化學工程基礎實踐周日志

課程編號：095008

課程名稱：化學工程基礎及實驗

學時/學分：（64+48）7（4+3）

適用專業：化學

先修課程：高等數學，普通物理，物理化學

開課系或教研室：化學與化工系

一、課程的性質與任務

1.課程性質：化學工程基礎是工程技術的一個分支，是一門探討化工生產過程的基本規

律、并應用這些規律解決生產實際問題的專業基礎學科。

2.課程任務：使學生理解化學工程規律在化工生產中的應用，獲得化工計算及設計的基

礎訓練，培養學生分析和解決有關化工操作中各種問題的能力，以便在化工生產、科研和設

計工作中達到強化生產過程、斃高產品質量、提高設備生產能力和效率、降低設備投資及產

品成本、節能、防止污染及加速新技術開發等方面的目的v

二、課程教學基本要求

化學工程基礎是理論性和實踐性都很強的學科，課堂教學采用多媒體方式，盡量系統而

清晰地講授重要單元操作的基本原理、典型設備及計算方法，同時配合一定的教學模型、實

驗等，做到理論聯系實際，使學生將掌握的知識向實踐能力轉化：培養化學專業的學生用工

程技術的觀點和方法研究應用科學、尤其是科技開發中出現的問題。

本課程課堂教學54學時，習題討論課10學時，實驗教學48學時，閉卷考試。

考核方式為：

總成績=期末考試（90%）+平時成績（10%）

三、課程教學內容

（一）化學工業與化學工程

1.化學工業的發展趨勢、特點及分類：

2.化工生產工藝及流程；X

3.實驗室研究和工業生產的差別。

（二）流體流動與輸送

L密度、壓強、流號和流速、粘度、動量傳遞、流動邊界層等基木概念；

2.流體靜力學方程式、流體動力學方程及其在化工生產中的應用，簡單管路的計算：X

3.流體輸送設備的原理及結構：

4.量綱分析方法。

（三）傳熱過程

1.付立葉定律、單層和多層平壁及圓筒壁的定常態熱傳導；派

2.牛頓冷卻定律、有效膜的概念、量綱分析法求傳熱膜系數a；

3.熱交換計算、傳熱系數、傳熱平均溫度差：X

4.輻射傳熱的基本知識；

5.常見和新型間壁式熱交換器，紅外和微波加熱技術。

（四）傳質過程

1.分子擴散：

2.雙膜理論。X

（五）精?

1.氣液平衡相圖，氣液平衡線方程：

2.精播原理和流程；精儲段、提憎段及全塔物料衡算：加料板的物料衡算和熱量衡算：

逐板il?算法、圖解法和簡捷法求理論塔板數：最小回流比和適宜回流比；塔板效率：X

3.間歇精儲、多組分精儲，共沸精儲和萃取精鐳：

4.填料塔、泡罩塔、篩板塔和浮閥塔。

（六）吸收

1.氣體在液體中溶解度、亨利定律、相平衡與吸收和解吸的關系：雙膜理論、相間傳質

速率方程、總傳質系數與分傳質系數；※

2.吸收過程機理；吸收速率方程式；

3.填料吸收塔的計算：吸收劑用量和填料層高度的計算；米

4.填料塔及其流體力學性能和設計要點。

（七）新型分離技術

1.反滲透,超灌，電滲析，氣體膜分良，液膜分離八

2.超臨界萃取，反應精儲，反應萃取，變壓吸附。

（八）化學反應工程學基本原理

1.反應進度，轉化率，收率和選擇性

2.氣相反應的膨脹因子，息物質的量發生變化的氣相反應速率方程。X

3.停留時間分布函數的概念，停留時間分布函數的測定，停留時間分布函數的數字特征,

幾種流動模型的停留時間分布函數?！?/p>

（九）均相反應過程

1.間歇操作反應器計算，連續操作管式反應器計算，連續釜式反應器計算，混合狀態對

反應轉化率的影響，多釜串聯反應器的計算?！?/p>

2.簡單反應過程優化，平行反應、串聯反應過程優化。

（十）氣一固相催化反應過程

I.表面反應動力學模型，外、內擴散的影響。

2.絕熱反應器，換熱反應器，絕熱反應器計算。流化床反應器。X

3.最佳溫度和平衡溫度，最佳溫度分布的實施。

4.生熱曲線，去熱曲線，反應器熱穩定性判據,工業生產上保證熱穩定性的措施。

（卜一）生化反應器

1.生物和酶催化反應的特點，語的分類和用途：

2.酶催化反應動力學，影響酶催化反應的因素，生物反應動力學；派

3.生化反應器類型，生化反應器計算。

四、學時分配表

章節主要內容課時備注

（一）叱學工業與化學工程2

（二）流體流動與輸送10

（三）芍熱過程6

（四）芍質過程2

（五）精儲8

（六）吸收6

（七）新型分離技術6

（八）叱學反應工程學基本原理8

（九）為相反應過程4

（十）氣固相催化反應過程6

（十一）生化反應器6

合計64

五、教材及參考書

教材：《化學工程基礎》.武漢大學.高等教育出版社，2005

教學參考書：

1.《化工原理》（上、下冊）.陳敏恒.第二版.化學工業出版社，1999

2.《化工原理》（上、下冊）.譚天恩.第二版.化學工業出版社，1998

3.《化學工程基礎學習指導》.楊國泰，楊繼紅.化學工業出版社，2003

4.《化學工程基礎》.北京大學化學系《化學工程基礎》編寫組.高等教育出版社，1983

5.《化學工程基礎》.王定錦.高等教育出版社，1992

6.《化學工程基礎》.李德華.第一版.化學工業出版社，2000年

附件.《化學工程基礎實驗》教學大綱

《化學工程基礎實驗》教學大綱

課程編號：095008

課程名稱：化學工程基礎及實驗

實驗總學時數：48

適用專業：化學

承擔實驗室：化學與化工系

一、實驗教學的目的和要求

1.目的：化學工程基礎是一門實踐性很強的技術基礎課?；瘜W工程基礎實驗則是學習、

掌握和運用這門課程必不可少的重要環伺，是理論聯系實際的一腫重要方式。通過在實驗中

的操作和觀察，使學生掌握一定的基本實驗技能，培養學生處理一般工程技術問題和進行科

研的初步能力：同時?，通過實驗使學生樹立嚴肅認真，實事求是的科學態度。

2.耍求：驗證有關的化工單元操作理論，鞏固并加強對理論的認識和理解；熟悉實驗裝

置的結構、性能和流程；對實驗數據進行分析、整理及關聯，編寫實驗報告。

二、實驗項目名稱和學時分配

序號實驗項目名稱學時數必/選開

01伯努利實驗2選做

02雷諾實驗2必做

03離心泵特性曲線的測定4必做

04流體流動阻力測定實驗4必做

05流量計的校正4必做

06列管式換熱器總傳熱系數的測定4必做

07填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定4必做

08仿真實驗和單元仿真實訓24必做

09雙組分連續精緇塔分離能力的測定選做

合計48

三、單項實驗的內容和要求

(一)伯努利實驗

1.實驗目的：熟悉流動流為中各種能號和壓頭的概念及其相互關系，加深對伯努利方程、

連續性方程的理解與認識：掌握測量動壓頭和靜壓頭的方法。

2.實驗內容：

(1)觀察流體流動時各種形式的機械能之間的相互轉化現象;

(2)驗證不可壓縮流體機械能衡算方程式和靜力學方程式。

(二)雷諾實驗

1.實驗目的：了解雷諾實驗裝置的構造，熟悉雷諾準數的測定方法，掌握雷諾準數Re

與流體不同流型的關系。

2.實驗內容：

(1)觀察流體在管內流動的兩種不同形態；

(2)確定臨界雷諾數。

(三)離心泉特性曲線的測定

1,實瞼目的：了解離心泵的構造和性能；掌握離心泵開、停的正確操作方法和注意事項；

學會測定離心泵在恒定轉速下的特性曲線并確定其最佳工作范圍的方法。

2.實驗內容：

(1)測定并計算一定轉速下，流體的流量、泵的揚程、行效功率、軸功率和效率等參數:

(2)標繪離心泵的H-Q、NT和n-Q曲線。

(四)流體流動阻力測定實驗

1.實驗目的：了解流體流動阻力的測定方法，測定流體流過圓形直管時的摩擦阻力，并

確定摩擦系數人與雷諾準數Rc的關系，測定流體流過管件、閥門時的局部阻力，并求出阻力

系數。

2.實驗內容：

(1)測定不同的流體流動型態下摩擦阻力系數入與雷諾準數Re的關系；

(2)在對數坐標紙上繪制\—Re的關系曲線；

(3)測定局部阻力系數。

(五)流量計的校正

1.實驗目的：了解孔板流量計和轉子流量計的構造、工作京理和主要特點：掌握這兩種

流量計的校正方法及孔板流量計流量系數C。的確定方法：

2.實驗內容:

(1)測定孔板流量計的流量標定曲線；

(2)標定轉子流量計的流量并進行誤差計算。

(六)列管式換熱器總傳熱系數的測定

1.實驗目的：了解列管式渙熱器的結構；熟悉列管式換熱器的主要性能指標的標定方法:

掌握列管式換熱器的操作方法。

2.實驗內容：通過測定冷、熱流體流量和進出口溫度，測定列管式換熱器的總傳熱系數。

(七)填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定

1.實驗目的：了解填料吸收塔的結構、填料特性及吸收裝置的基本流程；觀察流體在填

料吸收塔的操作狀況，了解填料塔的流體力學性質；掌握填料吸收塔總體積吸收系數Kva和回

收率的測定方法，并熟悉空塔氣速和液體噴淋密度時傳質系數的影響。

2.實驗內容:

(1)觀察流體在填料吸收塔的操作狀況，測定△P—U關系曲線并確定液泛氣速：

(2)測定固定流體噴淋量下，不同氣體流量時，填料吸收塔的體枳吸收系數和回收率。

(A)雙組分連續精儲塔分離能力的測定

1.實驗目的：了解篩板精憎塔和附屬設備的基本結構：掌握精憎過程的基本操作方法：

2.實驗內容：

(1)測定塔頂、塔底及塔板上的液相組成，據此求取全回流工況下的理論塔板數全塔效

率和單板效率；

(2)；調節精儲塔的進、出料量和塔釜加熱功