《化工原理》教学大纲 课程名称：化工原理 课程类别（必储/选修）：必修 课程英文名称：Principles of Chemical Engineering 总学时/周学时/学分：72/5/4.5 其中实验/实浅学时：0 先修课程：物理化学、高等数学、大学物理、无机化学等课程 后续课程支撑：化学反应工程、化工仪表及自动化、化工设计、化工分离工程等课程 授课时间：1-15周周一(5-7)、周三(1-2) 授课地点：周一6F201、周三6A402 授课对象：2020化学工艺1班 开课学院：化能学院 任课教师姓名职称：何运兵/副教授 答疑时间、地点与方式：(1)课前课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑：(2)教师办公室(12L303)进行答疑：(3)电子邮件或电话联系答 疑。 课程考核方式：开卷()闭卷()课程论文()其它() 使用教材：王志魁.化工原理.第五版.北京：化学工业出版社，2017. 教学参考资料：无 课程简介：化工原理是化学工程与工艺专业的学科基础课程。本课程的教学目标是使学生掌握各种典型化工过程及其主要设备的基本原理、基本概念、 基本知识的熟练应用及其计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力。开设本门课程，旨在使学生全面系统地了解流体流动过程、传 热过程、传质过程（动量传递、热量传递、质量传递）的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等， 锻炼学生的工程技能及培养学生的创新实践精神，以适应生产建设的需要。 课程教学目标及对单业要求指标点的支撑 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标1： 1-2掌握系统的化工领域的工程基础知1能够将数学、自然科学、工程基础以及化工原理
1 《化工原理》教学大纲 课程名称：化工原理 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Principles of Chemical Engineering 总学时/周学时/学分：72/5/4.5 其中实验/实践学时：0 先修课程：物理化学、高等数学、大学物理、无机化学等课程 后续课程支撑：化学反应工程、化工仪表及自动化、化工设计、化工分离工程等课程 授课时间：1-15 周周一（5-7）、周三（1-2） 授课地点：周一 6F201、周三 6A402 授课对象：2020 化学工艺 1 班 开课学院：化能学院 任课教师姓名/职称：何运兵/副教授 答疑时间、地点与方式：（1）课前课后停留在教室，对有疑问的同学进行答疑；（2）教师办公室（12L303）进行答疑；（3）电子邮件或电话联系答 疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（） 使用教材：王志魁. 化工原理. 第五版. 北京：化学工业出版社，2017. 教学参考资料：无 课程简介：化工原理是化学工程与工艺专业的学科基础课程。本课程的教学目标是使学生掌握各种典型化工过程及其主要设备的基本原理、基本概念、 基本知识的熟练应用及其计算方法，培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力。开设本门课程，旨在使学生全面系统地了解流体流动过程、传 热过程、传质过程（动量传递、热量传递、质量传递）的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等， 锻炼学生的工程技能及培养学生的创新实践精神，以适应生产建设的需要。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 1-2 掌握系统的化工领域的工程基础知 1 能够将数学、自然科学、工程基础以及化工原理
掌握动量传递、热量传递和质量传递的基本理论知识，具 识，包括各学科的基本概念、原理和方 化工类专业基础、重要化工理论基础与工艺等专业 备通过自学获取新知识的能力： 法等： 知识用于解决化学工程与工艺领域综合性工程实 践和复杂工程问题。 3针对化学工程与工艺生产中的复杂工程问题，能 目标2： 3-2能够针对复杂工程问题进行工艺计 够设计解决方案，设计满足特定需求的系统、单元 掌握单元操作的工艺计算和典型设备结构与设计，具备单 算和设备设计计算： 或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识、 元过程和设备选择、过程的计算和设备设计的能力： 考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境因素。。 4能够基于科学原理并采用科学方法对精细化工和 目标3： 4-3能够对实验结果进行关联、建模、 化工系统等的生产过程中复杂工程问题进行研究， 掌握化工过程主要研究方法、典型设备的操作和调节，具 分析和解释，及时发现实验问题，获取 包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合 备单元过程的操作和调节以适应不同生产要求的能力： 合理有效的结论。： 得到合理有效的结论。 7认识化学工程与工艺前沿发展现状与趋势，以及 7-3针对实际的化工产品生产，能够评 目标4： 对环境、社会及全球的影响，具有不断学习、知识 价其资源利用效率、污染物处置方案和 了解化工行业对社会发展和环境的影响，感悟劳动精神， 更新的能力：能够理解和评价针对化工产品生产中 安全防范措施，判断产品周期中可能对 理解学生应具备的职业和伦理规范。 的复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持 人类和环境造成的隐患： 续发展的影响。 理论散学进程表 周 授课教 学时 散学模 教学方 支樟课 次 教学主题 师 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 式 法 作业安排 程目标 绪论 何运兵 2 重点：单元操作概念、三传、单位换算：难点：单位换算：课程 线上 讲授 课程思政作 目标4
2 掌握动量传递、热量传递和质量传递的基本理论知识，具 备通过自学获取新知识的能力； 识，包括各学科的基本概念、原理和方 法等； 化工类专业基础、重要化工理论基础与工艺等专业 知识用于解决化学工程与工艺领域综合性工程实 践和复杂工程问题。 目标 2： 掌握单元操作的工艺计算和典型设备结构与设计，具备单 元过程和设备选择、过程的计算和设备设计的能力； 3-2 能够针对复杂工程问题进行工艺计 算和设备设计计算； 3 针对化学工程与工艺生产中的复杂工程问题，能 够设计解决方案，设计满足特定需求的系统、单元 或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识、 考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境因素。。 目标 3： 掌握化工过程主要研究方法、典型设备的操作和调节，具 备单元过程的操作和调节以适应不同生产要求的能力； 4-3 能够对实验结果进行关联、建模、 分析和解释，及时发现实验问题，获取 合理有效的结论。； 4 能够基于科学原理并采用科学方法对精细化工和 化工系统等的生产过程中复杂工程问题进行研究， 包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合 得到合理有效的结论。 目标 4： 了解化工行业对社会发展和环境的影响，感悟劳动精神， 理解学生应具备的职业和伦理规范。 7-3 针对实际的化工产品生产，能够评 价其资源利用效率、污染物处置方案和 安全防范措施，判断产品周期中可能对 人类和环境造成的隐患； 7 认识化学工程与工艺前沿发展现状与趋势，以及 对环境、社会及全球的影响，具有不断学习、知识 更新的能力；能够理解和评价针对化工产品生产中 的复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持 续发展的影响。 理论教学进程表 周 次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 教学模 式 教学方 法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论 何运兵 2 重点：单元操作概念、三传、单位换算；难点：单位换算；课程 线上 讲授 课程思政作 目标 4
思政融入点：介绍课程发展史，激发学生兴趣：劳动教育融入点： 业：阅读至 介绍化学与化工区别，强化工程教育。 少两篇与化 工单元操作 有关的文献 何运兵 3 重点：静压强和静力学基本方程：难点：静力学基本方程式的应 目标1 流体静力学 线上 用。 目标2 伯努利方程 重点：流量流速、连续性和柏努力、牛顿粘性定律、雷诺实验等： 应用，课程 管内流体流动 难点：柏努力方程的应用：课程思政融入点：融入科学精神、中 线上/ 思政作业： 目标1 2 何运兵 3 讲授 的基本方程 国元素C919等课程思政教育：劳动教育融入点：通过C919研发 线下 寻找生活中 目标2 历程，使学生感悟工匠精神。 与伯努利方 程有关现象 流体流动摩擦 重点：直管阻力和局部阻力的计算：难点：管路局部阻力和总阻 线上/ 讲授、小 目标2 2 何运兵 3 阻力 力的计算。 线下 组讨论 目标3 重点：管路设计型和操作型计算、简单和复杂管路计算：难点： 混合式 目标2 3 管路计算 何运兵 3 讲授 管路计算 试差方法、复杂管路计算。 优学院 目标3 重点：毕托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计等：难 讲授、小 3 流量的测定 何运兵 2 点：各种流量计的测量原理与特点：课程思政融入点：引入警示 线下 目标2 组讨论 性案例，培养学生严谨、细致的工作作风。 重点：离心泵的基本结构、工作原理、泵和管的特性曲线、离心 工作点流量 目标2 流体输送机械 何运兵 线下 讲授 泵的类型和选择、其他机械的原理等：难点：泵的组合、工作点 计算 目标3
3 思政融入点：介绍课程发展史，激发学生兴趣；劳动教育融入点： 介绍化学与化工区别，强化工程教育。 业：阅读至 少两篇与化 工单元操作 有关的文献 1 流体静力学 何运兵 3 重点：静压强和静力学基本方程；难点：静力学基本方程式的应 用。 线上 目标 1 目标 2 2 管内流体流动 的基本方程 何运兵 3 重点：流量流速、连续性和柏努力、牛顿粘性定律、雷诺实验等； 难点：柏努力方程的应用；课程思政融入点：融入科学精神、中 国元素 C919 等课程思政教育；劳动教育融入点：通过 C919 研发 历程，使学生感悟工匠精神。 线上/ 线下 讲授 伯努利方程 应用，课程 思政作业： 寻找生活中 与伯努利方 程有关现象 目标 1 目标 2 2 流体流动摩擦 阻力 何运兵 3 重点：直管阻力和局部阻力的计算；难点：管路局部阻力和总阻 力的计算。 线上/ 线下 讲授、小 组讨论 目标 2 目标 3 3 管路计算 何运兵 3 重点：管路设计型和操作型计算、简单和复杂管路计算；难点： 试差方法、复杂管路计算。 混合式 优学院 讲授 管路计算 目标 2 目标 3 3 流量的测定 何运兵 2 重点：毕托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计等；难 点：各种流量计的测量原理与特点；课程思政融入点：引入警示 性案例，培养学生严谨、细致的工作作风。 线下 讲授、小 组讨论 目标 2 4 流体输送机械 何运兵 5 重点：离心泵的基本结构、工作原理、泵和管的特性曲线、离心 泵的类型和选择、其他机械的原理等；难点：泵的组合、工作点 线下 讲授 工作点流量 计算 目标 2 目标 3
流量的调节等。 降尘室计算 重点：沉降速度计算、降尘室的构造、工作原理及计算：难点： 混合式 课程思政作 目标1 重力沉降及沉 降尘室结构及处理能力等计算：课程思政融入点：引入PM2.5等 讲授、小 5 何运兵 目标2 降设备 降尘室无法分离的颗粒物，侣导生命共同体理念，践行绿色发展 优学院 组讨论 业：阅读两 观 篇有关除尘 目标4 的文献 混合式 目标2 过滤过程及设 6 何运兵 重点：过滤基本方程式、板框压滤机的结构及工作原理：难点： 恒压过滤计 讲授 目标3 备 过滤速率基本方程式的应用、恒压过滤计算。 优学院 算 目标4 7 期中考试 何运兵 2 重点：热量传递的基本方式、传热速率、热流密度、傅里叶定律、 传热速率方程 何运兵 导热系数、热阻：难点：平壁、圆筒壁温度热传导：课程思政融 混合式 目标1 讲授 热传导计算 式及热传导 入点：引入生活中的传热现象，解析现象与本质之间的关系，激 优学院 目标2 发学生兴趣。 重点：对流传热方程及α、热量衡算、总传热速率微分方程、总 传热系数、平均温差的计算、换热器等：难点：不同状况下的α、 目标3 8 对流传热 何运兵 2 总传热速率方程的应用、换热器计算等：课程思政融入点：融入 线上 讲授 传热计算 目标4 我国热管技术在载人航天、青藏铁路等国家重大科技工程上的应 用，培养学生对新时代特色社会主义的“四个自信”和家国情怀。 重点：热量衡算、总传热速率微分方程、总传热系数、平均温差 目标1 9 传热过程计算 何运兵 混合式 的计算：难点：总传热速率微分方程计算 讲授 目标2
4 流量的调节等。 5 重力沉降及沉 降设备 何运兵 4 重点：沉降速度计算、降尘室的构造、工作原理及计算；难点： 降尘室结构及处理能力等计算；课程思政融入点：引入 PM2.5 等 降尘室无法分离的颗粒物，倡导生命共同体理念，践行绿色发展 观 混合式 优学院 讲授、小 组讨论 降尘室计算 课程思政作 业：阅读两 篇有关除尘 的文献 目标 1 目标 2 目标 4 6 过滤过程及设 备 何运兵 4 重点：过滤基本方程式、板框压滤机的结构及工作原理；难点： 过滤速率基本方程式的应用、恒压过滤计算。 混合式 优学院 讲授 恒压过滤计 算 目标 2 目标 3 目标 4 7 期中考试 何运兵 2 7 传热速率方程 式及热传导 何运兵 4 重点：热量传递的基本方式、传热速率、热流密度、傅里叶定律、 导热系数、热阻；难点：平壁、圆筒壁温度热传导；课程思政融 入点：引入生活中的传热现象，解析现象与本质之间的关系，激 发学生兴趣。 混合式 优学院 讲授 热传导计算 目标 1 目标 2 8 对流传热 何运兵 2 重点：对流传热方程及 α、热量衡算、总传热速率微分方程、总 传热系数、平均温差的计算、换热器等；难点：不同状况下的 α、 总传热速率方程的应用、换热器计算等；课程思政融入点：融入 我国热管技术在载人航天、青藏铁路等国家重大科技工程上的应 用，培养学生对新时代特色社会主义的“四个自信”和家国情怀。 线上 讲授 传热计算 目标 3 目标 4 9 传热过程计算 何运兵 3 重点：热量衡算、总传热速率微分方程、总传热系数、平均温差 的计算；难点：总传热速率微分方程计算 混合式 讲授 目标 1 目标 2
优学院 重点：总传热速率方程及其应用、换热器的类型、设计和选型等： 传热计算 总传热速率方 难点：设计型计算、操作型计算：课程思政融入点：融入热管换 混合式 目标2 9 程的应用及换 何运兵 2 热器在载人航天、青藏铁路等国家重大科技工程上的应用，化工 目标3 讲授 阅读我国先 优学院 热器 企业废热利用的案例。培养学生对新时代特色社会主义的“四个 进换热器应 目标4 自信”和家国情怀：拓展学生对绿色发展理念的理解。 用的文献 重点：气体的溶解度、亨利定律、传质进行的方向、传质的推动 力、传质进行的极限等应用：难点：亨利系数E、溶解度系数H、 平衡常数m、气液平衡的应用 查阅合成氨 吸收概述及气 混合式 讲授、小 原料气中 目标1 10 何运兵 4 课程思政融入点：通过介绍吸收在有害气体处理、废气处理与回 液相平衡 优学院 组讨论 CO2脱除工 目标4 收等方面的应用，融入人与自然和谐共生、绿色发展等理念。培 艺的文献 养学生安全、环保、法律和健康意识，倡导人与自然生命共同体 理念，践行绿色发展观。 传质机理与吸 重点：分子扩散、双膜理论、吸收速率方程式 目标2 11 何运兵 c2 线下 讲授、小 收速率 难点：各种吸收速率方程表达式 组讨论 目标3 重点：物料衡算、操作性方程、最小液气比、吸收剂用量、塔径 计算、填料层高度计算公式推导过程、传质单元高度、传质单元 目标2 11 吸收塔计算 何运兵 6 数等 线下 讲授、小 吸收塔物料 组讨论 衡算 目标3 难点：物料衡算、吸收剂用量计算、传质单元高度、传质单元数 的计算 二元物系的气 重点：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏原理及精馏装置、理论塔板等： 12 何运兵 4 线下 讲授 目标1 液相平衡及蒸
5 优学院 9 总传热速率方 程的应用及换 热器 何运兵 2 重点：总传热速率方程及其应用、换热器的类型、设计和选型等； 难点：设计型计算、操作型计算；课程思政融入点：融入热管换 热器在载人航天、青藏铁路等国家重大科技工程上的应用，化工 企业废热利用的案例。培养学生对新时代特色社会主义的“四个 自信”和家国情怀；拓展学生对绿色发展理念的理解。 混合式 优学院 讲授 传热计算 阅读我国先 进换热器应 用的文献 目标 2 目标 3 目标 4 10 吸收概述及气 液相平衡 何运兵 4 重点：气体的溶解度、亨利定律、传质进行的方向、传质的推动 力、传质进行的极限等应用；难点：亨利系数 E、溶解度系数 H、 平衡常数 m、气液平衡的应用 课程思政融入点：通过介绍吸收在有害气体处理、废气处理与回 收等方面的应用，融入人与自然和谐共生、绿色发展等理念。培 养学生安全、环保、法律和健康意识，倡导人与自然生命共同体 理念，践行绿色发展观。 混合式 优学院 讲授、小 组讨论 查阅合成氨 原料气中 CO2 脱除工 艺的文献 目标 1 目标 4 11 传质机理与吸 收速率 何运兵 2 重点：分子扩散、双膜理论、吸收速率方程式 难点：各种吸收速率方程表达式 线下 讲授、小 组讨论 目标 2 目标 3 11 吸收塔计算 何运兵 6 重点：物料衡算、操作性方程、最小液气比、吸收剂用量、塔径 计算、填料层高度计算公式推导过程、传质单元高度、传质单元 数等 难点：物料衡算、吸收剂用量计算、传质单元高度、传质单元数 的计算 线下 讲授、小 组讨论 吸收塔物料 衡算 目标 2 目标 3 12 二元物系的气 液相平衡及蒸 何运兵 4 重点：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏原理及精馏装置、理论塔板等； 线下 讲授 目标 1