课程性质与目标化学工程与工艺.docx

1、课程性质与目标化学工程与工艺传递过程课程教学规范课程编号：适用专业：化学工程与工艺课程性质：专业课 学时数：48学时 学分：2学分执笔人： 马燮 编写日期：2006年3月10日审核人： 杨虎 审核日期：2006年3月15日第一部分 教学基本要求一、目的及任务传递过程是化学工程专业的专业基础课，是一门工程理论性和系统性较强的课程。本课程将化工单元操作（化工原理）的共性归纳为动量、热量和质量传递过程（三传）的原理系统地论述，将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。各传递过程既有独立性又有类似性，虽然课程中概念、定义和公式较多，基本方程又相当复杂给学习带来一定的困难，但可运用三传的类似关系

2、进行研究理解。二、本课程的先行课程高等教学、物理化学、化工原理或化工基础。三、各章节具体内容要求绪论掌握的内容：1、基本概念；2、欧拉观点和拉格朗日观点：了解的内容：1、化学工业的发展过程；2、课程的性质与目的。第一章 传递过程概论掌握的内容：1、静止流体的特性2、流体流动的基本概念3、分子传递的基本定律熟悉的内容：1、动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式了解的内容： 1、涡流传递的类似性第二章 连续性方程与运动方程1、连续性方程2、N-S方程熟悉的内容：1、连续性方程的推导2、对连续性方程的分析3、对N-S方程的分析了解的内容：1、用应力表示的运动方程2、牛顿型流体的本构方程第三章 运动

3、方程的应用掌握的内容：1、范宁摩擦因数2、平壁间的轴向平行层流、3、圆管中的轴向稳态层流4、套管环隙间的轴向稳态层流5、无限大平板的突然运动熟悉的内容：1、绕流流动与曳力系数2、平壁上的降落液膜流动了解的内容：1、爬流2、势流3、平面流与流函数第四章 边界层流动掌握的内容：1、普兰德边界层理论的要点、2、边界层的形成过程3、边界层厚度的定义4、普兰德边界层方程的准确解5、平板壁面上层流边界层的近似解熟悉的内容：1、普兰德边界层方程的推导、2、边界层积分动量方程的推导了解的内容：1、管道进口段的流体流动2、边界层分离与形体曳力第五章 湍流掌握的内容：1、湍流的特点2、湍流的起因3、湍流的表征4、

4、雷诺方程与雷诺应力5、无界固体壁面上的稳态湍流6、圆管稳态湍流的通用速度分布方程7、光滑圆管中的速度分布与流动阻力8、粗糙管中的速度分布与流动阻力9、平板壁面上湍流边界层的近似解、。熟悉的内容：1、波希尼斯克的湍应力公式2、普兰德混合长理论3、N-S方程的因次分析了解的内容：1、伯金汉定理2、模型与相似第六章 能量方程掌握的内容：1、热传导2、对流传热3、辐射传热4、能量方程的特定形式。熟悉的内容：1、能量方程的推导了解的内容：1、同时进行导热、对流传热及辐射传热的过程、第七章 热传导掌握的内容：1、无内热源的一维稳态热传导2、有内热源的一维稳态热传导3、二维稳态热传导4、忽略内部热阻的不稳定

5、导热与集总热容法5、忽略表面热阻的不稳态导热、6、内部热阻和表面热阻均不能忽略时的大平板的不稳态导热、熟悉的内容：1、一维不稳态导热的数值解了解的内容：1、多维不稳态导热第八章 对流传热掌握的内容：1、对流传热机理2、平板壁面上层流传热的精确解3、平板壁面上层流传热的近似解4、圆管内层流传热时对流传热系数的计算。熟悉的内容：1、温度边界层与对流传热系数2、管内强制层流传热的理论分析3、管内对流传热的因次分析4、雷诺类似律、普兰德-泰勒类似律、冯-卡门类似律、柯尔本类似律了解的内容：1、自然对流传热第九章 质量传递概论掌握的内容：1、质量传递的基本方式2、气体中的分子扩散熟悉的内容：1、传质的速

6、度与通量2、传质微分方程的推导3、传质微分方程的特定形式了解的内容：1、传质微分方程的推导五、建议教材与教学参考书1教材： 陈涛，张国亮，化工传递过程基础，化学工业出版社，2002，72.参考书 1) 夏光榕，冯权莉，传递现象相似，北京，中国石化出版社，19972) 裘俊红，传递原理及其应用，北京，化学工业出版社，2007，13) 陈晋南，传递过程原理，北京，化学工业出版社，2004，14) 刘谦，传递过程原理，北京，高等教育出版社，19905) R. B. Bird, W. E. Steward and E. N. Lightfoot, Transport Phenomena, 2nd ed

7、.John Wiley & Sons, Inc., New York，2002 6) William M. Deen, Analysis of Transport Phenomena, Oxford University Press, New York，19987) 戴干策、任德呈、范自晖，传递现象导论，北京，化学工业出版社，2002第二部分 教学大纲一、课程开设对象 大学四年制本科化学工程与工艺专业。二、教学总学时：48学时三、各章内容及参考学时绪论（参考学时：2学时）（一）内容概要一、单元操作与传递过程二、基本概念三、欧拉观点和拉格朗日观点四、课程的性质与目的第一章 传递过程概论（参考学时

8、：2学时）（一）内容概要1-1流体流动导论1-1-1静止流体的特性1-1-2流体流动的基本概念1-2动量、热量与质量传递的类似性1-2-1分子传递的基本定律1-2-2动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式1-2-3涡流传递的类似性第二章 连续性方程与运动方程（参考学时：2学时）（一）内容概要2-1连续性方程2-1-1连续性方程的推导2-1-2对连续性方程的分析2-2运动方程2-2-1用应力表示的运动方程2-2-2牛顿型流体的本构方程2-2-3 N-S方程2-2-4对N-S方程的分析第三章 运动方程的应用（参考学时：8学时）（一）内容概要3-1阻力系数3-2平壁间与平壁面上的稳态层流3-2-1

9、平壁间的轴向平行层流3-2-2平壁面上的的降落液膜流动3-3 圆管与套管环隙间的稳态层流3-3-1圆管中的轴向稳态层流3-3-2套管环隙间的轴向稳态层流3-4爬流3-5势流3-6平面流与流函数的概念（二）参考学时安排章 节 名 称学 时 分 配3-1阻力系数3-2平壁间与平壁面上的稳态层流23-3 圆管与套管环隙间的稳态层流 33-4爬流3-5势流23-6平面流与流函数的概念 1第四章 边界层流动（参考学时：6学时）（一）内容概要4-1边界层的概念4-2普兰德边界层方程4-2-1普兰德边界层方程的推导4-2-2普兰德边界层方程的准确解4-3边界层积分动量方程4-3-1边界层积分动量方程的推导4

10、-3-2平板壁面上层流边界层的近似解4-4管道进口段的流体流动4-5边界层分离（二）参考学时安排章 节 名 称学 时 分 配4-1边界层的概念14-2普兰德边界层方程 24-3边界层积分动量方程24-4管道进口段的流体流动4-5边界层分离1第五章 湍流（参考学时：8学时）（一）内容概要5-1湍流的特点、起因及表征5-1-1湍流的特点5-1-2湍流的起因5-1-3 湍流的表征5-2湍流时的运动方程5-3 湍流的半经验理论5-4无界固体壁面上的稳态湍流5-5圆管中的湍流5-6平板壁面上湍流边界层的近似解5-7因次分析在动量传递中的应用（二）参考学时安排章 节 名 称学 时 分 配5-1湍流的特点、

11、起因及表征15-2湍流时的运动方程 15-3 湍流的半经验理论5-4无界固体壁面上的稳态湍流25-5圆管中的湍流 35-6平板壁面上湍流边界层的近似解5-7因次分析在动量传递中的应用1第六章 能量方程（参考学时：2学时）（一）内容概要6-1热量传递的基本方式6-1-1热传导6-1-2对流传热6-1-3辐射传热6-1-4同时进行导热、对流传热及辐射传热的过程6-2能量方程6-2-1能量方程的推导6-2-2能量方程的特定形式第七章 热传导（参考学时：8学时）（一）内容概要7-1稳态热传导7-1-1无内热源的一维稳态热传导7-1-2有内热源的一维稳态热传导7-1-3 二维稳态热传导7-2不稳态热传导

12、7-2-1忽略内部热阻的不稳态导热与集总热容法7-2-2忽略表面热阻的不稳态导热7-2-3 内部热阻和表面热阻均不能忽略时的大平板的不稳态导热7-2-4多维不稳态导热7-2-5一维不稳态导热的数值解（二）参考学时安排章 节 名 称学 时 分 配7-1稳态热传导37-2不稳态热传导5第八章 对流传热（参考学时：6学时）（一）内容概要8-1对流传热的机理与对流传热系数8-1-1对流传热的机理8-1-2热边界层与对流传热系数8-2平板壁面对流传热8-2-1平板壁面上层流传热的精确解8-2-2平板壁面上层流传热的近似解8-2-3平板壁面上湍流传热的近似解8-3 管内对流传热8-3-1管内强制层流传热的

13、理论分析8-3-2管内对流传热的因次分析8-3-3管内湍流传热的类似律8-4自然对流传热（二）参考学时安排章 节 名 称学 时 分 配8-1对流传热的机理与对流传热系数18-2平板壁面对流传热 18-3 管内对流传热38-4自然对流传热1第九章 质量传递概论（参考学时：4学时）（一）内容概要9-1质量传递概论9-2传质微分方程9-3稳台态分子扩散的通用速率方程9-4气体中分子扩散（二）参考学时安排章 节 名 称学 时 分 配9-1质量传递概论19-2传质微分方程19-3稳台态分子扩散的通用速率方程19-4气体中分子扩散1第三部分 教学实施细则一、课程重点、难点及处理方法主讲教师在授课中应突出重

14、点、分散难点，使学生对于主要的内容有清晰、深刻的印象，牢固掌握所学知识。绪 论重 点：课程的性质与目的难 点：欧拉观点和拉格朗日观点主要知识点：欧拉观点和拉格朗日观点第一章 传递过程概论重 点：分子传递的基本定律。难 点：物理量的时间导数主要知识点：静止流体的特性、流速与流率、稳态流动和非稳态流动、牛顿粘性定律和粘度、粘性流体与理想流体、非牛顿型流体、流动形态与雷诺数、分子传递的基本定律和普遍表达式、物理量的时间导数。第二章 连续性方程与运动方程重 点：连续性方程；N-S方程。难 点：N-S方程的推导。主要知识点：连续性方程的推导、对连续性方程的分析、用应力表示的运动方程、牛顿型流体的本构方程

15、、N-S方程、对N-S方程的分析。第三章 运动方程的应用重 点：N-S方程的应用。难 点：爬流和势流。主要知识点：绕流流动与曳力系数、范宁摩擦因数、平壁间的轴向平行层流、平壁上的降落液膜流动、圆管中的轴向稳态层流、套管环隙间的轴向稳态层流、爬流、势流、平面流与流函数、无限大平板的突然运动。第四章 边界层流动重 点：边界层厚度和阻力系数的求解与计算。难 点：普兰德边界层方程的推导、边界层积分动量方程的推导。主要知识点：普兰德边界层理论的要点、边界层的形成过程、边界层厚度的定义、普兰德边界层方程的推导、普兰德边界层方程的准确解、边界层积分动量方程的推导、平板壁面上层流边界层的近似解、管道进口段的流

16、体流动、边界层分离与形体曳力。第五章 湍流重 点：管内湍流流动阻力的计算。难 点：雷诺方程与雷诺应力、普兰德混合长理论。主要知识点：湍流的特点、湍流的起因、湍流的表征、雷诺方程与雷诺应力、波希尼斯克的湍应力公式、普兰德混合长理论、无界固体壁面上的稳态湍流、圆管稳态湍流的通用速度分布方程、光滑圆管中的速度分布与流动阻力、粗糙管中的速度分布与流动阻力、平板壁面上湍流边界层的近似解、N-S方程的因次分析、伯金汉定理、模型与相似。第六章 热量传递概论与能量方程重 点：能量方程的普遍表达式和特定形式。难 点：能量方程的特定形式。主要知识点：热传导、对流传热、辐射传热、同时进行导热、对流传热及辐射传热的过

17、程、能量方程的推导、能量方程的特定形式。第七章 热量传导重 点：一维稳态导热的温度分布和导热速率的求解和计算。难 点：集总热容法、一维不稳态导热的数值解。主要知识点：无内热源的一维稳态热传导、有内热源的一维稳态热传导、二维稳态热传导、忽略内部热阻的不稳定导热与集总热容法、忽略表面热阻的不稳态导热、内部热阻和表面热阻均不能忽略时的大平板的不稳态导热、多维不稳态导热、一维不稳态导热的数值解。第八章 对流传热重 点：对流传热系数的计算方法。难 点：涡流热扩散系数与混合长的关系。主要知识点：对流传热机理、温度边界层与对流传热系数、平板壁面上层流传热的精确解、平板壁面上层流传热的近似解、平板壁面上湍流传

18、热的近似解、管内强制层流传热的理论分析、管内对流传热的因次分析、雷诺类似律、普兰德-泰勒类似律、冯-卡门类似律、柯尔本类似律、自然对流传热。第九章 质量传递概论重 点：费克定律的4种表达形式。难 点：传质微分方程的推导。主要知识点：质量传递的基本方式、传质的速度与通量、传质微分方程的推导、传质微分方程的特定形式、气体中的分子扩散。二、作业次数、类型、要求、作业量、批改要求一）、作业要求：1.每次上课应布置作业，以计算题为主。每周交一次作业，防止缺交或迟交。2.作业必须做在作业本上、用钢笔或圆珠笔按一定规格书写，要求字迹清楚，防止漏题不做。3.教师按“A”、“B”、“C”、“D”、“E”五级记分

19、每次登记作业情况，期末计算作业成绩。4.在每学期末，主讲教师必须将平时成绩登记册、试卷、参考答案与评分标准、试卷分析、成绩分析等教学资料交资料室存档。二）、批改要求1.批改作业数量：教师每次批改作业量应为总人数的1/31/2。2.每次所批改作业按五级分给出成绩，对作业中普遍存在的问题进行评讲。三）、作业次数、作业量绪论次数 1 习题量 12第二章 连续性方程与运动方程次数3 习题量 23第三章 运动方程的应用次数 7 习题量 35第四章 边界层流动次数 10 习题量35第五章 湍流次数 13 习题量 35第六章 能量方程次数 15 习题量12第七章 热传导次数 19 习题量35第八章 对流传热次数 22 习题量35三、实现教学目标的措施、办法一）、教学实施方法传递过程原理是化学工程系高年级本科生的必修课程，是化学工程专业的重要基础理论课程之一。通过一些工程中的具体实例使学生理解动量传递、热量传递和质量传递的基本原理以及三者之间的密切联系，掌握建立、求解化工传递过程数学模型基本方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。二）、教学管理措施1.教材选用教材选用一般以三年为一个周期，结合本校情况，由教研室讨论决定选用最新出版的教材或选用优秀教材。2.考核传递过程课程考核以闭卷笔试为主。按平时成绩3040%和卷面成绩7060%评定课程成绩。