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1、化学工程基础教学大纲（四年制本科. 试行）课程编号：03021111课程性质：专业必修课使用专业：应用化学开设学期：第七学期考核方式：闭卷笔试一、教学目的与任务化学工程基础的教学目的是：通过学习化学工程方面的知识，提高学生在化学、化工的应用开发方面的能力，使学生在科技成果转变为生产力的过程中较好地发挥应有的作用。从技术经济观点出发，将学生培养成为既具有扎实的基础理论知识，又能结合实际分析和解决实际问题的化学工作者。化学工程基础的教学重点是：重点学习“三传一反”的基本原理和方法，基本掌握流动体系的能量转换及流体阻力等运算、传热方程和传热强化途径、典型换热器计算、精馏中理论塔板数的求法、反应器类型
2、及反应器体积的计算等。同时了解有关设备的性能和它所依据的理论，了解怎样运用技术经济观点分析和处理实际问题。化学工程基础的研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，与相应内容安排6至8个实验。二、与其它专业课程的关系与普通物理、高等数学、物理化学等基础主干课和专业基础课联系十分密切，应在这三门先修课程的基础上进行教学。为有机化学、无机化学、物理化学等化学专业课方面知识的实际运用打下坚实的基础。三、学时数及分配总学时为70学时（其中讲授46学时，实验24学时），学时分配见下表。学时分配表章 节 标 题学时分配讲授实验习题测试第1章绪论2第2章流体流动与输送1212第3章传热过程83第4章传质
3、过程（精馏或吸收）106第5章化学反应工程学基本原理83第6章均相反应过程6合计4624四、讲授内容与要求：（分章节）本大纲根据教育部理科化学教学指导委员会“理科应用化学专业化学教学基本内容”，以四年制本科人才培养规格为目标，按照化学工程基础学科的理论知识体系，提出了具体的教学要求。第一章 绪论【教学要求】1、基本掌握流动体系的能量转换及流体阻力等运算。2、掌握传热方程和传热强化途径及典型换热器的计算。3、初步了解化工生产工艺与化工生产流程的概念。4、了解实验室研究与化工生产之间的差别。掌握化学工程学常用的几个基本概念，掌握国际单位制、工程单位制及其换算。5、掌握化学工程学常用的几个基本概念，
4、掌握国际单位制、工程单位制及其换算。【教学内容】1、化学工程基础课程的性质、内容要求和学习方法2、化学工业概述1）、化学工业发展概述2）、我国化学工业的发展和现状3）、化学式业的特点和发展趋势3、化工生产过程与化学工程学科1）、化工生产工艺与流程2）、三废治理与环境保护3）、化学工程学的内容4）、化学工程学常用的几个基本概念4、国际单位制、工程单位制及其换算第二章 流体流动与输送【教学要求】1、掌握理想流体与实际流体的概念。2、掌握流体静力学方程及应用。3、掌握流体流动的基本原理和规律。4、掌握量纲分析方法求取阻力系数的方法。5、掌握流体流动时的物料衡算、能量转换及流体在管道中的流动阻力等计算
5、。6、掌握离心泵的构造与工作原理及其主要性能参数，了解有关设备的性能和原理。 【教学内容】1、流体静力学1）、密度与相对密度2）、压强3）、流体静力学方程4）、流体静力学方程应用举例2、流体流动1）、流体的流量与流速2）、定常态流动与非定常态流动3）、流动形态4）、牛顿粘性定律5）、流动边界层6）、动量传递概念7）、流速分布3、流体流动的物料衡算4、流体流动的能量衡算5、管内流动阻力的计算1）、沿程阻力损失计算与量纲分析方法2）、局部阻力损失计算6、流体流量的测量1）、孔板流量计2）、转子流量计7、流体输送设备1）、离心泵2）、往复压缩机与往复泵3）、旋转泵4）、真空泵第三章 传热过程【教学要
6、求】1、掌握传导传热和对流传热的原理。2、掌握量纲分析方法求取传热膜系数的方法。3、掌握传热过程的计算及典型换热器的基本原理和计算。4、能应用斯蒂芬-波尔兹曼定律计算简单的热辐射问题。5、了解传热的三种基本方式与实现传热过程的重要设备。6、了解基本类型换热器的主要性能。【教学内容】1、热传导1）、傅立叶定律2）、导热系数3）、单层和多层平面壁的定常态热传导4）、单层和多层圆筒壁的定常态热传导2、对流传热1）、牛顿冷却定律2）、有效膜的概念3）、量纲分析方法求取膜系数4）、流体无相变时强制对流传热膜系数的关联式3、热辐射1）、基本概念2）、斯蒂芬-波尔兹曼定律3）、实际物体间的辐射能力4）、实际
7、物体间的辐射传热4、热交换的计算1）、热流量方程与传热系数2）、传热的平均温度差5、间壁式热交换器1）、夹套式换热器2）、蛇管式换热器3）、套管式换热器4）、列管式换热器5）、板式换热器6）、各种换热器的比较和强化传热的途径6、加热技术1）、高频介质加热和微波加热2）、红外线加热技术第四章 传质过程（精馏）【教学要求】1、了解传质过程的传质机理及传质分离的类型。2、掌握气液相平衡关系与精馏操作线方程的应用。3、掌握回流比与最小回流比的概念。4、掌握简单蒸馏、精馏原理及理论塔板数的求法。5、了解多组分精馏和其他精馏方法。6、了解一些常用的传质设备。【教学内容】1、传质分离过程概述1）、传质分离操
8、作在化工生产中的作用2）、传质分离操作的种类2、气液相平衡1）、x-y相图2）、气液相平衡方程3、精馏原理1）、精馏基本原理2）、精馏流程4、双组分连续精馏的物料衡算和能量衡算1）、恒物质的量流假定2）、物料衡算和能量衡算5、理论塔板数的计算1）、逐板计算法2）、图解法3）、回流比的影响及选择4）、进料热状况的影响5）、简捷法求理论塔板数6）、塔板效率和实际塔板数6、间歇精馏1）、间歇精馏的特点2）、恒回流比操作时间歇精馏计算7、多组分精馏和其他精馏方法简介1）、多组分精馏2）、共沸精馏3）、萃取精馏8、传质设备1）、评价塔设备的指标2）、填料塔3）、板式塔第四章 传质过程（吸收）【教学要求】
9、1、了解传质过程的传质机理及传质分离的类型。2、掌握吸收过程中气液相平衡关系与吸收速率方程的应用。3、能根据吸收塔的物料衡算、吸收剂用量及操作线方程来对吸收塔进行计算。4、了解吸收操作流程及吸收剂的选择原则与多组分吸收原理。5、了解一些常用的传质设备。【教学内容】1、传质分离过程概述1）、传质分离操作在化工生产中的作用2）、传质分离操作的种类2、化工生产中的吸收操作1）、吸收操作的类型2）、吸收操作3）、吸收剂的选择3、气液相平衡关系1）、溶解度曲线2）、亨利定律3）、亨利定律的其它形式4）、相平衡与吸收过程的关系4、吸收速率方程1）、分吸收速率方程2）、总吸收速率方程5、吸收塔的计算1）、吸
10、收塔的物料衡算和操作线方程2）、吸收剂用量的确定3）、吸收塔塔径的计算4）、吸收塔填料层高度的计算6、多组分吸收简介7、传质设备1）、传质设备评价塔设备的指标2）、填料塔3）、板式塔第五章 化学反应工程学基本原理【教学要求】1、学习并掌握化学反应工程学的基本知识和基本原理。2、了解建立宏观反应体系数学模型的思想方法和研究方法。3、掌握全混流、活塞流、轴向扩散、多级全混流等流动模型概念。4、掌握基本反应器对应的流动模型、停留时间分布及其计算【教学内容】1、工业反应器的基本类型1）、间歇操作搅拌釜式反应器2）、连续操作搅拌釜式反应器3）、连续操作管式反应器4）、多釜串联反应器2、化学反应的转化率和
11、收率1）、反应进度2）、转化率3）、收率和选择性3、流动系统的反应动力学1）、流动系统的反应速率和反应时间2）、气相反应的膨胀因子3）、气相流动系统的动力学方程4、反应器内物料的流动模型1）、全混流流动模型2）、活塞流流动模型3）、非理想流动模型5、反应器内物料的停留时间分布1）、分布函数的概念2）、停留时间分布函数的测定3）、停留时间分布函数的数字特征6、几种流动模型的停留时间分布函数1）、全混流流动模型2）、活塞流流动模型3）、多级全混流模型4）、轴向扩散模型7、板式塔第六章 均相反应过程【教学要求】1、学习并了解均相反应器内物料的流动状态对于反应过程的影响掌握化学反应工程学的基本知识和基
12、本原理。2、掌握间歇操作反应器内进行均相反应时的有效体积计算。3、掌握连续操作管式反应器内进行均相反应时的有效体积计算。4、掌握连续操作釜式反应器内进行均相反应时的有效体积计算。5、掌握多釜串联反应器内进行均相反应时的有效体积计算。6、掌握均相反应过程的优化与反应器的选择。【教学内容】1、均相反应动力学2、间歇操作反应器3、连续操作管式反应器4、连续操作釜式反应器5、多釜串联反应器6、均相反应过程优化和反应器选择1）、以生产强度为优化目标2）、以产率和选择性为优化目标五、教材或主要参考书1、北京大学主编，化学工程基础（第二版），高等教育出版社，1983年2、武汉大学主编，化学工程基础（面向21
13、世纪教材），高等教育出版社，2001年3、姚玉英、陈常贵、柴诚敬编，化工原理，天津大学出版社，1983年4、陈敏恒、丛德滋、方图南主编，化工原理，化学工业出版社，1985年六、教学原则和方法1、教学原则（l）化学工程基础课程的主要任务是介绍“流体流动”、“传热”、“传质”等“三传”过程的基本原理及处理工程问题的思想方法，介绍化学反应工程（“一反”）的基本原理及建立数学模型来解决实际问题的思想方法。因此，在教学中必须注意培养学生的逻辑思维能力和想象能力，使学生学会分析、综合、归纳、演绎、概括、类比等重要思想方法。（2）化学工程基础课程的教学题材的选择，力求“少而精”， 紧密联系学科发展要求，“流
14、体流动”、“传热”、“传质”等“三传”过程每种传递过程各占一章。因此，传质过程由典型的“精馏过程”或“吸收过程”中任选一章，在课时少的情况之下，保证课程体系的完整性，力求体现化学工程学科理论内容的精华，着眼于为学生今后的学习和发展奠定基础。（3）针对理科学生缺乏工程技术知识的实际情况，用辩证唯物主义观点揭示化学工程理论中的辩证关系，使学生既熟悉基础理论，又能联系具体实际，既体现系统性，又能把握重点，既有一定深度，又能注意知识面的扩展。并注重介绍一些与之相联系的新知识、新技术，重视培养学生的独立思考、创新和自学能力。2、教学方法（1）改革教学方法和教学手段，为扩展学生对工程技术知识的了解，力争利用多媒体教学或计算机辅助教学手段进行教学。（2）重视教学过程和各个教学环节，加强启发式教学及多利用研讨课、习题课和课外作业培养学生分析问题和解决问题能力。 （执笔：彭小平）
