1、化工原理(一)教學大綱一、課程中英文名稱 中文名稱：化工原理 英文名稱：Principle of Chemical Engineering二、授課對象：化學工程與工藝專業 總學時110三、本課程與其他課程的聯系 先修課程：高等數學、線性代數、機械制圖、物理、算法語言、數值方法、物理化學 后續課程：化工傳遞過程、化工分離工程、化工系統工程四、課程教學的目的 化工原理是化學工程與工藝類及相近專業的一門主干課，它以化工生產中的物理加工過程為背景，研究和探討化工生產中大規模改變物質物理性質的基本規律。通過課程教學，使學生掌握流體力學、熱量傳遞和質量傳遞的基本理論知識；掌握本課程的主要研究方法及主要單元

2、操作的基本原理、工藝計算和典型設備結構與設計。培養學生具備根據各單元操作在技術上和經濟上的特點，進行“單元過程和設備”選擇的能力、過程的計算和設備設計的能力；具備進行單元過程的操作和調節以適應不同生產要求的能力；具備單元過程在操作中發生故障時如何尋找故障的原因并加以解決的能力；具備應用計算機進行單元操作輔助計算的能力；具備綜合運用所學的基本理論和知識解決工程實際問題的能力。五、課程教學的主要內容化工原理（一）上的內容為16點 ，55學時；化工原理（一）下的內容為712 ，55學時 1緒論（1學時） 知識點：課程性質、內容、特點及研究學習方法；物料衡算；熱量衡算；單位制與單位換算。 重 點：物料

3、衡算；熱量衡算；單位制與單位換算。難 點：熱量衡算；單位換算。 2流體流動（18學時） 知識點：流體主要物性（粘度、密度）與壓強定義、單位與換算；流體靜力學平衡方程及其應用；連續性方程及其應用；柏努利方程及其應用；穩定流動與不穩定流動；層流和湍流的基本特征與判別；雷諾準數計算；流體管內流速分布；湍流特性與邊界層概念；當量直徑概念與計算；圓管與非圓管內流動阻力計算；局部阻力計算；簡單管路與復雜管路設計型問題和操作型問題的定量計算；管路操作型問題的定性分析；管路設計型及操作型問題的計算機輔助計算；變截面、變壓頭流量計基本結構、特點、測量原理及使用方法；最優管徑的確定。 重 點：流體靜力學平衡方程及

4、其應用；連續性方程及其應用；柏努利方程及其應用；層流和湍流的基本特征與判別；流動阻力計算；簡單管路與復雜管路設計型問題和操作型問題的定量計算；管路操作型問題的定性分析。難 點：復雜管路設計型和操作型問題的定量計算；管路操作型問題的定性分析。 3流體輸送機械（8學時） 知識點：離心泵基本原理、構造；離心泵基本方程式；離心泵主要特性參數、特性曲線、安裝高度、工作點與流量調節；離心泵選用、安裝與操作；流體輸送設計型和操作型問題的定量計算；流體輸送操作型問題的定性分析；往復泵、旋渦泵、旋轉泵等其他類型泵的結構原理、特點與應用；離心式風機、旋轉式鼓風機、往復式壓縮機、真空泵等氣體輸送機械的基本結構、工作

5、原理及應用。 重 點：離心泵主要特性參數；特性曲線；安裝高度；工作點與流量調節；離心泵選用、安裝與操作；流體輸送設計型和操作型問題的定量計算；流體輸送操作型問題的定性分析。難 點：安裝高度；工作點與流量調節；流體輸送操作型問題的定性分析。 4流體通過顆粒層的流動（7學時） 知識點：過濾基本理論及基本參數；過濾基本方程及其應用；板框過濾機、葉濾機與轉鼓真空過濾機基本結構、工作原理及計算；過濾操作型問題的定性分析；間歇過濾機的最佳生產周期的定量計算；連續過濾機最佳轉速的確定；濾餅的可壓縮性；恒速過濾；離心分離原理與離心機；其他分離設備構造、原理。 重 點：過濾基本方程及其應用；板框過濾機、葉濾機與

6、轉鼓真空過濾機設計型和操作型問題的定量計算；過濾操作型問題的定性分析；間歇過濾機的最佳生產周期的定量計算。 難 點：過濾基本方程及其應用；板框過濾機、葉濾機與轉鼓真空過濾機設計型和操作型問題的定量計算；過濾操作型問題的定性分析。 5顆粒的沉降（3學時） 知識點：重力沉降與離心沉降基本公式；降塵室、沉降槽、旋風分離器的結構、工作原理及降塵室生產能力，旋風分離臨界直徑的計算；顆粒分級概念；粒級效率的概念。重 點：重力沉降與離心沉降基本公式；旋風分離器結構、工作原理。難 點：顆粒分級概念；粒級效率的概念。 6傳熱（18學時） 知識點：傅立葉定律；平壁和圓筒壁定常熱傳導的計算；傳熱推動力與熱阻的概念；

7、對流給熱方程及對流給熱系數；傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數；平均溫差；傳熱效率與傳熱單元數；強制對流、自然對流、冷凝和沸騰給熱系數的計算；熱輻射基本概念；波爾茲曼定律；克希霍夫定律；固體間熱輻射；傳熱的設計型和操作型問題定量計算；傳熱操作型問題定性分析；壁溫的計算；列管換熱器的結構、特點、工藝計算與選型；換熱器優化設計概念；強化傳熱過程的途徑；其他各種類型傳熱器的結構與特點。 重 點：傅立葉定律；對流給熱方程及對流給熱系數；傳熱速率方程；熱量衡算方程；總傳熱系數；傳熱的設計型和操作型問題定量計算；傳熱操作型問題定性分析；換熱器優化設計概念；強化傳熱過程的途徑；列管換熱器結構、工藝計算與

8、選型。 難 點：總傳熱系數；傳熱操作型問題的定量計算與定性分析；強化傳熱過程的途徑。 7蒸發（8學時） 知識點：蒸發過程基本原理；溶液沸點升高與杜林規則；液柱靜壓對溶液沸點的影響；溫差損失；單效蒸發計算（包括水分蒸發量、蒸汽消耗量、有效溫度差及傳熱面積）；多效蒸發操作流程及原理；多效蒸發設計型問題的新計算方法（矩陣法）；多效蒸發優化設計概念；蒸發器的生產能力、生產強度；強化蒸發過程及提高加熱蒸汽經濟程度的措施；蒸發器的分類、結構、特點及選用。 重 點：溶液沸點升高與杜林規則；單效蒸發原理及計算；多效蒸發原理設計型問題新計算法（矩陣法）；提高加熱蒸汽經濟程度的措施；蒸發器的結構及選用。 難 點：

9、單效蒸發計算；多效蒸發設計型問題新計算法（矩陣法）。 新知識點：多效蒸發優化設計概念。 8氣體吸收（16學時） 知識點：吸收過程基本原理及流程；吸收的氣液相平衡關系及其應用；擴散基本原理與概念；費克定律；等摩爾反向擴散和單向擴散；擴散系數的估算；湍流中對流傳質和雙膜理論；溫度、壓力對氣液相擴散系數的影響。傳質系數；總傳質系數；總傳質速率方程；傳質阻力概念與計算；各種形式傳質速率方程、傳質系數與傳質推動力的對應關系；各種傳質系數間關系；吸收與解吸的物料衡算；操作線方程；傳質推動力及其圖示方法；吸收劑最小用量、適宜用量的確定；傳質單元的概念；傳質單元數的計算（吸收因數法和對數平均推動力法）；計算機

10、數值積分法求解傳質單元數；吸收塔和解吸塔的設計型（求填料層高度）與操作型問題的定量計算；吸收塔和解吸塔操作型問題定性分析；吸收塔優化設計概念；吸收劑、解吸劑的選擇；非等溫吸收、多組分吸收、化學吸收簡介。 重 點：費克定律；等摩爾反向擴散和單向擴散；吸收與解吸的物料衡算；操作線方程；傳質推動力及其圖示方法；吸收塔和解吸塔的設計型與操作型問題的定量計算；吸收塔和解吸塔操作型問題定性分析。 難 點：吸收塔和解吸塔的操作型問題定量計算與定性分析。 9液體精餾（12學時） 知識點：理想溶液與非理想溶液；二元理想溶液汽液相平衡關系及圖示；揮發度與相對揮發度；精餾原理；精餾過程物料衡算；操作線方程；q線方程

11、；最小回流比的計算；適宜回流比的確定；理論塔板數計算（圖解法、捷算法、逐板計算法、計算機輔助計算）；塔板效率的計算；回流比、進料狀況等參數對精餾過程的影響；精餾操作型問題定性分析；精餾塔優化設計概念；全回流操作與計算；多股進料與側線出料精餾原理及計算；平衡蒸餾、簡單蒸餾、間歇蒸餾、恒沸蒸餾、萃取蒸餾的工作原理、基本流程和特點。 重 點：二元理想溶液汽液相平衡關系及圖示；精餾過程物料衡算；操作線方程；q線方程；最小回流比的計算；回流比、進料狀況等參數對精餾過程的影響；理論塔板數計算；精餾操作型問題定性分析。 難 點：回流比、進料狀況等參數對精餾過程的影響；精餾操作型問題定性分析；多股進料與側線出

12、料精餾原理及計算。 10氣液傳質設備（4學時） 知識點：板式塔主要類型與結構特點；板式塔氣液相接觸狀況；板式塔水力學性能；塔板結構尺寸的常規設計；塔板結構尺寸的新設計方法（負荷性能圖法）；負荷性能圖的繪制；填料塔結構及水力學性能；填料類型與特性。 重 點：板式塔水力學性能；塔板結構尺寸的常規設計；塔板結構尺寸的新設計方法（負荷性能圖法）；負荷性能圖的繪制。 難 點：塔板結構尺寸的設計。 11干燥（11學時） 知識點：濕空氣的性質與計算；空氣濕度圖及其應用；濕空氣性質的計算機輔助計算；空氣干燥器工作原理；干燥過程物料衡算和熱量衡算；干燥過程的工藝計算；濕物料中水分存在形態與分類；恒定干燥條件下干

13、燥速率與干燥時間的計算；數值積分法求降速階段干燥時間；提高干燥器熱效率的措施；干燥器優化設計概念；各類干燥器的主要結構、工作原理與特點。 重 點：濕空氣的性質與計算；干燥過程物料衡算；熱量衡算；恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間的計算；提高干燥器熱效率的措施；常用干燥器的結構與原理。 難 點：干燥過程熱量衡算；恒定干燥條件下干燥時間的計算。 12其它傳質分離方法(4學時)知識點：結晶原理；溶解度曲線；形成過飽和度的方法；結晶速率及影響因素；結晶過程的物料衡算和熱量衡算；結晶設備。吸附原理；常用吸附劑；吸附相平衡；吸附機理及吸附速率；吸附設備。膜分離 反滲透原理及工業應用；超濾原理及工業應用；電滲

14、析原理及工業應用；氣體膜分離原理；膜分離設備。重 點：結晶原理；結晶速率及影響因素；結晶過程的物料衡算和熱量衡算；吸附機理及吸附速率；反滲透原理及工業應用；超濾原理及工業應用；電滲析原理及工業應用；氣體膜分離原理。難 點：吸附機理及吸附速率。六、教材和主要參考資料 教 材：陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋.化工原理（第二版，上、下冊）M. 北京：化學工業出版社，2001. 參考書： 1譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理（第二版，上、下冊）M. 北京：化學工業出版社，1998. 2阮 奇，葉長燊，黃詩煌.化工原理優化設計與解題指南M. 北京：化學工業出版社，2001. 3天津大學化工原理教研室編.化工原理M. 天津：天津科學技術出版社，1990. 4叢德滋，叢 梅，方圖南.化工原理詳解與應用M. 北京：化學工業出版社，2002. 5姚玉英等編.化工原理例題與習題M. 北京：化學工業出版社，1990. 6何洪朝，竇 梅，錢棟英.化工原理操作型問題的分析M. 北京：化學工業出版社，1998. 7陳世醒，張克錚，郭大光.化工原理學習輔導M. 北京：中國石化出版社，1998. 8楊祖榮.化工原理M.北京：化學工業出版社，2004. 9McCabe W L, Smith J C. Unit operations of Chemical