《化工原理》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号： 课程中文名称： 化工原理 课程英文名称： Principles of Chemical Engineering 课程举别： 技术基础课 适用专业： 高分子材料、生物化工、制药、过程装备及相近的本、专科专业 开课学期：秋（第五学期、春（六学期） 总学时： 112学时 总学分：7.0 预修课程（编号）： 高等数学()、普通物理()、物理化学() 并修课程（编号）： 本课程是高分子材料及相近专业的技术基础课，属工程学科，其主 要内容是研究化工生产中流体流动、传热、化工传质等过程的基本原理、 课程简介： 过程和设备的计算方法、典型设备构造及性能等，强调用自然科学原理考 察、解释和处理工程实际问题，以培养学生分析和解决工程实际问题的能 力。 建议教材： 杨祖荣主编.化工原理.北京：化学工业出版社，2004 [1]McCabe W.L.,Smith J.C.Unit Operations of Chemical Engineering.(第六版，英文影印版).北京：化学工业出版社，2002 [2]柴诚敏等编。化工流体力学与传热.北京：化学工业出版社，2000 [3]贾绍义等编.化工传质与分离过程.北京：化学工业出版社，2001 参考书： 【4戴干策，陈敏恒编著.化工流体力学，北京：化学工业出版社，1988 「5]谭天恩等编.化工原理（上册）.北京：化学工业出版社，1990 [句陈敏恒等编。化工原理（上册）第二版北京：化学工业出版社，1999 【7刀丛德滋等编.化工原理详解与应用.北京：化学工业出版社，2002 二、课程教育目标 1.掌握流体流动、传热及传质等化工过程的基本原理和典型设备的构造及性能： 2。通过本课程知识的系统学习，培养学生的工程观点和解决工程实际问题的能力，包括对化工 单元操作进行工程计算的能力、正确运用工程图表的能力以及运用技术经济观点分析、解决工程实 际问题的能力： 3.通过学习一些处理工程的基本方法，如因次分析法、数学模型法、过程分解法、试差计算法 和图解计算法等，使学生具备在不同场合选用不同方法处理工程问题的能力： 4.通过对基本原理、工程计算和典型设备的讲授，培养学生从过程的基本原理出发，观察、分 析、综合、归纳众多影响因素，从中找出问题的主要方面，运用所学知识解决工程问题的科学思维 能力和创新思维能力：
《化工原理》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号： 课程中文名称： 化工原理 课程英文名称： Principles of Chemical Engineering 课程类别： 技术基础课 适用专业： 高分子材料、生物化工、制药、过程装备及相近的本、专科专业 开课学期： 秋(第五学期)、春(六学期) 总 学 时： 112 学时 总 学 分： 7.0 预修课程（编号）： 高等数学（）、普通物理（）、物理化学（） 并修课程（编号）： 课程简介： 本课程是高分子材料及相近专业的技术基础课，属工程学科，其主 要内容是研究化工生产中流体流动、传热、化工传质等过程的基本原理、 过程和设备的计算方法、典型设备构造及性能等，强调用自然科学原理考 察、解释和处理工程实际问题，以培养学生分析和解决工程实际问题的能 力。 建议教材： 杨祖荣主编.化工原理.北京：化学工业出版社，2004 参 考 书： [1] McCabe W ． L ．， Smith J ． C ． Unit Operations of Chemical Engineering．（第六版，英文影印版）．北京：化学工业出版社，2002 [2] 柴诚敬等编．化工流体力学与传热. 北京：化学工业出版社，2000 [3] 贾绍义等编．化工传质与分离过程．北京：化学工业出版社，2001 [4] 戴干策，陈敏恒编著．化工流体力学．北京：化学工业出版社，1988 [5] 谭天恩等编.化工原理(上册).北京：化学工业出版社，1990 [6] 陈敏恒等编. 化工原理(上册)第二版.北京：化学工业出版社，1999 [7] 丛德滋等编．化工原理详解与应用．北京：化学工业出版社，2002 二、课程教育目标 1． 掌握流体流动、传热及传质等化工过程的基本原理和典型设备的构造及性能； 2. 通过本课程知识的系统学习，培养学生的工程观点和解决工程实际问题的能力，包括对化工 单元操作进行工程计算的能力、正确运用工程图表的能力以及运用技术经济观点分析、解决工程实 际问题的能力； 3. 通过学习一些处理工程的基本方法，如因次分析法、数学模型法、过程分解法、试差计算法 和图解计算法等，使学生具备在不同场合选用不同方法处理工程问题的能力； 4. 通过对基本原理、工程计算和典型设备的讲授，培养学生从过程的基本原理出发，观察、分 析、综合、归纳众多影响因素，从中找出问题的主要方面，运用所学知识解决工程问题的科学思维 能力和创新思维能力；
4、通过本课程学习，培养学生的自学能力和独立工作能力，能根据所处理问题的需要，寻找、 阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。 三、理论教学内容与要求 1.绪论(1学时) 化工过程与单元操作：本课程性质和任务 2.流体流动概述与流体静力学(3学时) 流体流动及输送问题：流体的连续性和压缩性：流体的物性：压强的定义、性质、单位及表示 方法：静力学方程及应用：液柱压差计 3.流体流动的守恒原理(5学时) 流量与流速：定态流动与非定态流动：流体流动的连续性方程：流体流动的机械能衡算：柏努 利方程及应用 4.流体流动的内部结构(3学时 牛顿粘性定律：流体的粘度：牛顿型流体与非牛顿型流体：雷诺实验：两种流动型态及判据： 层流与湍流的特征：管流剪应力分布和速度分布 5.流体流动的阻力计算(3学时) 直管内流动阻力与量纲分析：摩擦阻力系数：局部阻力损失：当量的概念（当量直径，当量长 度)：边界层概念：流动机械能损失计算 6.管路计算与流量测量(4学时)》 简单管路计算：复杂管路的特点及计算要点：毕托管、孔板流量计、文丘里流量计及转子流量 计的测量原理和计算方法 7.离心泵(5学时) 流体输送机械的作用与分类：离心泵工作原理与主要部件：气缚现象：离心泵性能参数与特性 曲线：管路特性方程：工作点的概念和流量调节：安装高度与气蚀现象：离心泵的类型、选用、安 装与操作 8.其它类型泵与气体输送机械(3学时) 往复泵工作原理与结构、性能参数与流量调节、正位移泵特性：旋涡泵、计量泵与旋转泵：离 心式通风机工作原理、性能参数与选型计算：罗茨鼓风机：离心式压缩机：真空泵与往复压缩机 9.传热概述与热传导(3学时) 传热过程在化工生产中的应用：传热的基本方式：工业换热过程：传热速率：傅立叶定律：导 热系数及影响因素：一维定态热传导计算（单层与多层平雎、单层与多层圆筒壁） 10.对流传热(4学时) 对流传热过程：牛顿冷却定律：对流传热系数及其影响因素：准数方程与准数的物理意义：管 内强制对流传热；管外强制对流传热：自然对流传热：燕汽冷凝传热：液体沸腾传热 11.热辐射（1学时) 物体的辐射能力：斯蒂芬波尔兹曼定律：克希霍夫定律：两灰体间的辐射传热 12.传热过程的计算(5学时) 间壁传热过程：热量衡算式：总传热系数计算与分析：串联热阻与控制热阻：污垢热阻：总传 热速率方程：平均温度差计算与分析：间壁换热过程计算 13.换热器(2学时)
4、通过本课程学习，培养学生的自学能力和独立工作能力，能根据所处理问题的需要，寻找、 阅读有关手册、参考书、文献资料并理解其内容。 三、理论教学内容与要求 1. 绪论（1 学时） 化工过程与单元操作；本课程性质和任务 2．流体流动概述与流体静力学（3 学时） 流体流动及输送问题；流体的连续性和压缩性；流体的物性；压强的定义、性质、单位及表示 方法；静力学方程及应用；液柱压差计 3. 流体流动的守恒原理（5学时） 流量与流速；定态流动与非定态流动；流体流动的连续性方程；流体流动的机械能衡算；柏努 利方程及应用 4．流体流动的内部结构（3学时） 牛顿粘性定律；流体的粘度；牛顿型流体与非牛顿型流体；雷诺实验；两种流动型态及判据； 层流与湍流的特征；管流剪应力分布和速度分布 5．流体流动的阻力计算（3学时） 直管内流动阻力与量纲分析；摩擦阻力系数；局部阻力损失；当量的概念（当量直径，当量长 度）；边界层概念；流动机械能损失计算 6. 管路计算与流量测量（4学时） 简单管路计算：复杂管路的特点及计算要点；毕托管、孔板流量计、文丘里流量计及转子流量 计的测量原理和计算方法 7.离心泵（5 学时） 流体输送机械的作用与分类；离心泵工作原理与主要部件；气缚现象；离心泵性能参数与特性 曲线；管路特性方程；工作点的概念和流量调节；安装高度与气蚀现象；离心泵的类型、选用、安 装与操作 8.其它类型泵与气体输送机械（3 学时） 往复泵工作原理与结构、性能参数与流量调节、正位移泵特性；旋涡泵、计量泵与旋转泵；离 心式通风机工作原理、性能参数与选型计算；罗茨鼓风机；离心式压缩机；真空泵与往复压缩机 9.传热概述与热传导（3学时） 传热过程在化工生产中的应用；传热的基本方式；工业换热过程；传热速率；傅立叶定律；导 热系数及影响因素；一维定态热传导计算（单层与多层平壁、单层与多层圆筒壁） 10. 对流传热（4学时） 对流传热过程；牛顿冷却定律；对流传热系数及其影响因素；准数方程与准数的物理意义；管 内强制对流传热；管外强制对流传热；自然对流传热；蒸汽冷凝传热；液体沸腾传热 11. 热辐射（1学时） 物体的辐射能力；斯蒂芬-波尔兹曼定律；克希霍夫定律；两灰体间的辐射传热 12. 传热过程的计算（5学时） 间壁传热过程；热量衡算式；总传热系数计算与分析；串联热阻与控制热阻；污垢热阻；总传 热速率方程；平均温度差计算与分析；间壁换热过程计算 13. 换热器（2学时）
各类工业换热器结构及应用：列管式换热器的参数与流程的选择原则：列管式换热器的设计与 选型计算：工业传热过程的强化 14.讨论课(4学时) 流体流动计算：传热计算 15.化工传质单元操作绪论(1学时) 均相混合物的分离与相际质量传递：常见化工传质单元操作：相组成的表示方法：气液传质设 备简介 16.气体吸收概述与气液相平衡(2学时) 吸收依据：吸收目的：吸收过程的工业实施：吸收过程的分类：吸收剂的选择：气体在液体中 的溶解度：亨利定律：温度、压力对相平衡的影响：相平衡与吸收过程的关系 17.吸收过程的传质速率(4学时) 分子扩散与费克定律：扩散系数及其影响因素：气相和液相中的一维定态分子扩散（等摩尔反 向扩散、单向扩散)：涡流扩散与对流传质：相内传质速率方程与传质分系数：相际传质与双膜理论： 总传质速率方程与总传质系数：吸收过程质阻分析及控制质阻 18.低浓度气体吸收（解吸）的计算(7学时) 低浓度气体吸收基本假定：物料衡算与操作线方程：吸收剂用量确定：最小液气比与适宜液气 比：吸收基本方程式：传质单元数与传质单元高度的概念与计算：填料层高度确定：填料收塔计算 与分析：解吸塔计算 19.液体蒸馏概述与二元物系的气液相平衡(3学时) 蒸馏分离的依据：过程的经济性：蒸馏操作在化工生产中的应用：理想溶液的气液平衡：拉乌 尔定律、相图与相平衡曲线：泡点与露点计算：相对挥发度及相平衡方程：非理想体系汽液平衡 20.平衡蒸馏与简单蒸馏(0.5学时) 平衡蒸馏：简单蒸馏：平衡蒸馏与简单蒸馏的比较 21.精馏(9学时) 精馏原理：工业连续精馏装置：理论板概念与恒摩尔流假定：二元连续精馏塔的全塔物料衡算： 精馏段与提馏段的操作线方程：进料热状况影响与加料▣线方程：操作线求作与适宜加料位置确定： 理论塔板数的确定：最小回流比的确定：回流比影响及选择：理论板数捷算法：操作参数对精馏过 程的影响：精馏塔的温度分布与灵敏板 22.间歇精馏与特殊精馏(0.5学时) 间歇精馏特点：恒回流比操作与恒馏出液组成操作：恒沸精馏原理及应用：萃取精馏原理及应 用 23.气液传质设备(2学时) 气液传质过程对塔设备的一般要求：塔设备类型及特点：板式塔的设计意图：板式塔的结构： 板上气液接触状态：塔板水力学性能和不正常操作现象：塔板负荷性能图：板式塔的效率：评价板 式塔的性能指标：常见塔板型式及特点：饰板塔工艺计算内容：填料塔结构：填料种类及特性：气 液两相在填料塔内的流动：填料塔压降与空塔气速的关系：最小喷淋密度：填料塔工艺计算方法： 填料塔内的传质
各类工业换热器结构及应用；列管式换热器的参数与流程的选择原则；列管式换热器的设计与 选型计算；工业传热过程的强化 14. 讨论课（4 学时） 流体流动计算；传热计算 15. 化工传质单元操作绪论 （1 学时） 均相混合物的分离与相际质量传递；常见化工传质单元操作；相组成的表示方法；气液传质设 备简介 16. 气体吸收概述与气液相平衡（2 学时） 吸收依据；吸收目的；吸收过程的工业实施；吸收过程的分类；吸收剂的选择；气体在液体中 的溶解度；亨利定律；温度、压力对相平衡的影响；相平衡与吸收过程的关系 17.吸收过程的传质速率（4 学时） 分子扩散与费克定律；扩散系数及其影响因素；气相和液相中的一维定态分子扩散（等摩尔反 向扩散、单向扩散）；涡流扩散与对流传质；相内传质速率方程与传质分系数；相际传质与双膜理论； 总传质速率方程与总传质系数；吸收过程质阻分析及控制质阻 18.低浓度气体吸收（解吸）的计算（7 学时） 低浓度气体吸收基本假定；物料衡算与操作线方程；吸收剂用量确定；最小液气比与适宜液气 比；吸收基本方程式；传质单元数与传质单元高度的概念与计算；填料层高度确定；填料收塔计算 与分析；解吸塔计算 19.液体蒸馏概述与二元物系的气液相平衡（3 学时） 蒸馏分离的依据；过程的经济性；蒸馏操作在化工生产中的应用；理想溶液的气液平衡；拉乌 尔定律、相图与相平衡曲线；泡点与露点计算；相对挥发度及相平衡方程；非理想体系汽液平衡 20.平衡蒸馏与简单蒸馏（0.5 学时） 平衡蒸馏；简单蒸馏；平衡蒸馏与简单蒸馏的比较 21.精馏（9 学时） 精馏原理；工业连续精馏装置；理论板概念与恒摩尔流假定；二元连续精馏塔的全塔物料衡算； 精馏段与提馏段的操作线方程；进料热状况影响与加料 q 线方程；操作线求作与适宜加料位置确定； 理论塔板数的确定；最小回流比的确定；回流比影响及选择；理论板数捷算法；操作参数对精馏过 程的影响；精馏塔的温度分布与灵敏板 22.间歇精馏与特殊精馏（0.5 学时） 间歇精馏特点；恒回流比操作与恒馏出液组成操作；恒沸精馏原理及应用；萃取精馏原理及应 用 23.气液传质设备（2 学时） 气液传质过程对塔设备的一般要求；塔设备类型及特点；板式塔的设计意图；板式塔的结构； 板上气液接触状态；塔板水力学性能和不正常操作现象；塔板负荷性能图；板式塔的效率；评价板 式塔的性能指标；常见塔板型式及特点；筛板塔工艺计算内容；填料塔结构；填料种类及特性；气 液两相在填料塔内的流动；填料塔压降与空塔气速的关系；最小喷淋密度；填料塔工艺计算方法； 填料塔内的传质
24.固体干慢概述与混空气的性质(3学时) 干燥过程的分类及应用：典型的工业干燥过程与设备：湿空气的性质及计算：空气的湿度图及 应用：湿空气状态的变化过程： 25.干燥过程的物料衡算和热量衡算(1.5学时) 物料中水分的性质：干燥过程的物料衡算：干燥过程的热量衡算 26.干燥速率与干燥时间(1.5学时) 恒定干燥条件下的干燥速率：干燥曲线与干燥速率曲线：恒定干燥条件下干燥时间的计算 27.干燥器(1学时) 工业常用的干燥器：干燥器的性能要求与选型原则 28.讨论课(4学时) 吸收计算：精馏计算 四.实验教学内容与要求 1.绪论(2学时) 介绍化工原理实验课的研究对象、一般研究方法、特点及数据处理方法 2.柏努利演示实验(2学时) 实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换：验证流体静力学原理和柏努利方程：实流体 流动压头变化及相应压头损失，确定两者相互之间关系 3.雷诺演示实验(2学时) 观测雷诺数与流体流动类型关系：观察层流中流体质点的速度分布 4.流体阻力实验(4学时) 掌握流体流动阻力测定方法，测定直管摩擦阻力系数及局部阻力系数：验证层流区摩擦阻力系数 与雷诺数和管子相对粗糙度关系 5.离心泵性能实验(4学时) 测定离心泵性能曲线并确定最佳工作范围：测定孔板流量计的孔流系数 6.强制对流传热膜系数的测定实验(4学时) 通过实验确定传热膜系数准数关联式中的系数和指数：分析影响传热膜系数的因素：了解强化传 热的途径 7.精馏实验(4学时) 掌握精馏塔的操作方法与调节方法：测定全回流全塔效率及单板效率 8.吸收（解吸）实验(4学时) 观察填料塔流体力学状态，测定压降与气速的关系曲线：测定总传质系激，分析其影响因素 五.作业 每周布置和收交作业，作业每周47颗，总计120道颗左右 作业是评价学生平时成绩的基本依据，要求学生必须独立完成。缺交作业的次数应少于总次数 的1/3，否则不能参加期末考试。 六.考核方式 采取平时测验与期末考试相结合的方式 平时测验随堂进行，重在考察学生学习的过程
24.固体干燥概述与湿空气的性质（3 学时） 干燥过程的分类及应用；典型的工业干燥过程与设备；湿空气的性质及计算；空气的湿度图及 应用；湿空气状态的变化过程； 25．干燥过程的物料衡算和热量衡算（1.5 学时） 物料中水分的性质；干燥过程的物料衡算；干燥过程的热量衡算 26.干燥速率与干燥时间（1.5 学时） 恒定干燥条件下的干燥速率；干燥曲线与干燥速率曲线；恒定干燥条件下干燥时间的计算 27.干燥器（1 学时） 工业常用的干燥器；干燥器的性能要求与选型原则 28.讨论课（4 学时） 吸收计算；精馏计算 四．实验教学内容与要求 1.绪论（2学时） 介绍化工原理实验课的研究对象、一般研究方法、特点及数据处理方法 2.柏努利演示实验（2学时） 实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换;验证流体静力学原理和柏努利方程;实测流体 流动压头变化及相应压头损失,确定两者相互之间关系 3.雷诺演示实验（2学时） 观测雷诺数与流体流动类型关系;观察层流中流体质点的速度分布 4.流体阻力实验（4学时） 掌握流体流动阻力测定方法,测定直管摩擦阻力系数及局部阻力系数;验证层流区摩擦阻力系数 与雷诺数和管子相对粗糙度关系 5.离心泵性能实验（4学时） 测定离心泵性能曲线并确定最佳工作范围;测定孔板流量计的孔流系数 6.强制对流传热膜系数的测定实验（4学时） 通过实验确定传热膜系数准数关联式中的系数和指数;分析影响传热膜系数的因素;了解强化传 热的途径 7.精馏实验（4学时） 掌握精馏塔的操作方法与调节方法;测定全回流全塔效率及单板效率 8.吸收(解吸)实验（4学时） 观察填料塔流体力学状态,测定压降与气速的关系曲线;测定总传质系数,分析其影响因素 五．作业 每周布置和收交作业，作业每周 4~7 题，总计 120 道题左右。 作业是评价学生平时成绩的基本依据，要求学生必须独立完成。缺交作业的次数应少于总次数 的 1/3，否则不能参加期末考试。 六．考核方式 采取平时测验与期末考试相结合的方式。 平时测验随堂进行，重在考察学生学习的过程
期末考试时间为120分钟，采用全国化工原理试愿库统一命题、统一考试以及统一评分的方式， 并实现教、考分离。 七.成绩评定 课程总成绩依据下列权重评定：平时测验占20%，期末考试占80%。 执笔人：丁忠伟 2007年9月10日
期末考试时间为 120 分钟，采用全国化工原理试题库统一命题、统一考试以及统一评分的方式， 并实现教、考分离。 七．成绩评定 课程总成绩依据下列权重评定：平时测验占 20%，期末考试占 80%。 执笔人：丁忠伟 2007 年 9 月 10 日
