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《化工原理》教学大纲课程编号：13ZJ091408课程名称：化工原理总学时：54一、说明（一）《化工原理》的课程性质：化工原理是应用化学专业的必修课程。
化工原理是化学化工类专业的一门紧密联系化工生产实际的课程，是一门重要的工程技术基础课程。
（二）《化工原理》教材及授课对象：教材：化工原理编者：王志魁等授课对象：化学工程与工艺（三）《化工原理》的课程目标（教学目标）：开设本课程之目的是使学生了解化工生产中的基础知识、工艺原理、从化学到化工生产所涉及的有关问题和解决问题的途径，以及运用经济技术观点综合处理问题的方法，从而达到综合分析和解决问题的能力。
为学生在今后的工作中正确地联系化工生产实际打下基础。
（四）《化工原理》课程授课计划（包括学时分配）：（五）考核要求：本课程的考试重点是流体动力学、传热、吸收、精馏等基础理论知识及应用。
考试要求分二个层次：掌握、了解。
成绩评定：成绩评定严格按平时占30%（包括学习态度和平时作业）；期末成绩占70%。
二、教学内容第一章绪论主要教学目标：掌握物料衡算的概念；掌握压强各种单位之间的换算教学方法及教学手段：板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：单位换算一、化工原理课程研究内容、特点和学习要求二、单位制度及单位换算第二章流体流动主要教学目标：掌握流体静力学；掌握理想流体和实际流体稳定流动时的；伯努利方程及其应用。
教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：能量衡算；伯努利方程及其应用第一节流体静力学一、流体的压力二、流体的密度与比体积三、流体静力学基本方程式四、流体静力学基本方程式的应用第二节流体流动的基本方程式一、流量与流速二、稳态流动与非稳态流动三、连续性方程式四、柏努利方程式五、实际流体的柏努利方程第三节管内流体流动现象一、粘度二、流动类型与雷诺准数三、流体在圆管内的速度分布第四节管内流体流动的摩擦阻力损失一、直管中流体摩擦阻力损失测定二、层流时摩擦阻力损失计算三、湍流时直管阻力损失计算四、流体在非圆形直管内的流动阻力五、局部阻力损失第五节管路的计算一、简单管路二、复杂管路第六节流量的测量一、测速管二、孔板流量计三、转子流量计第三章流体输送机械主要教学目标：了解离心泵的构造，掌握工作原理、性能参数教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：离心泵的选择与安装第一节离心泵一、离心泵的工作原理二、离心泵主要部件三、离心泵的主要性能参数四、离心泵的特性曲线五、离心泵的工作点与流量调节六、离心泵的汽蚀现象与安装高度七、离心泵的类型与选用第二节其它化工用泵一、往复泵二、正位移泵三、非正位移泵第三节气体输送机械一、离心通风机二、鼓风机与压缩机三、真空泵第四章沉降与过滤主要教学目标：掌握非均相分离的方法，理论计算关系式，了解分离设备的构造、工作原理等教学方法及教学手段：启发式板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：沉降、过滤计算第一节概述一、非均相物系的分离二、颗粒与流体相对运动时所受的阻力第二节重力沉降一、沉降速度二、降尘室三、悬浮液的沉聚第三节离心沉降一、离心分离因数二、离心沉降速度三、旋风分离器第四节过滤一、悬浮液的过滤二、过滤基本方程式三、恒压过滤四、过滤设备第五章传热主要教学目标：掌握间壁式换热方式；掌握热传导基本方程、平面壁和圆筒壁的；掌握总传热方程及传热系数、稳定传热的平均温度差；了解对流传热机理、对流传热方程；熟悉强化传热途径教学方法及教学手段：板书与多媒体结合讲授与自学结合教学重点及难点：传导传热计算；总传热方程及传热系数第一节概述一、传热过程的应用二、传热过程第二节热传导一、傅里叶定律二、热导率三、平壁的稳态热传导四、圆筒壁的稳态热传导第三节对流传热一、对流传热方程和对流传热系数二、影响对流传热的因素三、对流传热的特征数关系式四、对流传热系数的经验关联式第四节传热计算一、热量衡算二、传热平均温度差三、总传热系数四、稳定传热的计算第五节辐射传热一、基本概念二、物体辐射能力与斯蒂芬－波尔兹曼定律三、克希霍夫定律四、两固体间的辐射传热第五节换热器一、换热器的分类二、间壁式换热器三、列管式换热器的选用四、系列标准换热器的选用步骤五、间壁式换热器强化传热的途径第六章吸收主要教学目标：了解吸收在化工生产中的应用；掌握吸收操作线方程，最小液气比计算；了解物理吸收与化学吸收的概念；掌握用摩尔分率和比摩尔分率表达的相组成；了解吸收机理；展我双膜论要点和强化吸收途径；掌握吸收的基本运算关系式。
化工原理第一章思考题王智魁一、引言化工原理是化学工程专业的基础课程之一，它涉及了化工工艺、化学反应、流体力学等多个领域。
本文将以“化工原理第一章思考题王智魁”为标题，围绕该主题展开探讨。
二、思考题2.1问题一描述：在化工原理第一章中，我们学习了化学反应平衡的相关知识，请解释平衡常数的含义以及如何计算平衡常数。
解答：平衡常数是指在化学反应达到平衡时，反应物与生成物之间的浓度或压力之比的平方根的常数。
根据化学反应方程式，我们可以列出每个化学物质的浓度或压力表达式，然后将这些表达式代入反应方程式中，得到平衡常数表达式。
平衡常数的计算需要考虑温度的影响，通常需要通过实验测定或使用热力学数据手册中给出的数值。
2.2问题二描述：在化工过程中，流体的性质对系统的运行起着重要作用，请说明流体的四个基本性质以及它们对系统的影响。
解答：流体的四个基本性质分别是密度、黏度、表面张力和压力。
密度是指单位体积内流体的质量，它影响流体在系统中的质量传递及浮力的大小。
黏度是指流体的内摩擦阻力，它影响流体在系统中的能量传递和阻力损失。
表面张力是指液体表面上的分子间引力，它影响液体界面的稳定性和溶液中的物质传递。
压力是指单位面积上施加的力，它影响液体的压缩性和气体的体积变化。
2.3问题三描述：在化工过程中，物质的质量守恒律是一个重要的基本原理，请解释质量守恒律的内涵和应用。
解答：物质的质量守恒律是指在任何封闭系统中，物质的质量不能被创建或毁灭，只能通过物质的转化、传输或相互作用而改变分布。
化工过程中，质量守恒律是一个基本原理，用于分析和设计化工过程中物质的流动和转化。
根据质量守恒律，我们可以建立质量守恒方程，并通过质量守恒方程解决物料平衡问题，获得物料流动的信息，指导化工过程的操作和优化。
2.4问题四描述：在化工过程中，能量守恒律同样是一个重要的基本原理，请说明能量守恒律的内涵和应用。
解答：能量守恒律是指在任何封闭系统中，能量的总量保持不变。
化工原理课后题答案王志魁1. 热力学基础热力学是研究由内能变化而引起的热效应的物理学，它既关注热量（热力学热）的储存和迁移，也关注热量变换中引起物料属性变化的规律。
其基础理论是热力学第一定律，即“能量守恒定律”，又称“质量—能量守恒定律”，即符合守恒共价，只有质量和能量同时守恒的系统才能保持平衡状态。
热力学也探讨由于光等能量放射而引起的热效应，并应用其理论研究物质的物理性质如间接和恒守恒能质等。
2. 热力学热处理原理热力学热处理是热力学的重要应用之一，它利用加热、冷却过程的热效应，使材料的特性、性能按照设计要求改变或维护。
它是一种对材料粒子组织结构微观变幻的有效手段，通过特定温度梯度和时间时限来改变材料的晶相结构、晶体结构、晶粒尺寸等参数，实现材料结构和性能的调控。
最常见的是准备处理和渗碳处理，这些处理须根据实际情况、材料特性和用途制定具体方案实施，保证材料满足精密使用要求。
3. 动力学原理动力学是弹道学的一个分支，它的基本原理是利用物体运动定律和动能定理研究物体运动的原理，它是关于动量和能量的极限理论，其基本原理可以表述为：大力学任何物体以恒定力作用于它，其位置、速度和动能都将改变，这一结果是由动能定理所解释的。
动力学通过研究加速度、力、动量的变化路径，研究物体的运动轨迹，从而确定其位置、运动状态和动能的变化规律，从而研究物体的动态性能。
4. 热力学和动力学的区别热力学和动力学不同的是，热力学主要研究由内能变化而引起的热效应，而动力学主要研究由加速度、力、动量变化而引起的物体运动变化。
热力学第一定律称“质量—能量守恒定律”，只有质量和能量同时守恒的系统才能保持平衡状态；而动力学的基本原理是大力学任何物体以恒定力作用于它，其位置、速度和动能都将改变，这一结果是由动能定理所解释的。
另外，由于热力学热处理是对材料组织结构作出微观变化的手段，大多将其作为动力学的补充用于改善物体性能；反之，动力学一般被用来研究物体的动态性能，也是热力学处理的前提和条件。
第一章 流体流动1－1某敞口容器内盛有水与油。
如图所示。
已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3，解：h 1=600mm ，h 2=800mm ，问H 为多少mm ？习题1-1附图mH H H m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?,/860/10,800,6003333321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水，解：ρρ1－2有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。
若在高楼范围内气温维持20℃不变。
设大气静止，气体压强为变量。
地平面处大气压强为760mmHg 。
试计算楼顶的大气压强，以mmHg 为单位。
⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧---⨯=⨯⨯=----=---127.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(29151408055P P p m mHgp p Ln dz pdp p p gdz d ②代入①，得②①解：ρρ1－3某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。
问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ？外界大气压为1atm 。
解：N dz gz P F 64023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ1－4外界大气压为1atm ，试按理想气体定律计算0.20at （表压）、20℃干空气的密度。
空气分子量按29计。
543(1.013100.209.8110)291.439/8314293.2PM kg m RT ρ⨯+⨯⨯⨯===⨯解：1－5有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。
若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。
设球内空气重量可略。
3/1'1232'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R gR g R R （解：1－6为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。
化工原理（王志魁版）常见经典计算题第1章流体流动1-21-31-41-51-6第2章传热2-2．在列管换热器中将某种液体从20℃加热到50℃。
加热介质的进口温度为100℃，出口温度为60℃，分别求出该换热器中两流体呈逆流流动和并流流动时的对数平均温度差。
解：（1）逆流Δt1 = 100-50 = 50℃, Δt2 = 60-20 = 40℃Δt m = (50-40) /ln (50/40) = 44.8℃（2）并流Δt1 = 100-20 = 80℃, Δt2 = 60-50 = 10℃Δt m = (80-10) /ln (80/10) = 33.66℃2-3．在列管式换热器中用水冷却油，水在管内流动。
已知管内水侧对流传热系数为349 W/（m2·℃），管外油侧对流传热系数为258 W/（m2·℃）。
换热器在使用一段时间后，管壁面两侧均有污垢形成，水侧的污垢热阻R di 为0.00026 （m2·℃）/W，油侧的污垢热阻R do 为0.000176 （m2·℃）/W。
若此换热器可按薄壁管处理，管壁导热热阻忽略不计。
求总传热系数K。
2-4．在一传热外表面积A0为300 m2的单程列管换热器中，300℃的某气体流过壳方被加热到420℃。
另一种560℃的气体作为加热介质。
两气体逆流流动，流量均为10000 kg/h，平均比热为1.05 kJ／（kg·℃）。
求总传热系数K0。
2-5．一单程列管式换热器, 由直径为Φ25×2.5 mm的钢管束组成。
苯在换热器的管内流动, 流量为1.25 kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动, 进口水温为20℃, 出口不超过50℃。
已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85 kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。
苯的平均比热为1.9 kJ/(kg·℃), 管壁材料的导热系数为45 W/(m·℃)。
第0章绪论1）广义地说，凡工业生产的关键环节是改变物质组成，这类生产便归属化工生产范畴。
2）为了便于管理及技术交流，很多行业从化工中划分出去，但它们仍属“化工大家族”中的一员。
这些行业有石油化工，塑料工业，制药工业，硅酸盐工业……3）生产工艺学是研究某一化工产品生产全过程的学科。
4）化学工程是研究化工生产中共性问题的学科。
5）化工生产中虽然化学反应是核心，但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。
这些对物料的物理加工过程称为单元操作。
6）介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫化工原理。
7）物理量=数×单位。
8）基本单位：长度m,质量kg ,时间s。
（答：m，kg，s）9）导出单位：力N,功或能J ,功率W,压强Pa。
10) 有的单位前面有“字首” ，这些字首的意思是：k 103,c 10-2 ,m 10-3,μ 10-6。
11）查得30℃水的粘度--μ×105 /Pa·S为80.12,表明μ=80.12×10-5Pa.s。
12）量纲是普遍化单位。
如长度单位有m，cm，mm，km 等，其量纲为L 。
13）物料衡算是对一定的时间间隔、一定的空间范围（控制体）而言的。
14）总的物料衡算式为∑M i－∑M o= M a ，各种M的单位均为质量单位，如kg。
15）若无化学反应，对任一组分j，物料衡算式为∑M i，j-∑M o，j= M a，j16）若进、出控制体的物料均为连续流股，各流股的质量流量均恒定，∑M i=∑M o,控制体内任一位置物料的所有参量—如温度、压强、组成、流速等都不随时间而改变，则该控制体处于定态或称定常态或稳定态过程。
17）流体粘度的单位换算关系是：cP（厘泊）=0.001Pa·S，则3.5 cP=3.5×10-3Pa·S ,0.005 Pa·S = 5.0 cP 。
【分析】3.5cP=3.5cP ×（0.001Pa.S/1cP）=3.5×10-3Pa.S0.005 Pa.S=0.005 Pa.S×(1cP/ 0.001Pa.S)=5.0cP式中（0.001Pa.S/1cP及(1cP/ 0.001Pa.S)称为“转换因子”，用于物理量的单位转换。
