《化工基础》教案主讲教师：康艳红专业：化学学生层次：本科生学时：54课程性质：专业必修课学分：3参考教材：《化工基础》，彭盘英编，科学出版社，2011《化工原理》，王志魁编，化学工业出版社，2005《化工原理》，华南理工大学编，黄少烈、邹华生主编，高等教育出版社，2002.8《化工原理课程设计：化工传递与单元操作课程设计》，贾绍义、柴诚敬主编，天津大学出版社，2002
《化工基础》教案 主讲教师：康艳红 专业：化学 学生层次：本科生 学时：54 课程性质：专业必修课 学分：3 参考教材： 《化工基础》，彭盘英编，科学出版社，2011. 《化工原理》，王志魁编，化学工业出版社，2005 《化工原理》，华南理工大学编，黄少烈、邹华生主编，高等教育 出版社，2002.8 《化工原理课程设计:化工传递与单元操作课程设计》，贾绍义、柴 诚敬主编，天津大学出版社，2002
化工基础第1章绪论一、教学内容主要阐述化学工程学的性质、任务、内容和研究方法，简述了化学工程学的形成与发展以及化学工程学的基本规律。二、教学目标要求学生了解化工原理课程的形成、发展及其在化学工程学科中的地位。掌握化工单元操作与传递过程的概念、化工原理课程内容与性质。三、教学重点与难点本课程所涉及的化学问题、化学工程学涉及的基本概念。四、教学资源与工具多媒体课件五、教学过程（一）创设情境，导入新课教师活动：学生活动：展示化工厂和其它类型工厂的图片，从而引出化工企业的根据图片判断化工厂。基本特征、性质。化工包括：化学工业、化学工艺、化学工程化学工程学定义化学工程学的特点（1）化学工程学具有多样性的特征；（2）化学工程领域的拓展性：（3）化学工程学向过程工程学的过渡与发展。（二）学习新课教师活动1：【讲解】1.1化学工程学的形成与发展单元操作→多尺度、一三传一反多目标1.2化学工程学的性质、任务、内容和研究方法化学工程学研究的对象包括化工生产装置中进行的化学变化过程，也包括混合物的分离净化过程，以及改变物料物理状态和性质的过程。其任务是从理论上阐明化工生产的各个过程，找出其中具有规律性的问题，减少在化工开发中的盲目性。化工生产过程都包括工程和工艺两个基本内容，化学工程学研究化工生产过程中共同性操作规律及其工程性质的问题。化学工程学主要涉及化工原理、化工设计、化工模拟等内容。本课程《化学工程基础》，简称《化工基础》的内容
化工基础 第 1 章 绪论 一、教学内容 主要阐述化学工程学的性质、任务、内容和研究方法，简述了化学工程学的 形成与发展以及化学工程学的基本规律。 二、教学目标 要求学生了解化工原理课程的形成、发展及其在化学工程学科中的地位。掌 握化工单元操作与传递过程的概念、化工原理课程内容与性质。 三、教学重点与难点 本课程所涉及的化学问题、化学工程学涉及的基本概念。 四、教学资源与工具 多媒体课件 五、教学过程 （一）创设情境，导入新课 教师活动： 展示化工厂和其它类型工厂的图片，从而引出化工企业的 基本特征、性质。 化工 包括：化学工业、化学工艺、化学工程 化学工程学定义 化学工程学的特点 （1）化学工程学具有多样性的特征； （2）化学工程领域的拓展性； （3）化学工程学向过程工程学的过渡与发展。 （二）学习新课 教师活动 1： 【讲解】 1.1 化学工程学的形成与发展 单元操作 → 三传一反 → 多尺度、 多目标 1. 2 化学工程学的性质、任务、内容和研究方法 化学工程学研究的对象包括化工生产装置中进行 的化学变化过程，也包括混合物的分离净化过程，以及改变物料 物理状态和性质的过程。其任务是从理论上阐明化工生产的各个 过程，找出其中具有规律性的问题，减少在化工开发中的盲目性。 化工生产过程都包括工程和工艺两个基本内容，化 学工程学研究化工生产过程中共同性操作规律及其工程性质的问 题。 化学工程学主要涉及化工原理、化工设计、化工模 拟等内容。 本课程《化学工程基础》，简称《化工基础》的内容 学生活动： 根据图片判断化工厂
主要包括动量传递、热量传递、质量传递和化学反应工程，即“三传一反”。解决的问题：（1）设计或改进生产设备和装置，使其效率和性能更佳。（2）确定适宜的操作条件。（3）提高物料利用率以及物料和能量的综合利用。（4）指导实验室或中试研究工作，在得能应用于工业生产的实验数据。研究方法：（1）经验归纳法即对一些化工过程，通过大量实验归纳影响过程的变量之间的关系，常采用物理学的相似论和因次分析法等。（2）数学模型法实质是使复杂的工程问题简化或分解为一个或若干个单纯的问题。教师活动2：学生活动2：【讲解】1.3化学工程学的基本规律思考问题：旧知回顾（1）物料衡算mi-mo+A式中，Zmi为输入系统物料量的总和；Zm。为输出系统物料量的总和；A为系统内积累的物料量。（2）能量衡算对于连续、稳定的操作过程，输入系统的能量等于输出系统的能量，即：ZE输入=ZE输出有化学反应参加的过程：ZE输入+ZE反应放出=ZE输出+ZE系统积累（3）平衡关系通过平衡关系可以判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的程度一化学热力学学生活动3：与教师互动：（4）过程速率本课程的主要的学习模式？过程快慢一推动力一化学动力学（三）课堂小结1.1化学工程学的形成与发展；1.2化学工程学的性质、任务、内容和研究方法：1.3化学工程学的基本规律。（四）作业1.了解化学工程学涉及的一些基本概念的内涵。2.回答课程问卷（在网络教学平台完成）
主要包括动量传递、热量传递、质量传递和化学反应工程， 即“三传一反”。 解决的问题： （1） 设计或改进生产设备和装置，使其效率和性能 更佳。 （2）确定适宜的操作条件。 （3）提高物料利用率以及物料和能量的综合利用。 （4）指导实验室或中试研究工作，在得能应用于工 业生产的实验数据。 研究方法： （1）经验归纳法 即对一些化工过程，通过大量 实验归纳影响过程的变量之间的关系， 常采用物理学的 相似论和因次分析法等。 （2）数学模型法 实质是使复杂的工程问题简化 或分解为一个或若干个单纯的问题。 教师活动 2： 【讲解】 1.3 化学工程学的基本规律 （1）物料衡算 ∑mi=∑mo+A 式中，∑mi 为输入系统物料量的总和； ∑mo 为输出系统物料量的总和； A 为系统内积累的物料 量。 （2）能量衡算 对于连续、稳定的操作过程，输入系统的能量等于输出系 统的能量，即：∑E 输入＝ ∑E 输出 有化学反应参加的过程： ∑E 输入+∑E 反应放出＝ ∑E 输出+∑E 系统积累 （3）平衡关系 通过平衡关系可以判断过程能否进行，以及进 行的方向和能达到的程度——化学热力学 （4）过程速率 过程快慢——推动力——化学动力学 （三）课堂小结 1.1 化学工程学的形成与发展； 1. 2 化学工程学的性质、任务、内容和研究方法； 1.3 化学工程学的基本规律。 （四）作业 1. 了解化学工程学涉及的一些基本概念的内涵。 2. 回答课程问卷（在网络教学平台完成） 学生活动 2： 思考问题：旧知回顾 学生活动 3：与教师互动： 本课程的主要的学习模式？
（五）教学反思（交流与评价等）适当引导，课堂讨论内容可以多一些，因为是绪论，不必过多依赖课本内容，引起学生对本课程的兴趣。第2章流体的流动过程与输送机械一、教学内容主要阐述流体的压强、流速、流量等性能参数的测量和控制；流体输送所需的管径、能量和设备：为强化设备和操作提供适宜的流动条件。二、教学目标掌握静力学方程及流体流动过程能量守衡基本方程及计算；理解流体流动阻力在计算中的应用；了解静力学方程的应用。重点掌握雷诺数的概念，难点为流体流动阻力的计算。三、教学重点与难点流体在流动过程中的能量守恒，伯努利方程的理解和计算，流体管内流动阻力的计算。四、教学资源与工具多媒体课件五、教学过程（一）创设情境，导入新课教师活动：学生活动：展示化工厂和其它类型工厂的管路内流体流动、使用泵类根据图片思考流体流动种类、的工作情况。状态、输送的目的和设备。（二）学习新课教师活动1：【讲解】2.1流体静力学基本方程式2.1.1密度和比容1.密度：单位体积流体所具有的质量。p=m/V[kg /m’]影响因素：温度和压强（1）液体—为不可压缩的流体，与压力无关，温度升高，密度降低。（2）气体一一为可压缩性的流体，通常（压力不太高，温度不太低）时可按理想气体处理，否则按真实气体状态方程处理。P=W（3）混合物密度液体混合物密度，近似认为混合前后体积不变。1Xml+Xm2...XmnPmpiP2Pn气体混合物密度Pm=pixv1+p2xv2+...+PnXVnPm = PMmMm=Miyi+M2y2+....MmymRT
（五）教学反思（交流与评价等） 适当引导，课堂讨论内容可以多一些，因为是绪论，不必过多依赖课本内容， 引起学生对本课程的兴趣。 第 2 章 流体的流动过程与输送机械 一、教学内容 主要阐述流体的压强、流速、流量等性能参数的测量和控制；流体输送所需 的管径、能量和设备；为强化设备和操作提供适宜的流动条件。 二、教学目标 掌握静力学方程及流体流动过程能量守衡基本方程及计算；理解流体流动阻 力在计算中的应用；了解静力学方程的应用。重点掌握雷诺数的概念，难点为流 体流动阻力的计算。 三、教学重点与难点 流体在流动过程中的能量守恒，伯努利方程的理解和计算，流体管内流动阻 力的计算。 四、教学资源与工具 多媒体课件 五、教学过程 （一）创设情境，导入新课 教师活动： 展示化工厂和其它类型工厂的管路内流体流动、使用泵类 的工作情况。 （二）学习新课 教师活动 1： 【讲解】 2. 1 流体静力学基本方程式 2.1.1 密度和比容 1. 密度：单位体积流体所具有的质量。 ρ= m / V [ kg / m3 ] 影响因素：温度和压强 （1）液体 ——为不可压缩的流体，与压力无关，温度升高， 密度降低。 （2）气体 ——为可压缩性的流体，通常（压力不太高，温 度不太低）时可按理想气体处理，否则按真实气体状态方程处理。 𝜌 = 𝑝𝑀 𝑅𝑇 （3）混合物密度 液体混合物密度，近似认为混合前后体积不变。 1 𝜌𝑚 = 𝑥𝑚1 𝜌1 + 𝑥𝑚2 𝜌2 ⋯ 𝑥mn 𝜌𝑛 气体混合物密度 ρm=ρ1xV1+ρ2xV2+.+ρnxVn 𝜌𝑚 = 𝑝𝑀𝑚 𝑅𝑇 𝑀𝑚 = 𝑀1𝑦1 + 𝑀2𝑦2 + ⋯ ⋯ 𝑀𝑚𝑦𝑚 学生活动： 根据图片思考流体流动种类、 状态、输送的目的和设备
2.比体积（比容）单位质量流体所具有的体积。V1[m3/kg]V=mp3.相对密度d（比重）ppd :1000p 4c H202.1.2压强流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强1标准大气压：1atm=1.0133×105[N/m2]或[Pa]学生活动：=1.0133[bar] 巴回忆：牛顿与千克力的关系= 1.033[kgf/cm2]理解：标准大气压的与工业应= 10.33 [mH20]用表示方法。=760[mmHg]1工程大气压：1at =9.807×10+[N/m2]或[Pa]=0.987[bar] 巴= 1 [kgf/cm?]= 10[mH20]= 735.6 [mmHg]压力的基准及表示形式：（1）以绝对真空为基准（absolutepressure）（2）以当时当地压力为基（gaugepressure）表压=绝对压强-大气压强真空度=大气压强－绝对压强（余压）学生活动：应用实例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数根据应用实例，思考绝对压力、为80kPa，在天津操作时，真空表读数应为多少？已知兰州地区真空度、表压等之间的关系。的平均大气压85.3kPa，天津地区为101.33kPa2.1.3流体静力学基本方程式（巴斯葛定律）及应用1.流体静力学基本方程式学生活动：21+P22+P2加强学习巴斯葛定律，通过举pgpg例，强化认识。219+PP2=常数=z2g+pp3.流体静力学基本方程式的应用学生活动：1）压强的测量课堂讨论，倾斜液柱压差计；根（1）U型管压差计据图片所示，判断液位测定的正确（2）倒置U型管压差计方法
2. 比体积（比容） 单位质量流体所具有的体积。 𝜈 = 𝑉 𝑚 = 1 𝜌 [𝑚3 /kg] 3. 相对密度 d（比重） 𝑑 = 𝜌 𝜌 4 0𝐶 𝐻2𝑂 = 𝜌 1000 2.1.2 压强 流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强 1 标准大气压： 1atm = 1.0133×105 [ N/m2 ]或[ Pa ] =1.0133[bar] 巴 = 1.033 [ kgf/cm2 ] = 10.33 [ mH2O ] = 760 [mmHg ] 1 工程大气压 ： 1at = 9.807×104 [ N/m2 ]或[ Pa ] =0.987[bar] 巴 = 1 [ kgf/cm2 ] = 10 [ mH2O ] = 735.6 [mmHg ] 压力的基准及表示形式： （1）以绝对真空为基准（absolute pressure） （2）以当时当地压力为基（gauge pressure） 表压＝绝对压强-大气压强 真空度＝大气压强 - 绝对压强（余压） 应用实例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶真空表读数 为 80 kPa，在天津操作时，真空表读数应为多少？已知兰州地区 的平均大气压 85.3kPa，天津地区为 101.33 kPa 2.1.3 流体静力学基本方程式（巴斯葛定律）及应用 1.流体静力学基本方程式 𝑧1 + 𝑝1 𝜌 𝑔 = 𝑧2 + 𝑝2 𝜌 𝑔 𝑧1𝑔 + 𝑝1 𝜌 = 𝑧2𝑔 + 𝑝2 𝜌 = 常数 3. 流体静力学基本方程式的应用 1）压强的测量 （1）U 型管压差计 （2）倒置 U 型管压差计 学生活动： 根据应用实例，思考绝对压力、 真空度、表压等之间的关系。 学生活动： 加强学习巴斯葛定律，通过举 例，强化认识。 学生活动： 课堂讨论，倾斜液柱压差计；根 据图片所示，判断液位测定的正确 方法。 学生活动： 回忆：牛顿与千克力的关系 理解：标准大气压的与工业应 用表示方法