质:技术基础课

开设学期及周学时分配:根据不同专业规定确立开设学期,每周3学时

适用专业及层次:应化、材化、环工、化学、高材、安全、自化、装控、测控、海洋等

相关课程:高等数学、物理化学、分离工程、传递过程、过程工程计算机应用基础

教材:《化工原理》,王晓红、田文德、王英龙编著,化学工业出版社,2009年

推荐参考书:

[1]《化工原理》(上、下册),王晓红、田文德编著,化学工业出版社,2012年

[2]《化工原理》(上、下册),钟理等编著,化学工业出版社, 2008年

[3]《化工原理》,管国锋等编著,化学工业出版社,2008年

[4]《化工原理》(上、下册),柴诚敬编著,高等教育出版社,2009年

[5]《化工过程计算机应用基础》,田文德、王晓红编著,化学工业出版社,2007年


一、课程目的及要求

化工原理是一门技术基础课程,本课程的目的是为学生学习专业知识打好工程技术理论基础,并通过学习,使学生受到必要的基本技能训练。

本课程的任务是使学生初步掌握化工过程的基本原理,了解典型设备的构造、性能与操作,熟悉其计算方法、研究方法,并进行基本实验技能和设计能力的训练。

通过本课程的学习,培养学生工程技术观点及理论联系实际、综合分析问题、解决问题的能力。

二、课程内容及学时分配

绪论(2学时)

生产过程与单元操作,单位制与单位换算,物料衡算与热量衡算,研究方法。

第一章  流体流动原理及应用(14学时)

第一节 流体基本概念和静力学方程(2学时)

与流体静力学有关的物理量,流体静力学方程,流体静力学方程的应用。

第二节 流体流动的内部结构(1学时)

牛顿黏性定律,流动类型与雷诺数,边界层的概念。

第三节 流体动力学方程(4学时)

与流体动力学有关的物理量,稳态流动与非稳态流动,连续性方程,柏努利方程,柏努利方程的应用。

第四节 流体流动的阻力损失(2学时)

阻力算是计算通式,圆形直管内层流流动阻力损失,圆形直管内湍流流动损失,非圆形管内流动阻力、局部阻力。

第五节 管路计算(1学时)

管路计算的基本方法,试差法,复杂管路计算(分支、并联),管路布置原则。

第六节 流体输送机械(3学时)

离心泵,其他类型泵(简介)。

第七节 流量测量(1学时)

测速管,变压头流量计,变截面流量计。

第二章 传热及传热设备(10学时)

第一节 热传导(2学时)

傅立叶定律,导热系数,平壁的热传导,圆筒壁的热传导。

第二节 对流传热(1学时)

对流传热分析,对流传热速率方程,对流传热系数的影响因素,流体无相变化时的对流传热系数,流体有相变化时的对流传热系数。

第三节 间壁式换热器的传热计算(4学时)

总传热速率方程的建立和总传热系数计算、污垢热阻的概念。传热速率的计算、平均温度差,传热效率—传热单元数法。

第四节 辐射传热(1学时)

基本概念,两固体间的辐射传热,对流与辐射的联合传热。

第五节 换热器(2学时,采用多媒体教学)

换热器的类型,列管换热器的设计方法,传热过程的节能措施、传热的强化途径。

第三章 传质原理及应用(12学时)

第一节 气液传质原理(2学时)

费克定律、一维定态分子扩散、扩散系数、双膜模型。

第二节 气液传质设备简介(2学时)

塔设备的基本结构、填料塔附件、填料的主要类型及性能、板式塔的塔板结构、填料塔与板式塔的比较。

第三节 蒸馏(6学时)

双组分溶液汽液平衡(包括:拉乌尔定律、温度组成图、汽液相平衡图、挥发度及相对挥发度),平衡蒸馏和简单蒸馏简介,双组分连续精馏的工艺计算,包括:物料衡算与操作线方程,理论板数的计算,回流比的选择,进料热状态的选择。

第四节 吸收(2学时)

吸收的相平衡关系、吸收塔的物料衡算与操作线方程、吸收剂用量。

第四章 固体颗粒流体力学基础与机械分离(4学时)

第一节 重力沉降(2学时)

重力沉降速度,降尘室的特点及工艺计算

第二节 离心沉降(2学时)

离心沉降速度,旋风分离器的操作原理,旋风分离器的性能,旋风分离器的类型与选用,旋液分离器

第五章 固体干燥(4学时)

第一节 干燥基本概念(2学时)

湿空气中水气含量的表示法,湿空气的几种温度表示法,湿空气的湿度-焓图及其应用。

第二节 干燥工艺计算(2学时)

典型的对流式干燥流程,干燥器的物料衡算,干燥系统的热量衡算,空气通过干燥系统的状态变化。

第六章 其他单元操作(2学时)

第一节 蒸发(1学时)

蒸发原理,常见的蒸发器类型,单效蒸发与多效蒸发。

第二节 膜分离(1学时)

膜分离分类,膜装置。

本章内容建议采用讲座形式讲授。

三、 教学重点与难点

第一章 流体流动原理及应用

本章重点:

(1)流体静力学基本方程式的意义及其应用(液柱压差计、液封、液面测量),连续性方程、柏努利方程的意义,及柏努利方程用于流量、压差、功及位差等重要项目的计算;

(2)牛顿黏性定律意义,流动型态和雷诺准数的判断;

(3)圆形直管内阻力损失计算,摩擦因子图的使用及局部阻力计算方法;简单管路的工艺计算;

(4)离心泵的工作原理及主要构件,主要性能参数的定义及离心泵特性曲线的应用;

(5)掌握汽蚀现象的定义和安装高度的计算,工作点的定义及流量调节方法。

本章难点:

非稳态流动,边界层的概念,试差法,复杂管路(分支、并联)计算,离心泵组合方式的选择。

第二章 传热及传热设备

本章重点:

(1)傅立叶定律的意义及平壁和圆筒壁定态热传导计算;

(2)总传热速率方程和热量衡算方程的意义,总传热系数和平均温度差的计算;

(3)辐射传热基本概念、物体的辐射能力及物体间的辐射传热计算。

本章难点:

传热单元数法概念,流体有相变化时的对流传热系数,污垢热阻的概念,传热过程的节能及强化措施。

第三章 传质原理及应用

本章重点:

(1)二元物系的气液相平衡关系(包括:拉乌尔定律,温度组成图,汽液相平衡图,挥发度及相对挥发度),气体的溶解度和亨利定律,吸收速率方程式;

(2)双组分连续精馏的工艺计算(包括:物料衡算与操作线方程,进料状态的影响、理论板数的确定、回流比的讨论、及热量衡算);

(3)吸收塔的工艺计算(包括:物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算);

(4)塔设备的基本结构,填料塔附件、填料的主要类型及性能、填料塔与板式塔的比较。

本章难点:

传质机理,非理想体系的气液平衡关系,特殊情况下精馏过程理论板数的确定,板式塔的塔板结构及流体力学性能。

第四章 固体颗粒流体力学基础与机械分离

本章重点:

(1)重力沉降速度的表达及降尘室主要工艺计算;

(2)离心沉降速度的表达及旋风分离器的主要工艺计算。

本章难点:

旋风分离器的性能,旋液分离器。

第五章 固体干燥

本章重点:

(1)湿空气的几种温度表示法,湿空气的湿度-焓图及其应用;

(2)干燥器的物料衡算和热量衡算。

本章难点:

对流式干燥器的传质传热机理。

第六章 其他单元

本章重点:

(1)单效蒸发与多效蒸发的工艺计算;

(2)膜分离过程的定义与分类。

本章难点:

蒸发器的设计,膜分离装置。

四、主要教学方式

对于概念、公式和计算原理,通过板书进行讲解;对于设备结构和原理,通过多媒体课件演示进行讲解;通过实验加深学生对工业设备的认识,并培养学生的实际操作能力。

五、典型作业练习(略)

六、课程考核方式 

期末闭卷考试,试题题型包括填空、选择、简答和计算,并以计算为主,试题中包括实验测试题。


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