化工单元操作
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spContent=本课程是国家精品课程、国家级精品资源共享课程,使用课程组教师主编的“十二五”职业教育国家规划教材,拥有丰富适用的线上学习资源;课程主讲教师由全国化工职教名师、省(校)级教学名师等敬业博学的双师型教师组成,为同学们倾心呈现化工单元操作知识学习和技能训练知行合一的精品在线学习课程。
—— 课程团队
课程概述

  “化工单元操作”是化工技术类专业核心课程,在基础课和专业课之间起着承前启后的作用。化工生产过程主要由“三传一反”构成,其流程由原料的前处理、化学反应、产物的后处理组成(化工厂中70~80%的操作岗位上进行的就是这些前、后处理过程即化工单元操作过程)。“化工单元操作”课程所学习的三种传递过程承担原料的前处理和反应产物的后处理功能,是构成化工操作技术的主要内容,为后续专业课程的学习打下坚实基础,对化工类专业高素质技术技能型人才的培养具有举足轻重的地位。

       我院的“化工单元操作”课程是校企合作开发的基于化工实际生产过程的“工学结合”课程,课程主要采用任务驱动式的理论、实践一体化教学。课程内容和教学流程的确定、实训中心建设、教材建设等都在企业人员(本课程兼职教师)参与下共同进行。根据化工技术类专业的人才培养目标和本课程面对的实际工作岗位和工作内容设计本课程的教学内容。

授课目标

        通过学习,学会对典型化工单元操作工艺流程和操作规程解读;对典型装置进行工艺参数调节,维持工艺状况稳定的能力;按照操作规程进行装置一般性开车和停车操作的能力;依据工艺原理和操作规范处理故障能力;DCS系统应用能力;设备维护、保养及拆装的一般能力等。具备岗位变化及技术更新后的适应能力。

课程大纲

本课程是化工技术类专业核心课程,是在进入专业方向类课程前的必修技术基础课程。本课程是学习构成化工生产过程的“三传一反”中的三种传递过程,即动量传递过程、热量传递过程、物质传递过程的相关理论和操作技能。三种传递过程承担化工生产系统中原料的前处理和反应产物的后处理功能。

该课程的学习是化工类专业学生综合职业能力培养和职业素质养成的重要支撑,同时为后续课程的学习打下坚实基础,对化工类专业技术型高技能人才的培养具有举足轻重的地位。

本课程面向的对象是化工技术类专业学生,课程本学期为62学时,内容主要涵盖流体流动与输送、传热、非均相物系分离、干燥等,教学方法采取任务驱动式的理实一体化教学,重点是掌握扎实理论支撑下的化工单元操作岗位的操作技能,同时注重培养学生的方法能力、社会能力、职业素养,最终形成化工生产的职业综合能力。

 

序号

教学

单元

学时

知识要求

技能要求

1

流体输送-流体静力学

4

1. 熟练掌握流体的密度及其影响因素、气体的标准状态及其表示

2. 熟练掌握流体的粘度及其影响因素,了解理想流体的概念,了解牛顿粘性定律

3. 熟练掌握压强的基本概念、单位、基准和单位换算

4. 理解流体静力学基本方程的物理意义,重点掌握其应用(U型管测压装置、液封等)

5.掌握孔板流量计的特点与测量原理,并了解皮托管测速计和文丘里流量计的特点与测量原理

6.掌握转子流量计的特点与测量原理

1.会进行各种压强单位之间的换算及绝对压强、表压强和真空度之间的换算

2.会查取流体的密度和粘度等物性参数

3.能使用U型压强计、压差计测量压强与压差

4.会使用流体静力学知识确定容器内的液位及液封高度

5.能正确使用孔板、文丘里流量计测量流体的流量

6.能使用转子流量计测量流体流量,并能进行转子流量计的刻度修正

2

流体输送-流体动力学

6

1.了解定态流动与非定态流动的概念

2. 熟练掌握流体的体积流量与质量流量、平均流速与质量流速的概念及其它们之间的关系

3.熟练掌握流体流动的连续性方程

4.熟练掌握柏努利方程的物理意义及其应用

 

1.能判断定态流动与非定态流动

2.会流速、体积流量、质量流量和质量流速之间的计算

3.能使用流体定态流动的连续性方程,计算流动中由于管径变化,而引起的流速改变

4.能使用连续性方程和柏努利方程分析生活中的现象,如虹吸现象、飞机结构、烟囱等

5.能应用柏努利方程计算高位槽输送和输送机械的有效功率等

3

流体输送-化工管路

4

1. 了解管道、阀门及其它管件、仪表、调节控制装置的表示方法

2. 了解常用管件与阀件的适应场合与功能

3. 了解管路的拆装安全知识、工具使用要求和试压操作规范

4. 重点掌握流体输送管路的拆装

1.能识读流体输送管路流程图,并能说出常见管件和阀门的主要功能

2.能绘制简单流体输送管路流程图

3.能完成流体输送管路的拆卸和安装,并能实施管道的试压操作

4

流体输送-流动阻力

6

1.熟练掌握雷诺准数的计算及其判断流体流动类型,并了解层流与湍流的概念及特点,并熟悉层流内层的概念

2.了解量纲的概念及圆管内流体速度的分布

3.了解流体流动阻力产生的原因,熟练掌握流体在圆管内直管阻力和局部阻力的计算

4.了解非圆形管子当量直径的计算,了解非圆形管道的直管阻力的计算

5.掌握简单管路的计算

6.了解复杂管路(并联管路和分支管路)的特点与计算原则

1.能计算雷诺准数,并能使用雷诺准数判断流体的流动类型

2.能计算流体在非圆形管道流动的当量直径(如环隙等)

3.会使用范宁公式计算直管流动阻力(不同流动类型的摩擦系数的确定)

4.会使用阻力系数法和当量长度法计算局部阻力

5.能提出相应的措施减小流体流动的阻力

6.能利用流体力学的知识,分析简单管路中阻力增大造成流体流动参数的改变,以及相关故障的分析和排除

7.会分析并联、串联管路的流量和压力的特点

8.能对给定输送任务进行配管(选择管子规格)

5

流体输送-离心泵

6

1.掌握离心泵的结构及工作原理,了解离心泵的类型,并掌握气缚的概念及其预防

2.熟练掌握离心泵的性能参数及性能曲线,了解离心泵特性的影响因素

3.掌握离心泵的选用原则

4.熟练掌握离心泵的工作点及流量调节方法,了解离心泵的安全操作规程和日常维护相关知识

5.了解离心泵的安装高度和气蚀余量的概念,并熟练掌握离心泵的气蚀现象及其防止

6. 了解离心泵的组合操作(串、并联)相关知识

1.能识读、绘制离心泵的输送流程

2.能选用一台合适的离心泵,完成给定的输送任务

3.能进行离心泵的开停车操作及流量调节,并会离心泵简单的日常维护

4.能分析离心泵故障的原因并排除(如气缚、气蚀等)

5.能进行离心泵的组合操作(串、并联),并能进行离心泵的无扰动切换操作

6.能根据管路的特点,选择合适的离心泵的组合操作

7.能进行离心泵的变频调节流量

6

流体输送-其他流体输送机械

2

1.掌握往复泵的结构、工作原理及性能参数

2.了解齿轮泵、旋涡泵的结构、工作原理及性能参数

3.了解往复式、离心式压缩机的结构、工作原理及性能参数

4.掌握喘振的概念

1.能进行往复泵、齿轮泵、旋涡泵的开停车操作和简单的日常维护

2.能进行往复泵、齿轮泵、旋涡泵的流量调节操作

3.能进行往复式、离心式压缩机,包括开车、停车操作和流量调节。

7

非均相分离-沉降分离

4

1.了解非均相分离在化工生产中的应用及非均相的概念

2.了解重力沉降和离心沉降的基本原理,掌握沉降速度的计算方法和降尘室的生产能力及其影响因素

3.掌握旋风分离器的工作原理及影响性能的主要因素,了解粒级效率的概念

1. 能进行常见离心机的开停车步骤及正常操作控制

2. 能根据处理对象的性质旋风分离器类型的选用原则

3. 能根据生产任务,选用符合生产能力要求的降尘室。

8

非均相分离-过滤分离

4

1. 了解过滤操作基本原理、过滤基本方程式

2. 了解板框式压滤机、叶滤机等过滤设备的结构与特点

3. 了解现代过滤操作,如静电除尘和布袋除尘等

1.能进行常见过滤机的开停车步骤及正常操作控制

2.能进行常见板框式压滤机的常见故障及处理方法和简单的日常维护

9

传热-热传导

4

1.了解定态与非定态传热的概念,及了解热通量的概念

2.了解热传导原理,熟练掌握傅立叶定律和导热系数及其影响因素

3.熟练掌握平壁及圆筒壁定态热传导及其计算

1.能查取物质的导热系数

2.会单层平壁和圆筒壁定态热传导的计算

3.能进行多层平壁和圆筒壁定态热传导的计算

4.能选择合适的导热材料并确定其保温层的厚度

10

传热-对流传热

4

1.了解对流传热基本原理,熟练掌握牛顿冷却定律及对流传热系数的影响因素,并了解层流内层对传热效果的影响

2.了解圆管内低粘度流体无相变强制湍流的对流传热系数一般关联式及应用范围

3.了解有相变对流传热的基本概念

1.能分析对流传热系数的影响因素,能提出对流传热的强化途径

2.能正确选用对流传热系数的经验关联式

3.能分析冷凝与沸腾传热

11

传热-传热速率方程

6

1. 掌握热负荷的概念及确定方法

2. 熟练掌握平均温度差的确定方法

3. 掌握传热基本方程和总传热系数,并了解总传热系数的物理意义和影响因素

1.会典型的传热计算(载热体热量、平均温度差等)

2.能为给定的换热任务确定换热面积,能判断已知的换热器是否合用

3.能提出强化传热的措施

12

传热-换热器

4

1.掌握列管式换热器的结构与特点,并了解其他换热器的结构和特点(如蛇管式、套管式和板式换热器等)

2.了解列管换热器设计和选型原则以及步骤

3.了解列管式换热器操作的控制方案

4.了解热管的工作原理和特点

1.能进行列管式换热器的开车、停车操作及常见故障分析与处理

2.能按照操作指标控制列管式换热器中的各操作参数

3.能进行其他换热器的开车、停车操作

13

固体干燥

8

1. 了解固体干燥的概念及干燥过程的分类

2. 熟练掌握湿空气的状态参数及其计算(湿球温度、绝热饱和干球温度等)

3. 掌握湿空气的湿度图及其应用

4. 了解常用典型干燥器的工作原理及特点、选型原则

5. 掌握干燥过程的物料衡算,并了解干燥过程的热量衡算(如热效率、干燥效率等概念)

6. 了解干燥机理及物料所含水分性质,了解干燥速率及其影响因素,与恒定干燥条件下的干燥时间

1.能正确选择干燥设备,并能合理安排流程,能做开车检查、准备工作;能按要求完成开停车操作

2.能根据干燥任务确定干燥介质的状态(温度、湿度),并能根据操作现象判断产生原因并确定处理方法。

 

 本课程是国家精品课程、国家级精品资源共享课程,使用课程组教师主编的“十二五”职业教育国家规划教材,拥有丰富适用的线上学习资源;课程主讲教师由全国化工职教名师、省(校)级教学名师等敬业博学的双师型教师组成,为同学们倾心呈现化工单元操作知识学习和技能训练知行合一的精品在线学习课程。

 通过学习,学会对典型化工单元操作工艺流程和操作规程解读;对典型装置进行工艺参数调节,维持工艺状况稳定的能力;按照操作规程进行装置一般性开车和停车操作的能力;依据工艺原理和操作规范处理故障能力;DCS系统应用能力;设备维护、保养及拆装的一般能力等。具备岗位变化及技术更新后的适应能力。

预备知识

高等数学、基础化学、大学物理、化工制图与CAD等。


证书要求

暂无。

参考资料

本课程主要学习资源:

1、“化工单元操作”课程多媒体课件;

2、国家级精品资源共享课程“化工单元操作”相关资源;

   

    主要参考书

1.《化工原理》蒋丽芬主编,高等教育出版社,2014;

2.《化工原理》姚玉英等编(上,下),天津大学出版社,1999;

3.《化工原理》何潮洪、冯霄主编,科学出版社,2001;

4.《化工原理》谭天恩,窦梅,周明华等编著(上,下),化学工业出版社;

5.《化工原理》夏清、陈常贵主编,姚玉英主审,天津大学出版社;

6.《化工原理》陈敏恒等编(上,下),化学工业出版社,1998;

7.《化工原理》大连理工大学化工原理教研室主编,大连理工大学出版社;

8.《化工单元操作设计及优化》蔡源、孙海燕主编,化学工业出版社,2014;

9.《有机化工生产综合操作与控制》季锦林、石荣荣主编,化学工业出版社,2014;

10.《化工原理课程学习指导》柴诚敬等编,天津大学出版社,2003;

11.《国家职业技能鉴定标准》,《蒸馏工》、《吸收工》、《干燥工》和《萃取工》等等,化学工业出版社;

12.《化工原理辅导及习题全解》杨富云、孙怀东主编,人民日报出版社,2005;

13.《泵与风机》张士芳,机械工业出版社,1996;

14. 化学工程手册(第三卷),化学工程手册编辑委员会,化学工业出版社,1991;

15.《化工设备设计》潘国昌,郭庆丰,清华大学出版社,1996;

16.《化工过程及设备》汤金石,赵锦全,化学工业出版社,1996;

17.《石油化工设计手册》王松汉,化学工业出版社,2002。