化工原理(下册)
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课程评价
spContent=“化工原理”是化学化工相关本科专业的主干专业基础课程。该课程以过程工程为背景,应用传递理论研究化工单元操作过程与设备原理,进而完成设计型和操作型计算,提高分析和解决问题的能力。化工原理(下册)包括蒸馏、吸收、气液传质设备、液液萃取、干燥和膜分离和吸附分离过程共6章。
—— 课程团队
课程概述

化工原理是化学工程与工艺、电化学、应用化学、工业催化、高分子化工、环境与生物工程、化学工程与工艺(国际班)等专业大类主干专业基础课程。本课程应用传递过程基础理论研究化工单元操作基本原理。该课程以过程工程为教学背景,使学生在理论和实践上掌握单元操作的过程与设备原理,进而完成相应的设计型和操作型过程与设备计算,提高分析问题和解决问题的能力。另外,该课程介绍过程工程研究领域的最新进展能够激励学生的创新精神。

大连理工大学的办学定位,是建设国际知名的高水平研究型大学,化工类及其相关专业培养化学工程领域的高级专业人才,本课程是化工类及其相关专业的专业基础课,它是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上,研究化工单元过程的基本原理及单元过程的研究和设计计算方法。通过本课程的学习使学生掌握化学工程的基本研究方法以及化工单元过程的设计方法,掌握化工单元设备的工艺设计和设备的核算选型,培养学生的工程观念,提高其分析问题和解决实际问题的能力。

 

课程的重点、难点及解决办法

本课程的重点是化工过程的基本研究方法、典型单元过程的原理、及设计计算以及典型过程设备的工艺计算。

化工过程的基本研究方法、典型单元过程的原理及设计计算以及典型过程设备的工艺计算是化工原理课程的基本内容,这些内容是化工类及其相关专业学生必须掌握的基本技能,因此必须作为课程的重点内容讲授,力求使学生能够通过本课程的学习形成较为系统的化学工程问题的研究方法体系,对典型的单元过程原理做到融会贯通,深刻理解,并能够熟练地进行典型单元的过程设计和设备工艺设计。

本课程的难点在于从基础课程向专业课程的过渡,学生由于长期学习理科特征比较强的数学、物理等课程,不熟悉工程课程的特点,没有工程观念,缺乏化工过程和化工设备的感性认识,因而学习化工原理课程比较困难。在进行本课程学习前,我们组织学生进行认识实习,培养学生对化工过程的感性认识和对化工过程的了解(实践实训教学)。在授课过程中,突出对学生工程观念的培养,使学生逐步体会工程课程的特点,形成学习工程类课程的学习方法,逐步适应工程课程的特点。实践证明该方法能够较好地解决这一问题。

授课目标
1 掌握化工单元操作的基础知识,具有设计分析单元设备的能力 2 培养化工职业道德和操守,理解技术伦理和个人价值取向 3 掌握化工单元的设计方法,培养创新意识 4 培养责任担当、贡献社会、保护环境的意识,熟悉化工行业标准 5 培养使用工程技术语言的沟通和交流能力 6 了解化学工程的发展趋势
课程大纲

《化工原理(下册)》教学大纲

(学分 3 ,学时 48 

一、课程的性质与任务

化工原理(下册)是化学工程与工艺、电化学、应用化学、工业催化、高分子化工、环境与生物工程、化学工程与工艺英强等专业大类主干基础课程。本课程应用传递过程基础理论研究化工单元操作基本原理。该课程以过程工程为教学背景,使学生在理论和实践上掌握单元操作的过程与设备原理,进而完成相应的设计型和操作型过程与设备计算,提高分析问题和解决问题的能力。另外,该课程课程还结合化工过程的新进展,简单介绍相关单元操作过程的新成果,使学生了解相关前沿知识,激励学生的创新精神

二、课程内容、基本要求与学时分配

三大传递过程作为主线贯穿化工原理课程主要内容,具体包括典型单元操作:基于动量传递的流体输送、机械分离等;基于热量传递的换热、蒸发等、基于质量传递的精馏、吸收等。化工原理(下册)主要讲述质量传递过程。

第6章蒸馏                                                         16学时

1.             了解工业生产过程中的精馏操作;蒸馏操作的目的、原理及实施方法;蒸馏操作的经济性。

2.             掌握双组分溶液的汽液相平衡;相律应用和自由度分析;理想溶液的汽液相平衡;Raoult定律;泡点、露点计算;相对挥发度;了解非理想物系的活度系数计算。

3.             了解简单蒸馏和平衡蒸馏。

4.             掌握精馏过程原理;汽液传质设备;理论板和板效率;精馏过程数学描述;物料衡算与热量衡算;加料热状态;恒摩尔流简化假设;精馏过程计算方法。

5.             掌握双组分精馏的设计型计算;精馏设计型计算的命题;操作线方程;进料热状态对精馏操作的影响;理论板数的逐板计算法;理论板数的简捷计算法;用图解法分析精馏过程;全回流和最少理论板数;最小回流比;进料位置和回流比的选择。

6.             掌握双组分精馏的操作型问题讨论;精馏操作型问题的命题;分离能力和物料衡算对精馏操作的制约和调节。

7.             了解间歇精馏过程的特点及应用场合;掌握恒沸精馏和萃取精馏的基本概念;了解特殊精馏过程的特点及应用场合;掌握多组分精馏轻、重关键组分和清晰、非清晰分割等基本概念。

第7章 吸收                                                        14学时

1.         了解工业生产过程中的吸收过程;气体吸收的目的、原理及实施方法;吸收过程的经济性与吸收剂的选择原则。

2.         掌握传质基本机理;扩散与单相传质;分子扩散与Fick定律;扩散系数;等分子反向扩散、单向扩散概念;对流传质与传质分系数。

3.         掌握相际传质速率方程;传质分系数和总系数的关系;传质推动力与传质系数的关系;溶解度对两相传质阻力分配的影响;相际传质双膜模型。

4.         掌握气液相平衡;Henry定律;温度、总压对平衡的影响;相平衡与吸收过程的关系。

5.         掌握低浓度气体的吸收与计算;吸收过程数学描述;低浓度气体吸收的假定;物料衡算及操作线方程的含义; 传质单元高度HOG;传质单元数NOG;对数平均推动力法和吸收因数法。

6.         掌握吸收过程设计;吸收过程设计中参数的选择;指定分离要求下的最小液气比;返混对过程的影响。

7.         掌握吸收操作 操作型问题的命题和解法;影响吸收结果的操作因素分析。

8.   了解低浓度气体的吸收与计算、化学吸收与计算;多组分吸收过程;解吸操作。

第8章 气液传质设备                                                3学时

1.         掌握板式塔的结构性能和设计计算。

2.   掌握填料塔的结构性能和设计计算。

第9章 液液萃取                                                     5学时

1.       了解液液萃取的工业实例;萃取的目的、原理和实施方法。

2.       掌握液—液平衡关系;三角形相图;物料衡算与杠杆定律;部分互溶物系的相平衡;分配系数与选择性系数。

3.       掌握萃取过程的计算;单级萃取;多级错流萃取;多级逆流萃取的解析计算方法;部分互溶物系的萃取计算;完全不互溶物系的萃取计算;溶剂的选择。

4.       了解其它萃取方法及萃取设备的工作原理;超临界萃取的原理、实施方法及工业实例。

第10章 干燥                                                          8学时

1.         了解化工产品干燥实例;固体干燥的目的、原理及实施方法。

2.         掌握湿空气的状态参数及其计算;湿度图及其应用;水分在气固两相间的平衡;恒定气流条件下物料的干燥速率及临界含水量。

3.         掌握干燥过程计算;间歇干燥过程的干燥时间;连续干燥过程的特点;物料衡算、热量衡算及热效率;干燥速率和干燥时间。

4.         了解常用干燥器的类型、性能、结构。

第11章 膜分离和吸附分离过程                                      2学时

1.         掌握膜分离和吸附分离定义、分类。

了解膜分离和吸附分离过程的过程原理与应用情况。

三、课程的其它教学环节

化工原理(上册)课程包括课堂教学、课程设计和实验教学三个环节。其中课程设计和实验教学分别另有独立教学大纲。

四、说明

本课程的先修课程为:《高等数学》、《工程数学》、《物理学》、《物理化学》等,本课程的后续课程为《化工单元过程与设备课程设计》、《化工原理实验》、《分离工程》和《化工工艺学》等。

五、课程使用的教材和主要参考书

使用教材:潘艳秋、贺高红 主编《化工原理》(第三版)(下).高等教育出版社,2015

 


预备知识
《高等数学》、《工程数学》、《物理学》、《物理化学》等。
证书要求

本课程为百分制,其中要求如下:

1、参与课堂讨论(10分),占10%

2、单元测验(20分),占20%(共4次,每次10-20道选择题);

3、单元作业(20分),占20%(共4次,每次一道综合计算题);

4期末考试(50分),占50%(包括填空题、选择题、问答题和计算题);

5最后总成绩为60-80分为合格,颁发成绩合格证书;最后总成绩为80分及以上为优秀,即可获得优秀证书。


参考资料

1)王瑶 主编《化工原理学习指导》(第三版).高等教育出版社,2016

2)都健、王瑶 主编 《化工原理》(第三版)(上).高等教育出版社,2015

 3Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott. Unit Operations of Chemical Engineering, Seventh Edition, McGraw-Hill companies, Inc. 2005.