《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 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/实战学时：0 先傲课程：高等数学、物理化学、化学工艺学 后续课程支撑：化工原理实验、化工原理课程设计 授课时间：1-15周星期三5-7节：1-14周星期五3-4节 授课地点：松山湖校区6B-406(星期三)、6B402(星期五) 授课对象：2020级能源化学工程1班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名职称：尹辉斌/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(12L301)进行答疑：(3)网络或电话联系答疑。 课程考核方式：开卷()闭卷()课程论文()其它() 使用教材：《化工原理》（上、下册），谭天恩、窦梅，化学工业出版社，2013，第四版 课程简介：《化工原理》是能源化学工程专业的专业必修课程，课程的主要任务是介绍流体流动过程、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。通过本课程的学习，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：通过本门课程的 综合性、设计性实验的操作训练，可以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。 课程教学目标及对半业要求指标点的支排： 课程教半目标 支撑半业要求指标点 毕业要求
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 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：高等数学、物理化学、化学工艺学 后续课程支撑：化工原理实验、化工原理课程设计 授课时间：1-15 周 星期三 5-7 节；1-14 周 星期五 3-4 节 授课地点：松山湖校区 6B-406（星期三）、6B-402（星期五） 授课对象：2020 级能源化学工程 1 班 开课学院：化学工程与能源技术学院 任课教师姓名/职称：尹辉斌/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（12L301）进行答疑；（3）网络或电话联系答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（ ） 使用教材：《化工原理》（上、下册），谭天恩、窦梅，化学工业出版社，2013，第四版 课程简介：《化工原理》是能源化学工程专业的专业必修课程，课程的主要任务是介绍流体流动过程、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。通过本课程的学习，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；通过本门课程的 综合性、设计性实验的操作训练，可以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：掌握各个化工单元操作的基本原理、主要计算方法、 21能识别和判断复杂能源化工的复杂工 2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本 主要设备的工艺尺寸计算以及定型设备的选型计算：了解 程问题的关键环节和影响因素： 原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂 化工原理的作用、学科的前沿理论与化工新技术进展等。 22能基于化学工程基本原理和数学模型 能源化学工程问题，以获得有效结论。 方法正确表达能源化工的复杂工程问题。 目标2：理解各个单元操作的基本规律、设备的工作原理、 32能够在安全、环境、法律等现实条件的 3针对能源化学工程生产中的复杂工程问题， 性能和运转注意事项等，并将这些认识用于化工生产和研 约束下，在技术和经济等层面上对设计方案 能够设计解决方案，设计满足特定需求的系 究之中，使生产技术不断改进：培养学生的工程意识观点， 进行可行性分析： 统、单元或工艺流程，并能够在设计环节中体 会运用自然科学的原理来考察、分析和处理工程实际问题， 33能够通过化工过程建模，进行物料衡 现创新意识、考虑社会、健康、安全、法律、 训练设计能力，掌握过程工程的研究方法。 算、能量衡算、设备选型与计算。 文化以及环境因素。 目标3：对化工设备和过程具有一定的操作、调节能力，能 41能够基于化工专业知识，调研和分析复 4能够基于科学原理并采用科学方法对新型 够对某一工程目的，进行相关工艺和设备的计算：加强理 杂工程问题的解决方案： 化学电源、生物质能源、氢能等新能源生产过 论与实践的结合，使学生的思维和分析方法得到一定的训 4-2能够基于工程基础知识，根据对象特 程中复杂工程问题进行研究，包括设计实验、 练，在此基础上进行归纳和总结，逐步形成科学的学习观 征，选择研究路线，设计可行的实验方案。 分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有 和方法论。 效的结论。 理论教学进程表 周 学时 支撑课 次 敦学主题 授课救师 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 敕学模式 教学方法 作业安排 程目标 重点：单元操作概念、三传、单位换算：难点：不同单 课程思政作业： 位制之间的换算：课程思政融入点：介绍化学工业史、 优学院平 每人至少阅读2 认识化工原理 尹辉斌 线上教学 目标1 历代科学家的巨大贡献，引导学生热爱其所学的专业， 台直播 篇与化学工业有 培养学生的爱国精神：结合党史学习教育，引导学生从 关的文章或书籍 2
2 目标 1：掌握各个化工单元操作的基本原理、主要计算方法、 主要设备的工艺尺寸计算以及定型设备的选型计算；了解 化工原理的作用、学科的前沿理论与化工新技术进展等。 2-1 能识别和判断复杂能源化工的复杂工 程问题的关键环节和影响因素； 2-2 能基于化学工程基本原理和数学模型 方法正确表达能源化工的复杂工程问题。 2 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本 原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂 能源化学工程问题，以获得有效结论。 目标 2：理解各个单元操作的基本规律、设备的工作原理、 性能和运转注意事项等，并将这些认识用于化工生产和研 究之中，使生产技术不断改进；培养学生的工程意识观点， 会运用自然科学的原理来考察、分析和处理工程实际问题， 训练设计能力，掌握过程工程的研究方法。 3-2 能够在安全、环境、法律等现实条件的 约束下，在技术和经济等层面上对设计方案 进行可行性分析； 3-3 能够通过化工过程建模，进行物料衡 算、能量衡算、设备选型与计算。 3 针对能源化学工程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：对化工设备和过程具有一定的操作、调节能力，能 够对某一工程目的，进行相关工艺和设备的计算；加强理 论与实践的结合，使学生的思维和分析方法得到一定的训 练，在此基础上进行归纳和总结，逐步形成科学的学习观 和方法论。 4-1 能够基于化工专业知识，调研和分析复 杂工程问题的解决方案； 4-2 能够基于工程基础知识，根据对象特 征，选择研究路线，设计可行的实验方案。 4 能够基于科学原理并采用科学方法对新型 化学电源、生物质能源、氢能等新能源生产过 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。 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 认识化工原理 尹辉斌 2 重点：单元操作概念、三传、单位换算；难点：不同单 位制之间的换算；课程思政融入点：介绍化学工业史、 历代科学家的巨大贡献，引导学生热爱其所学的专业， 培养学生的爱国精神；结合党史学习教育，引导学生从 线上教学 优学院平 台直播 课程思政作业： 每人至少阅读 2 篇与化学工业有 关的文章或书籍 目标 1
长征精神和遵义会议精神中深刻感悟实事求是、坚持真 理，科学应变、主动求变 重点：静压力、压缩性等基本概念，静力学基本方程及 优学院平 流体静力学 尹辉斌 3 线上教学 目标1 其应用：难点：静力学方程的推导过程及具体应用 台直播 重点：流量流速、连续性方程、机械能衡算方程、牛顿 流体流动的基 上册教材P50第 尹辉斌 2 黏性定律、流型的判据： 线下教学 课堂讲授 目标1 本方程 5、9题 难点：机械能衡算方程的实际应用 、3 重点：流体流速分布、不同流型不同管中阻力的计算、 管内流动的阻 尹辉斌 3 管路总阻力的计算等： 线下教学 课堂讲授 目标2 力损失 难点：边界层理论、阻力损失的计算 重点：简单管路、复杂管路的特点，管路阻力损失计算： 管路计算 尹辉斌 3 难点：管路的流量分配、设计型及操作型问题的分析与 线下教学 课堂讲授 目标2 计算 3 重点：测速管、孔板流量计和转子流量计的测量原理与 上册教材P51第 流量的测定 尹辉斌 2 特点：难点：各类流量计的结构、原理及相关参数变化 线下教学 课堂讲授 目标2 20、26、32题 的分析 重点：各类流体输送设备的基本结构、工作原理、操作 特性、安装及选型： 课堂讲授 流体输送机械 尹辉斌 线下教学 目标3 难点：离心泵的构造特点、工作原理、工作点与流量调 小组讨论 节，往复泵的工作原理与流量调节方式
3 长征精神和遵义会议精神中深刻感悟实事求是、坚持真 理，科学应变、主动求变 流体静力学 尹辉斌 3 重点：静压力、压缩性等基本概念，静力学基本方程及 其应用；难点：静力学方程的推导过程及具体应用 线上教学 优学院平 台直播 目标 1 2 流体流动的基 本方程 尹辉斌 2 重点：流量流速、连续性方程、机械能衡算方程、牛顿 黏性定律、流型的判据； 难点：机械能衡算方程的实际应用 线下教学 课堂讲授 上册教材 P50 第 5、9 题 目标 1 管内流动的阻 力损失 尹辉斌 3 重点：流体流速分布、不同流型不同管中阻力的计算、 管路总阻力的计算等； 难点：边界层理论、阻力损失的计算 线下教学 课堂讲授 目标 2 3 管路计算 尹辉斌 3 重点：简单管路、复杂管路的特点，管路阻力损失计算； 难点：管路的流量分配、设计型及操作型问题的分析与 计算 线下教学 课堂讲授 目标 2 流量的测定 尹辉斌 2 重点：测速管、孔板流量计和转子流量计的测量原理与 特点；难点：各类流量计的结构、原理及相关参数变化 的分析 线下教学 课堂讲授 上册教材 P51 第 20、26、32 题 目标 2 4 流体输送机械 尹辉斌 5 重点：各类流体输送设备的基本结构、工作原理、操作 特性、安装及选型； 难点：离心泵的构造特点、工作原理、工作点与流量调 节，往复泵的工作原理与流量调节方式 线下教学 课堂讲授 小组讨论 目标 3
重点：球形颗料的自由沉降、降尘室、离心沉降、过滤 速率基本方程式、降尘室处理能力的确定、恒压过滤计 上册教材P121 沉降与过滤 目标1 尹辉斌 线下教学 课堂讲授 算：难点：斯托克斯公式、恒压过滤方程的正确应用， 第1、3、7题 目标2 5 过滤速率与洗涤速率之间关系 重点：搅拌设备的主要部件构型、搅拌功率关联式与功 搅拌 尹辉斌 1 率曲线、搅拌器放大基础：难点：搅拌设备中的流动形 线下教学 课堂讲授 目标3 态、混合机理 重点：傅里叶定律、导热系数、热阻，平壁、圆筒壁稳 热传导 尹辉斌 态热传导：难点：导热系数的影响因素及变化规律，平 线下教学 课堂讲授 目标1 壁、圆筒壁稳态热传导计算 重点：对流传热方程和对流传热系数、传热速率方程及 6 其应用：难点：量纲分析法，对流传热过程计算：课程 对流传热及其 思政融入点：结合课程内容涉及到的名人定律，介绍相 上册教材P197 尹辉斌 线下教学 课堂讲授 目标2 传热过程计算 关名人的科学成果，同时传播科学家的探索精神、爱国 第3、12题 爱家的情怀和坚韧不拔的精神，培养学生踏实勒奋、吃 苦耐劳、精益求精、实践创新的工匠精神 重点：物体辐射能力和有关定律、克希霍夫定律、两固 辐射传热 尹辉斌 体间的辐射传热：难点：两灰体组成的封闭体系的辐射 线下教学 课堂讲授 目标1 > 传热速率计算 重点：换热器的分类、常见换热器的结构、换热器的强 课堂讲授 传热设备 尹辉斌 线下教学 目标3 化途径：难点：换热器结构，管程、壳程内流动方式 小组讨论
4 5 沉降与过滤 尹辉斌 4 重点：球形颗料的自由沉降、降尘室、离心沉降、过滤 速率基本方程式、降尘室处理能力的确定、恒压过滤计 算；难点：斯托克斯公式、恒压过滤方程的正确应用， 过滤速率与洗涤速率之间关系 线下教学 课堂讲授 上册教材 P121 第 1、3、7 题 目标 1 目标 2 搅拌 尹辉斌 1 重点：搅拌设备的主要部件构型、搅拌功率关联式与功 率曲线、搅拌器放大基础；难点：搅拌设备中的流动形 态、混合机理 线下教学 课堂讲授 目标 3 6 热传导 尹辉斌 2 重点：傅里叶定律、导热系数、热阻，平壁、圆筒壁稳 态热传导；难点：导热系数的影响因素及变化规律，平 壁、圆筒壁稳态热传导计算 线下教学 课堂讲授 目标 1 对流传热及其 传热过程计算 尹辉斌 3 重点：对流传热方程和对流传热系数、传热速率方程及 其应用；难点：量纲分析法，对流传热过程计算；课程 思政融入点：结合课程内容涉及到的名人定律，介绍相 关名人的科学成果，同时传播科学家的探索精神、爱国 爱家的情怀和坚韧不拔的精神，培养学生踏实勤奋、吃 苦耐劳、精益求精、实践创新的工匠精神 线下教学 课堂讲授 上册教材 P197 第 3、12 题 目标 2 7 辐射传热 尹辉斌 2 重点：物体辐射能力和有关定律、克希霍夫定律、两固 体间的辐射传热；难点：两灰体组成的封闭体系的辐射 传热速率计算 线下教学 课堂讲授 目标 1 传热设备 尹辉斌 1 重点：换热器的分类、常见换热器的结构、换热器的强 化途径；难点：换热器结构，管程、壳程内流动方式 线下教学 课堂讲授 小组讨论 目标 3
换热器的传热 重点：间壁式换热器的传热过程分析和计算：难点：对 上册教材P198 尹辉斌 2 线下教学 课堂讲授 目标2 过程及计算 数平均温差法、传热单元数法解决设计型、操作型问题 第17、32、33题 重点：单效、多效蒸发的原理、流程，蒸发设计计算， 蒸发原理及计 上册教材P245 尹辉斌 目标1 蒸发器的结构及特点：难点：单效蒸发的物料、能量衡 线下教学 课堂讲授 8 算 第1、3、5题 目标2 算及加热面积计算 期中测试 尹辉斌 2 开卷测试，独立完成 线下考试 目标3 重点：传质方式、扩散原理、菲克定律、流体与界面间 下册教材P67第 传质过程导论 尹辉斌 线下教学 课堂讲授 目标1 的传质、传质模型：难点：对流传质机理、三传类比 3、9题 重点：气体的溶解度、亨利定律、气液相平衡在吸收中 吸收原理与气 的应用：难点：吸收过程模型及吸收速率方程：课程思 尹辉斌 课堂讲授 目标1 液相平衡 政融入点：介绍吸收单元操作的应用，引入清洁能源的 线下教学 概念，结合专业特色，培养学生的社会责任感 重点：物料衡算、操作性方程、吸收剂用量、填料层高 下册教材P67第 吸收塔的计算 尹辉斌 度的计算：难点：吸收单元操作设计型、操作型问题的 线下教学 课堂讲授 目标2 11、15、18题 分析与计算 10 重点：相律和拉乌尔定律、相对挥发度、两组分理想溶 蒸馏原理与汽 尹辉斌 液的气液相图、两组分理想物系的汽液平衡关系：难点： 线下教学 课堂讲授 目标1 液相平衡 理想物系、非理想溶液的汽液相平衡关系 重点：简单蒸馏、平衡蒸馏的流程、特点及计算，平衡 蒸馏方式 尹辉斌 级和精馏原理：难点：简单蒸馏、平衡蒸馏的分离效果、 线下教学 课堂讲授 目标2 处理量等参数分析与计算
5 换热器的传热 过程及计算 尹辉斌 2 重点：间壁式换热器的传热过程分析和计算；难点：对 数平均温差法、传热单元数法解决设计型、操作型问题 线下教学 课堂讲授 上册教材 P198 第 17、32、33 题 目标 2 8 蒸发原理及计 算 尹辉斌 3 重点：单效、多效蒸发的原理、流程，蒸发设计计算， 蒸发器的结构及特点；难点：单效蒸发的物料、能量衡 算及加热面积计算 线下教学 课堂讲授 上册教材 P245 第 1、3、5 题 目标 1 目标 2 期中测试 尹辉斌 2 开卷测试，独立完成 线下考试 目标 3 9 传质过程导论 尹辉斌 3 重点：传质方式、扩散原理、菲克定律、流体与界面间 的传质、传质模型；难点：对流传质机理、三传类比 线下教学 课堂讲授 下册教材 P67 第 3、9 题 目标 1 吸收原理与气 液相平衡 尹辉斌 2 重点：气体的溶解度、亨利定律、气液相平衡在吸收中 的应用；难点：吸收过程模型及吸收速率方程；课程思 政融入点：介绍吸收单元操作的应用，引入清洁能源的 概念，结合专业特色，培养学生的社会责任感 线下教学 课堂讲授 目标 1 10 吸收塔的计算 尹辉斌 3 重点：物料衡算、操作性方程、吸收剂用量、填料层高 度的计算；难点：吸收单元操作设计型、操作型问题的 分析与计算 线下教学 课堂讲授 下册教材 P67 第 11、15、18 题 目标 2 蒸馏原理与汽 液相平衡 尹辉斌 2 重点：相律和拉乌尔定律、相对挥发度、两组分理想溶 液的气液相图、两组分理想物系的汽液平衡关系；难点： 理想物系、非理想溶液的汽液相平衡关系 线下教学 课堂讲授 目标 1 11 蒸馏方式 尹辉斌 5 重点：简单蒸馏、平衡蒸馏的流程、特点及计算，平衡 级和精馏原理；难点：简单蒸馏、平衡蒸馏的分离效果、 处理量等参数分析与计算 线下教学 课堂讲授 目标 2