化工原理教材编写大纲.doc

《化工原理》教材编写大纲
总体要求
1、 要反映工科教育的特点，突出实用性和实践性的原则，强化工程观念，以有利于学生综合素质的形成和科学思想方法与创新能力的培养。
2、 要以整体培养规格为目标，优化内容体系，贯彻以必须、够用为度的原则，为后续课程的学习和可持续教育打下坚实的基础。
3、 要注意前后知识的连贯性、逻辑性，力求深入浅出，图文并茂并在可用图示说明的前提下直接用图说明教学内容，以有利于学生对新知识的理解。
4、 要体现新知识、新技术、新方法，适当留有供自学和拓宽专业的知识内容。
5、 每学时按4000～5000字编写。
内容安排
1、 编委会统一前言
2、作者前言
3、目录---列至三级标题（即章、节、一、二、三等）。
4、每章前要列出“学习目的及要求”，对于理论性较强的教学内容在“章”的末尾需附有“单元小结”及“参考文献”（ 参考文献必须是1995年以后出版的书籍和刊物），以便自学。
5、正文中例题及章末思考题和习题应贴近生活和生产实际，并占有一定的比例，例题以[例题x-x]的格式按章——例题流水号形式给出。
6、根据教学内容的要求可适当插入与新技术、新工艺、新信息相关的知识点，以丰富教材内容，增进学生的学习兴趣。
7、根据需要书末附 “附录”；附录内容应与正文内容相关，引用列出的数据、标准等要准确无误。
8、物理量、计量单位、图、表、公式编排要求
①物理量名称、符号和计量单位执行国家标准GB3100-3102-93《量和单位》予以统一，其中组合计量单位中除的关系用斜线表，不用负指数形式（如mol/L）。有关计量单位的使用详见华东理工大学出版社《著译者须知》9～10页。
②公式中物理量的说明格式采用《须知》28页中介绍的第二种形式。如果说明中又套有公式时，其格式采用《须知》中28-29页中的第一种形式。
③图、表、公式编号均以章——流水号编排（中间用半字线“-”连接）。物理量与计量单位之间用斜线“/”隔开的形式编排。有附加条件时，应对物理量进行说明，而不修饰计量单位。
④其它具体要求详见《须知》。
版面布置要求
1. 纸张为B5规格---字距为35行；A4规格---字距为40行。全文统一采用小4号字体、同规格纸。
2. 体例
第**章 ****（居中）
第**节 ****（居中）
一、****（前空两格，独占一行）
**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）
（一）****（前空两格，独占一行）
**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）
1. ****（前空两格，独占一行，另行顶格排）
**************************************************（下文另行，前空两格，另行顶格排）
（1）**** ***********************（标题后空一格，接下文，另行顶格排）****************
①*********************************（正文接标题号，另行顶格排）
交稿要求
1、 主编负责全书的统一整理工作，全书按流水号统一编排页码，包括扉页（作者署名）、前言、目录、内容提要、正文、本章小结、思考题和习题、参考资料、附录等。交稿要求达到“齐、清、定”，具体要求见《须知》第1页。
2、 交磁盘稿并附打印稿一份，两稿内容要求一致，以打印稿为准。
3、 交稿时另附一份复印图，图的内容、编号与正文中的图一致，并且图中线条清晰，大小适宜。如果采用图文混排稿，须保证图中的内容清晰、明确，达到出版要求。
4、 交稿时间由合同确定。

编写内容（总计按148学时编写，各校可以根据自己学校的用人方向选讲教学内容）

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《化工原理》（上册）（按70学时编写）

绪论（按2学时编写）
教学目的及要求
一、本课程的起源与发展
二、本课程的性质与任务
三、单位及单位制
四、基本概念
（一）稳定系统与不稳定系统
1. 稳定系统与不稳定系统
2. 稳定系统的特性
（1）连续性与连续性方程 （2）稳定系统的守衡性
①质量守恒
②能量守恒
（二）平衡与过程速率
1. 平衡过程
2. 过程速率
（三）经验关联式
1. 实验数据关联方法
2. 对数坐标系
3. 准数与因次
复习思考题

第一章 流体力学（按20学时编写）
教学目的及要求
引言
第一节 基本物理量（按3学时编写）
一、密度
（一）密度、相对密度（比重）、比热容的定义及换算
（二）密度计算
1. 混合液的密度；
2. 气体密度计算
二、压力（压强）
1. 流体静压强的定义、特性
2. 压强的计量与测量
三、流量与流速
1. 流量
2. 流速
四、黏度
1. 牛顿黏性定律
2. 黏度与黏度的计量单位
3. 黏度计及其应用
第二节 流体静力学（按3学时编写）
一、静力学基本方程及其结论
（一）静力学基本方程的推导
（二）讨论
二、静力学基本方程的应用
（一）系统压差及表压强的测量——液柱压差计
（二）液位的测量（近程、远程测量）
（三）液封高度的计算（含气柜衡压原理）
（四）液下物体受力计算
第三节 流体动力学（按4学时编写）
一、稳定流动系统的能量类型
（一）流体本身携带的能量类型
（二）系统与环境交换的能量类型
二、稳定流动系统的能量衡算方程——柏努利方程
（一）拓展的柏努利方程推导
（二）柏努利方程讨论及变形
三、柏努利方程式的应用
（一）计算截面与水平基准面的选取原则
1. 计算截面的选取原则
2. 水平基准面的选取原则
（二）柏努利方程式的应用示例
1. 高位槽
⑴ 高位槽的作用 ⑵ 高位槽面高度计算 ⑶ 高位槽输液系统流量的确定
2. 确定的输送设备有效功率
⑴ 输送设备的有效功率 ⑵ 输送设备有效功率的确定
3. 确定送液气体的压力
4. 确定端面压力
5. 流量测量
第四节 管流过程（按2学时编写）
一、阻力的表现与形成原因
（一）流体阻力的表现
（二）形成原因
二、流体的流动型态及其判定――雷诺演示实验
（一）两种典型的流动型态――雷诺演示实验
（二）雷诺准数与流动型态的判定
（三）非圆管系统中流动型态的判定
三、圆管中的速度分布与流动边界层概念
（一）层流过程的速度分布函数推导
（二）湍流过程的速度分布
（三）流动边界层
1. 流动边界层概念
2. 边界层的形成与分离
第五节 化工管路基础（自学内容）
一、化工管路的分类
(一) 分支管路
(二) 并联管路
(三) 串联管路
(四) 单一管路
二、化工管路的基本构成
（一）管材
（二）管件与阀件
三、管子的选用
第六节 管路系统的能量损失（按4学时编写）
一、直管阻力（沿程阻力）
（一）直管阻力损失计算通式――范宁公式的推导
（二）摩擦因数
1. 层流过程的摩擦因数
2. 湍流过程的摩擦因数
（1）湍流过程摩擦因数的影响因素
（2）绝对粗糙度与相对粗糙度
（3）莫狄图及其讨论
（三）直管阻力损失及压降计算
二、局部阻力
（一）当量长度法
1. 当量长度的概念
2. 局部障碍物的当量长度
（二）阻力系数法
1. 阻力系数的概念
2. 局部障碍物的阻力系数
三、系统总阻力损失计算
第七节 管路计算（按2学时编写）
一、简单管路计算所研究解决的问题
二、简单管路计算常用计算方法――试差法
三、简单管路计算示例
（一）确定输送系统动力消耗
（二）确定输送系统的理论工作流量
（三）配管计算
四、复杂管路计算原则
（一）并联管路
（二）分支管路
第八节 流量测量（按2学时编写）
一、测速管（皮托管）
(一)构造
(二)测量原理
(三)讨论
二、孔板流量计
(一)构造
(二)测量原理
(三)讨论
三、文氏流量计
(一)构造
(二)测量原理
(三)讨论
四、转子流量计
(一)构造
(二)测量原理
(三)讨论
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第二章 流体输送（按12学时编写）
教学目的及要求
引言
第一节 离心泵（按6学时编写）
一、离心泵的构造与工作原理
（一） 主要构造
（二） 配套装置
二、离心泵的主要性能与特性曲线
（一） 离心泵的主要性能
1. 流量
2. 扬程
3. 轴功率
4. 机械效率
（二）离心泵的特性曲线
1. 离心泵的特性曲线
2. 特性曲线的应用
（三） 离心泵的安装高度（吸上高度）
1. 离心泵的气蚀现象
2. 离心泵安装高度
（1）允许气蚀雨量法　（2）允许吸上真空高度法
（四）离心泵的型号及选用
1. 离心泵的型号
⑴ 清水泵 ⑵ 油泵 ⑶ 耐腐蚀泵
2. 选用方法
（五）离心泵的操作
1. 离心泵的工作点及确定
2. 离心泵的串、并联操作
3. 离心泵的操作方法
第二节 其它化工生产用泵（按２学时编写）
一、 往复泵
（一）往复泵的构造与工作原理
（二）往复泵的特性曲线
（三）恒压装置
（四）正位移系统
二、 比例泵
三、 旋液泵
四、齿轮、蜗杆泵
五、化工生产用泵性能比较
第三节　气体输送设备（按4学时编写）
一、 通风机
二、 鼓风机
（一）离心式鼓风机
（二）萝茨鼓风机
三、压缩机
（一）往复式压缩机
1. 构造与工作原理
2. 配套设置
3. 往复式压缩机的吸气能力与影响因素
（二）离心式压缩机
1. 构造与工作原理
2. 特性曲线
四、气体输送设备性能比较
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第三章 非均相系统的分离（按12学时编写）
教学目的及要求
引言
第一节 重力沉降及设备（按3学时编写）
一、自由沉降
（一）自由沉降
（二）自由沉降速度
二、重力沉降设备
（一）多层隔板式降尘室
（二）连续沉降槽（增稠器）
第二节 离心沉降及设备（按2学时编写）
一、 离心沉降与离心沉降速度
二、 离心沉降设备
（一）旋风分离器
1. 构造与工作原理
2. 分离能力与临界直径
（二）旋液分离器
第三节 过滤（按4学时编写）
一、过滤基本原理
（一）分类
（二）过滤介质
（三）助滤剂
（四）过滤名词术语
二、过滤基本方程式
（一）过滤基本方程式
（二）恒压过滤基本方程式
三、 恒压过滤基本方程式的应用
四、过滤设备
（一）板框压滤机
1. 构造 2. 工作原理
（二）叶滤机
1. 构造 2. 工作原理
（三）真空过滤机
1. 构造 2. 工作原理
第四节 离心机（按1学时编写）
一、分类
二、常速离心机
三、高速离心机
四、超速离心机
五、离心机的性能及选用
第五节 其它气体分离设备（按1学时编写）
一、惯性分离器
二、袋滤器
三、静电除尘器
四、文丘里除尘器
五、泡沫除尘器
第六节 分离设备的选择（按1学时编写）
一、气－固混合物的分离方案及设备选择
二、液－固混合物的分离方案及设备选择
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第四章 传热（按18学时编写）
教学目的及要求
第一节 概述（按1学时编写）
一、传热学研究解决的问题
二、传热的基本方式
（一）热传导（导热）
（二）对流
1. 自然对流
2. 强制对流
（三）辐射
三、工业换热方式
（一）混合式
（二）间壁式
（三）蓄热式
四、传热名词术语
（一）载热体、热载热体、冷载热体
（二）加热剂、冷却剂、冷凝剂
（三）加热器、冷却器、冷凝器
第二节 传热基本方程（按1学时编写）
一、传热速率
二、传热壁面积
三、传热推动力
四、传热基本方程
第三节 热负荷（按2学时编写）
一、热负荷
二、热负荷与传热速率间的关系
三、热负荷的计算方法
（一）焓差法
（二）显热法（温差法）
（三）潜热法
（四）两步法
第四节 传热平均温度差（按2学时编写）
一、恒温传热
二、变温传热
（一）间壁两侧流体间的相对运动方式
（二）并、逆流运动状态下的传热平均温度差
（三）错、折流运动状态下的传热平均温度差
1. 计算方法 2. 温度修正系数
第五节 一维稳定热传导（按4学时编写）
一、热传导（导热）
二、导热分类
（一）一维导热与多维导热
（二）稳定热传导与不稳定热传导
（三）一维稳定热传导
三、傅立叶定律
（一）温度梯度
（二）傅立叶定律
（三）导热系数
四、导热计算——傅立叶定律的应用
（一）平壁导热
1. 单层 2. 多层
（二）空心圆柱体导热
1. 单层 2. 多层
（三）空心球体导热
1. 单层 2. 多层
第六节 对流传热（按4学时编写）
一、传热边界层
二、对流传热基本方程式——牛顿冷却定律
三、对流传热膜系数
（一）传热膜系数的物理意义及单位
（二）传热膜系数的影响因数
（三）对流传热膜系数的准数关联
1. 流体在圆直管内作强制湍流时的膜系数计算
2. 流体在圆直管内作强制过渡流时的膜系数计算
3. 流体在弯管内作强制对流时的膜系数计算
4. 流体在非圆管内作强制对流时的膜系数计算
⑴ 传热当量直径 ⑵ 列管换热器壳程流体的膜系数计算
第七节 传热系数与传热壁面积（按4学时编写）
一、间壁式换热过程机理
二、污垢热阻
三、传热系数与传热壁面积
四、传热计算示例
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第五章 换热器（按8学时编写）
教学目的及要求
第一节 换热器简介（按2学时编写）
一、夹套式
二、蛇管式
（一）沉浸式
（二）喷淋式
三、套管式
四、列管式
（一）温差应力
（二）固定管板式
（三）浮头式
（四）U型管式
五、螺旋板式
六、板式
七、板翅式
第二节 列管式换热器的工艺设计方法（按6学时编写）
一、非标准列管换热器的工艺设计
（一）物性参数计算
（二）列管类型确定
（三）流动空间确定
（四）估取传热系数初定传热壁面积
（五）管规格、长度、换热管根数
（六）管程数、壳程数
（七）换热管的空间排列排布
1. 布管方式 2. 管间距、排间距
（八）布管草图、换热器直径
（九）折流挡板
1. 挡板类型 2. 挡板间距、挡板数
（十）定距管
（十一）进、出口接管
（十二）换热器校核
1. 传热性能校核 2. 压力降校核
二、标准列管换热器的选用步骤
（一）物性参数计算
（二）列管类型确定
（三）流动空间确定
（四）估取传热系数初定传热壁面积
（五）标准列管选型
（六）换热器校核
1. 传热性能校核 2. 压力降校核
单元小结
复习思考题
参考文献

《化工原理》下册（按78学时编写）

第六章 蒸发与结晶技术（按12学时编写）
教学目的及要求
第一节 概述（讲授2学时）
一、蒸发的定义、基本原理及分类
二、蒸发专用名词
三、典型蒸发流程简介
第二节 单效蒸发（讲授4学时）
一、单效蒸发器的物料衡算与热量衡算
二、单效蒸发器的沸点升高与Δtm计算
三、管内沸腾过程的α计算
四、单效蒸发器的传热面积计算
五、单效蒸发器的选型设计
第三节 多效蒸发（讲授2学时）
一、多效蒸发流程
二、蒸发系统的热效率与节能
第四节 结晶分离技术（讲授4学时）
一、结晶操作的类型
二、结晶分离的基本原理
三、结晶过程的相平衡
（一）溶解度曲线
（二）溶液的过饱和与介稳区
四、影响结晶操作的因素
（一）结晶的生长过程
（二）影响因素
五、结晶工艺计算
（一）结晶系统的物料衡算
（二）真空冷却结晶过程的热量衡算
六、结晶器
（一）冷却结晶器
（二）移除部分溶剂的结晶器
七、其它结晶方法
（一）熔融结晶
（二）沉淀结晶
（三）升华结晶
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第七章 蒸馏与精馏技术（22学时）
教学目的及要求
第一节 概述（讲授4学时）
一、基本概念（定义、基本原理及分类）
二、二元溶液的气液相平衡
（一）溶液的分类
（二）理想溶液的气液相平衡
（三）非理想溶液的气液相平衡
三、蒸馏方式（简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏原理及流程）
第二节 二元板式连续精馏塔的物料衡算（讲授4学时）
一、恒摩尔流假设
二、全塔物料衡算—产品流量的确定
三、精馏段的物料衡算与精馏段操作线方程
四、提馏段的物料衡算与提馏段操作线方程
五、加料板的物料衡算—两段气液相流量的确定
六、精、提馏段操作线的交点轨迹方程
七、操作线的画法
第三节 二元板式连续精馏塔的塔板数（讲授4学时）
一、理论塔板数
（一）理论塔板的概念
（二）理论塔板数的确定（逐板计算法、图解法）
二、实际塔板数
（一）板效率（单板效率、塔效率）
（二）实际塔板数的确定
第四节 操作回流比（讲授2学时）
一、操作回流比对精馏操作的影响
二、全回流与最少理论塔板数
三、最小回流比及其确定
四、适宜操作回流比的确定
五、进料状态对精馏操作的影响
第五节 特殊精馏（讲授2学时）
一、水蒸气精馏（基本原理、流程）
二、恒沸精馏（基本原理、典型流程）
三、萃取精馏（基本原理、典型流程）
第六节 多元精馏（讲授2学时）
一、多元精馏的特点
二、多元精馏系统的气液相平衡
三、多元精馏系统的简化计算方法
四、理论塔板数的捷算法――吉利兰关联图的应用
第七节 板式塔（讲授4学时）
一、板式塔简介
（一）板式塔的主要构造
（二）塔板结构与性能
（三）溢流方式
（四）板式塔的非正常操作现象
（五）板式塔的总体设计要求
二、浮阀塔的工艺设计
（一）初估塔径
（二）溢流装置设计
（三）浮阀数与塔板布置
（四）性能校核—负荷性能图
（五）操作弹性及调整
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第八章 气体吸收（16学时）
教学目的及要求
第一节 概述（讲授2学时）
一、基本概念（吸收的定义、基本原理、分类、流程）
二、吸收系统的气液相平衡
（一）溶解度曲线（溶解度曲线及讨论、亨利定律与亨利系数）
（二）吸收推动力及过程判定
第二节 吸收机理与吸收速率方程（讲授2学时）
一、扩散方式
二、双膜理论模型
三、吸收速率与吸收速率方程
第三节 吸收系数（讲授2学时）
一、吸收总系数与分系数间的关系（界面浓度的确定、总系数与分系数间的定量关系、膜控制过程）
二、吸收分系数（分系数间的换算关系、分系数经验公式及适用范围）
第四节 单组分填料吸收塔的工艺设计（讲授8学时）
一、溶剂的选择与用量确定
（一）溶剂的选择原则
（二）填料吸收塔的物料衡算（吸收能力计算、吸收操作线方程）
（三）操作液气比的影响及其确定
（四）溶剂用量与出口浓度的确定
二、填料塔塔径的确定
（一）填料类型与特性（类型、特性、装填方式）
（二）填料的选用原则
（三）操作空塔气速的确定－埃克特通用关联图
（四） 塔径的确定与校核（压力降与润湿率校核）
三、填料层高度的计算
（一）填料层高度计算通式的推导
（二）传质单元的概念
（三）对数平均推动力法
（四）解吸因子法
（五）图解积分法
四、附件设计（液体分布器、再分布器、捕沫器、填料支承）
第五节 其它吸收与解吸（讲授2学时）
一、高浓度气体吸收（特点、简化计算方法）
二、多组分吸收（特点、计算方法简介）
三、化学吸收（特点、控制因素）
四、解吸与解吸流程（原理、流程、工艺计算方法）
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第九章 其它分离技术（16学时）
教学目的及要求
引言
第一节 萃取分离技术（讲授6学时）
一、基本概念（定义、基本原理与流程、相关名词术语）
二、萃取平衡——三角相图的应用
（一）三元溶液组成的图示
（二）萃取系统的杠杆规则
（三）萃取系统的溶解度曲线
（四）萃取计算
三、工业萃取设备
（一）混合澄清器
（二）萃取塔（喷洒塔、填料萃取塔、筛板萃取塔、脉冲筛板塔、往复筛板塔、转盘萃取塔）
（三）离心萃取器
四、超临界气体萃取
（一）超临界气体萃取基础
（二）典型流程及应用
第二节 膜分离技术（讲授4学时）
一、膜分离概念与分类
二、膜分离设备类型
三、膜分离指标参数及影响
四、膜分离过程简介
（一）电渗析（原理、典型流程及应用）
（二）反渗透（原理、典型流程及应用）
（三）微滤（原理、典型流程及应用）
（四）超滤（原理、典型流程及应用）
（五）纳滤（原理、典型流程及应用）
（六）气体膜分离（原理、典型流程及应用）
（七）液膜分离（原理、典型流程及应用）
第三节 吸附分离技术（讲授2学时）
一、基本概念（吸附原理、吸附剂）
二、吸附平衡与吸附速率
三、吸附设备（固定床、移动床、变压吸附）
四、吸附分离技术的应用
第四节 生物分离及高新分离技术简介（讲授4学时）
一、生物分离的特点与一般步骤
（一）生物分离的特点
（二）生物分离过程的一般步骤
二、新型分离技术简介
（一）离子交换分离技术
（二）色层分离技术
（三）反应精馏技术
单元小结
复习思考题
习题
参考文献

第十章 固体干燥（12学时）
教学目的及要求
第一节 概述（讲授4学时）
一、去湿与干燥的分类
二、干燥机理与流程
三、湿空气的性质
四、湿度图及其应用
第二节 空气干燥器的物料衡算（讲授2学时）
一、空气干燥器的物料衡算方程
二、干燥产品流量的确定
三、水分蒸发量
四、干空气的消耗量及风机工作流量
第三节 空气干燥器的热量衡算（讲授2学时）
一、空气干燥器的热量衡算方程
二、空气干燥器的热效率
三、空气出口状态的确定
第四节 恒定干燥条件下的干燥时间计算（讲授2学时）
一、物料水分的性质
二、恒定干燥条件下的干燥速率曲线
三、恒定干燥条件下的干燥时间计算
第五节 空气干燥器简介（讲授2学时）
一、盘架式干燥器
二、带式干燥器
三、滚筒干燥器
四、气流干燥器
五、转筒干燥器（转窑）
六、沸腾床干燥器
七、喷雾干燥器
八、升华干燥
单元小结
复习思考题
习题
参考文献