化工原理》教案 化学与化工学院王振芳张长桥陆维玮 ★每章编写概要: 1、本章内容大串联:包括主要内容简介、重点难点提示、突出“三基”内容和工程观点 2、典型实例:密切结合生产实例,重在理论联系实际拟补相关教材“重理论,轻实践”的不足 突出知识的灵活运用;考研题解 3、工程观点及概念补充练习题 ★课程特点: 化工原理是一门工程性、实用性很强的课程。在课程内容中,既有详细的过程分析,又有大 刀阔斧的粗描概略,;既有详尽的理论分析,又有许多的经验总结。作为一门专业基础课,起着承前 启后的作用,对于帮助学生建立基本的工程观点、培养专业的学习兴趣至关重要 化工原理也是化工类研究生入学考试的必考课,由于它讨论的各种单元操作也广泛地被应用于 其它工业过程,同时也是制药、食品、冶金、纺织、材料等类专业的选考课。目前全国开设此课的 院校有百多家,教材种类繁多,其中最有代表性的是华东理工大学、天津大学、谭天恩、清华大学 等所编的教材。这些教材编写格局大致相同,局部内容有差异。因此同学在报考不同院校时,首先 应注意选择教材,其次应熟悉各院校的出题思路。各院校的命题指导思想,命题原则是基本一致的。 即:是否牢固地掌握了基础知识:是否具备定量计算能力:是否树立了工程观点具备理论联系实际 的分析和解决问题的能力。 无论升学考试还是专业学习,化工原理的教学目的是一致的。因此,教学中,我们十分强调 学生能力的培养和工程观点的建立,在每一章后都补充相应的概念题,主要是把重要的工程观点和 基本概念通过练习题书面化加强学生这方面的学习。另外在具体知识的讲解中,再三强调方法的重 要性。通过具体知识的学习,将实验研究方法、因次理论下的实验研究方法、数学模型法介绍给学 生 化工原理主要研究化工单元操作的基本原理、典型设备的设计及操作调节等,又称为化学工 程基础或化工单元操作。化工生产中涉及到大大小小几十种单元操作,在有限的学时内,不可能 介绍,那么对于一个新的单元操作应如何分析和掌握哪些内容呢? ★如何着手分析某一单元操作? 单元操作的目的是什么? 二、单元操作的依据是什么? 三、采取什么措施? 四、典型设备的操作与调节 五、过程的经济性 单元操作从理论上分析,可归结为三大类:遵循动量传递规律、遵循热量传递规律、遵循质量 传递规律。因此化工原理的重点内容为:流体流动及输送、传热、精馏、吸收、干燥等。这也是课 程学习中需加深理解、重点掌握的内容

1 《化工原理》教案 化学与化工学院 王振芳 张长桥 陆维玮 ★每章编写概要： 1、本章内容大串联:包括主要内容简介、重点难点提示、突出“三基”内容和工程观点。 2、典型实例：密切结合生产实例,重在理论联系实际,拟补相关教材“重理论，轻实践”的不足； 突出知识的灵活运用；考研题解。 3、工程观点及概念补充练习题。 ★课程特点： 化工原理是一门工程性、实用性很强的课程。在课程内容中，既有详细的过程分析，又有大 刀阔斧的粗描概略，；既有详尽的理论分析，又有许多的经验总结。作为一门专业基础课，起着承前 启后的作用，对于帮助学生建立基本的工程观点、培养专业的学习兴趣至关重要。 化工原理也是化工类研究生入学考试的必考课，由于它讨论的各种单元操作也广泛地被应用于 其它工业过程，同时也是制药、食品、冶金、纺织、材料等类专业的选考课。目前全国开设此课的 院校有百多家，教材种类繁多，其中最有代表性的是华东理工大学、天津大学、谭天恩、清华大学 等所编的教材。这些教材编写格局大致相同，局部内容有差异。因此同学在报考不同院校时，首先 应注意选择教材，其次应熟悉各院校的出题思路。各院校的命题指导思想，命题原则是基本一致的。 即：是否牢固地掌握了基础知识；是否具备定量计算能力；是否树立了工程观点具备理论联系实际 的分析和解决问题的能力。 无论升学考试还是专业学习，化工原理的教学目的是一致的。因此，教学中，我们十分强调 学生能力的培养和工程观点的建立，在每一章后都补充相应的概念题，主要是把重要的工程观点和 基本概念通过练习题书面化加强学生这方面的学习。另外在具体知识的讲解中，再三强调方法的重 要性。通过具体知识的学习，将实验研究方法、因次理论下的实验研究方法、数学模型法介绍给学 生。 化工原理主要研究化工单元操作的基本原理、典型设备的设计及操作调节等，又称为化学工 程基础或化工单元操作。化工生产中涉及到大大小小几十种单元操作，在有限的学时内，不可能一 一介绍，那么对于一个新的单元操作应如何分析和掌握哪些内容呢？ ★如何着手分析某一单元操作? 一、单元操作的目的是什么? 二、单元操作的依据是什么? 三、采取什么措施? 四、典型设备的操作与调节 五、过程的经济性 单元操作从理论上分析，可归结为三大类：遵循动量传递规律、遵循热量传递规律、遵循质量 传递规律。因此化工原理的重点内容为：流体流动及输送、传热、精馏、吸收、干燥等。这也是课 程学习中需加深理解、重点掌握的内容

目录 第一、二章流体流动与输送 主要内容 典型实例 概念题 第三章非均相物系的分离 13 主要内容 典型实例 概念题 第四、五章传热 主要内容 -17 典型实例 第六章精馏 主要内容 典型实例 练习题 第七章吸收 主要内容 典型实例 补充题 第八章气液传质设备 41 概念题 41 第九章液液萃取 主要内容 第十章干燥 主要内容 43 典型例题 概念题 自学内容 参考书

2 目录 第一、二章流体流动与输送 -----------------------------------3 主要内容 -----------------------------------3 典型实例 -----------------------------------10 概念题 ----------------------------------11 第三章非均相物系的分离 -----------------------------------13 主要内容 ------------------------------------13 典型实例 ------------------------------------15 概念题 ------------------------------------16 第四、五章 传热 -------------------------------------17 主要内容 -------------------------------------17 典型实例 ------------------------------------ 25 第六章 精馏 ------------------------------------29 主要内容 ------------------------------------29 典型实例 ------------------------------------32 练习题 -------------------------------------34 第七章 吸收 -------------------------------------35 主要内容 -------------------------------------35 典型实例 -------------------------------------38 补充题 -------------------------------------40 第八章 气液传质设备 -------------------------------------41 概念题 -------------------------------------41 第九章 液液萃取 -------------------------------------42 主要内容 --------------------------------------42 第十章 干燥 -------------------------------------43 主要内容 -------------------------------------43 典型例题 -------------------------------------44 概念题 -------------------------------------47 自学内容 --------------------------------------48 参考书 --------------------------------------48

第一章流体流动及输送 主要的筌 流体流动及输送的问题可归结为两个方面: 管路计算 以泵为代表的输送设备的性能问题 综合起来,可看作一个由管路基本计算加上若干个问题组成的整体。 管路计算基本方程 1、连续性方程 g W=2+g=2+-+∑hn2 2、柏努利方程 3、阻力计算式 ★特别提示: 1、量一定时,流速的大小只与管径有关,流体不因有阻力损失而减速。流动过程中流体 ∑h 损失的不是动能,而是总势能(p/p+gz)。 2、(1)流体静止时,静止的流体内部总势能守恒,静压能和位能可以相互转换。 g=1 应用:U型管压差计测量流动流体的压差 (pI+ p gzi)-(p2+p gz2=(p H-p)gR R值的大小反映了虚拟压强差,或 PI P3 PHep g-1 g 即R值的大小与总势能降有关 (2)理想流体(无粘性流体)机械能守恒 粘性——运动着的流体内部产生内摩擦的特性,是流体微观运动的宏观表现 粘性流体应用伯努力方程时,平均动能项用平均速度表示,需引进一动能校正系数a。高速湍 流时,a=1 u au (3)可压缩性流体

3 第一章流体流动及输送 主要内容 流体流动及输送的问题可归结为两个方面： 一、 管路计算 二、 以泵为代表的输送设备的性能问题。 综合起来，可看作一个由管路基本计算加上若干个问题组成的整体。 一、 管路计算基本方程 1、 连续性方程 2、 柏努利方程 3、 阻力计算式 ★特别提示： 1、 量一定时，流速的大小只与管径有关，流体不因有阻力损失而减速。流动过程中流体 损失的不是动能，而是总势能（p/ρ+gz）。 2、（1）流体静止时，静止的流体内部总势能守恒，静压能和位能可以相互转换。 应用：U 型管压差计测量流动流体的压差 （p1+ρgz1）-(p2+ρgz2)=(ρHg-ρ)gR R 值的大小反映了虚拟压强差，或 即 R 值的大小与总势能降有关。 （2）理想流体（无粘性流体）机械能守恒 粘性----运动着的流体内部产生内摩擦的特性，是流体微观运动的宏观表现。 粘性流体应用伯努力方程时，平均动能项用平均速度表示，需引进一动能校正系数 a。 高速湍 流时，a=1 （3）可压缩性流体 2 1 2 2 1         = d d u u 1 2 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 + + + e = + + +  f − h u gz p W u gz p   2 2 u d l l h e f       +  +   =   2 2 1 1 gz p gz p + = +   gz gR p gz p Hg      − =        − +         + 2 2 1 1 2 2 2 2 u au = T P  

当压强变化小于20%时,用p代替 (4)缓变的非定态(任意截面上的参数不仅随位置而异,也随时间变化)流动,可拟定态处理 列瞬间的柏努利方程 ps02→≈P1+P2 P 3.(1)流动类型 滞流 R。