化工原理教学大纲

　　一、课程目标
　　《化工原理》是化学工程学科中的基础部分，是化学工程、化工工艺、精细化工和环境工程专业的一门技术某础课。本课程的主要任务是研究石油化工生产中具有共同规律的各种单元过程的基本原理、典型的设备结构、性能与操作原理；研究单元过程及其典型设备的计算方法；通过各种单元过程的操作因素分析，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。
　　通过本课程的学习不仅要使学生牢固地掌握单元过程的基本理论，同时也要培养学生具有从工程技术角度出发，灵活地运用基本理论，分析和解决各种单元过程中的工程技术问题的能力；熟练地进行单元过程和设备的基本计算能力；有一定的实际操作技能和独立工作的能力。
　　二、基本要求
　　1．本课程在教学计划中是一门具有承上启下作用的技术基础课，由于课程内容的需要，学生必须预修：高等数学、物理、物理化学、机械制图和算法语言等课程。因为本课程主要研究石油和化工生产中（在轻工、医药、冶金和原子能工业中也有应用）具有共同规律的单元过程，其中包括基本原理及计算方法，为后续的专业课如石油炼制工程以及实际工作打下基础，本课程应放在基础课授课之后、专业课进行之前。
　　2．学生从牢固掌握基本理论到运用这些理论解决工程实际问题，必须经过锻炼和实践过程。所以，本课程虽以课堂教学为主，但应辅以下列必不可少的教学环节：在学习本课程之前应先进行认识实习；在讲授本课程同时应进行习题课、演示课、实验课；并且应完成一定数量的课外作业。通过批改作业、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。
　　三、教学内容
　　绪论化工过程与单元操作、单位与单位换算、物料衡算、热量衡算。
　　第一章 流体流动
　　　第一节 流体及其主要物理性质
　　　第二节 流体静力学　流体的静压强、流体静力学基本方程式、流体静力学基
　本方程式的应用。
　　　第三节 流体动力学　概述、物料衡算——连续性方程、总能量衡算、机械能
　衡算——柏努利方程。
　　　第四节 流体在管内的流动阻力　流体流动型态、边界层概念、直管阻力损失
　和局部阻力损失及其计算。
　　　第五节 管路计算　简单管路计算、复杂管路计算、可压缩流体在管内的流动
　及计算。
　　　第六节 流量测量　孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计、测速管。
　　第二章 流体输送机械
　　　第一节 液体输送机械　离心泵的操作原理、构造与类型、离心泵的主要性能
　参数、离心泵的理论压头与实际压头、离心泵的特性曲线、离心泵的安装高度、离
　心泵的工作点、离心泵的选用、安装和操作、往复泵、其它类型的泵。
　　　第二节 气体输送机械　通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
　　第三章 非均相物系的分离
　　　第一节 颗粒与颗粒床层的特性
　　　第二节 沉降　重力沉降及设备、离心沉降及设备。
　　　第三节 过滤 过滤的基本　概念、过滤基本方程、过滤设备及其操作、过滤计
　算。
　　第四章 固体流态化和气力输送
　　　第一节 固体流态化　流化床基本概念及现象、流化床的主要特性、流化床的
　操作、气力输送。
　　第五章 传热及换热器
　　　第一节 概述
　　　第二节 导热　导热速率方程、导热系数、平壁的稳定导热、圆筒壁的稳定导
　热、球形壁的导热、不稳定导热简介。
　　　第三节 对流传热　对流传热速率方程──牛顿冷却定律、影响对流传热膜系
　数的因素、因次分析的应用、对流传热膜系数的准数关联式。
　　　第四节 沸腾与冷凝给热
　　　第五节 两流体间传热计算　热量衡算方程、传热速率方程、总传热系数、平
　均温度差、传热单元计算、综合传热及设备热损失的计算。
　　　第六节 换热器　间壁式换热器的类型、列管式换热器的基本结构、换热器标
　准系列、列管式换热器的选用及校核计算、传热过程的强化及新型换热器简介
　　第六章 辐射传热及管式加热炉
　　　第一节 热辐射的基本概念
　　　第二节 黑体热辐射的基本定律　普朗克定律、斯蒂芬──波尔兹曼定律、兰
　贝特定律。
　　　第三节 固体的热辐射
　　　第四节 气体的热辐射
　　　第五节 辐射换热　角系数、灰表面间的辐射换热、气体与包壳间的辐射换热
　　　第六节 管式加热炉概述
　　　第七节 燃料的燃烧　燃料的种类、组成及发热值、理论空气用量及过剩空气
　系数、全炉热效率、燃料用量及火嘴数目的确定、烟道气的流量的计算。
　　　第八节 辐射室的传热计算　辐射室的传热过程、传热速率方程式及其中参数
　的确定、热平衡方程式、辐射室热负荷及辐射室出口烟气温度的图解法、辐射管表
　面热强度及主要结构尺寸的确定。
　　第七章 蒸馏
　　　第一节 概述
　　　第二节 二元理想溶液相平衡　混合物的泡点和露点、低压下的汽液相平衡、
　高压下汽液相平衡、恒压相平衡图、以相对挥发度表示的相平衡关系。
　　　第三节 二元非理想溶液的相平衡
　　　第四节 精馏原理　汽化与冷凝、精馏过程。
　　　第五节 二元连续精馏塔的计算与分析　工艺计算任务、全塔物料平衡、理论
　板数的计算、实际塔板数与精馏塔的效率、精馏塔的热平衡、精馏塔的操作因素分
　析、二元精馏过程的几种特殊情况、理论板数的简捷算法。
　　　第六节 其他蒸馏方式
　　第八章 吸收
　　　第一节 概述　吸收过程在石油化学工业中的应用、吸收剂的选择。
　　　第二节 吸收的相平衡关系　气体在液体中的溶解度、亨利定律。
　　　第三节 吸收过程的机理及传质速率　吸收过程的机理、传质速率方程式。
　　　第四节 吸收塔的计算　全塔物料平衡和操作线方程式、最小液气比及液气比
　的选择、填料塔填料层高度的计算、理论板数的计算、解析过程。
　　　第五节 传质系数和传质理论
　　　第六节 其他条件下的吸收过程
　　第九章 汽液传质设备
　　　第一节 板式塔　塔板的结构及类型、塔板的工作情况、塔径和塔高的决定、
　塔板的初步设计、塔板水力学计算。
　　　第二节 填料塔　填料塔的结构、填料种类与特性、填料塔的水力特性、填料
　塔塔径及填料层高度的决定、填料层压力降、填料塔的附属结构、板式塔与填料塔
　的比较。
　　四、教材及主要参考资料
　　1. 教材：
　　《石油化学工程基础》，李阳初、王耀斌编，石油大学出版社，1997年；
　　《化工原理例题与习题》，李发永、刘雪暖编，石油大学出版社，2000年；
　　《化工原理实验指导》，李发永、孙亮编，石油大学出版社，2001年；
　　2. 参考书：
　　《石油加工单元过程原理》，沈复、李阳初编，中国石化出版社，1996年；
　　《化工原理》 谭天恩等编，化学工业出版社，1994年；
　　《化工原理》 姚玉英等编，天津科学技术出版社，1992年；