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教学内容
2017-05-19 01:58  

一、课程定位

化工原理是一门关于化学加工过程的技术基础课,它为过程工业提供科学基础,对化工及相近学科的发展起支撑作用,是我校化工、应用化学、过控、生物技术等相关专业学生必修的一门核心技术基础课程。化工原理课程以单元操作为内容,以传递过程原理和研究方法为主线,研究各个物理加工过程的基本规律,典型设备的设计方法,过程的操作和调节原理。化工原理课程教学包括理论课教学、实验课教学和课程设计三个环节。包括上下两册。本课程属于专业基础课和技术基础课程,主要研究化工生产中的物理加工过程,按其操作原理的共性归纳成若干个“单元操作”研究对象由化工过程和设备两部分组成;两个桥梁作用:一方面需要应用高等数学、普通物理和物理化学知识,另一方面为后继专业课程,如反应工程,分离工程,化工设计等课程的学习打下坚实的基础。所以是基础课和专业课之间的桥梁,起到承上启下,承前启后的作用;另一方面又是理论和生产实际之间的桥梁;同时化工原理还是绝大部分高校化工专业研究生招生考试必考的专业课程。

二、理论课课程内容及学时安排

课程主要内容涉及流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸发、传质分离基础、气体吸收、蒸馏、液-液萃取、固体干燥等等。具体课程内容及学时安排如下:

绪论,2学时

基本内容包括化工原理课程的内容和特点、单元操作的分类和特点、化工原理课程的研究方法、化工过程计算的理论基础、本课程的培养目标、单位制度和单位换算。

第一章  流体流动,18学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握管内流动过程的基本原理和规律,并运用这些原理和规律分析和计算流体流动过程中的有关问题。熟悉流速和流量的测量方法。学会简单管路的计算。建议本章上一次习题课。

教学重点和难点:

1.流体静力学方程的应用;

2.管流连续性方程、机械能衡算方程的物理意义、适用条件及其应用;

3.  管路系统的摩擦阻力、局部阻力和总阻力的计算方法。

考研知识点:

1.流体的性质;流体静力学;管内流动过程的基本原理,包括机械能守恒方程,阻力计算;流体动量传递规律。

2.管路计算,包括简单管路和复杂管路计算;流量的测量。

第二章  流体输送机械,8学时

教学要求:通过本章教学,应使学生重点掌握化工中常用流体输送机械离心泵的基本结构、工作原理和操作特性,学会根据生产工艺要求和流体特性,合理的选择和正确的操作离心泵,并使之在高效下安全可靠的运行。了解往复泵、离心通风机的工作原理和操作特性。一般了解压缩机、真空泵的特性及适用场合。建议本章上一次认识实习课,带学生看看泵的实物或模型,或带学生就近参观本地自来水厂一次。

教学重点和难点:

1.离心泵的基本结构、工作原理和操作特性;

2.离心泵的性能参数与特性曲线、安装、工作点、操作调节及选型;

3.  往复泵和离心通风机的工作原理和操作特性。

考研知识点:

1.离心泵特性及工作点;

2.离心通风机有关计算

第三章  非均相混合物分离及固体流态化,8学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握颗粒相对于流体以及流体相对于颗粒床层的流动规律,并将其应用于沉降、过滤、固体流态化及气力输送等工业过程。掌握过程的原理、计算方法、典型设备的结构特性,能够根据生产工艺的要求,合理选择设备。了解固体流态化的基本概念,气力输送过程的一般概念。建议本章上一次认识实习课,带学生就近参观本地自来水厂一次,认识沉降和过滤用于水处理过程。

教学重点和难点:

1.沉降过程的基本原理,降尘室的设计,旋风分离器的结构和选型;

2.过滤操作的原理,恒压过滤的计算;

3.  颗粒及颗粒床层的特性。

考研知识点:

1.降尘室的设计计算;

2.恒压过滤有关计算

第四章  液体搅拌(0学时,自学)

第五章  传热,12学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握传热的基本原理和规律,并能运用这些原理和规律去分析和计算传热过程的有关问题。了解两固体间的辐射传热速率方程及其应用,一般了解传热单元数法及其应用。建议本章上一次习题课。可多举生活中实例,如暖气和空调等等。

教学重点和难点:

1.单层、多层平壁和圆筒壁热传导速率方程及其应用;

2.换热器计算;

3.  换热器的结构型式和强化途径。

考研知识点:

1.传热基本原理和基本概念;

2.换热器设计型和操作型计算

3.  对流传热系数的影响因素及量纲分析。

第六章  蒸发(0学时,自学)

以上六章为上册内容,共计48学时。讨论课和案例课都包含在内。

第七章  传质与分离过程概论,6学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握传质与分离过程的基本概念和基本计算方法,为以后各章传质单元操作过程的学习奠定基础。掌握相组成的表示方法,了解扩散系数、溶质渗透模型和表面更新模型。

教学重点和难点:

1.相组成的表示方法;

2.传质的方式与描述;

考研知识点:

1.传质分离方法的类型与选择;

2.传质的方式与相际间的对流传质模型。

第八章  气体吸收,10学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握气体吸收的基本概念;低组成气体吸收过程的计算方法和填料塔的基本知识。了解吸收系数、解吸、填料的类型与性能评价等内容。

教学重点和难点:

1.气体吸收过程的相平衡关系;

2.气体吸收过程的速率关系;

3.  低组成气体吸收过程的计算。

考研知识点:

1.气体吸收过程的相平衡关系;

2.低组成气体吸收过程的计算。

第九章   馏,16学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握蒸馏(精馏)原理,熟悉精馏过程的计算和优化,掌握板式塔的基本结构、特性、操作和调节,学会板式塔主体尺寸(塔的有效高度和塔径)的计算和分析。一般了解其他蒸馏过程的特点、影响因素分析和适用场合。

教学重点和难点:

1.气(汽)—液平衡关系的表达和应用;

2.两组分连续精馏过程的计算和优化;

3.  板式塔主要工艺尺寸的计算,流体力学和传质特性、负荷性能图等。

考研知识点:

1.气(汽)—液平衡关系的表达和应用;

2.两组分或多组分连续精馏过程的计算和优化。包括物料衡算、理论板数、最佳参数的选择以及板效率的计算;

3.  板式塔主要工艺尺寸的计算。

第十章  -液萃取和液-固浸取,8学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握液-液相平衡关系,学会三角形相图分析液-液萃取过程中相及组成的变化,能熟练应用三角形相图对萃取过程进行分析、计算;了解萃取设备的类型及结构特点。一般了解液固浸取过程。

教学重点和难点:

1.液-液相平衡关系;

2.萃取剂的选择;

3.  单级萃取的计算。

考研知识点:

1.液-液相平衡关系;

2.单级萃取的计算。

第十一章  固体物料的干燥,8学时

教学要求:通过本章教学,应使学生掌握描述湿空气性质的参数及其计算方法,能熟练进行干燥过程的计算;了解干燥器的类型、选型依据及提高干燥过程热效率的方法。

教学重点和难点:

1.湿空气的性质;

2.干燥过程的物料衡算和热量衡算;

3.  干燥速率及干燥时间的计算。

考研知识点:

1.湿空气的性质参数;

2.干燥过程的各项计算。

第十二章  其他分离方法(自学)

以上六章为下册内容,共计48学时。讨论课和案例课都包含在内。

三、实践教学

《化工原理》实践教学包括三部分,即实验教学、课程设计、认识实习。

实验教学内容

1. 雷诺实验、流线演示实验、旋风分离演示实验  4学时

2. 流体流动阻力测定及流量计校核实验  5学时

3. 离心泵性能曲线测定实验  4学时

4. 恒压过滤实验  4学时

5. 综合传热实验  4学时

6. 机械能转换实验  3学时

7. 二氧化碳吸收和解吸实验  4学时

8. 筛板精馏实验  4学时

9. -液萃取实验  4学时

10. 洞道干燥实验  4学时

11. 喷雾干燥和流化床干燥实验  4学时

12. 膜分离实验和单管升膜蒸发实验  4学时

实验分上、下册与理论课同步开设,各24学时,共计48学时。

课程设计内容

化工原理课程设计的作用是使学生更系统地和牢固地掌握化工原理课程主要内容;综合运用前修理论课程、实验和实习所获得知识;使学生受到一次实际工程基本训练,提高学生的综合素质,培养创新精神、动手和实践能力。我校逐年强化课程设计,在课程设计中,增加技术经济评价和对设计结果讨论等内容,新增与工程项目紧密结合的化工原理课程设计题目12个。我校开展情况是:化工专业大三学生,一人一题;时间为第6学期三周时间,不停课;内容为设计一连续精馏装置、填料吸收塔或间壁式换热装置;组织形式:分组上机,全程无纸化;考核方式:每人提供设计说明书一份、图纸数张。设计主要内容包括:流程简图、工艺计算、塔板计算、塔板初步设计、塔附件及总高设计;、辅助设备选用与设计、塔主体设备机械设计、计算结果汇总表、塔体总图及塔盘装配图。

认识实习部分

认识实习的目的是使学生对具体的化工生产过程中的工艺流程及所涉及到的单元操作过程有初步了解,激发其学习兴趣。使学生对化工生产中的典型设备及其操作特点有所了解,建立感性认识,树立工程意识,为后续理论课学习打下基础。我校开展情况是:实习对象为化工、应化、过控专业大二全体学生由老师组织带队集中进行参观认识实习,时间在第四学期,两周时间,地点在西峰区的几家企业,中石油庆阳石化公司、西峰制药厂、大千涂料厂、市自来水公司、市污水处理厂。组织:理论教学、安全教育、现场;考核方式:实习报告、实习总结、生产流程图、考试。

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