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1、化工原理-2教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Principle of Chemical Engineering-22、课程类别：专业基础课程3、课程学时：总学时 56，实验学时 84、学 分：3.55、先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、化工热力学6、适用专业：化学工程与工艺7、大纲执笔：化学工程与工艺教研室 刘瑾 8、大纲审批：化学化工学院学术委员会9、制定(修订)时间：2006 年 9 月二、课程的目的与任务化工原理是化学工程学科中的基础部分，是化学工程与工艺专业的一门骨干技术基础课。本课程的主要任务是研究化工生产中以物理加工为背景，具有共同规律的各种单元操作的基本原理；典型
2、设备的构造、性能与操作原理；研究单元操作及其典型设备的有关计算；寻找适宜的操作条件，探索强化过程的方向及改进设备的途径。通过本课程的学习，使学生牢固掌握单元操作的基础理论；初步掌握化工过程的开发、设计与操作的有关方法；同时培养学生学会从工程实际出发，运用工程观点从多种角度，尤其是经济角度考虑技术问题。三、课程的基本要求1、化工原理是一门具有承上启下作用的技术基础课程。是学生具备了必要的高等数学、物理、物理化学、机械制图、计算技术等基础知识后的一门必修主干课程。2、本课程以课堂教学为主，辅以其他教学环节，如习题课、演示课、CAI、电化教学、实验教学、计算机仿真。学生应完成一定数量的课外作业，通过
3、作业、测验和考试等方式，以及后续的化工原理课程设计来检查和巩固教学效果。3、本课程采用双语教学。四、教学内容、要求及学时分配(一) 理论教学第八章 气体吸收 16 学时8.1 概述工业吸收过程；溶剂的选择、吸收过程中气液两相的接触方式、本章的基本假定、相组成的表示方法8.2 气液相平衡平衡溶解度、享利定律8.3 扩散和单向传质费克定律；一维稳定分子扩散；扩散系数；湍流扩散；对流传质；质量、热量、动量传递之间的关系8.4 相际传质相际传质速率；传质速率方程的各种表达形式；控制步骤与界面含量8.5 低含量气体吸收吸收过程的数学描述；低含量气体吸收的特点；物料衡算的微分表达式；传质速率积分式；传质单
4、元高度与传质单元数；传质单元数的计算方法；吸收塔的设计型计算；吸收塔的操作型计算8.6 高含量气体吸收高含量气体吸收的特点；高含量气体吸收过程的数学描述；高含量气体吸收过程的计算8.7 化学吸收化学反应对相平衡的影响；化学吸收速率；化学吸收塔的计算方法基本要求：掌握吸收的概念、类型和目的；了解解吸的概念；掌握溶剂选择的原则；掌握亨利定律三种表达形式及相关的计算；掌握吸收与解吸的过程方向判断及过程推动力的计算。了解费克定律的适用范围；掌握等摩尔反向分子扩散和单向分子扩散，分子扩散速率与传质速率之间的关系；掌握摩尔反向分子扩散和分子单向扩散传质速率积分式的区别；了解气、液相分子扩散系数。了解吸收过
5、程；掌握双膜理论；掌握汽、液相总传质系数的计算方法以及推动力与阻力的关系；掌握气膜控制和液膜控制；掌握物料衡算和操作线方程；掌握汽、液相总传质单元高度及总传质单元数常用的计算方法；掌握设计型和操作型计算；了解其它吸收流程。重点：溶剂选择，亨利定律，菲克定律，双膜理论，汽、液相总传质系数，操作线，平衡线，设计型和操作型计算。难点：高浓度气体吸收过程计算、化学吸收的计算 第九章 液体精馏 14 学时9.1 蒸馏概述9.2 双组分溶液的气液相平衡理想溶液的汽液平衡；挥发度和相对挥发度；非理想溶液的汽液相平衡9.3 简单蒸馏与平衡蒸馏简单蒸馏；平衡蒸馏9.4 精馏原理连续精馏原理与过程分析；基本型连续
6、精馏塔的设计型和操作型计算；其它类型的连续精馏9.5 其它蒸馏方式水蒸汽蒸馏；间歇精馏；萃取馏和恒沸蒸馏9.6 多元蒸馏多元物系的汽液平衡；多元蒸馏简捷计算法基本要求：了解蒸馏与蒸发的区别；掌握相对挥发的定义；了解闪蒸的原理；掌握用安托因方程计算平衡的汽液相组成；掌握 “txy”图、泡点线和露点线；了解总压对泡点线和露点线的影响；了解正、负偏差溶液的形成和特点。了解简单蒸馏的计算；掌握精馏原理及回流的定义；掌握全塔物料衡算；掌握恒摩尔流假设；掌握五种进料状态；掌握平衡线、q 线、精馏段操作线和提馏段操作线；掌握理论板的定义及全塔效率的概念。掌握全回流、最小回流比和最佳加料板位置的概念；掌握进料
7、状态对理论塔板数的影响；掌握设计型计算中图解法、逐板计算法求解理论塔板数的方法；了解吉利兰快速估算法和芬斯克方程求最少理论塔板数。在操作型计算中，掌握进料浓度、回流比的变化对塔顶产品和塔底产品的影响。了解直接蒸汽加热、分凝器、冷液回流、侧线出料和回收塔各自的特点。了解间歇精馏的特点与计算，了解特殊精馏的特点。重点：相对挥发度， “txy”图，精馏原理，,恒摩尔流假设，进料状态，操作线方程，操作型计算和设计型计算。难点：“txy”图，精馏原理，操作型计算与判断。第十章 气液传质设备 4 学时10.1 概述塔设备的分类；塔设备的性能指标10.2 填料塔填料塔的结构；填料的种类；填料塔的流体力学性能
8、和气液传质；填料塔附件；等板高度10.3 板式塔板式塔的结构；塔板的型式；塔板的流体力学性能；塔板效率10.4 填料塔和板式塔的比较两种塔型的异同点；塔型的选择基本要求：了解填料塔和板式塔的主要构件；掌握塔内气液两相的流动状况和传质特性；了解常见的不正常操作情况和评价设备的基本性能；熟悉常规塔设备的一般计算方法。重点：气体通过填料层的压力降；影响泛点气速的主要因素。板式塔的负荷性能图；筛板塔的设计。难点：填料塔压降通用关联图及其应用；板式塔的操作参数与塔板结构尺寸的关系。第十一章 液液萃取 4 学时11.1 概述液液萃取过程；两相的接触方式11.2 液液相平衡三角形相图；三角形相图在单级萃取中
9、的应用；萃取剂的选择11.3 萃取过程计算单级萃取；多级错流萃取；连续接触逆流萃取；回流萃取、双溶质的萃取10.4 萃取设备混合-澄清槽；重力流动的萃取塔；输入机械能量的萃取塔；离心萃取机重点：三角形相图在萃取中的应用；单级萃取与多级萃取的计算。难点：多级萃取计算。第十四章 固体干燥 10 学时14.1 概述14.2 干燥静力学湿空气的性质；湿空气的“IH”图及其应用14.3 干燥速率与干燥过程计算物料衡算；热量衡算；干燥器出口空气状态的确定；干燥器的热效率和干燥效率；物料中所含水分的性质；干燥速率及其影响因素；恒定干燥条件下干燥时间的计算 14.4 干燥器干燥器的类型 基本要求：了解湿分的定
10、义、去湿的方法及干燥的分类；了解干燥过程的必要条件和干燥推动力。掌握湿空气的主要性质，它们的定义和计算公式；掌握湿空气的“IH”图及其中的五种线；掌握确定湿空气状态的三种条件及由状态点确定空气有关参量。掌握物干燥过程的物料衡算和热量衡算；掌握等焓和非等焓干燥过程确定干燥器出口状态空气；掌握干燥器的热效率和干燥效率的定义。了解物料中所含水分性质；掌握平衡水分与自由水分、结合水分与非结合水分的概念；掌握干燥速率的定义及干燥速率曲线；掌握临界水含量的概念；了解影响恒速干燥和降速干燥的因素。掌握恒速和降速段干燥时间的计算方法。了解干燥器的主要型式及它们的特点。重点：湿空气性质，物料衡算和热量衡算，干燥
11、速率和干燥速率曲线，临界水含量，干燥时间的计算。难点：露点，湿球温度，绝热饱和温度，影响恒速干燥和降速干燥的因素。(二) 实验教学及学时分配1、实验项目名称：填料吸收塔传质系数测定实验 综合型 2.5 学时 实验目的：(1)了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；(2)掌握总体积传质系数的测定方法；(3)了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响；实验设备：吸收实验装置。2、实验项目名称：填料精馏塔实验系统实验 综合型 2.5 学时实验目的： (1)了解连续精馏塔的基本结构及流程。(2) 掌握连续精馏塔的操作方法。(3) 学会填料精馏塔等板高度的测定方法。(4)确定部分回流时不同回流比对
12、精馏塔效率的影响。实验设备：精馏实验装置。3、实验项目名称：塔设备演示实验 验证型 1 学时 实验目的：（1）了解筛板、浮阀、喷射塔的结构及特点；（2）观察上述各种塔的操作现象。实验设备：各种板式塔。4、实验项目名称：干燥速率曲线的测定实验 验证型 2 学时 实验目的：(1) 熟悉常压洞道式（厢式）干燥器的构造和操作；(2) 测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变、物料与气流的接触方式不变）下的湿物料干燥曲线和干燥速率曲线；(3) 测定该物料的临界湿含量 X0；(4) 掌握有关测量和控制仪器的使用方法。实验设备：干燥实验装置。五、考试考核办法本课程为考试课程。期末考试成绩占 70%、
13、实验成绩占 15%、平时成绩占15%。六、教材及参考书(一) 教材1、陈敏恒等编.化工原理（下册）(第三版).北京:化学工业出版社，20062、刘瑾等编.化工原理实验.成都：西南石油大学印刷，2005(二) 参考书1 McCabe W L , Smith J C. Unit Operation of Chemical Engineering. 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 1976 2 谭天恩等编.化工原理(下册) (第二版) . 北京:化学工业出版社，19993 姚玉英等编.化工原理(下册) .天津:天津大学出版社，19994 丛德滋等编.化工原理详解与应用.北京:化学工业出版社，20025 何潮洪等编.化工原理习题精解.北京:科学出版社，2003七、课程网站及其它网络教学资源1、四川省精品课程. http:/:8000/C171/zcr-1.htm2、四川省精品课程. http:/221.10.254.145/2004/hgyl/index.htm3、国家精品课程. http:/202.113.7.181/
