化工原理换热计算.doc

《化工原理D（64学时）》教学大纲
英文名称：PrincipleofChemicalEngineering
学分：4学时：64学时理论学时：48学时实验学时：16学时
先修课程：高等数学、普通物理、物理化学、无机化学、有机化学
适用专业：自动化、轻化工程、化学等专业

教学目的：
本课程是在学生学完预修课程:高等数学、物理学和物理化学等课程学习的基础上开设的一门专业基础课，是一门工程学科的课程。使学生掌握研究化工生产中各种单元操作的基本原理，过程设备和计算方法。培养学生具有运用课程有关理论来分析和解决化工生产过程中常见实际问题的能力。并为后续专业课程的学习打下必要的基础。
教学要求：
熟练掌握最基本的单元操作的基本概念和基础理论，对单元过程的典型设备具备基础的判断和选择能力；
掌握本大纲所要求的单元操作的常规计算方法，常见过程的计算和典型设备的设计计算或选型；
熟悉运用过程的基本原理，根据生产上的具体要求，对各单元操作进行调节；
了解化工生产的各单元操作中的故障，能够寻找和分析原因，并提出消除故障和改进过程及设备的途径。

教学内容：
绪论（2学时）
1．化工过程与单元操作的关系
化工生产过程的特点化工工艺学与化学工程学的性质
单元操作的任务
2．《化工原理》课程的性质，内容
基础理论典型单元操作相关课程
3．《化工原理》课程规律和重要基础概念
物料衡算能量衡算单位换算和公式转换平衡关系过程速率经济效益
基本要求：
了解《化工原理》课程的性质和学习要求。
重点：
化工原理课程中三大单元操作的分类和过程速率的重要概念的内涵。
难点：
使学生通过对课程性质的了解，把基础课程的学习思维逐步转移到对专业技术课程的学习上，在经济效益观点的指导下建立起“工程”观念。

第一章流体流动（14学时）
1．概述
流体的特性连续介质模型
2．流体静力学原理和应用
流体密度流体静压强流体静力学基本方程U型压差计
3．流体流动中的守恒定律
流体流动的连续性方程及其应用定态流动
柏努利方程及其几何意义和应用流线与轨线
4．流体流动的阻力
管流现象流动型态——层流和湍流
雷诺数的物理意义和临界值流动阻力分析管流阻力计算
牛顿粘性定律管流速度分布边界层的发展和和分离
5．流体流动阻力的计算
直管阻力计算式层流时的摩擦系数湍流时的摩擦系数
海根-泊稷叶公式布拉修斯公式范宁公式
局部阻力系数法和当量长度法非圆管道的当量直径计算法
因次分析法Moody图及其使用
6．管路计算
简单管路与复杂管路简单管路计算的方程组
管路的设计型计算管路的操作型计算
空气、水在管中的常用流速范围简单管路的典型试算法
7．流速和流量的测量
皮托管孔板流量计文丘里流量计转子流量计
基本要求：
熟练掌握流体静力学基本方程式，连续性方程式和柏努利方程式及其应用；正确理解流体的流动类型和流动阻力的概念；掌握流体流动阻力的计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算。了解测速管，文丘里流量计,孔板流量计和转子流量计的工作原理和基本计算。
重点：
流体流动过程中的基本原理及流体在管内的流动规律；柏努利方程式的应用；流体在管道内的流动阻力产生的原因和摩擦阻力的计算；简单管路的计算。
难点：
流体的不同流型的摩擦系数及其计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算。

流体输送机械（6学时）
1．离心泵的结构和工作原理
叶轮的构造及其类型泵壳的作用气缚现象与灌泵
2．离心泵的性能参数和特性曲线及影响因素
泵的流量、扬程、轴功率和效率参数升扬高度扬程、轴功率
效率与流量的关系曲线泵的设计点和离心泵的铭牌参数
液体物理性质对特性曲线的影响
泵的转速和叶轮直径对特性曲线的影响
3．离心泵的工作点和流量调节
管路特性曲线方程式改变阀门的开度、改变泵的转速及叶轮直径对离心泵工作点的影响离心泵的串联和并联
4．离心泵的安装和选型
汽蚀现象安装高度离心泵的类型离心泵的选型
5．其他类型的流体输送机械
往复泵风机
基本要求：
掌握离心泵的性能参数、泵的特性曲线、工作点和流量调节；了解离心泵安装高度的确定原则；正确选用离心泵的型号。
重点：
离心泵的特性曲线及其影响因素;管路特性曲线方程式。
难点：
离心泵的工作点的改变;离心泵安装高度的计算。

传热及换热器（12学时）
1．概述
传热的基本方式冷、热流体热交换的形式传热速率和热通量及其相互关系
传热在化工生产中的应用
2．热传导
温度场与傅立叶定律导热系数的物理意义温度和压力对导热系数的影响
平壁和圆筒壁的热传导过程的特点壁内温度分布形式接触热阻
热传导速率的计算式
3．对流传热
对流传热过程分析对流传热过程的分类牛顿冷却定律
影响对流传热系数的主要因素无相变化流体的对流传热系数准数关联式
有相变化流体的传热系数关联式对流