《化学工程基础及实验》教学大纲
课程编号：095008
课程名称：化学工程基础及实验
学时/学分：(64+48)/(4+3)
适用专业：化学
先修课程：高等数学，普通物理，物理化学
开课系或教研室：化学与化工系
一、课程的性质与任务
1．课程性质：化学工程基础是工程技术的一个分支，是一门探讨化工生产过程的基本规律、并应用这些规律解决生产实际问题的专业基础学科。
2．课程任务：使学生理解化学工程规律在化工生产中的应用，获得化工计算及设计的基础训练，培养学生分析和解决有关化工操作中各种问题的能力，以便在化工生产、科研和设计工作中达到强化生产过程、提高产品质量、提高设备生产能力和效率、降低设备投资及产品成本、节能、防止污染及加速新技术开发等方面的目的。
二、课程教学基本要求
化学工程基础是理论性和实践性都很强的学科，课堂教学采用多媒体方式，尽量系统而清晰地讲授重要单元操作的基本原理、典型设备及计算方法，同时配合一定的教学模型、实验等，做到理论联系实际，使学生将掌握的知识向实践能力转化；培养化学专业的学生用工程技术的观点和方法研究应用科学、尤其是科技开发中出现的问题。
本课程课堂教学54学时，习题讨论课10学时，实验教学48学时，闭卷考试。
考核方式为：
总成绩=期末考试（90%）+ 平时成绩（10%）
三、课程教学内容
（一）化学工业与化学工程
1．化学工业的发展趋势、特点及分类；
2.化工生产工艺及流程；※
3.实验室研究和工业生产的差别。
（二）流体流动与输送
1.密度、压强、流量和流速、粘度、动量传递、流动边界层等基本概念；
2.流体静力学方程式、流体动力学方程及其在化工生产中的应用，简单管路的计算；※
3.流体输送设备的原理及结构；
4.量纲分析方法。
（三）传热过程
1.付立叶定律、单层和多层平壁及圆筒壁的定常态热传导；※
2.牛顿冷却定律、有效膜的概念、量纲分析法求传热膜系数α；
3.热交换计算、传热系数、传热平均温度差；※
4.辐射传热的基本知识；
5.常见和新型间壁式热交换器，红外和微波加热技术。
（四）传质过程
1.分子扩散；
2.双膜理论。※
（五）精馏
1.气液平衡相图，气液平衡线方程；
2.精馏原理和流程；精馏段、提馏段及全塔物料衡算；加料板的物料衡算和热量衡算； 逐板计算法、图解法和简捷法求理论塔板数；最小回流比和适宜回流比；塔板效率；※
3.间歇精馏、多组分精馏，共沸精馏和萃取精馏；
4.填料塔、泡罩塔、筛板塔和浮阀塔。
（六）吸收
1.气体在液体中溶解度、亨利定律、相平衡与吸收和解吸的关系；双膜理论、相间传质速率方程、总传质系数与分传质系数；※
2.吸收过程机理；吸收速率方程式；
3.填料吸收塔的计算：吸收剂用量和填料层高度的计算；※
4.填料塔及其流体力学性能和设计要点。
（七）新型分离技术
1.反渗透，超滤，电渗析，气体膜分离，液膜分离。
2.超临界萃取，反应精馏，反应萃取，变压吸附。
（八）化学反应工程学基本原理
1.反应进度，转化率，收率和选择性
2.气相反应的膨胀因子，总物质的量发生变化的气相反应速率方程。※
3.停留时间分布函数的概念，停留时间分布函数的测定，停留时间分布函数的数字特征，几种流动模型的停留时间分布函数。※
（九）均相反应过程
1.间歇操作反应器计算，连续操作管式反应器计算，连续釜式反应器计算，混合状态对反应转化率的影响，多釜串联反应器的计算。※
2.简单反应过程优化，平行反应、串联反应过程优化。
（十）气—固相催化反应过程
1.表面反应动力学模型，外、内扩散的影响。
2.绝热反应器，换热反应器，绝热反应器计算。流化床反应器。※
3.最佳温度和平衡温度，最佳温度分布的实施。※
4.生热曲线，去热曲线，反应器热稳定性判据，工业生产上保证热稳定性的措施。
（十一）生化反应器
1.生物和酶催化反应的特点，酶的分类和用途；
2.酶催化反应动力学，影响酶催化反应的因素，生物反应动力学；※
3.生化反应器类型，生化反应器计算。
四、学时分配表
五、教材及参考书
教材：《化学工程基础》．武汉大学．高等教育出版社，2005
教学参考书：
1.《化工原理》(上、下册)．陈敏恒．第二版．化学工业出版社，1999
2.《化工原理》(上、下册)．谭天恩.第二版. 化学工业出版社，1998
3．《化学工程基础学习指导》.杨国泰，杨继红. 化学工业出版社，2003
4.《化学工程基础》．北京大学化学系《化学工程基础》编写组．高等教育出版社，1983
5.《化学工程基础》．王定锦．高等教育出版社，1992
6.《化学工程基础》．李德华.第一版.化学工业出版社，20##年
附件.《化学工程基础实验》教学大纲
《化学工程基础实验》教学大纲
课程编号：095008
课程名称：化学工程基础及实验
实验总学时数：48
适用专业：化学
承担实验室：化学与化工系
一、实验教学的目的和要求
1.目的：化学工程基础是一门实践性很强的技术基础课。化学工程基础实验则是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要环节，是理论联系实际的一种重要方式。通过在实验中的操作和观察，使学生掌握一定的基本实验技能，培养学生处理一般工程技术问题和进行科研的初步能力；同时，通过实验使学生树立严肃认真，实事求是的科学态度。
2.要求：验证有关的化工单元操作理论，巩固并加强对理论的认识和理解；熟悉实验装置的结构、性能和流程；对实验数据进行分析、整理及关联，编写实验报告。
二、实验项目名称和学时分配
三、单项实验的内容和要求
（一）伯努利实验
1．实验目的：熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互关系，加深对伯努利方程、连续性方程的理解与认识；掌握测量动压头和静压头的方法。
2．实验内容：
(1) 观察流体流动时各种形式的机械能之间的相互转化现象；
(2) 验证不可压缩流体机械能衡算方程式和静力学方程式。
（二）雷诺实验
1．实验目的：了解雷诺实验装置的构造，熟悉雷诺准数的测定方法，掌握雷诺准数Re与流体不同流型的关系。
2．实验内容：
(1) 观察流体在管内流动的两种不同形态；
(2) 确定临界雷诺数。
（三）离心泵特性曲线的测定
1．实验目的：了解离心泵的构造和性能；掌握离心泵开、停的正确操作方法和注意事项；学会测定离心泵在恒定转速下的特性曲线并确定其最佳工作范围的方法。
2．实验内容：
(1) 测定并计算一定转速下，流体的流量、泵的扬程、有效功率、轴功率和效率等参数；
(2) 标绘离心泵的H-Q、N-Q和η-Q曲线。
（四）流体流动阻力测定实验
1．实验目的：了解流体流动阻力的测定方法，测定流体流过圆形直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，测定流体流过管件、阀门时的局部阻力，并求出阻力系数。
2．实验内容：
(1) 测定不同的流体流动型态下摩擦阻力系数入与雷诺准数Re的关系；
(2) 在对数坐标纸上绘制λ—Re的关系曲线；
(3) 测定局部阻力系数。
（五）流量计的校正
1．实验目的：了解孔板流量计和转子流量计的构造、工作原理和主要特点；掌握这两种流量计的校正方法及孔板流量计流量系数C0的确定方法；
2．实验内容：
(1) 测定孔板流量计的流量标定曲线；
(2) 标定转子流量计的流量并进行误差计算。
（六）列管式换热器总传热系数的测定
1．实验目的：了解列管式换热器的结构；熟悉列管式换热器的主要性能指标的标定方法；掌握列管式换热器的操作方法。
2．实验内容：通过测定冷、热流体流量和进出口温度，测定列管式换热器的总传热系数。
（七）填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
1．实验目的：了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程；观察流体在填料吸收塔的操作状况，了解填料塔的流体力学性质；掌握填料吸收塔总体积吸收系数KYa和回收率的测定方法，并熟悉空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。
2．实验内容：
(1) 观察流体在填料吸收塔的操作状况，测定△P—u关系曲线并确定液泛气速；
(2)测定固定流体喷淋量下，不同气体流量时，填料吸收塔的体积吸收系数KYa和回收率。
（八）双组分连续精馏塔分离能力的测定
1．实验目的：了解筛板精馏塔和附属设备的基本结构；掌握精馏过程的基本操作方法；
2．实验内容：
(1) 测定塔顶、塔底及塔板上的液相组成，据此求取全回流工况下的理论塔板数全塔效率和单板效率；
(2)；调节精馏塔的进、出料量和塔釜加热功率，使精馏塔稳定达到所需回流比下的部分回流工况；
(3) 测定塔顶、塔底液相组成，据此求取回流比下的理论塔板数和全塔效率；
(4) 调节精馏塔使其稳定操作于不同的回流比工况，求取相应的全塔效率；并总结回流比对精馏塔分离效率的影响。
（九）计算机仿真试验
注：每小组人数：3-4人
四、使用教材及参考书
教材：
1. 自编《化工原理实验讲义》
2. 化工原理实验仿真软件．北京东方仿真有限公司
参考书：
1.《化学工程基础》．武汉大学．高等教育出版社，2005
2.《化工原理》（上、下册）．柴诚敬．高等教育出版社，2005
3.《化工原理实验》．丁海燕.中国海洋大学出版社，2009
五、实验的考核形式
本课程作为考核课，根据平时实际操作情况和实验报告得分情况，成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。
执笔：陈艳丽
审定：薛兆民
日期：20##年04月
第二篇：化学工程基础实验心得
丰收后离开大学化学工程基础实验心得
，以前的化学实验相比，化学工程基础实验注重原理与实践的结合，着重于培养我们的实践操作和能力严谨的工作作风思考问题能力和团队合作精神。为将来我们从事化学研究工作奠定了良好的基础。
本学期我们做了七个实验，这些实验分别对应着化学工程基础课程的不同章节，这无形中在实验的同时又强化了化学工程基础理论知识，可谓一举多得。七个实验分别是雷诺实验、流体机械能转化实验、离心泵特性曲线测定实验、流体流动阻力测定实验、空气-蒸汽对流传热系数的测定、流化床干燥实验、填料塔精馏实验，虽然试验不多，但也足以让我们深刻认知道科学实验是严谨的容不得半点马虎，否则很可能前功尽弃、科学实验时时有据可依的，不依照原理去做实验好比是狗咬刺猬、科学实验是要我们人人动手动脑参与的，实验仪器结构很复杂操作起来并不是一两个人忙得过来的，有时还可能要应对实验室的突发情况，所以实验是团队的事我们都要参与，严禁打酱油。
记得第一个雷诺实验时，面对着那个长得怪怪的实验仪器，我当时的心情很迷茫，迷茫的原因是一时半会还不能将装置图上的开关和装置和现实仪器上的部位对应起来，还有一单担心的的是关于提问的问题，听说会提问，不知道会不会提问，可能会提问，提问会不会提到我头上，虽然我预习了但我不敢保证我可以答的上来，原因是左右成功的因素太多啦，所以我得做些什么让老师尽量少注意我，多年来积累下的经验和自信告诉我担心的事不一定会发生，老师没有问我任何问题，所以我们和轻松愉快的在摸索中完成了我们第一个实验，实验相对比较成功，原因很简单，实验很简单。第一次的试验收获说以来有点惭愧，就是对那些怪怪的装置不再陌生，或许还有一些吧只是连我自己都不太清楚但用的时候可能就会记起来。
第二个流体机械能转化实验实验印象最为深刻也许算得上是我们实验真正的开始，因为这次试验前发生的事让我们知道不能老临阵磨枪要未雨绸缪的做好实验前预习，对待实验要严肃认真不能得过且过。实验仪器有限，所谓僧多粥少，我们在实验室里预习实在有些对不起下一组实验的同学也给老师添了不少麻烦，这些说出来有些惭愧，都大学生啦还这么懒散。试验后一群人都嘻嘻哈哈的说居然被骂啦、、、、、、哈哈，但是我们心里明白骂人的老师越来越少啦打人的几乎灭
绝啦所以现在的学生越来越肆无忌惮啦。虽然保面上被骂啦但实际上受益匪浅。 流化床干燥实验中是我最感兴趣的实验之一，因为这个实验不但操作比较复杂，所谓知难而进；还有一个就是上次帮女生加料时面子丢大的，具体情况是加料口比较高女生加料比较困难，所以男生推荐我为代表，加料时我看到阀门上有个卡口，据我多年的经验这个卡口那就是阀门最开的地方。我毫不犹豫地把阀门打到卡口的位置，结果意外发生啦，怎么不下去、、、、、、下去啊、会不会是物料太湿啦，我拿着棍子捅啊捅啊就是不下去。当时我知道肯定哪出问题啦，但一时也不知道问题出在哪，后来老师来啦，悲剧来啦，只见老师一把把阀门打过了卡口，我傻眼啦，居然能过去。坑爹的制造商，弄个卡口干嘛的。这次事件告诉我，不能犯经验主义错误，但我想说的是这一也是个意外，我看了那卡口但是不好意思本人眼神不太好使，所以只能靠经验啦，这件事还告诉我经验不一定靠得住。我并不反对意外，只是为什么要发生在这么重要的时刻。在哪里摔倒的就在哪里爬起来，所以这次我主动请缨加料，而且毫无悬念的完成任务，只是这次的顺利并不能抹去上次的阴影。我们不能抹去过去我们唯一能做的就是不要让过去遗憾终生。在这次实验，实验目的以监测床层压降测定物料干燥曲线根据干燥曲线求取干燥速率曲线以及物料的临界含水量。干燥的基本原理，利用热能使湿料中的湿分汽化，并将汽化的蒸汽排出的单元操作称为干燥，干燥按传热方式可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥等，流化床干燥属于对流干燥，是以不饱和的热空气为干燥介质，热空气将热量传替给湿物料，物料表面的水分进行汽化，并通过表面外的气膜向气流主流区扩散。与此同时，物料表面水分的汽化物料内部与表面存在水分浓度差异，内部水分向表面扩散，汽化的水汽有空气带走。干燥介质空气既是热载体又是载湿体。流化床干燥是固体硫化技术在干燥操作中的应用，干燥介质的流速控制在临界流化速度和带出速度之间，使湿物料颗粒在热气流中上下翻动彼此碰撞和混合，气固间进行传热，传质，从而达到干燥的目的。硫化干燥具有干燥均匀，流动阻力小传热传质效率高的特点。流化干燥中空气流速以及气流与物料的接触方式不变，且由于使用大量的热空气干燥较少量的湿物料，空气的状态参数（温度，湿度）可视为不变，属于恒定干燥条件下的操作。本次试验以热空气为干燥介质，在流化状态下干燥含水硅胶，研究干燥过程的变化规律。实验流程，试验中选择合适的气固比，使含水硅胶在干燥中呈流化状态，同
时通过测量干燥介质（热空气）通过干燥床层的压降在线检测物料的干燥情况。实验空气流量设定为55立方米/小时。实验时，我发现数据反复不定，没有趋于稳定的趋势，我检查了一下试验装置，发现出料口居然漏气。所以我们倘若发现实验现象和原理不符的话应及时间才装置和回思实验操作步骤。
通过一学期的试验下来，我获益匪浅，做实验不但要耐心而且要细心，细心预习，明了实验每一步骤，为什么要这样，不这样会对实验产生什么影响。认真思考讲义上的思考题，开阔思维，培养喜欢动脑的习惯。用心写实验报告，每次报告都是我们实验收获的汇集。珍惜每一分收获，这样我们才能丰收的离开大学。