制药化原教案.docx

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制药化原教案

第1讲

绪论

内容提要：

一、本课程的性质、地位和内容

二、化工过程与单元操作

三、过程衡算、平衡与速率

1、过程衡算2、过程的平衡与速度

四、单位换算

1、国际制2、工程制3、物理制

目的要求：

1、了解《化工原理》课程的发展、性质、地位和作用；

2、了解化工生产过程的构成、单元操作的内容与分类以及研究内容；

3、熟练掌握化工过程的物料衡算与能量衡算的基本概念与计算步骤；

4、掌握量纲与量纲一致性、单位与单位一致性以及相互换算。

重点难点：

重点：

基本概念与研究方法——两种衡算、过程平衡与速率、研究方法。

难点：

单位换算——基本单位、导出单位和单位制。

习题与作业：

作业题：

习题集0-2、0-3、0-7

思考题：

习题集0-8

授课情况：

第2讲

第一章流体流动

内容提要：

1.1流体流动概述

一、流体流动考察方法二、流体流动中的作用力

三、流体流动中的机械能四、流体的压缩性与膨胀性

1.2流体静力学

一、静压强在空间的分布二、压强能与位能

三、压强的表示方法四、静力学原理的应用

目的要求：

1、掌握流体流动的考察方法以及流体流动中的的各种作用力；

2、熟练掌握静压强在空间的分布和流体静力学方程；

3、熟练掌握静力学原理在压力和压强差测量上的应用

重点难点：

1、重点：

静压强在空间的分布和流体静力学基本方程推导

2、难点：

静力学基本原理的实际应用

习题与作业

作业题：

P75：

1-1、1-3、1-5、1-8、1-9（选两题）

思考题：

P77：

D1-3

授课情况：

第3讲

第一章流体流动

内容提要：

1.3流体流动的基本方程

一、基本概念

1、流量与流速2、稳定流动与非稳定流动3、总衡算

二、物料总衡算——连续性方程

三、总能量衡算——柏努利方程式

1、流动流体的能量形式2、能量的其它交换形式3、总衡算

四、机械能衡算式——实际流体流动过程总机械能衡算

1、机械能衡算的形式2、机械能衡算式的应用

目的要求：

1、掌握流体流动的基本概念：

流量与流速、稳定流体与非稳定流体、总衡算

2、理解并掌握连续性方程、总能量衡算和机械能衡算方程

3、熟练掌握连续性方程和机械能衡算方程在流体动力学中的应用

重点难点：

1、重点：

①物料衡算——质量守衡定律——连续性方程；

②柏努利方程的推导——机械能——能量守衡定律

2、难点：

连续性方程和柏努利方程在流体动力学中的应用

习题与作业

作业：

P771-11、1-12、1-14、1-15

思考题：

P77D4-6

授课情况：

第4讲

第一章流体流动

内容提要：

1.4流体流动现象

一、流体粘性与牛顿粘性定律

1、牛顿粘性定律　　2、剪应力与动量传递

二、流动的型态

1、流体的流动型态2、流动类型判据

三、圆管内流体运动的数学描述

1、层流的分布速度2、湍流的速度分布

四、边界层及边界层脱体

目的要求：

1、掌握牛顿粘性定律和剪应力与动量传递；

2、掌握流体流动的型态及其流动类型判据；

3、掌握圆管内流体作层流层流的分布速度和湍流的速度分布；

4、了解流体流动过程中的边界层以及边界层脱体。

重点难点：

重点：

①流体的流动形态、流动类型判据

②圆形直管内流体运动的数学描述

难点：

①管内流体运动的数学描述——层流分布速度和湍流速度分布

②平均流速与最大流速的关系

习题与作业：

作业：

1-21、1-23、1-24

实验：

①雷诺实验；②机械能转换实验

授课情况：

第5讲

第一章流体力学基础

内容提要：

1.5管内流动的阻力损失

一、两种阻力损失

二、湍流时直管阻力损失的实验研究方法

三、直管摩擦阻力损失通用表达式

四、局部阻力损失

目的要求：

1、掌握直管摩擦阻力损失的通用表达式；

2、因次分析法

3、掌握流体作层流或湍流流动时摩擦因数的计算方法；

4、掌握局部阻力损失的计算公式和非圆形管道的当量直径处理方法。

重点难点：

1、重点：

直管中摩擦阻力损失和局部阻力损失的计算

2、难点：

湍流时直管阻力损失的实验研究方法——因次分析法

习题与作业：

1-34、1-35、1-40、1-41

实验：

流体流动过程阻力系数的测定方法

授课情况：

第6讲

第一章流体流动

内容提要：

1.6管路计算

一、阻力对管内流动的影响

1、简单管路2、分支管路3、汇合管路

二、管路计算

1、简单管路的数学描述2、简单管路的设计型计算

3、简单管路的操作型计算4、分支与汇合管路、并联管路的计算

三、可压缩流体的管路计算

1、无粘性可压缩气体的机械能衡算2、粘性可压缩气体的管路计算

目的要求：

1、理解流体在管路上流动时阻力对管内流动的影响；

2、掌握简单管路的设计型计算（据工艺要求，设计经济上合理的管路）和操作型计算（对已有的管路，据某些已知条件去核算其他有关参数）；

3、掌握分支与汇合管路、关联管路的计算；

4、了解可压缩流体的管路计算。

重点难点：

1、重点：

简单管路的设计型和操作型计算、分支与汇合管路管路的计算、并联管路计算

2、难点：

粘性可压缩气体的管路计算

习题与作业

管路计算（P81）：

1-25、1-27、1-28、1-29

实验：

化工原理实验基础知识与实验要求

授课情况：

第7讲

第一章流体流动

内容提要：

1.7流速和流量的测量

一、毕托管

1、毕托管的测速原理2、毕托管的安装

二、孔板流量计

1、孔板流量计的测量原理2、孔板流量计的安装和阻力损失

3、文丘里流量计

三、转子流量计

1、转子流量计的工作原理2、转子流量计算的特点（恒速、恒压）

3、转子流量计的刻度换算

目的要求：

1、掌握各种流量计的工作原理；

2、掌握各种流量计的特点和安装要求；

3、了解各种流量计在实际生产中的应用。

重点难点：

重点：

各种流量计的工作原理、特点和安装要求

习题与作业

流量测量（P84）：

1-40、1-41、1-43

实验：

授课情况：

第8讲

第一章流体流动

内容提要：

单元总结

一、流体静力学原理分析与处理化工中的实际问题

二、利用机械能守恒定律（Bernoulli方程）进行流体流动过程的能量转化分析

三、流体流动过程中的阻力损失计算

目的要求：

1、能灵活运用流体静力学原理分析与处理化工中的压强测量、液封、稳压高位槽等实际问题；

2、掌握用流体流动过程基本方程分析与解决化工流体流动问题的基本方法；

3、学习如何利用机械能守恒定律（Bernoulli方程）进行流体流动过程的能量转化分析；

4、了解化工计算中试算问题的起因及试算方法。

重点难点：

1、重点：

静力学原理的应用、Bernoulli方程的应用和阻力损失的计算

2、难点：

Bernoulli方程的应用时，机械能衡算截面和位能基准面的选择

习题与作业：

习题讲解：

1-17、1-20；1-31、1-33、1-34、1-35

实验：

实验一流体流动阻力测定

授课情况：

第8讲

第二章流体输送机械

内容提要：

概述

一、输送流体所需的能量二、流体输送机械的主要指标

三、流体输送机械的分类

2.1离心泵

一、离心泵的工作原理

1、离心泵主要构件2、液体在叶片间的运动

3、离心力场中的机械能守恒4、离心泵的理论压头

二、离心泵的特性曲线

1、泵的有效功率和效率2、离心泵的特性曲线

3、液体粘度、密度以、叶轮转速和叶轮直径对特性曲线的影响

目的要求：

1、了解流体输送机械在化工生产中的作用；

2、掌握离心泵的主要结构、工作原理以及主要性能参数；

3、掌握和理解离心泵的特性曲线以及影响离心泵特性曲线的因素分析；

重点难点：

1、重点：

离心泵的工作原理、主要性能参数和离心泵的特性曲线

2、难点：

离心泵的理论特性

习题与作业：

离心泵工作原理，（P129）：

2-2、2-3

实验：

授课情况：

第9讲

第二章流体输送机械

内容提要：

2.2离心泵的工作点和流量调节

一、工作点与流量调节

1、离心泵的工作点2、流量调节

二、离心泵的组合操作

1、并联操作2、串联操作

3、泵组合方式的选择

三、离心泵的安装高度

1、吸上真空度与汽蚀现象2、离心泵安装高度的计算和校正

四、离心泵的类型和选用

1、离心泵的类型2、离心泵的选用

目的要求：

1、掌握离心泵工作点的确定以及流量的调节方式；

2、能够根据具体问题要求，确定离心泵的组合操作方式；

3、能够根据具体问题要求，进行离心泵安装高度的确定；

重点难点：

重点：

离心泵的流量调节方式、离心泵的组合操作和离心泵的安装高度

习题与作业：

带泵管路的流量及调节，P129：

2-4、2-5

离心泵的安装高度：

2-6、2-7；离心泵的选型：

2-8、2-10

实验：

实验二离心泵特性曲线的测定

授课情况：

第10讲

第二章流体输送机械

内容提要：

液体输送机械小结

一、离心泵在管路中的流量、压头和功率计算；

二、根据输送任务确定所需的管径和相应离心泵；

三、离心泵特性曲线的应用与流量调节方式；

四、离心泵的组合方式（并联、串联）的选择和离心泵安装高度的确定

目的要求：

1、能够应用离心泵的特性曲线，结合管路特性进行离心泵及管路的操作因素分析及计算；

2、掌握离心泵的组合方式（并联、串联）在实际生产中的应用；

3、注意由于为防止离心泵发生汽蚀现象而需要考虑的一些工程问题。

重点难点：

1、重点：

离心泵特性曲线的应用与流量调节、离心泵的组合方式（并联、串联）的选择和安装高度的确定

2、难点：

应用离心泵的特性曲线，结合管路特性进行离心泵及管路的操作因素分析及计算；

习题与作业：

2-9、2-15

实验：

授课情况：

第11讲

第二章流体输送机械

内容提要：

2.2往复泵

一、往复泵的作用原理和类型

1、往复泵作用原理2、往复泵的类型

二、往复泵的流量调节

1、往复泵的流量曲线2、往复泵的流量调节方法

2.3其它化工用泵

一、非正位移泵

1、轴流泵（结构原理及特点）2、旋涡泵（结构原理及特点）

二、正位移泵

1、隔膜泵2、计量泵3、齿轮泵4、螺杆泵

三、各类化工用泵的比较

目的要求：

1、掌握往复泵的作用原理和类型和流量调节；

2、了解其它化工用泵的结构、原理及特点。

重点难点：

重点：

往复泵的作用原理和类型和流量调节

习题与作业：

往复泵：

2-11、2-12、D2-1

实验：

授课情况：

第10讲

第二章流体输送机械

内容提要：

2.4气体输送机械

一、通风机

1、离心式通风机2、轴流式通风机

二、鼓风机

1、罗茨鼓风机2、离心鼓风机

三、压缩机

1、往复式压缩机2、离心式压缩机

四、真空泵

1、往复式真空泵2、旋片真空泵3、喷射真空泵

目的要求：

1、了解气体输送机械设备的结构；

2、掌握气体输送机械设备的主要特性；

3、掌握压缩机在工作过程中的性能参数。

重点难点：

重点：

各种气体输送设备的主要特性、通风机的特性曲线、压缩机在工作过程中的性能参数。

习题与作业：

作业：

气体输送机械2-12、2-13

实验：

授课情况：

第11讲

第三章机械分离

内容提要：

3.1颗粒的沉降

一、概述

二、沉降运动理论

1、固体颗粒沉降中的阻力

2、颗粒沉降速度

（1）重力沉降速度

（2）离心沉降速度

3、影响沉降速度的其它因素

三、沉降分离设备

1、重力沉降室（降尘空）2、旋风分离器（构造、操作和性能）

目的要求：

1、了解沉降分离操作在化工生产中的应用；

2、理解和掌握沉降运动理论（重力沉降速度、离心沉降速度）；

3、掌握旋风沉降的分离效率和旋风分离器的压降；

4、了解重力沉降设备和旋风分离器的结构。

重点难点：

重点：

沉降运动理论（重力沉降、离心沉降）、沉降分离设备的效率和压降；

习题与作业：

P1583-1～9（选两题）

实验：

旋风分离器演示

授课情况：

第12讲

第三章机械分离

内容提要：

3.2过滤

一、概述

1、过滤介质、过滤推动力和过滤过程的特点

2、滤饼的压缩性和助滤剂

二、过滤基本方程

1、过滤过程的数学描述（物料衡算方程、过滤速率方程）

2、微分式过滤速率方程

3、积分式过滤速率方程（恒压过滤方程和恒速过滤方程）

4、过滤常数（qe、K）的测定5、滤饼洗涤（洗涤速率、洗涤时间）

目的要求：

1、了解过滤过程的特点、推动力以及滤饼的压缩性和助滤剂；

2、掌握过滤过程的基本方程（物料衡算方程、过滤速率方程、洗涤速率、洗涤时间）；

3、了解过滤基本方程中涉及到的参数qe、K等具有的物理意义。

重点难点：

1、重点：

过滤基本方程（物料衡算方程、过滤速率方程、洗涤速率和时间）

2、难点：

过滤速率方程的微分表达式

习题与作业：

过滤物料衡算：

4-3；过滤设计计算：

4-4

实验：

授课情况：

第13讲

第三章机械分离

内容提要：

三过滤设备

1、叶滤机；2、板框压滤机；3、厢式压滤机；4、回转真空过滤机

5、离心机；6、刮刀卸料式离心机

四过滤计算

1、间歇式过滤机的生产能力及最佳操作周期

（1）洗涤时间；

（2）最优操作周期

2、连续过滤机

（1）生产能力；

（2）滤饼厚度

3、加快过滤速率的三种途径

目的要求：

1、了解各种过滤设备的构造和特点；

2、掌握在不同过滤操作方式（间歇、连续）下过滤的计算方法；

3、掌握加快过滤速率的三种途径。

重点难点：

重点：

间歇式过滤机和连续过滤机的过滤计算

习题与作业：

作业：

过滤设计计算：

4-6；过滤操作计算：

4-7、4-8、4-9

实验：

实验三恒压过滤常数的测定

授课情况：

第14讲

第三章机械分离

内容提要：

3.5固体流态化技术

一、流化床基本概念：

固定床阶段、流化床阶段、颗粒输送阶段

二、实际的流化现象：

散式流化、聚式流化

三、流化床的主要特性：

固体混合、气流不均匀分布、恒定的压降

四、流化床的操作范围：

起始流化速度、带出速度

五、提高流化质量：

增加分布阻力、采用内部构件、采用直径和宽分布颗粒、采用细颗粒和高气速流化床

3.6气力输送

一、气力输送装置：

稀相输送、密相输送、粉粒捕捉

二、稀相输送的流动特性：

水平输送的沉降速度、垂直输送的噎噻速度

目的要求：

1、了解流化床的基本概念和流化现象；

2、理解和掌握流化床的主要特性和流化床的操作范围；

3、了解稀相输送和密相输送的界限、稀相输送的流动特性。

重点难点：

重点：

流化床的主要特性和流化床的操作范围、稀相输送、密相输送

习题与作业：

流态化：

4-9、4-10、4-11

实验：

流化床实验（演示）

授课情况：

第讲

第三章机械分离

内容提要：

单元演习三

一、运用沉降、过滤的基本理论进行沉降过程、过滤过程的影响因素分析

二、间歇式和连续式过滤机的分析与计算方法

三、确定过滤机的主要尺寸及生产能力

四、旋风分离器的效率和压降计算

目的要求：

1、能运用沉降、过滤的基本理论进行沉降过程、过滤过程的影响因素分析；

2、掌握间歇式和连续式过滤机的分析与计算方法，如确定过滤机的主要尺寸及生产

3、掌握重力沉降速度和离心沉降速度的计算。

重点难点：

重点：

运用沉降、过滤基本理论分析沉降过程、过滤过程的影响因素分析，间歇式和连续式过滤机的计算方法，过滤机的主要尺寸及生产能力的确定。

习题与作业：

习题讲解：

过滤设计计算4-6；过滤操作型计算：

4-10、4-11

沉降：

4-7

实验：

授课情况：

第17讲

第四章传热

内容提要：

4.1概述

一、传热在化工生产中的应用

二、传热基本概念

三、传热的三种基本方式

4.2热传导

一、傅里叶定律二、导热系数

三、热传导微分方程四、稳态传热

五、非稳态传热六、热传导问题的数值解法

目的要求：

1、了解传热的基本概念以及传热在化工生产中的应用；

2、掌握传热有哪三种方式以及各自有什么特点；

3、掌握平壁、圆筒壁以及球壳壁的热传导问题；

4、了解固体、液体和气体的导热系数随温度的变化关系。

重点难点：

1、重点：

导热系数、热传导微分方程、平壁和圆筒壁以及球壳壁的热传导问题

2、难点：

热传导微分方程和热传导问题的数值解法

习题与作业：

热传导：

4-1～７（选两题）

实验：

授课情况：

第18讲

 第四章传热

内容提要：

4.3对流传热

一、对流传热概述

二、对流传热过程描述方法

三、α关联式的建立方法

四、对流传热系数α的经验关系式

1、圆形直管内湍流传热2、圆形直管内过渡流传热

3、圆形直管内层流传热4、圆形弯管内的传热

五、管外强制对流传热

1、流体横向流过单管2、流体横向流过管束

3、流体在管壳间的对流传热

目的要求：

1、掌握对流传热过程的数学描述方法；

2、掌握对流传热系数α关联式建立方法（因次分析法在对流传热中的应用）

3、掌握各种情况下对流传热系数α关联式的应用范围和影响因素

重点难点：

1、重点：

对流传热系数α关联式的建立方法、应用范围和影响因素

2、难点：

利用因次分析法建立对流传系数关联式的基本方法

习题与作业：

对流给热：

5-8、5-9、5-10、5-11

实验：

授课情况：

第19讲

第四章传热

内容提要：

4.4冷凝与沸腾传热

一、冷凝传热过程

1、坚壁上层流时冷凝传热系数2、坚壁上湍流时冷凝传热系数

二、影响冷凝传热的因素和冷凝传热的强化

1、不凝气体的影响2、流体的物性及液膜两侧的温差

3、蒸汽流速与流向4、冷凝传热过程的强化

三、流体沸腾传热过程

1、沸腾传热机理2、沸腾曲线3、沸腾传热系数

四、影响沸腾传热的因素及强化途径

1、液体性质与操作压力的影响2、加热表面性质的影响

3、加热面的布置4、沸腾过程强化途径

目的要求：

1、掌握冷凝传热过程的分析方法以及膜状冷凝的对流传热系数公式的应用及适用范围；

2、掌握液体沸腾传热的机理以及沸腾传热过程的几个阶段；

3、了解影响冷凝传热、沸腾传热的因素和强化途径。

重点难点：

1、重点：

冷凝传热的对流传热系数和沸腾传热机理，以及影响它们的因素

2、难点：

冷凝传热过程的分析方法以及传热系数α关联式的建立

习题与作业：

冷凝给热：

5-12、5-14

实验：

授课情况：

第20讲

第四章传热

内容提要：

4.5热辐射

一、基本概念

1、斯蒂-波尔兹曼定律2、克希霍夫定律

二、两固体间的相互辐射

1、两无限大平等灰体壁面之间的相互辐射

2、一个物体被另一物体包围时的辐射；

3、任意形状、大小并任意放置的两物体表面间的相互辐射

三、影响辐射传热的主要因素及给热系数

四、气体辐射传热的特点五、辐射、对流的联合传热

目的要求：

1、掌握辐射传热的基本概念和相关定律

2、掌握两物体间辐射传热问题的处理方法

3、了解气体辐射传热的特点

重点难点：

1、重点：

热辐射的基本概念、两固体间的相互辐射、影响辐射传热的主要因素。

2、难点：

两固体间的相互辐射。

习题与作业：

热辐射：

5-71、5-72、5-73

实验：

实验四对流传热系数的测定、强化传热过程的途径

授课情况：

第21讲

第四章传热

内容提要：

4.6传热过程的计算

一、传热过程分析

二、传热过程的数学描述

1、热量衡算方程2、传热速率方程3、传热系数和热阻

4、污垢热阻5、壁温计算

三、传热过程平均温差计算

1、不同传热方式下操作线与推动力的变化规律

2、逆流传热过程和并流传热过程的对数平均温差

3、折流传热过程和错流传热过程的对数平均温差

目的要求：

1、掌握传热过程的热量衡算方程、传热速率方程的建立以及传热过程中总传热系数的计算；

2、掌握传热过程中各种不同的冷热流体形式下对数平均温差的计算方法。

重点难点：

1、重点：

热量衡算方程、传热速率方程、传热系数和热阻、对数平均温差；

2、难点：

冷热流体作不同形式流动时，传热过程的对数平均温差计算。

习题与作业：

传热过程计算：

5-18、5-19、5-20、5-21

实验：

授课情况：

第22讲

第四章传热

内容提要：

4.6传热过程的计算

四、传热效率和传热单元数

1、传热效率的定义ε2、传热单元数的定义

3、传热过程中传热效率ε和传热单元数NTU之间的关系

五、换热器的设计型与操作型计算

1、换热器的设计型计算：

命题方式、计算方法以及参数的选择

2、换热器的操作型计算：

命题方式、计算方法以及传热过程的调节

六、非定态传热过程的拟定态处理

七、变系数的传热过程计算

目的要求：

1、理解和掌握传热效率ε和传热单元数NTU之间的关系及其应用；

2、掌握换热器的设计型与操作型计算的命题方式、计算方法；

3、了解非定态传热过程的拟定态处理和变系数的传热过程计算。

重点难点：

1、重点：

传热效率的定义、传热单元数的定义和传热过程中传热效率ε和传热单元数NTU之间的关系

2、难点：

传热效率ε和传热单元数NTU之间的相互关系的建立

习题与作业：

作业：

传热过程计算：

5-22、5-23、5-24；

传热操作计算：

5-28、5-29、5-30

实验：

授课情况：

第讲

第四章传热

内容提要：

单元总结

一、对具体对流给热过程，正确选用α关联式并计算α值

二、传热过程中传热系数和热阻的计算

三、运用对数平均温差法（LMTD法）和传热效率-传热单元数法（ε-NTU）解决换热器的操作型计算

四、运用对数平均温差法（LMTD法）和传热效率-传热单元数法（ε-NTU）解决换热器的设计型计算

目的要求：

1、对具体对流给热过程，能够正确选用α关联式并计算α值，能够进行α的影响因素分析；

2、掌握在传热过程中，传热系数和热阻的计算方法；

3、能够运用对数平均温差法（LMTD法）和传热效率-传热单元数法（ε-NTU）解决换热器的设计型计算和操作型计算。

重点难点：

重点：

传热系数和热阻的计算、选择合理的计算方法处理换热器的设计型计算和操作型计算。

习题与作业：

传热过程强化：

5-25、5-26；传热操作型计算：

5-31、5-32、5-33

实验：

授课情况：

第23讲

第四章传热

内容提要：

4.7换热器

一、换热器的类型：

直接接触式、蓄热式、间壁式

二、间壁式换热的类型和结构

夹套式、沉浸式、喷淋式、套管式、管壳式

三、管壳式换热器的设计和选用

1、管壳式换热器设计和选用时考虑的的问题

2、管壳式换热器的选用和设计计算步骤

四、板式换热器