甘肃农业大学：理学院应用化学专业《化工原理》课程教学大纲

化工原理教学大纲《化工原理》教学大纲（应用化学本科）（课程编号：130128总学时48/讲授48学时/实验0学时）一、课程的性质、地位和任务《化工原理》课程是化工类、应用化学类及其相近专业重要的技术基础课程，在教学计划中起到自然科学与应用科学桥梁的作用，为必修课程《化工原理》课程的任务是研究化工单元操作的基本原理，典型设备的构造及工艺尺寸的计算或设备选型。通过本门课程的学习，使学生掌握几种典型加工过程及其主要设备的基本原理基本概念、基本知识的熟练应用及其计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以适应生产建设的需要。因此，学好《化工原理》课程对搞好化工类装置的生产、优化设备设计、提高产品质量、提高设备能力及效率、降低设备投资及产品成本、节约能耗、防止污染及加速新技术开发都有非常重要的作用。二、课程教学的基本要求《化工原理》属工科科学，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。本课程强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论与实际的结合，提高分析问题、解决问题的能力。本门课程要求学生掌握化工流体流动、传热和传质的理论及其主要设备的基本原理、基本概念、基本知识的熟练应用及其计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作基本问题的能力。三、教学内容及学时分配(一）绪论(2学时)内容：化工原理在化工领域的地位，化学工程发展的四个阶段，化工生产过程和单元操作本课程性质与任务，混合物浓度的表示方法，化工单元操作中的基本概念。本章重点：混合物浓度的表示方法，化工单元操作中的基本概念本章难点：化工单元操作中的基本概念。教学要求：明确课程性质与任务，理解单元操作，熟练掌握双组分混合物浓度表示方法及化工单元操作中的能量衡算和物料衡算式、衡算步骤。（二）流体的流动与输送（12学时）内容：静力学原理及应用，流体流动系统的质量守恒与能量守恒，牛顿粘性定律，流体流动的机械能损失，层流时直管阻力，流时直管阻力，局部阻力，简单管路计算，流量测量，常用流体输送机械：离心泵、双动往复泵

化工原理教学大纲 《化工原理》教学大纲 （应用化学本科） (课程编号：130128 总学时48/讲授48学时/实验0学时) 一、课程的性质、地位和任务 《化工原理》课程是化工类、应用化学类及其相近专业重要的技术基础课程，在教学计划中 起到自然科学与应用科学桥梁的作用，为必修课程。 《化工原理》课程的任务是研究化工单元操作的基本原理，典型设备的构造及工艺尺寸的计 算或设备选型。通过本门课程的学习，使学生掌握几种典型加工过程及其主要设备的基本原理、 基本概念、基本知识的熟练应用及其计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能 力，以适应生产建设的需要。因此，学好《化工原理》课程对搞好化工类装置的生产、优化设备 设计、提高产品质量、提高设备能力及效率、降低设备投资及产品成本、节约能耗、防止污染及 加速新技术开发都有非常重要的作用。 二、课程教学的基本要求 《化工原理》属工科科学，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。研究方法主 要是理论解析和在理论指导下的实验研究。本课程强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能 力的训练，强调理论与实际的结合，提高分析问题、解决问题的能力。本门课程要求学生掌握化 工流体流动、传热和传质的理论及其主要设备的基本原理、基本概念、基本知识的熟练应用及其 计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作基本问题的能力。 三、教学内容及学时分配 （一） 绪论（2学时） 内容：化工原理在化工领域的地位，化学工程发展的四个阶段，化工生产过程和单元操作， 本课程性质与任务，混合物浓度的表示方法，化工单元操作中的基本概念。 本章重点：混合物浓度的表示方法，化工单元操作中的基本概念 本章难点：化工单元操作中的基本概念。 教学要求：明确课程性质与任务，理解单元操作，熟练掌握双组分混合物浓度表示方法及化 工单元操作中的能量衡算和物料衡算式、衡算步骤。 （二） 流体的流动与输送（12学时） 内容：静力学原理及应用，流体流动系统的质量守恒与能量守恒，牛顿粘性定律，流体流动 的机械能损失，层流时直管阻力，湍流时直管阻力，局部阻力，简单管路计算，流量测量，常用 流体输送机械：离心泵、双动往复泵

本章重点：静力学原理，流体流动系统的能量守恒，流体流动的机械能损失，层流时直管阻力（数学分析），简单管路计算，离心泵性能曲线。本章难点：流体在圆形管中层流时的速度分布，流体流动系统的能量衡算及柏努利方程的应用，流体流经管路总阻力损失的计算，离心泵的充许安装高度。教学要求：结合已学的数学及物理化学知识，明确牛顿型流体的概念；掌握流体静力学基本原理并会灵活应用；熟练掌握柏努力方程的各种形式，学会分析和解决有关流动系统机械能转换的问题。(二）传热过程（10学时)内容：传热基本方式，傅利叶定律及其在一维定态热传导中的应用，牛顿冷却定律与对流给热，传热过程的热量衡算式和传热速率式，传热系数、热阻及推动力、热交换计算，强化传热的途径，常用换热设备：套管换热器、列管式换热器、螺旋板式换热器。本章重点：傅利叶定律及其在一维定态热传导中的应用，牛顿冷却定律与对流给热，传热过程的热量衡算式和传热速率式，传热系数、热阻及推动力、热交换计算，强化传热的途径本章难点：平壁和圆筒壁的定态热传导，对流传热系数，总传热速率方程，热交换的计算。教学要求：正确区分导热和对流传热，掌握傅利叶定律和牛顿冷却定律并能够熟练应用；重点掌握传热过程的热量衡算式和传热速率式，能够进行简单的热交换计算。(三）吸收（11学时)内容：分子扩散和菲克定律，传质速率和传质系数，气液相平衡、相平衡与吸收过程的关系、吸收过程的数学描述（物料衡算式与传质速率式）、吸收塔的计算、填料塔结构本章重点：传质速率和传质系数；气液相平衡、相平衡与吸收过程的关系、吸收过程的数学描写（物料衡算式与传质速率式）、吸收塔的计算（传质单元数法）。本章难点：吸收塔的物料衡算式和操作线方程，吸收剂用量的确定，吸收塔的计算；教学要求：基本掌握传质系数的多种表达式；熟练掌握吸收操作线方程；学会对简单的吸收过程进行分析并确定或计算各项参数。（四）精馏（11学时）内容：气液相平衡，相对挥发度，用传质观点分析精馏原理，精馏过程的数学描述，理论塔板和塔板效率，理论板数的计算方法，板式塔结构。本章重点：相对挥发度、用传质观点分析精馏留原理、精留过程的数学描述、理论塔板和塔板效率（工程简化处理方法）、理论板数的计算方法。本章难点：精留过程的物料衡算和操作线方程及其应用，精馏过程的热量衡算和线方程，塔板数的计算。教学要求：熟练掌握精馏过程的物料衡算及能量衡算；学会对简单的精馏过程进行分析并确定或计算各项参数

本章重点：静力学原理，流体流动系统的能量守恒，流体流动的机械能损失，层流时直管阻 力（数学分析），简单管路计算，离心泵性能曲线。 本章难点：流体在圆形管中层流时的速度分布，流体流动系统的能量衡算及柏努利方程的应 用，流体流经管路总阻力损失的计算，离心泵的允许安装高度。 教学要求：结合已学的数学及物理化学知识，明确牛顿型流体的概念；掌握流体静力学基本 原理并会灵活应用；熟练掌握柏努力方程的各种形式，学会分析和解决有关流动系统机械能转换 的问题。 （二） 传热过程（10学时） 内容：传热基本方式，傅利叶定律及其在一维定态热传导中的应用，牛顿冷却定律与对流给 热，传热过程的热量衡算式和传热速率式，传热系数、热阻及推动力、热交换计算，强化传热的 途径，常用换热设备：套管换热器、列管式换热器、螺旋板式换热器。 本章重点：傅利叶定律及其在一维定态热传导中的应用，牛顿冷却定律与对流给热，传热过 程的热量衡算式和传热速率式，传热系数、热阻及推动力、热交换计算，强化传热的途径。 本章难点：平壁和圆筒壁的定态热传导，对流传热系数，总传热速率方程，热交换的计算。 教学要求：正确区分导热和对流传热，掌握傅利叶定律和牛顿冷却定律并能够熟练应用；重 点掌握传热过程的热量衡算式和传热速率式，能够进行简单的热交换计算。 （三） 吸收（11学时） 内容：分子扩散和菲克定律，传质速率和传质系数，气液相平衡、相平衡与吸收过程的关 系、吸收过程的数学描述（物料衡算式与传质速率式）、吸收塔的计算、填料塔结构 本章重点：传质速率和传质系数；气液相平衡、相平衡与吸收过程的关系、吸收过程的数学 描写（物料衡算式与传质速率式）、吸收塔的计算（传质单元数法）。 本章难点：吸收塔的物料衡算式和操作线方程，吸收剂用量的确定，吸收塔的计算； 教学要求：基本掌握传质系数的多种表达式；熟练掌握吸收操作线方程；学会对简单的吸收 过程进行分析并确定或计算各项参数。 （四） 精馏（11学时） 内容：气液相平衡，相对挥发度，用传质观点分析精馏原理，精馏过程的数学描述，理论塔 板和塔板效率，理论板数的计算方法，板式塔结构。 本章重点：相对挥发度、用传质观点分析精馏原理、精馏过程的数学描述、理论塔板和塔板 效率（工程简化处理方法）、理论板数的计算方法。 本章难点：精馏过程的物料衡算和操作线方程及其应用，精馏过程的热量衡算和δ线方程，塔 板数的计算。 教学要求：熟练掌握精馏过程的物料衡算及能量衡算；学会对简单的精馏过程进行分析并确 定或计算各项参数

(五）干燥（10学时）内容：湿空气的性质，湿度图及其应用，湿物料中含水量的表示方法，干燥系统的物料衡算，干燥系统的热量衡算，空气通过干燥器时的状态变化，物料中所含水分的性质，干燥曲线和干燥速率曲线，干燥时间的计算，干燥器。本章重点：湿度图及其应用，干燥曲线，干燥系统的物料衡算和热量衡算，干燥时间的计算。本章难点：干燥系统的物料衡算和热量衡算，干燥过程计算教学要求：熟练应用湿度图，干燥系统的物料衡算和热量衡算，学会对干燥过程进行简单计算。(六）实验内容及要求（16学时）实验一、实验理论课（化工实验概述）1.了解化工原理实验要求。2.了解化工实验室注意事项。3.熟悉实验误差分析和实验数据处理。4.熟悉化工测量技术和常见仪表。实验二、流体流动形态的观察与测定1.掌握流动类型与雷诺数Re的关系。2.观察流体在圆管中的流动型态3.建立层流和瑞流两种流动型态及层流时导管中流速分布的感性认识。4.测定两临界状态下临界雷诺数。实验三、流体流动阻力的测定1.掌握流体在直管中流动的阻力测定原理。测定流体流动时摩擦阻力系数，并，以2.熟悉压力的测定和涡轮流量计的构造及使用。3.测定液体在直管内流动时的摩擦阻力和球阀、闸阀、涡轮流量计的局部阻力4.确定管路一定时摩擦系数与雷诺数之间的关系。5.加深对流体流动阻力的理解。实验四、气-汽对流传热系数测定1.了解套管换热器结构2.测定对流传热系数α和总传热系数K。3.加深对对流传热系数概念的理解4.将测定的传热系数同经验计算式计算结果比较

（五） 干燥（10学时） 内容：湿空气的性质，湿度图及其应用，湿物料中含水量的表示方法，干燥系统的物料衡 算，干燥系统的热量衡算，空气通过干燥器时的状态变化，物料中所含水分的性质，干燥曲线和 干燥速率曲线，干燥时间的计算，干燥器。 本章重点：湿度图及其应用，干燥曲线，干燥系统的物料衡算和热量衡算，干燥时间的计 算。 本章难点：干燥系统的物料衡算和热量衡算，干燥过程计算。 教学要求：熟练应用湿度图，干燥系统的物料衡算和热量衡算，学会对干燥过程进行简单计 算。 （六） 实验内容及要求（16学时） 实验一、实验理论课（化工实验概述） 1. 了解化工原理实验要求。 2. 了解化工实验室注意事项。 3. 熟悉实验误差分析和实验数据处理。 4. 熟悉化工测量技术和常见仪表。 实验二、流体流动形态的观察与测定 1. 掌握流动类型与雷诺数Re的关系。 2. 观察流体在圆管中的流动型态。 3. 建立层流和湍流两种流动型态及层流时导管中流速分布的感性认识。 4. 测定两临界状态下临界雷诺数。 实验三、流体流动阻力的测定 1. 掌握流体在直管中流动的阻力测定原理。测定流体流动时摩擦阻力系数，并，以 2. 熟悉压力的测定和涡轮流量计的构造及使用。 3. 测定液体在直管内流动时的摩擦阻力和球阀、闸阀、涡轮流量计的局部阻力。 4. 确定管路一定时摩擦系数与雷诺数之间的关系。 5. 加深对流体流动阻力的理解。 实验四、气-汽对流传热系数测定 1. 了解套管换热器结构。 2. 测定对流传热系数α和总传热系数K。 3. 加深对对流传热系数概念的理解 4. 将测定的传热系数同经验计算式计算结果比较

实验五、填料塔吸收实验1.熟悉填料吸收塔的构造和流程。2．测定气体通过干、湿填料塔的压力降，进一步了解填料塔的流体力学特性。3.测定在一定操作条件下，用水吸收空气中的氨的气相体积传质总系数Kya。4.掌握塔底吸收液的分析方法。实验六、反应精馏制备乙酸乙酯1.了解反应精留原理及过程。2．掌握反应精留的操作3.掌握全塔物料衡算和塔操作的过程分析4．了解反应精馏与常规精馏的区别5．学会分析塔内物料组成实验七、洞道干燥1.测定干燥曲线和干燥速率曲线。2．学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。3.加深对物料临界含水量Xc的概念及其影响因素的理解四、大纲说明（一）教学环节和教学方法主要教学环节：复习提问，教授新课，分析例题，课后作业，章节复习，动手实验。教学方法：利用多媒体教学工具，课堂讲授为主，学生自学为辅，贯穿启发式教学，理论与实验相结合。(二）习题与作业根据教学内容，布置相关课后作业题，补充典型例题，以加强对基本概念的理解，并掌握基本公式和基本定律。五、课程考核要求本课程安排期中考试。课程综合成绩由平时成绩（含上课出勤考核、课堂提问考核、作业考核）期中考试成绩、期未考试成绩、实验成绩四部分综合而成，比例分别为10%、25%、50%、15%。六、主要教学参考书及材料1.姚玉英.《化工原理》（第一版).天津：天津大学出版社出版，19992.陈敏恒．《化工原理》（第二版).北京：化学工业出版社出版，1999

实验五、填料塔吸收实验 1. 熟悉填料吸收塔的构造和流程。 2．测定气体通过干、湿填料塔的压力降，进一步了解填料塔的流体力学特性。 3. 测定在一定操作条件下，用水吸收空气中的氨的气相体积传质总系数Kya。 4. 掌握塔底吸收液的分析方法。 实验六、反应精馏制备乙酸乙酯 1. 了解反应精馏原理及过程。 2．掌握反应精馏的操作 3．掌握全塔物料衡算和塔操作的过程分析 4．了解反应精馏与常规精馏的区别 5．学会分析塔内物料组成 实验七、洞道干燥 1. 测定干燥曲线和干燥速率曲线。 2．学习恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数的测定方法。 3．加深对物料临界含水量XC的概念及其影响因素的理解 四、大纲说明 （一） 教学环节和教学方法 主要教学环节：复习提问，教授新课，分析例题，课后作业，章节复习，动手实验。 教学方法：利用多媒体教学工具，课堂讲授为主，学生自学为辅，贯穿启发式教学，理论与 实验相结合。 （二）习题与作业 根据教学内容，布置相关课后作业题，补充典型例题，以加强对基本概念的理解，并掌握基 本公式和基本定律。 五、课程考核要求 本课程安排期中考试。课程综合成绩由平时成绩（含上课出勤考核、课堂提问考核、作业考 核）、期中考试成绩、期末考试成绩、实验成绩四部分综合而成，比例分别为10%、25%、 50%、15%。 六、主要教学参考书及材料 1．姚玉英. 《化工原理》(第一版).天津:天津大学出版社出版，1999. 2．陈敏恒. 《化工原理》(第二版).北京：化学工业出版社出版，1999

3.王志魁．《化工原理》（第二版).北京：化学工业出版社出版，19984.谭天恩等.《化工原理》（第一版）.北京：化学工业出版社出版，19905.陈同芸等.《化工原理实验》（第一版）上海：华东理工大学出版社，19896.北大化学系组.《化学工程基础》（第一版）.北京：高等教育出版社，19837.武汉大学．《化学工程基础》北京：高等教育出版社，2005

3. 王志魁. 《化工原理》(第二版).北京：化学工业出版社出版，1998. 4. 谭天恩等. 《化工原理》(第一版).北京：化学工业出版社出版，1990. 5. 陈同芸等. 《化工原理实验》（第一版）.上海：华东理工大学出版社，1989. 6. 北大化学系组.《化学工程基础》（第一版）.北京：高等教育出版社，1983. 7. 武汉大学. 《化学工程基础》.北京：高等教育出版社，2005