化工原理课程设计教学大纲

1《化工原理课程设计》教学大纲课程编号：课程性质：技术基础课/必修课程名称：化工原理课程设计学时/学分：30/1英文名称：DesignofUnitOperations考核方式：报告，加测验选用教材：《常用化工单元设备的设计》、陈英南、刘玉兰主编、华东理工大学出版社大纲执笔人：齐鸣斋先修课程：《化工原理》大纲审核人：齐鸣斋适用专业：化学工程与化工工艺类专业及相近专业一、教学基本目标化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以某一单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计，应培养学生的独立工作能力，培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃认真的工作作风。二、教学基本内容1．设计方案的选定对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述；2．工艺设计选定工艺参数，物料衡算，热量衡算，单元操作的工艺计算并绘制相应的工艺流程图，标出物流量及主要测量点；3．设备设计设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，并绘制设备的工艺条件图。图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表；4．辅助设备选型典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格、型号的选定；5．设计说明书的编写设计说明书的内容应包括：设计任务书；目录；设计方案简介；工艺计算及主要设备设计；工艺流程图和主要设备的工艺条件图；辅助设备的计算和选型；设计结果汇总；设计评述；参考文献。设计项目及主要内容：(换热器的选型设计6学时在课程中进行，为每位学生必做，安排在第一学期传热章后，集中1周选一个单元操作进行设计30学时。设计报告与图纸要求规范化。)1．列管式换热器的选型设计(6学时)设计方案的选定冷却介质及出口温度的确定；冷、热流体通道的选择；流向的选择。工艺计算物料及热量衡算；管程、壳程给热系数及总传热系数的计算；管程、壳程阻力的计算；对数平均温差的修正。设备计算列管式换热器的选型及校核。2．反应釜的设计(30学时)设计方案的选定物料的加热(冷却)方式的选定；传热面及搅拌桨型式的选定。工艺计算2物料衡算；搅拌釜操作周期、釜容积的选定；釜的传热计算；转速、搅拌功率的确定。设备计算搅拌釜传热面大小及各尺寸的确定。辅助设备的计算与选型3．蒸发器的设计(30学时)设计方案的选定蒸发器类型、效数及流程的确定。工艺计算物料及热量衡算；各效浓度及温度分布的确定。设备计算蒸发室和加热室工艺尺寸的计算。辅助设备的计算与选型冷凝器、真空泵选型，接管尺寸的确定。4．填料吸收塔的设计(30学时)设计方案的选定气液相平衡关系(温度、总压对平衡的影响及非等温吸收的平衡线)、吸收操作流程的确定；填料的类型、性能与选型。工艺计算液气比的选择；物料及热量衡算；液泛速度和压降的计算。设备计算塔径的确定；填料层高度的计算(传质系数、传质单元数及传质单元高度)；液体分布与再分布装置；填料层支撑结构及接管口的确定。辅助设备的计算与选型5．板式精馏塔的设计(30学时)设计方案的选定操作压力、进料状态及加热方式的确定。工艺计算物料衡算；回流比的确定；理论板数及实际塔板数的确定；热量衡算。设备计算塔板的型式、结构及主要尺寸的选取；流体力学计算和校核；负荷性能图；塔体总高度的计算。辅助设备的计算与选型回流冷凝器、再沸器的选型；接管尺寸的确定。6．转盘萃取塔的设计(30学时)设计方案的选定转盘塔分散相、流比的选取与确定。工艺计算物料衡算；特性速度、临界转速、两相极限流速、转速与功率消耗等的计算；相际传质面积和液滴平均直径；传质系数(滴内、滴外传质分系数，总传质系数)。设备计算塔径及主要结构参数的确定。用扩散模型计算塔高(转盘塔内的轴向混合，扩散模型的近似解)；澄清段高度的计算。转盘塔塔体、内件、附件及传动装置的结构设计。辅助设备的计算与选型3管路、泵、流量计、储槽及换热器等的计算与选型。7．喷雾干燥塔的设计(30学时)设计方案的选定干燥装置流程；干燥器内热空气和雾滴的流动方向；操作条件；雾化器的选型。工艺计算物料衡算；热量衡算。设备计算雾化器主要尺寸的计算；雾滴干燥时间；塔径计算；塔高计算。辅助设备的计算与选型空气加热器；风机；气固分离器；热风进口分布装置；排料装置。8．流化床干燥器的设计(30学时)设计方案的选定流化床干燥器的类型、特性和选型。工艺计算多层流化床干燥过程的数学描述；计算模型；颗粒群的平均直径与带出速度；物料衡算和热量衡算；物料的流化床压降；热容系数和流化床的层数。设备计算干燥器塔径、塔高的计算；塔板结构设计(多孔板结构)。辅助设备的计算与选型物料供给器、空气预热器、旋风分离器及排风机的计算与选型。三、建议教学进度第1天讲课（4学时）第2~5天边设计边答疑（第3天可加讲课1小时）第5天测验（2小时）四、教学方法教学思想：培养学生创新能力、树立工程观点和掌握工程问题的处理方法。通过课程设计应使学生在下列几个方面能力上得到较好的培养和训练：1．查阅资料，使用有关手册、图表和收集合适的数据及正确选用计算公式的能力；2．正确选择设计参数，具有从技术上可行和经济上合理两方面分析问题的工程观点和能力；3．正确、迅速地进行主要设备及某些辅助设备计算的能力；4．掌握化工设计的基本程序和方法，具有用简洁的文字和适当的图表来表达自己设计思想的能力。五、考核方式评阅报告，加测验2小时。报告成绩占70%，平时成绩占30%。六、成绩评定方法报告成绩占70%，平时成绩占30%。考核的记分按100制记分。七、教学参考书参考书：《化工原理(第二版)》（上下册）陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋编，化学工业出版社1999