化工单元操作教案文档格式.doc

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逸夫教学楼115教室

课时

2

学习目标

知识目标：

1.掌握物料衡算、能量衡算的基本概念及计算步骤。

2.理解化工生产过程的构成，单元操作的概念。

3.了解化工单元操作课程的内容、性质及任务。

能力目标：

1.能明确化工生产技术与化工单元操作的关系；

2.会进行物料衡算和能量衡算。

素质目标：

1.踏实、认真的学习态度；

2.对所学结果进行自我评价、自我学习的能力；

3.培养分析问题、解决问题的能力；

4.明确职业岗位所处的位置，不断提升自身职业能力。

教学重点

1.化工生产过程；

2.本课程学习的主要内容；

3.化工单元操作的计算方法、单位换算。

教学难点

物料衡算和能量衡算

教学难点解决

通过多种教学方法并用，举例让学生深入体会

教学方法

以PPT展示、黑板讲授相结合为主，启发、提问、讨论等多种方法相结合。

教学组织及时间分配

教学组织

时间分配（min）

第一部分：

组织教学、清点人数

第二部分：

新课导入

3

第三部分：

新课讲授（具体时间分配在教学具体实施过程中注明）

第四部分：

课堂小结

第五部分：

布置作业

教学具体实施过程

时间分配及新内容补充

[组织教学、清点人数]

点名、查看学生上课出勤情况

[展示“复习提问”，找学生回答问题]

1.什么是化工生产过程？

人类与化工的关系十分密切，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活，到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。

有些化工产品在人类发展历史中，起着划时代的重要作用。

它们的生产和应用，甚至代表着人类文明的一定历史阶段。

比如食品、酿酒、精细化工、石油化工、造纸、汽车、污水处理、涂料厂、气柜、电、纳米、建材、压力管道、计算机、橡胶、水泥、肥料、包装、纺织、合成化学、轻工、机械制造等都有应用。

一滴香，臭氧层的破坏，环境污染。

新课讲授

[展示课件、介绍学生在本节课需要掌握的知识、能力、素养目标]

[板书]

一、化工生产过程与单元操作

[讲述]

1．化工生产过程

化学工业是指以工业规模对原料进行化学和物理方法加工而获得产品的工业。

化工生产过程是指化学工业的一个个具体的生产过程，简单地说，就是化工产品的加工过程，可以看成是由原料预处理过程、反应过程和反应后处理过程三个基本环节构成的。

其中，反应过程是在各种反应器中进行的，它是化工生产过程的中心环节。

图0-1乙烯法制取氯乙烯生产过程简图

例如，乙烯法制取氯乙烯生产过程，它是以乙烯、空气和氯化氢为原料，在压力为0.5MPa，温度为220℃，以CuCl2为催化剂等条件下反应，制取氯乙烯。

2.单元操作及分类

通常，一种化工产品的生产过程往往需要几个或数十个物理加工过程与若干个化学反应才能实现。

长期的实践与研究发现，尽管化工产品千差万别，生产工艺多种多样，但这些产品的生产过程所包含的物理过程并不是很多，而且是相似的。

比如，流体输送的目的都是将流体从一个设备输送至另一个设备；

加热与冷却的目的都是得到需要的物料温度；

分离提纯的目的都是得到指定浓度的混合物等。

我们将这些包含在不同化工产品生产过程中，发生同样的物理变化，遵循共同的物理学规律，使用相似设备，具有相同功能的基本物理操作，称为单元操作。

单元操作有流体流动及输送、传热、沉降、过滤、蒸发、蒸馏、吸收、干燥、结晶、萃取等；

近年来，随着新技术的应用，膜分离、吸附、超临界萃取、反应与分离偶合等新的单元操作，也得到了越来越广泛的应用。

根据操作方式不同，单元操作可以分为连续操作和间歇操作两种方式。

根据设备中各种操作参数随时间的关系，单元操作又可分为定常操作（稳定操作）和非定常操作（非稳定操作）两种形式。

[提问、集体讨论]

想一想定常操作（稳定操作）和非定常操作（非稳定操作）两种形式有什么区别？

[板书]

二、化工单元操作课程的性质、内容和任务

[讲述]

性质：

化工技术类专业核心课程，是承前启后、由理及工的桥梁，是构造化工高等技术应用性专门人才知识结构、素质结构与能力结构的必修课，是培养学生工程技术观点与化工核心实践技能的重要课程。

主要内容：

化学工程学科“三传一反”（质量传递、热量传递、动量传递及化学反应）中的三传部分。

任务：

使学生获得常见化工单元操作过程及设备的基础知识；

使学生得到用工程技术观点观察问题、分析问题和解决常见操作问题的训练；

使学生初步树立创新意识、安全生产意识、质量意识和环境保护意识；

使学生了解新型单元操作在化工生产中的应用。

[板书]

三、单元操作计算的基本内容

[讲述]

《化工单元操作》所解决的问题具有明显的工程性。

主要原因是：

（1）影响因素多（物性因素、操作因素及结构因素等）；

（2）制约因素多（原材料来源、设备性能、自然条件等）；

（3）评价指标多（经济、健康、环保、安全等）；

（4）经验与理论并重。

1．物料衡算

输入系统的物料量－输出系统的物料量=系统中物料的积累量

在进行衡算时，应注意下列几点：

（1）划定范围

（2）确定基准

（3）列出方程

（4）求解方程

[举例]

【例0-1】两股物流A和B混合得到产品C。

每股物流均由两个组分（代号1、2）组成。

物流A的质量流量为G=6160㎏/h,其中组分1的质量百分数=80％;

物流B中组分1的质量百分数=20％;

要求混合后产品C中组分1的质量百分数=40％.试求：

需要加入物流B的量G,㎏/h；

产品量G，kg/h。

解

（1）按题意，画出混合过程示意图，标出各物流的箭头、已知量与未知量，用封闭虚线框出衡算系统见下图。

（2）过程为连续定常，故取1h为衡算基准。

（3）列出衡算式：

总物料衡算GA+GB=GC,代入已知数据得

6160+GB=GC（A）

组分1的衡算式GAwA1+GBwb1=GCwc1,代入已知数据得

6160×

0.80+GB×

0.02=GC×

0.04（B）

联解式（A）、式（B）得

GA=12320㎏/h,GC=18480㎏/h

2．能量衡算

输入系统的能量－输出系统的能量＝系统中物料的积累量

在进行衡算时，首先也要划定衡算范围、选取衡算基准、列出能量衡算方程。

与物料衡算不同的是，衡算基准除了选取时间基准或物料基准外，还需选定能量的计算基准。

3.平衡关系

一个过程所能达到的极限状态，称为平衡态。

平衡关系可以用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能够达到的极限。

（1）过程速率

过程速率

（2）经济核算

对于设备，不仅要考虑技术先进，同时还要通过经济核算来确定最经济的设计方案，达到技术和经济的优化。

四、单位制和单位换算

[讲述]

基本物理量的单位称为基本单位，导出物理量的单位称为导出单位。

（1）绝对单位制

（2）工程单位制

选用长度、力和时间为基本量，其基本单位分别为米、千克力和秒。

（3）国际单位制

简称为“SI”制。

国际单位制规定了七个基本量及对应的基本单位，即长度—米、质量—千克、时间—秒、电流强度—安培、热力学温度—开尔文、发光强度—坎德拉及物质的量—摩尔，还有两个辅助单位和大量的导出单位。

2．单位换算

（1）一定大小的物理量，在进行单位换算时，其数值要跟着改变，即要将原单位的数值乘以换算因数，才可以得到新单位的数值。

（2）在一个组合形式的单位（简称组合单位）中，任何一个单独的单位要换算成其他单位时，要连同换算因数一起换算。

第四部分课后小结

1.《化工单元操作》是化工技术类专业核心课程，主要解决工程性问题；

2.化工单元操作不同化工产品生产过程中，发生同样的物理变化，遵循共同的物理学规律，使用相似设备，具有相同功能的基本物理操作，一般都涉及物料衡算、能量衡算、过程速率、过程的极限及物性计算。

第五部分布置作业

1.布置作业

2.预习下次课内容

2min

3min

25min

15min

42min

8min

教学反思

教研室主任签字

累计课时

学习情境一化工管路

1.了解化工管路的概念

2.掌握化工管路的构成。

3.了解压力管道的分类、分级

1.掌握化工管路的构成

2.掌握管子、管件和阀门规格的确定。

化工管路材质区分、管道分类

1.思考化工生产中化工管路起什么作用？

化工生产过程是靠若干个化工设备按一定顺序组合来完成，而连接各个化工设备则是靠化工管路。

在化工厂中，各种材质、长度、管径及设备所构成