《化工基础》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称：《化工基础》

课程类别：专业基础课

学 时：36学时

学　　分：2个

适用对象：化学专业

考核方式：期末考试成绩（占70%）加平时成绩（占30%），其中期末考试为闭卷考试，平时成绩包括考勤，作业、实验和平时测验等。

先修课程：数学、物理、化学、物理化学

二、课程简介

该课程是化学(教育)专业的一门专业技术基础课，是综合运用数学、物理、化学等基础知识，分析和解决化工生产中各种物理过程(或单元操作)及反应器基本原理的工程学科，通过学习，学生应能掌握流体流动、流体输送、传热过程、蒸馏、吸收等单元操作及反应器的基本概念、基本理论、基本计算、典型设备等问题，培养提高学生的专业素质，及培养学生从工程观点分析和解决问题的能力。

三、教学目的及要求

教学目标：通过学习初步掌握化工基础(三传一反)的基本概念、基本理论、基本计算方法和典型设备等，初步具备从工程观点分析和解决问题的能力。

教学要求：(1)通过学习，学握单元操作(流体流动过程、传热过程、吸收、精馏等)和基本反应器的基本概念、基本理论和基本计算，初步掌握典型化工设备的构造、性能、用途和操作原理。(2)熟悉化学原理在化工生产中的应用。(3)初步树立技术经济观点。(4)初步掌握化工运算的基本方法。(5)使学生初步具有相应的分析工程实际问题和解决工程实际问题的能力。

四、教学重点及难点

本课程主要教学内容包括：流体流动、流体输送、传热、吸收、蒸馏。

1、流体流动

重点：流体静力学方程和柏努力方程的应用，流体流动时阻力的计算。

难点：粘度概念，柏努力方程在流体流量测定中的应用原理及其在管路中计算的灵活运用。

2、流体输送

重点：液体输送机械的工作原理、特性曲线及安装计算。

难点：气蚀及安装高度的计算。

3、传热过程

重点：各种导热计算、对流传热的机理、传热推动力的计算

难点：对流传热问题的解决思路和方法，传热膜系数的处理

4、气体吸收

重点：吸收剂用量、吸收塔高度和直径的计算

难点：用双膜理论分析吸收过程。

5、精馏

重点：用相对挥发度表示的气——液相平衡关系，精馏塔各段操作线方程中各项的意义，图解法求算理论塔板数的方法步骤

难点：精馏分离液体混合物的原理，精馏分离液体混合物的原理及其能在一个塔中完成的基本原因和理论。

五、教学内容

第一章、绪论

（授课时数 2)

1.本章目标：认识本课程对师范教育专业学生的重要性，了解化工过程的主体内容。

2.本章要求：了解化工过程和化工工艺的相同和不同，掌握化工过程中的四个基本规律和相关各种单位之间的换算关系，了解化工开发过程的基本步骤和化工的发展动态。

3.本章主要内容：

(1)本课程的主要内容和学习方法。

(2)化工过程的几个重要规律：物料衡算、热量衡算、平衡关系和过程速率等。

(3)从实验室到工业规模生产的几个重要阶段。

4.本章重点、难点

(1)重点：学习内容和学习方法

(2)难点：选取合适的物料衡算范围求出未知量

5.本章的习题：无

第二章、流体的流动和输送

（授课时数 14）

1.本章目标：认识动量传递在化工生产中的重要性，掌握流体流动时能量衡算方程式的各种形式，能为一些简单的流体流动过程选择合理的输送设备。

2.本章要求：熟练掌握流体静力学方程的应用，掌握柏努力方程的解题步骤和方程使用时的注意事项，理解工业上测量流量的各种方法原理，了解常用液体输送设备的结构、工作原理、类型、材质等内容。

3.本章主要内容：

(1)与流体输送相关的基本概念

(2)理想流体稳定流动时的物料衡算和能量衡算。

(3)实际流体流动时产生阻力的原因——粘度的引入

(4)流体在圆形管内流动时阻力的计算，包括直管和局部阻力公式的推导和计算等。

(5)液体输送设备：泵的结构和工作原理。

4.本章重点、难点

(1)重点：流体静力学方程和柏努力方程的应用，流体流动时沿程阻力和局部阻力的计算方法。

(2)难点：粘度概念的理解，柏努力方程在流体流量测定中的应用原理及其在管路中计算的灵活运用。

5.本章习题：1、3、8、12、13、14、15、16、18、19、20、23

第四章、传热过程

授课时数 6

1.本章目标：了解传热的基本方式方法、掌握传导问题和对流传热问题处理的基本思路，能为完成一定换热任务计算或选择换热器的面积。

2.本章要求：熟练掌握各种导热的各种计算方法，熟悉对流传热对流传热机理，掌握膜系数的概念，了解化工上处理多个变量影响因素函数的常用处理方法——无因次分析法，熟悉最常用的列管换热器的内部结构、工作原理、安装要求等

3.本章主要内容

(1)传热过程的基本概念和所用的一些基本物理量、物理量的单位及其换算。

(2)导热的基本方程——傅立叶定律。关于导热系数问题。平面壁、圆筒壁、保温问题等传导传热问题计算。

(3)传热的传热机理，对流传热过程问题的分析、转化和解决方法，解决求算传热膜系数的思路和方法，狄丢斯公式等

(4)热交换的计算：间壁换热的总传热方程，总传热系数、总传热阻力和分阻力，热负荷和载热体的概念和相关计算，冷热流体不同换热条件的传热推动力的计算，换热面积的确定等

(5)热交换器：壳程和管程的概念，列管换热器的结构和使用。

4.本章重点、难点

(1)重点：各种导热计算、对流传热的机理、传热推动力的计算

(2)难点：对流传热问题的解决思路和方法，量刚分析法推导传热膜系数的方法

5.本章习题：1、2、3、4、5、9、14、17、22、23

第五章、吸收

授课时数12

1.本章目标：了解气体吸收流程和方法，熟悉气液相平衡在物质传递中的应用。

2.本章要求：掌握亨利定律在吸收中的应用，熟练写出各种吸收速率方程的表达式和各种吸收系数、浓度推动力的含义，并完成一般问题吸收剂用量和吸收塔设备的计算。

3.本章主要内容：

(1)吸收的方式和类型，影响物理吸收的各种因素，描述物理吸收的定律。

(2)吸收的相平衡表示：亨利定律的各种表达式，用比摩尔分数表示浓度。

(3)吸收速率的表达方法：吸收理论à双膜理论，描述吸收速率的定律à费克定律，传质系数及其影响因素讨论。

(4)填料吸收塔的计算：吸收操作线方程的推导和各项物理意义讨论。液气比、最小液气比的概念和确定。传质单元数、传质单元高度的概念和图解及解析方法的求法。

(5)填料塔基本结构、操作、各种填料等。

4.本章的重点和难点、

（1）重点：吸收剂用量、吸收塔高度和直径的计算

（2）难点：用双膜理论分析吸收过程。

5.本章习题：2、3、4、7、8、15、17、18、19、24、26、27、28、31

第六章、精馏

授课时数14

1.本章目标：熟悉工业生产中分离液体混合物的主要方法之一是精馏，熟悉精馏的主要问题、解决的方法和原理、相关的计算等。

2.本章要求：熟练掌握完全互溶双液系的各种相图，特别是气-液相平衡关系图。理解挥发度和相对挥发度的引入原因、方法及其在确定气-液相平衡关系时的用途。掌握回流比和最小回流比的计算及意义。掌握在沸点进料时连续精馏理论塔板数图解求算法的步骤、注意事项等。了解不同回流比和不同进料状态对理论塔板数的影响。

3.本章主要内容：

(1)精馏原理：完全互溶双液系的相图、拉乌尔定律、相对挥发度和物理意义。

(2)简单蒸馏：操作及相关计算

(3)连续精馏的理论依据：恒摩尔流满足的条件、部分冷凝和部分汽化所需热量平衡的前提、整塔内的物料流动和组成变化情况等。

(4)续精馏理论塔板数的计算：精馏段操作线方程的推导和讨论、提馏段操作线方程推导和讨论、图解法求理论塔板数的步骤、逐板计算法求论塔板数的方法、简捷法求理论塔板数的原理、回流比对塔板数的影响、进料热状态对塔板数的影响

(5)板式塔的发展和改进、板式塔的主体、内部各部分结构和操作等。

4.本章重点和难点

(1)重点：用相对挥发度表示的气-液相平衡关系，精馏塔各段操作线方程中各项的意义，图解法求算理论塔板数的方法步骤

(2)难点：精馏分离液体混合物的原理。

5.本章的习题：1、7、8、9、12、13、14、18、19、20、21、25、32、34

六、教材及参考书

学生在学习本课程同时，应阅读和参考如下参考资料

1、专业教材及习题集

(1)、《化工基础》上海师大 高等教育出版社 教材

(2)、《化学工程基础》第二版 北大化学系编著高等教育出版社

(3)、《化工原理》上下册 夏清等 天津大学出版社

(4)、《化工原理》上下册 姚玉英 天津大学出版社 (天大用书)

(5)、《化工原理》上下册 柴诚敬 高等教育出版社

(6)、《化工原理》上下册2001版 何潮洪等 科学 (浙大)

(7)、《化工原理习题精解》 何潮洪等 科学出版社

(8)、《化工原理》上下册 大连理工大学  高等教育出版社

2、网络资料

http://210.31.253.145/td 天津大学化工原理教学网

http://210.31.253.145/dl 大连理工大学化工原理教学网