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4 高 分 子 化 学 课 程 简 介 课 程 名 称 英 译 名 称 高 分 子 化 学 polymer chemistry 课 程 代 码 17D01515 开 设 学 期 六 安 排 学 时 32 赋 予 学 分 2 课 程 类 型 公 共 基 础 课 学 科 基 础 课 专 业 课 人 文 科 技 素 质 课 必 修 课 选 修 课 授 课 教 研 室 基 础 化 学 教 研 室 教 研 室 负 责 人 周 宁 波 开 设 单 位 化 学 化 工 学 院 教 材 名 称 教 材 出 版 信 息 高 分 子 化 学 化 学 工 业 出 版 社, 2007 年 9 月 第 4 版, 书 号 :ISBN 教 材 性 质 部 优 省 优 部 级 规 划 省 级 规 划 自 编 其 他 考 核 形 式 考 试 考 查 开 卷 闭 卷 课 程 设 计 学 期 论 文 其 他 课 程 成 绩 构 成 平 时 成 绩 30 % 期 末 考 核 70 % 主 讲 教 师 基 本 情 况 姓 名 性 别 学 历 学 位 职 称 从 教 时 间 杨 长 安 男 研 究 生 博 士 讲 师 2 何 斌 鸿 男 研 究 生 硕 士 讲 师 21 课 程 简 介 高 分 子 化 学 是 研 究 高 分 子 化 合 物 ( 简 称 高 分 子 ) 合 成 ( 聚 合 ) 和 化 学 反 应 的 一 门 学 科, 同 时 还 涉 及 到 聚 合 物 的 性 能 是 一 门 化 学 及 应 用 化 学 专 业 学 生 必 修 的 专 业 基 础 课 它 以 有 机 化 学 和 物 理 化 学 等 作 为 基 础, 又 为 后 续 课 程 的 学 习 打 下 理 论 基 础 本 课 程 主 要 使 学 生 掌 握 高 分 子 的 基 本 概 念, 合 成 高 分 子 化 合 物 的 基 本 原 理 及 控 制 聚 合 物 反 应 速 率 和 分 子 量 的 方 法, 高 分 子 化 学 反 应 的 特 征, 以 及 聚 合 方 法 的 选 择 ; 并 对 高 分 子 领 域 发 展 的 历 史 背 景 重 大 事 件 和 研 究 前 沿 给 以 承 上 启 下 的 介 绍, 提 高 学 生 的 学 习 兴 趣 4

5 高 分 子 化 学 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 的 基 本 信 息 适 应 对 象 : 本 科 层 次, 化 学 应 用 化 学 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 课 程 代 码 :41D D01515 学 时 分 配 :32 赋 予 学 分 :2 先 修 课 程 : 有 机 化 学 物 理 化 学 后 续 课 程 : 精 细 化 工 概 论 化 工 设 计 二 课 程 性 质 与 任 务 高 分 子 化 学 是 一 门 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 学 生 选 修 的 专 业 基 础 课 它 以 有 机 化 学 和 物 理 化 学 等 作 为 基 础, 又 为 后 续 课 程 的 学 习 打 下 理 论 基 础 本 课 程 的 任 务 是 通 过 课 堂 教 学, 使 学 生 掌 握 高 分 子 的 基 本 概 念, 合 成 高 分 子 化 合 物 的 基 本 原 理 及 控 制 聚 合 物 反 应 速 率 和 分 子 量 的 方 法, 高 分 子 化 学 反 应 的 特 征, 以 及 聚 合 方 法 的 选 择 ; 并 对 高 分 子 领 域 发 展 的 历 史 背 景 重 大 事 件 和 研 究 前 沿 给 以 承 上 启 下 的 介 绍, 将 该 领 域 的 最 新 研 究 进 展 穿 插 其 中, 提 高 学 生 的 学 习 兴 趣 三 教 学 目 的 与 要 求 要 求 学 生 掌 握 高 分 子 的 基 本 概 念 性 质 合 成 方 法 本 课 程 的 重 点 放 在 聚 合 反 应 原 理 上, 但 不 能 忽 视 与 结 构 性 能 应 用 等 方 面 的 联 系, 并 在 讲 授 各 章 时 加 以 渗 透 着 重 介 绍 比 较 成 熟 的 理 论 和 知 识, 如 自 由 基 聚 合 自 由 基 共 聚 合 逐 步 聚 合 以 及 聚 合 实 施 方 法 中 的 乳 液 聚 合 ; 而 对 离 子 聚 合 配 位 聚 合 及 高 分 子 化 学 反 应 等 尚 有 争 议 处 于 发 展 的 内 容 则 从 简 本 课 程 的 先 进 性 和 特 点 在 于 以 有 机 化 学 和 物 理 化 学 为 重 要 基 础, 以 聚 合 机 理 和 动 力 学 为 主 线 贯 穿 全 课 程 考 虑 到 学 生 毕 业 后 的 去 向, 本 课 程 力 求 理 论 联 系 实 际, 具 有 很 强 的 实 用 性 四 教 学 内 容 与 安 排 第 一 章 绪 论 4 学 时 本 章 学 习 要 求 :1 了 解 高 分 子 化 学 及 其 发 展 简 史 ;2 掌 握 单 体 高 分 子 聚 合 物 的 结 构 单 元 聚 合 度 几 何 形 状 聚 集 态 等 几 个 基 本 术 语 概 念 和 定 义 ;3 掌 握 聚 合 物 的 通 俗 命 名 法 和 系 统 命 名 法 ;4 了 解 聚 合 物 的 分 类 方 法 及 合 成 高 分 子 的 制 备 方 法 ;5 掌 握 聚 合 物 分 子 量 和 分 子 量 分 布 的 概 念, 会 计 算 数 均 分 子 量 和 重 均 分 子 量 讲 授 内 容 : 高 分 子 化 学 及 其 发 展 简 史 ; 聚 合 物 的 基 本 概 念 ; 聚 合 物 的 命 名 和 分 类 ; 合 成 高 分 子 的 一 般 制 备 方 法 ; 聚 合 物 的 分 子 量 和 分 子 量 分 布 本 章 重 点 : 聚 合 物 的 基 本 概 念 结 构 与 命 名 ; 分 子 量 和 分 子 量 分 布 本 绪 论 难 点 : 高 分 子 与 小 分 子 的 区 别 ; 聚 合 物 的 结 构 与 命 名 ; 聚 合 物 平 均 聚 合 度 的 计 算 ; 聚 合 物 分 子 量 多 分 散 性 第 二 章 缩 聚 和 逐 步 聚 合 6 学 时 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 逐 步 聚 合 反 应 分 类 官 能 团 的 等 活 性 线 型 与 体 型 逐 步 聚 合 连 锁 聚 合 与 体 型 逐 步 聚 合 反 应 程 度 与 转 化 率 当 量 系 数 与 过 量 分 率 结 构 预 聚 物 与 无 规 预 聚 物 等 基 本 概 念 ;2 掌 握 线 性 逐 步 聚 合 相 对 分 子 质 量 控 制 方 法 及 其 计 算 ;3 掌 握 体 型 逐 步 聚 合 凝 胶 点 控 制 方 法 及 其 计 算 ;4 能 正 确 书 写 重 要 逐 步 聚 合 产 品 合 成 反 应 式 ; 5 掌 握 四 种 逐 步 聚 合 方 法 的 区 别 讲 授 内 容 : 逐 步 聚 合 反 应 分 类 ; 官 能 团 的 等 活 性 ; 比 较 线 型 体 型 逐 步 聚 合 连 锁 聚 合 ; 线 型 逐 步 聚 合 反 应 聚 合 度 的 控 制 ; 体 型 逐 步 聚 合 凝 胶 点 的 控 制 ; 逐 步 聚 合 施 方 法 本 章 重 点 : 逐 步 聚 合 的 机 理 ; 线 型 聚 合 的 条 件 ; 分 子 量 的 分 布 和 控 制 ; 凝 胶 点 本 章 难 点 : 线 性 逐 步 聚 合 反 应 机 理 与 动 力 学 ; 控 制 线 性 逐 步 聚 合 相 对 分 子 质 量 方 法 ; 控 制 体 型 逐 步 聚 合 凝 胶 点 第 三 章 自 由 基 聚 合 8 学 时 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 自 由 基 聚 合 机 理 ;2 了 解 自 由 基 聚 合 引 发 剂 及 引 发 反 应 ;3 了 解 自 由 基 聚 合 反 应 动 力 学 ; 4 掌 握 链 转 移 反 应 等 因 素 对 分 子 量 的 影 响 讲 授 内 容 : 自 由 基 聚 合 机 理 ; 单 体 结 构 与 聚 合 类 型 ; 自 由 基 聚 合 的 基 元 反 应 ; 引 发 剂 与 引 发 反 应 ; 自 由 基 聚 合 反 应 动 力 学 ; 分 子 量 和 链 转 移 反 应 本 章 重 点 : 自 由 基 聚 合 的 基 元 反 应 ; 单 体 结 构 与 聚 合 类 型 ; 引 发 剂 与 引 发 反 应 ; 引 发 效 率 ; 聚 合 速 率 方 程 ; 自 动 加 速 现 象 ; 链 转 移 反 应 与 分 子 量 的 关 系 本 章 难 点 : 单 体 结 构 与 聚 合 类 型 ; 引 发 反 应 ; 自 动 加 速 现 象 第 四 章 自 由 基 共 聚 合 6 学 时 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 二 元 共 聚 物 的 分 类 ;2 了 解 二 元 共 聚 物 组 成 方 程 及 组 成 曲 线 ;3 掌 握 共 聚 物 组 成 分 布 及 5

6 其 组 成 的 控 制 方 法 ;4 了 解 影 响 竞 聚 率 的 因 素 讲 授 内 容 : 共 聚 合 的 概 念 ; 二 元 共 聚 物 的 分 类 ; 二 元 共 聚 物 组 成 方 程 ; 二 元 共 聚 物 组 成 曲 线 ; 竞 聚 率 ; 共 聚 物 组 成 分 布 及 其 组 成 的 控 制 ; 影 响 竞 聚 率 的 因 素 本 章 重 点 : 二 元 共 聚 物 的 分 类 ; 二 元 共 聚 物 组 成 方 程 及 组 成 曲 线 ; 竞 聚 率 ; 共 聚 物 组 成 的 控 制 本 章 难 点 : 竞 聚 率 ; 共 聚 物 组 成 的 控 制 第 五 章 聚 合 方 法 4 学 时 本 章 学 习 要 求 :1 了 解 本 体 聚 合 的 实 施 方 法 ;2 掌 握 溶 液 聚 合 悬 浮 聚 合 及 乳 液 聚 合 的 实 施 方 法 讲 授 内 容 : 本 体 聚 合 ; 溶 液 聚 合 ; 悬 浮 聚 合 ; 乳 液 聚 合 本 章 重 点 : 悬 浮 聚 合 ; 乳 液 聚 合 本 章 难 点 : 悬 浮 聚 合 中 分 散 剂 及 其 分 散 作 用 ; 乳 液 聚 合 中 特 殊 的 聚 合 机 理 第 六 章 离 子 聚 合 ( 自 学 ) 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 阳 离 子 聚 合 适 用 的 单 体 和 引 发 剂 ;2 了 解 阳 离 子 聚 合 机 理 ;3 掌 握 阴 离 子 聚 合 适 用 的 单 体 和 引 发 剂 ;4 掌 握 阴 离 子 聚 合 反 应 机 理, 活 的 聚 合 及 其 应 用 第 七 章 配 位 聚 合 ( 自 学 ) 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 聚 合 物 的 立 体 异 构 ;2 掌 握 Ziegler-Natta 引 发 剂 ;3 了 解 α 烯 烃 配 位 聚 合 机 理 第 八 章 开 环 聚 合 ( 自 学 ) 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 开 环 聚 合 的 热 力 学 和 动 力 学 特 征 ;2 了 解 常 见 单 体 的 开 环 聚 合 ;3 了 解 开 环 聚 合 的 一 般 机 理 第 九 章 聚 合 物 的 化 学 反 应 4 学 时 本 章 学 习 要 求 :1 掌 握 几 率 效 应 邻 近 基 团 效 应 相 似 转 变 聚 合 度 变 大 的 反 应 聚 合 度 变 小 的 反 应 解 聚 老 化 等 基 本 概 念 ;2 掌 握 聚 合 物 的 化 学 反 应 特 征 及 影 响 因 素 ;3 掌 握 重 要 的 降 解 反 应 类 型 ;4 能 正 确 书 写 重 要 的 聚 合 物 化 学 反 应 式 : 纤 维 素 聚 醋 酸 乙 烯 离 子 交 换 树 脂 过 氧 化 物 交 联 讲 授 内 容 : 聚 合 物 的 化 学 反 应 特 征 及 影 响 因 素 ; 重 要 的 聚 合 物 的 相 似 转 变 反 应 ; 重 要 的 聚 合 度 变 大 的 反 应 ; 重 要 的 降 解 反 应 本 章 重 点 : 聚 合 物 的 相 似 转 变 ; 聚 合 度 变 大 的 反 应 ; 聚 合 度 变 小 的 反 应 本 章 难 点 : 聚 合 物 的 化 学 反 应 特 征 及 影 响 因 素 五 教 学 设 备 和 设 施 多 媒 体 教 室 黑 板 黑 板 笔 六 课 程 考 核 与 评 估 课 程 论 文 七 附 录 教 学 参 考 文 献 目 录 1. 高 分 子 化 学, 潘 祖 仁 主 编, 化 学 工 业 出 版 社, 高 分 子 化 学, 韩 哲 文 主 编, 华 东 理 工 大 学 出 版 社, 1994; 3. 高 分 子 化 学 及 工 艺 学, 胡 学 贵 主 编, 化 学 工 业 出 版 社, 高 分 子 化 学 周 其 凤, 胡 汉 杰 主 编, 化 学 工 业 出 版 社,2001 教 学 网 络 提 示 制 定 人 : 何 斌 鸿 审 核 人 : 刘 永 兵 6

7 高 分 子 化 学 课 程 考 核 大 纲 一 适 应 对 象 修 读 完 本 课 程 规 定 内 容 的 化 学 应 用 化 学 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 的 本 科 学 生 ; 提 出 并 获 准 免 修 本 课 程 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 的 本 科 学 生 ; 二 考 核 目 的 检 查 学 生 对 高 分 子 的 基 本 概 念 性 质 合 成 方 法 的 掌 握 程 度 以 及 将 所 学 知 识 应 用 到 实 际 生 产 中 的 能 力 三 考 核 形 式 与 方 法 课 程 论 文 ( 考 查 ) 四 课 程 考 核 成 绩 构 成 平 时 70%, 课 程 论 文 30% 五 考 核 内 容 与 要 求 单 体 高 分 子 聚 合 物 的 结 构 单 元 聚 合 度 几 何 形 状 聚 集 态 等 几 个 基 本 术 语 概 念 和 定 义 ; 聚 合 物 的 通 俗 命 名 法 和 系 统 命 名 法 ; 数 均 分 子 量 和 重 均 分 子 量 计 算 ; 自 由 基 聚 合 机 理 ; 自 由 基 聚 合 反 应 动 力 学 ; 链 转 移 反 应 等 因 素 对 分 子 量 的 影 响 ; 二 元 共 聚 物 的 分 类 ; 二 元 共 聚 物 组 成 方 程 及 组 成 曲 线 ; 共 聚 物 组 成 分 布 及 其 组 成 的 控 制 方 法 ; 溶 液 聚 合 悬 浮 聚 合 及 乳 液 聚 合 的 实 施 方 法 ; 逐 步 聚 合 反 应 分 类 ; 官 能 团 的 等 活 性 ; 比 较 线 型 体 型 逐 步 聚 合 连 锁 聚 合 ; 线 型 逐 步 聚 合 反 应 聚 合 度 的 控 制 ; 体 型 逐 步 聚 合 凝 胶 点 的 控 制 ; 逐 步 聚 合 施 方 法 ; 聚 合 物 的 化 学 反 应 特 征 及 影 响 因 素 ; 重 要 的 聚 合 物 的 相 似 转 变 反 应 ; 重 要 的 聚 合 度 变 大 的 反 应 ; 重 要 的 降 解 反 应 等 六 样 卷 高 分 子 化 学 课 程 期 末 考 试 试 题 一 单 项 选 择 题 ( 在 每 小 题 的 四 个 备 选 答 案 中, 选 出 一 个 正 确 答 案, 并 将 正 确 答 案 的 序 号 填 在 题 干 的 括 号 内 每 小 题 2 分, 共 30 分 ) 1. 当 r1>1,r2<1 而 r1r2<1 时, 其 共 聚 行 为 类 型 属 于 : ( ) A. 交 替 共 聚 B. 理 想 共 聚 C. 非 理 想 共 聚 D. 恒 比 共 聚 2. 乳 液 聚 合 反 应 进 入 降 速 阶 段 的 标 志 是 :( ) A. 单 体 液 滴 全 部 消 失 B. 体 系 粘 度 恒 定 C. 胶 束 全 部 消 失 D. 引 发 剂 消 耗 掉 一 半 3. 下 列 物 质 在 不 同 的 条 件 下 既 可 用 于 自 由 基 反 应 的 引 发 剂 又 可 用 作 阻 聚 剂 是 :( ) A. 苯 酚 B.FeCl3 C.DPPH D.O2 4. 同 时 可 以 获 得 高 聚 合 速 率 和 高 分 子 量 的 方 法 是 : ( ) A. 本 体 聚 合 B. 溶 液 聚 合 C. 悬 浮 聚 合 D. 乳 液 聚 合 5. 自 由 基 聚 合 反 应 的 特 征 是 :( ) A. 慢 引 发 快 增 长 速 终 止 B. 快 引 发 快 增 长 难 终 止 C. 快 引 发 慢 增 长 无 终 止 D. 慢 引 发 慢 增 长 快 终 止 6. 在 氯 乙 烯 的 自 由 基 本 体 聚 合 中, 聚 氯 乙 烯 的 平 均 聚 合 度 主 要 决 定 于 :( ) A. 单 体 B. 引 发 剂 C. 温 度 D. 压 力 7. 已 知 苯 乙 烯 自 由 基 聚 合 的 终 止 方 式 为 偶 合 终 止, 当 其 成 键 几 率 P=0.999, 其 平 均 聚 合 度 为 :( ) A.2000 B.1000 C.200 D 下 列 哪 些 反 应 属 于 聚 合 物 的 相 似 转 变 :( ) A. 聚 乙 烯 的 氯 化 B. 橡 胶 的 硫 化 C.PMMA 的 解 聚 D. 聚 丁 二 烯 的 接 枝 9. 已 知 偶 氮 二 异 丁 腈 的 分 解 属 于 一 级 反 应, 在 50 时 的 kd= s -1, 则 其 半 衰 期 t1/2 为 :( ) A.5.1h B.16.6h C.73h D.88h 10. 下 列 体 系 进 行 缩 聚 反 应 可 以 形 成 体 形 缩 聚 物 的 是 : ( ) A.1-2 官 能 度 体 系 B.2-2 官 能 度 体 系 C.2 官 能 度 体 系 D.3-3 官 能 度 体 系 11. 下 列 预 聚 物 属 于 无 规 预 聚 物 的 是 :( ) A. 碱 催 化 酚 醛 预 聚 物 B. 酸 催 化 酚 醛 预 聚 物 C. 环 氧 树 脂 D. 聚 氨 酯 12. 既 能 进 行 阳 离 子 聚 合, 又 能 进 行 阴 离 子 聚 合 还 可 以 进 行 自 由 基 聚 合 的 单 体 是 :( ) A. 乙 烯 B. 丙 烯 C.MMA D. 苯 乙 烯 13. 在 自 由 基 聚 合 反 应 中, 导 致 聚 合 速 率 与 引 发 剂 浓 度 一 次 方 成 正 比 的 可 能 原 因 是 发 生 了 :( ) A. 双 基 终 止 B. 单 基 终 止 7

8 C. 初 级 终 止 D. 扩 散 控 制 终 止 14.1,3- 丁 二 烯 进 行 自 由 基 聚 合, H θ =73 kj/mol, S θ =89.0 J/(mol K), 则 27 时 平 衡 单 体 浓 度 为 :( ) A mol/l B mol/l C mol/l D mol/l 15. 两 种 基 团 数 相 等 的 2-2 官 能 度 体 系 进 行 线 形 缩 聚 时, 当 p=0.99 时, 体 系 的 平 均 聚 合 度 是 :( ) A.10 B.50 C. 100 D.500 二 名 词 解 释 ( 每 题 4 分, 共 20 分 ) 1. 热 塑 性 聚 合 物 和 热 固 性 聚 合 物 2. 悬 浮 聚 合 和 乳 液 聚 合 3. 反 应 程 度 和 动 力 学 链 长 4. 引 发 剂 效 率 和 诱 导 分 解 5. 降 解 和 老 化 三 写 出 合 成 反 应 方 程 式,( 每 小 题 4 分, 共 20 分 ) 1. 聚 苯 乙 烯 2. 涤 纶 树 脂 3.PMMA 4. 酚 醛 树 脂 5. 聚 苯 醚 四 计 算 题 ( 每 题 10 分, 共 30 分 ) 1. 等 摩 尔 二 元 酸 与 二 元 醇 缩 聚, 平 衡 常 数 K 为 1000, 在 封 闭 体 系 中 反 应, 问 反 应 程 度 和 聚 合 度 能 达 到 多 少? 如 果 羧 基 起 始 浓 度 为 1mol/L, 要 使 聚 合 度 达 到 200, 需 将 [H2O] 降 低 到 怎 样 的 程 度? 2. 以 过 氧 化 二 特 丁 基 为 引 发 剂, 在 60 下 研 究 苯 乙 烯 聚 合 苯 乙 烯 溶 液 浓 度 (1.0mol/L), 过 氧 化 物 (0.01mol/L), 引 发 和 聚 合 初 速 分 别 为 和 mol/(l s) 试 计 算 :(1)( f kd);(2) 初 期 聚 合 度 ;(3) 初 期 动 力 学 链 长 计 算 时 采 用 下 列 数 据 和 条 件 : CM= , CI= , CS= , 60 下 苯 乙 烯 密 度 为 0.887g ml -1, 60 下 苯 的 密 度 为 0.839g ml -1, 设 苯 乙 烯 - 苯 体 系 为 理 想 溶 液 3. 在 共 聚 反 应 中, 单 体 对 的 竞 聚 率 如 下 表 所 示 : r r 计 算 f1=0.5 时, 低 转 化 率 阶 段 的 F2 约 为 多 少? 制 定 人 : 何 斌 鸿 审 核 人 : 刘 永 兵 8

9 工 程 数 学 课 程 简 介 课 程 名 称 英 译 名 称 工 程 数 学 Engineering Mathematics 课 程 代 码 27D00112 开 设 学 期 五 安 排 学 时 36 赋 予 学 分 2 课 程 类 型 公 共 基 础 课 学 科 基 础 课 专 业 课 人 文 科 技 素 质 课 必 修 课 选 修 课 授 课 教 研 室 化 学 工 程 教 研 室 教 研 室 负 责 人 刘 永 兵 开 设 单 位 化 学 化 工 学 院 教 材 名 称 教 材 出 版 信 息 线 性 代 数 高 等 教 育 出 版 社,2006 年 01 月 第 五 版, 书 号 :ISBN 教 材 性 质 部 优 省 优 部 级 规 划 省 级 规 划 自 编 其 他 考 核 形 式 考 试 考 查 开 卷 闭 卷 课 程 设 计 学 期 论 文 其 他 课 程 成 绩 构 成 平 时 成 绩 20 % 期 末 考 核 80 % 主 讲 教 师 基 本 情 况 姓 名 性 别 学 历 学 位 职 称 从 教 时 间 刘 永 兵 男 博 士 博 士 副 教 授 五 年 课 程 简 介 工 程 数 学 是 一 门 数 学 基 础 课, 是 理 工 科 各 专 业 必 修 课 程, 通 过 工 程 数 学 的 教 学, 使 学 生 了 解 和 掌 握 行 列 式 矩 阵 线 性 方 程 组 二 次 型 等 基 本 理 论 和 基 本 知 识, 并 具 有 熟 练 的 矩 阵 运 算 能 力 和 用 矩 阵 方 法 解 决 实 际 问 题 能 力, 同 时 使 学 生 的 抽 象 思 维 能 力 和 数 学 建 模 能 力 受 到 一 定 的 训 练 提 高 学 生 的 抽 象 思 维 能 力 逻 辑 推 理 能 力 实 际 应 用 能 力 以 及 解 题 的 技 能 与 技 巧 9

10 工 程 数 学 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 的 基 本 信 息 适 应 对 象 : 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 课 程 代 码 :27D00112 学 时 分 配 :36 学 时 赋 予 学 分 :2 学 分 先 修 课 程 : 高 等 数 学 后 续 课 程 : 数 值 计 算 方 法 化 工 数 学 二 课 程 性 质 与 任 务 工 程 数 学 是 一 门 数 学 基 础 课, 是 理 工 科 各 专 业 必 修 课 程, 开 设 这 门 课 是 为 了 让 学 生 学 习 线 性 代 数 的 基 本 知 识 和 基 本 方 法, 使 学 生 打 下 坚 实 的 数 学 基 础, 掌 握 牢 固 的 数 学 知 识, 提 高 学 生 的 抽 象 思 维 能 力 逻 辑 推 理 能 力 实 际 应 用 能 力 以 及 解 题 的 技 能 与 技 巧 学 习 该 课 程 的 学 生 应 该 具 有 微 积 分 及 代 数 基 本 知 识 三 教 学 目 的 与 要 求 通 过 线 性 代 数 的 教 学, 使 学 生 了 解 和 掌 握 行 列 式 矩 阵 线 性 方 程 组 二 次 型 等 基 本 理 论 和 基 本 知 识, 并 具 有 熟 练 的 矩 阵 运 算 能 力 和 用 矩 阵 方 法 解 决 实 际 问 题 能 力, 同 时 使 学 生 的 抽 象 思 维 能 力 和 数 学 建 模 能 力 受 到 一 定 的 训 练 四 教 学 内 容 与 安 排 ( 章 讲 或 编 的 目 录 用 黑 体 / 小 四 ) ( 其 余 用 宋 体 / 五 号 ) 第 一 章 行 列 式 教 学 要 点 : 通 过 本 章 教 学 使 学 生 较 熟 练 地 掌 握 二 阶 三 阶 行 列 式 的 概 念 与 计 算,n 阶 行 列 式 的 概 念 与 性 质 展 开 定 理, 克 莱 姆 法 则 1 了 解 行 列 式 的 概 念, 理 解 行 列 式 的 定 义 与 性 质 2 会 应 用 行 列 式 的 性 质 和 行 列 式 的 展 开 定 理 计 算 行 列 式 3 理 解 克 莱 姆 法 则 4 会 应 用 克 莱 姆 法 则 解 二 三 元 线 性 方 程 组 教 学 时 数 :6 学 时 教 学 内 容 : 第 一 节 二 阶 三 阶 行 列 式 ( 定 义 展 开 计 算 等 ) 第 二 节 n 阶 行 列 式 一 排 列 与 逆 序 二 n 阶 行 列 式 的 定 义 及 一 些 特 殊 的 n 阶 行 列 式 计 算 第 三 节 行 列 式 性 质 及 利 用 行 列 式 性 质 计 算 行 列 式 第 四 节 行 列 式 按 行 ( 列 ) 展 开 一 行 列 式 按 某 行 ( 列 ) 展 开 二 行 列 式 按 某 k 行 ( 列 ) 展 开 第 五 节 克 莱 姆 法 则 ( 解 线 性 方 程 组 方 程 组 解 情 况 讨 论 ) 第 二 章 矩 阵 教 学 要 点 : 通 过 本 章 教 学 使 学 生 较 熟 练 地 掌 握 矩 阵 的 概 念 性 质 运 算, 几 种 特 殊 的 矩 阵, 逆 矩 阵, 矩 阵 的 秩, 矩 阵 的 初 等 变 换 等 基 本 知 识 1 理 解 矩 阵 的 概 念, 了 解 单 位 矩 阵 对 角 矩 阵 上 ( 下 ) 三 角 矩 阵 对 称 矩 阵 与 反 对 称 矩 阵, 以 及 它 们 的 性 质 2 熟 练 掌 握 矩 阵 的 线 性 运 算 乘 法 转 置, 以 及 它 们 的 运 算 规 律, 了 解 方 阵 的 幂 方 阵 乘 积 的 行 列 式 3 理 解 逆 矩 阵 的 概 念, 掌 握 逆 矩 阵 的 性 质, 以 及 矩 阵 可 逆 的 充 要 条 件 4 熟 练 掌 握 矩 阵 的 初 等 变 换, 理 解 矩 阵 秩 的 概 念, 熟 练 掌 握 用 行 初 等 变 换 求 逆 矩 阵 及 矩 阵 秩 的 方 法 教 学 时 数 :10 学 时 教 学 内 容 : 第 一 节 矩 阵 的 概 念 第 二 节 矩 阵 的 运 算 一 矩 阵 的 加 法 和 数 与 矩 阵 的 乘 法 二 矩 阵 的 乘 法 ( 定 义 及 运 算 律 ) 三 矩 阵 的 转 置 ( 定 义 及 性 质 ) 四 方 阵 的 幂 第 三 节 几 种 特 殊 的 矩 阵 一 对 角 矩 阵 二 数 量 矩 阵 三 单 位 矩 阵 四 三 角 形 矩 阵 第 四 节 分 块 矩 阵 一 分 块 矩 阵 的 定 义 性 质 及 应 主 要 的 问 题 二 几 种 特 殊 的 分 块 矩 阵 及 有 关 运 算 第 五 节 逆 矩 阵 一 逆 矩 阵 的 定 义 及 其 存 在 的 充 要 条 件 10

11 二 逆 矩 阵 的 计 算 公 式 三 逆 矩 阵 的 性 质 第 六 节 矩 阵 的 初 等 变 换 一 矩 阵 初 等 变 换 的 定 义 及 有 关 定 理 二 用 初 等 变 换 求 逆 矩 阵 的 方 法 第 七 节 矩 阵 的 秩 一 矩 阵 秩 的 定 义 及 其 有 关 性 质 定 理 二 矩 阵 初 等 行 ( 列 ) 变 换 求 矩 阵 秩 的 方 法 第 三 章 线 性 方 程 组 教 学 要 点 : 通 过 本 章 教 学 使 学 生 能 较 好 地 掌 握 线 性 方 程 组 的 消 元 法, 线 性 方 程 组 解 的 结 构,n 维 向 量,n 维 向 量 空 间, 向 量 间 的 线 性 关 系 ( 线 性 组 合 线 性 相 关, 线 性 无 关 ), 向 量 组 的 秩, 向 量 组 的 极 大 无 关 组 等 基 础 知 识 1 会 用 消 元 法 解 方 程 组 2 了 解 n 维 向 量 与 n 维 向 量 空 间 的 概 念, 掌 握 n 维 向 量 的 线 性 运 算 3 了 解 向 量 组 的 线 性 相 关 性 与 线 性 无 关 性, 会 判 断 一 个 向 量 组 是 否 线 性 相 关 4 掌 握 用 初 等 变 换 的 方 法 求 向 量 组 的 极 大 无 关 组 及 向 量 组 的 秩 5 掌 握 用 初 等 变 换 的 方 法 求 方 程 组 通 解 的 方 法 6 了 解 线 性 方 程 组 的 一 般 形 式 与 矩 阵 形 式, 知 道 线 性 方 程 组 有 解 的 判 定 定 理 教 学 时 数 :10 学 时 教 学 内 容 : 第 一 节 线 性 方 程 组 的 消 元 解 法 一 线 性 方 程 组 消 元 解 法 的 一 般 步 骤 二 线 性 方 程 组 解 的 有 关 定 理 第 二 节 n 维 向 量 空 间 一 向 量 及 向 量 空 间 的 定 义 二 向 量 的 线 性 运 算 律 第 三 节 向 量 间 的 线 性 关 系 一 线 性 组 合 ( 定 义 及 有 关 定 理 ) 二 线 性 相 关 与 线 性 无 关 ( 定 义 及 定 理 ) 三 关 于 线 性 组 合 与 线 性 相 关 的 定 理 四 向 量 组 的 秩 ( 向 量 组 的 极 大 无 关 组 与 向 量 组 的 秩 定 义 定 理 初 等 变 换 求 向 量 组 的 极 大 无 关 组 与 秩 的 方 法 ) 第 四 节 线 性 方 程 组 解 的 结 构 一 齐 次 线 性 方 程 组 解 的 结 构 二 非 齐 次 线 性 方 程 组 解 的 结 构 第 四 章 矩 阵 的 特 征 值 教 学 要 点 : 通 过 本 章 教 学 使 学 生 了 解 和 掌 握 矩 阵 的 特 征 值 与 特 征 向 量, 相 似 矩 阵, 实 对 称 矩 阵 的 特 征 值 与 特 征 向 量, 正 交 向 量 组, 正 交 矩 阵 等 知 识 1 理 解 矩 阵 的 特 征 值 与 特 征 向 量 的 概 念, 掌 握 求 特 征 值 与 特 征 向 量 的 方 法, 了 解 特 征 值 与 特 征 向 量 的 性 质 2 理 解 相 似 矩 阵 的 概 念, 了 解 相 似 矩 阵 的 性 质, 知 道 一 个 矩 阵 与 对 角 矩 阵 相 似 的 条 件 3 了 解 正 交 向 量 组 的 概 念, 理 解 正 交 矩 阵 的 概 念, 知 道 正 交 矩 阵 的 性 质 4 掌 握 实 对 称 矩 阵 化 为 对 角 矩 阵 的 方 法 教 学 时 数 :6 学 时 教 学 内 容 : 第 一 节 矩 阵 的 特 征 值 与 特 征 向 量 一 矩 阵 特 征 值 与 特 征 向 量 的 概 念 二 特 征 值 与 特 征 向 量 的 基 本 性 质 定 理 第 二 节 相 似 矩 阵 一 相 似 矩 阵 及 其 性 质 二 n 阶 矩 阵 与 对 角 矩 阵 相 似 的 条 件 第 三 节 实 对 称 矩 阵 的 特 征 值 和 特 征 向 量 一 向 量 内 积 的 定 义 与 性 质 二 正 交 向 量 组 三 正 交 矩 阵 四 实 对 称 矩 阵 的 特 征 值 和 特 征 向 量 第 五 章 二 次 型 教 学 要 点 : 通 过 本 章 教 学 使 学 生 初 步 了 解 二 次 型, 化 二 次 型 为 标 准 形, 二 次 型 的 分 类 等 基 础 知 识 1 理 解 二 次 型 与 二 次 型 的 矩 阵 的 概 念 2 用 初 等 变 换 的 方 法 化 二 次 型 为 标 准 形, 掌 握 用 正 交 变 换 的 方 法 化 二 次 型 为 标 准 形 3 知 道 正 定 二 次 型 的 定 义 与 性 质 教 学 时 数 :4 学 时 教 学 内 容 : 第 一 节 二 次 型 与 对 称 矩 阵 一 二 次 型 及 其 矩 阵 二 线 性 退 换 第 二 节 二 次 型 与 对 称 矩 阵 的 标 准 型 一 用 配 方 法 化 二 次 型 为 标 准 型 二 用 初 等 变 换 法 化 二 次 型 为 标 准 型 三 用 正 交 退 换 法 化 二 次 型 为 标 准 型 第 三 节 二 次 型 与 对 称 矩 阵 的 有 定 性 五 教 学 设 备 和 设 施 11

12 多 媒 体 教 室 黑 板 黑 板 笔 六 课 程 考 核 与 评 估 考 核 方 式 为 闭 卷 考 试 严 格 考 核 学 生 出 勤 情 况, 达 到 学 籍 管 理 规 定 的 旷 课 量 取 消 考 试 资 格 综 合 成 绩 根 据 平 时 成 绩 和 期 末 成 绩 评 定, 平 时 成 绩 占 20%, 期 末 成 绩 占 80% 七 附 录 教 学 参 考 文 献 目 录 教 学 网 络 提 示 1 线 性 代 数, 同 济 大 学 数 学 教 研 室 编, 第 五 版, 上 海 : 同 济 大 学 高 等 教 育 出 版 社, 线 性 代 数 简 明 教 程, 陈 龙 玄 等 主 编, 北 京 : 中 国 科 学 技 术 出 版 社, 线 性 代 数, 居 余 马 等 主 编, 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社, 线 性 代 数 及 应 用, 谢 国 瑞 主 编, 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社, Linear Algebra And Its Application,David C.Lay.1995 制 定 人 : 刘 永 兵 审 核 人 : 刘 永 兵 12

13 工 程 数 学 课 程 考 核 大 纲 一 适 应 对 象 修 读 完 本 课 程 规 定 内 容 的 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 的 学 生 ; 提 出 并 获 准 免 修 本 课 程 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 的 学 生 ; 提 出 并 获 准 副 修 第 二 专 业 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 非 化 学 工 程 与 工 艺 制 药 工 程 专 业 的 学 生 二 考 核 目 的 检 查 学 生 是 否 掌 握 行 列 式 矩 阵 线 性 方 程 组 二 次 型 等 基 本 理 论 和 基 本 知 识, 是 否 具 有 熟 练 的 矩 阵 运 算 能 力 和 用 矩 阵 方 法 解 决 实 际 问 题 能 力, 三 考 核 形 式 与 方 法 闭 卷 考 试 四 课 程 考 核 成 绩 构 成 平 时 作 业 占 10%, 课 堂 考 勤 占 10%, 期 末 考 试 占 占 80% 五 考 核 内 容 与 要 求 第 一 章 行 列 式 考 核 要 求 : 1 行 列 式 1.1 二 阶 三 阶 行 列 式 的 定 义 与 性 质 ( 识 记 ) 2 n 阶 行 列 式 2.1 排 列 与 逆 序 ( 领 会 ) 2.2 n 阶 行 列 式 的 定 义 ( 识 记 ) 3 行 列 式 的 性 质 ( 应 用 ) 4 行 列 式 按 行 ( 列 ) 展 开 ( 应 用 ) 5 克 莱 姆 法 则 ( 应 用 ) 第 二 章 矩 阵 考 核 要 求 : 1 矩 阵 的 概 念 ( 识 记 ) 2 矩 阵 的 运 算 2.1 矩 阵 的 加 法 和 数 与 矩 阵 的 乘 法 ( 应 用 ) 2.2 矩 阵 乘 法 的 定 义 与 运 算 律 ( 应 用 ) 2.3 矩 阵 转 置 的 定 义 与 性 质 ( 领 会 ) 2.4 方 阵 的 幂 ( 识 记 ) 3 几 种 特 殊 的 矩 阵 ( 对 角 矩 阵 数 量 矩 阵 单 位 矩 阵 三 角 形 矩 阵 对 称 矩 阵 反 对 称 矩 阵 )( 应 用 ) 4 分 块 矩 阵 ( 领 会 ) 5 逆 矩 阵 5.1 逆 矩 阵 的 定 义 和 性 质 伴 随 矩 阵 ( 识 记 ) 5.2 逆 矩 阵 的 公 式 求 法 ( 应 用 ) 6 矩 阵 的 初 等 变 换 6.1 矩 阵 初 等 变 换 的 定 义 与 定 理 ( 识 记 ) 6.2 初 等 变 换 求 逆 矩 阵 的 方 法 ( 应 用 ) 7 矩 阵 的 秩 7.1 秩 的 定 义 与 性 质 ( 识 记 ) 7.2 初 等 变 换 求 矩 阵 秩 的 方 法 ( 应 用 ) 第 三 章 线 性 方 程 组 考 核 要 求 : 1. 线 性 方 程 组 的 消 元 解 法 ( 领 会 ) 2. n 维 向 量 定 义 与 向 量 的 运 算 律 ( 应 用 ) 3. 向 量 间 的 线 性 关 系 3.1 线 性 组 合 的 定 义 与 性 质 ( 识 记 ) 3.2 线 性 相 关 与 线 性 无 关 的 定 义 与 性 质 ( 识 记 ) 3.3 判 定 向 量 组 线 性 相 关 与 线 性 无 关 的 定 理 ( 应 用 ) 3.4 向 量 组 的 极 大 无 关 组 与 向 量 组 的 秩 的 求 法 ( 应 用 ) 4. 线 性 方 程 组 解 的 结 构 4.1 齐 次 线 性 方 程 组 的 基 础 解 系 和 结 构 解 的 求 法 ( 应 用 ) 4.2 非 齐 次 线 性 方 程 组 的 基 础 解 系 和 结 构 解 的 求 法 ( 应 用 ) 第 四 章 矩 阵 的 特 征 值 考 核 要 求 : 1 矩 阵 的 特 征 值 与 特 征 向 量 1.1 矩 阵 特 征 值 特 征 向 量 的 定 义 与 性 质 ( 识 记 ) 1.2 矩 阵 特 征 值 与 特 征 向 量 的 求 法 ( 应 用 ) 2 相 似 矩 阵 2.1 相 似 矩 阵 的 定 义 与 性 质 ( 识 记 ) 2.2 n 阶 矩 阵 与 对 角 矩 阵 相 似 的 充 要 条 件 ( 应 用 ) 第 五 章 二 次 型 考 核 要 求 : 3 二 次 型 及 其 矩 阵 的 定 义 ( 识 记 ) 4 用 配 方 法 化 二 次 型 为 标 准 型 ( 应 用 ) 3 用 初 等 变 换 法 化 二 次 型 为 标 准 型 ( 应 用 ) 13

14 六 样 卷 一 选 择 题 ( 总 分 24 分, 每 题 4 分 ) 1.A 是 3 阶 矩 阵 且 =4, 则 等 于 (A) 16. (B) -16 (C) 256. (D) 设 A,B 均 为 n 阶 方 阵, 下 面 结 论 正 确 的 是 (A) 若 A,B 均 可 逆, 则 A+B 可 逆. (B) 若 A,B 均 可 逆, 则 AB 可 逆. (C) 若 A+B 可 逆, 则 A-B 可 逆. (D) 若 A+B 可 逆, 则 A,B 均 可 逆 3. 设 A 是 3 阶 方 阵, 将 A 的 第 1 列 与 第 2 列 交 换 得 B, 再 把 B 的 第 2 列 加 到 第 3 列 得 C, 则 满 足 AQ=C 的 可 逆 矩 阵 Q 为 2. 矩 阵 的 逆 矩 阵 A -1 = 3. 已 知 A 6 =E, 则 A -1 = 4. 设,,,, 则 k= 时, 线 性 相 关 5. 齐 次 线 性 方 程 组 只 有 零 解, 则 k 应 满 足 的 条 件 是 6. 三 阶 方 阵 A 的 特 征 值 为 1,-1,2, 则 B=2A 4-3A 的 特 征 值 为 三 计 算 下 列 行 列 式 ( 总 分 12 分, 每 题 6 分 ) (A). (B). 1. (C). (D) 设 阶 矩 阵 与 等 价, 则 必 须 (A) 当 时,. (B) 当 时,. (C) 当 时,. (D) 当 时,. 5. 设 A,B 都 是 n 阶 非 零 矩 阵, 且 AB=O, 则 R(A) 和 R(B) 的 下 列 结 论 正 确 的 是 (A) 必 有 一 个 等 于 零. (B) 都 小 于 n.. (C ) 一 个 小 于 n, 一 个 等 于 n. (D) 都 等 于 n 6. 设 是 矩 阵 A 的 两 个 不 同 的 特 征 值, 对 应 的 特 征 向 量 分 别 为, 则, 线 性 无 关 的 充 分 必 要 条 件 是 (A). (B). (C). (D). 二 填 空 题 ( 总 分 24 分, 每 题 4 分 ) 1. 若, 则 四 设 有 齐 次 线 性 方 程 组 (10 分 ) 试 问 取 何 值 时, 该 方 程 组 有 非 零 解, 并 求 出 其 通 解 五 已 知,,,, 问 (10 分 ) (1)a,b 取 何 值 时, 不 能 由 线 性 表 示? (2)a,b 取 何 值 时, 可 由 线 性 表 示? 并 写 出 此 表 示 式 六 求 n 阶 矩 阵 的 特 征 值 和 特 征 向 量 (10 分 ) 七 求 一 个 正 交 变 换 使 化 下 列 二 次 型 成 标 准 型 :(10 分 ) 制 定 人 : 刘 永 兵 审 核 人 : 刘 永 兵 14

15 化 学 工 艺 学 课 程 简 介 课 程 名 称 化 学 工 艺 学 英 译 名 称 课 程 代 码 17D D00316 开 设 学 期 六 安 排 学 时 48 赋 予 学 分 3 课 程 类 型 学 科 基 础 课 授 课 教 研 室 化 工 教 研 室 负 责 人 刘 永 兵 开 设 单 位 化 学 化 工 学 院 教 材 名 称 教 材 出 版 信 息 教 材 性 质 考 核 形 式 课 程 成 绩 构 成 化 学 工 艺 学 化 学 工 业 出 版 社,2010 年 9 月 第 2 版, 书 号 :ISBN 部 优 考 查 闭 卷 平 时 成 绩 30 % 期 末 考 核 70% 主 讲 教 师 基 本 情 况 姓 名 性 别 学 历 学 位 职 称 从 教 时 间 武 鹄 男 本 科 学 士 讲 师 1994 课 程 简 介 本 书 介 绍 了 通 用 的 典 型 化 工 过 程 及 生 产 工 艺 详 细 阐 述 了 烃 类 热 裂 解 芳 烃 转 化 合 成 气 制 造 加 氢 与 脱 氢 烃 类 选 择 性 氧 化 羰 基 化 氯 化 聚 合 等 过 程 的 基 本 原 理 反 应 特 点 和 重 要 产 品 的 生 产 工 艺 此 外, 还 介 绍 了 化 学 工 艺 的 基 础 知 识 与 发 展 方 向, 生 物 技 术 合 成 化 学 品 及 绿 色 化 学 化 工 的 基 础 知 识 15

16 化 学 工 艺 学 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 的 基 本 信 息 适 应 对 象 : 化 学 应 用 化 学 化 工 工 艺 课 程 代 码 :41D01325 学 时 分 配 :32 赋 予 学 分 :1.5 先 修 课 程 : 化 工 原 理 物 理 化 学 无 机 化 学 分 析 化 学 后 续 课 程 : 生 产 实 习 化 工 工 艺 学 二 课 程 性 质 与 任 务 应 用 化 学 化 工 工 艺 专 业 限 选 考 查 三 教 学 目 的 与 要 求 通 过 本 课 程 学 习, 使 学 生 初 步 了 解 化 工 仪 表 的 结 构 原 理, 使 用 方 法 了 解 自 动 控 制 原 理 和 基 本 控 制 规 律 四 教 学 内 容 与 安 排 绪 论 1 一 化 工 自 动 化 的 意 义 及 目 的 1 二 化 工 自 动 化 的 发 展 概 况 1 三 化 工 仪 表 及 自 动 化 系 统 的 分 类 2 第 一 篇 化 工 检 测 仪 表 第 一 章 检 测 仪 表 基 本 知 识 5 一 测 量 过 程 与 测 量 误 差 5 二 检 测 仪 表 的 品 质 指 标 6 三 检 测 系 统 中 的 常 见 信 号 类 型 8 四 检 测 系 统 中 信 号 的 传 递 形 式 9 五 检 测 仪 表 与 测 量 方 法 的 分 类 10 六 化 工 检 测 的 发 展 趋 势 10 例 题 分 析 11 习 题 与 思 考 题 13 第 二 章 压 力 检 测 14 第 一 节 压 力 单 位 及 测 压 仪 表 14 第 二 节 弹 性 式 压 力 计 15 一 弹 性 元 件 15 二 弹 簧 管 压 力 表 16 第 三 节 电 气 式 压 力 计 17. 一 应 变 片 式 压 力 传 感 器 17 二 压 阻 式 压 力 传 感 器 18 三 电 容 式 压 力 传 感 器 19 第 四 节 智 能 式 变 送 器 19 一 智 能 变 送 器 的 特 点 20 二 智 能 变 送 器 的 结 构 原 理 20 三 HART375 智 能 终 端 21 第 五 节 压 力 计 的 选 用 及 安 装 26 一 压 力 计 的 选 用 26 二 压 力 计 的 安 装 27 例 题 分 析 28 习 题 与 思 考 题 29 附 录 常 用 弹 簧 管 压 力 表 型 号 与 规 格 30 第 三 章 流 量 检 测 31 第 一 节 差 压 式 流 量 计 31 一 节 流 现 象 与 流 量 基 本 方 程 式 32 二 标 准 节 流 装 置 33 三 差 压 变 送 器 34 四 差 压 式 流 量 计 的 测 量 误 差 35 第 二 节 转 子 流 量 计 37 一 工 作 原 理 37 二 电 远 传 式 转 子 流 量 计 38 第 三 节 漩 涡 流 量 计 39 第 四 节 质 量 流 量 计 40 一 直 接 式 质 量 流 量 计 41 二 补 偿 式 质 量 流 量 计 42 第 五 节 其 他 流 量 计 43 一 靶 式 流 量 计 43 二 椭 圆 齿 轮 流 量 计 43 三 涡 轮 流 量 计 45 四 电 磁 流 量 计 45 例 题 分 析 46 习 题 与 思 考 题 47 第 四 章 物 位 检 测 48 第 一 节 物 位 检 测 的 意 义 及 主 要 类 型 48 第 二 节 差 压 式 液 位 计 49 一 工 作 原 理 49 二 零 点 迁 移 问 题 49 三 用 法 兰 式 差 压 变 送 器 测 量 液 位 50 16

17 第 三 节 其 他 物 位 计 51 一 电 容 式 物 位 计 51 二 核 辐 射 物 位 计 53 三 雷 达 式 液 位 计 54 四 称 重 式 液 罐 计 量 仪 55 例 题 分 析 56 习 题 与 思 考 题 58 第 五 章 温 度 检 测 60 第 一 节 概 述 60 一 测 温 仪 表 的 分 类 60 二 温 度 检 测 的 基 本 原 理 60 第 二 节 热 电 偶 温 度 计 62 一 热 电 偶 62 二 补 偿 导 线 与 冷 端 温 度 补 偿 67 第 三 节 热 电 阻 温 度 计 70 一 测 温 原 理 70 二 常 用 热 电 阻 70 第 四 节 温 度 变 送 器 71 一 电 动 温 度 变 送 器 71 二 一 体 化 温 度 变 送 器 72 三 智 能 式 温 度 变 送 器 72 例 题 分 析 73 习 题 与 思 考 题 75 附 录 一 铂 铑 10- 铂 热 电 偶 分 度 表 75 附 录 二 镍 铬 铜 镍 热 电 偶 分 度 表 78 附 录 三 镍 铬 镍 硅 热 电 偶 分 度 表 78 附 录 四 铂 电 阻 分 度 表 81 附 录 五 铜 电 阻 分 度 表 ( 一 )83 附 录 六 铜 电 阻 分 度 表 ( 二 )84 第 六 章 显 示 仪 表 85 第 一 节 模 拟 式 显 示 仪 表 85 一 自 动 平 衡 电 子 电 位 差 计 85 二 电 子 自 动 平 衡 电 桥 87 第 二 节 数 字 式 显 示 仪 表 89 一 数 字 式 显 示 仪 表 的 原 理 及 其 特 点 89 二 模 数 变 换 器 90 三 电 子 计 数 器 90 四 显 示 器 90 五 数 字 式 显 示 仪 表 的 基 本 组 成 91 第 三 节 新 型 显 示 仪 表 92 一 无 纸 记 录 仪 92 二 虚 拟 显 示 仪 表 93 例 题 分 析 94 习 题 与 思 考 题 94 第 二 篇 化 工 自 动 化 基 础 第 七 章 自 动 控 制 系 统 概 述 96 第 一 节 自 动 控 制 系 统 的 组 成 96 第 二 节 自 动 控 制 系 统 的 方 块 图 98 一 信 号 和 变 量 98 二 自 动 控 制 系 统 方 块 图 99 三 反 馈 100 四 自 动 控 制 系 统 的 分 类 101 第 三 节 过 渡 过 程 和 品 质 指 标 101 一 控 制 系 统 的 静 态 与 动 态 101 二 控 制 系 统 的 过 渡 过 程 102 三 控 制 系 统 的 控 制 指 标 104 四 影 响 控 制 指 标 的 主 要 因 素 106 第 四 节 工 艺 管 道 及 控 制 流 程 图 107 一 图 形 符 号 107 二 字 母 代 号 108 三 仪 表 位 号 108 例 题 分 析 109 习 题 与 思 考 题 110 第 八 章 对 象 特 性 和 建 模 112 第 一 节 数 学 模 型 及 描 述 方 法 112 一 被 控 对 象 数 学 模 型 112 二 数 学 模 型 的 主 要 形 式 113 第 二 节 机 理 建 模 115 一 一 阶 对 象 115 二 积 分 对 象 117 三 时 滞 对 象 118 第 三 节 描 述 对 象 特 性 的 参 数 119 一 放 大 系 数 K119 二 时 间 常 数 T121 三 滞 后 时 间 τ123 第 四 节 实 测 建 模 124 例 题 分 析 126 习 题 与 思 考 题 127 第 九 章 基 本 控 制 规 律 128 第 一 节 位 式 控 制 128 一 双 位 控 制 128 二 具 有 中 间 区 的 双 位 控 制 129 三 多 位 控 制 130 第 二 节 比 例 控 制

18 一 比 例 控 制 规 律 及 其 特 点 131 二 比 例 度 及 其 对 控 制 过 程 的 影 响 132 第 三 节 积 分 控 制 135 一 积 分 控 制 规 律 及 其 特 点 135 二 比 例 积 分 控 制 规 律 与 积 分 时 间 136 三 积 分 时 间 对 系 统 过 渡 过 程 的 影 响 137 第 四 节 微 分 控 制 138 一 微 分 控 制 规 律 及 其 特 点 138 二 实 际 的 微 分 控 制 规 律 及 微 分 时 间 139 三 比 例 微 分 控 制 系 统 的 过 渡 过 程 140 四 比 例 积 分 微 分 控 制 141 例 题 分 析 142 习 题 与 思 考 题 143 第 十 章 控 制 器 145 第 一 节 模 拟 式 控 制 器 145 一 概 述 145 二 DDZ Ⅲ 型 电 动 调 节 器 145 第 二 节 数 字 式 控 制 器 147 一 数 字 式 控 制 器 的 主 要 特 点 148 二 数 字 式 控 制 器 的 基 本 构 成 148 三 KMM 型 可 编 程 序 调 节 器 150 四 C3000 数 字 控 制 器 151 例 题 分 析 160 习 题 与 思 考 题 160 第 十 一 章 执 行 器 162 第 一 节 气 动 执 行 器 163 一 气 动 执 行 器 的 组 成 与 分 类 163 二 控 制 阀 的 流 量 特 性 165 三 控 制 阀 的 选 择 169 四 控 制 阀 的 安 装 和 维 护 171 第 二 节 阀 门 定 位 器 与 电 气 转 换 器 171 一 电 气 阀 门 定 位 器 172 二 智 能 式 阀 门 定 位 器 172 三 电 气 转 换 器 173 第 三 节 电 动 执 行 器 173 一 概 述 174 二 角 行 程 电 动 执 行 机 构 174 三 直 行 程 电 动 执 行 机 构 175 例 题 分 析 175 习 题 与 思 考 题 175 第 十 二 章 简 单 控 制 系 统 176 第 一 节 概 述 176 第 二 节 被 控 变 量 的 选 择 177 第 三 节 操 纵 变 量 的 选 择 179 第 四 节 控 制 器 控 制 规 律 的 选 择 及 参 数 整 定 180 一 控 制 规 律 的 选 择 180 二 控 制 器 参 数 的 工 程 整 定 180 第 五 节 控 制 系 统 的 投 运 及 操 作 中 的 常 见 问 题 184 一 控 制 系 统 的 投 运 184 二 控 制 系 统 操 作 中 的 常 见 问 题 186 例 题 分 析 189 习 题 与 思 考 题 190 五 教 学 设 备 和 设 施 多 媒 体 授 课 制 定 人 : 武 鹄 审 核 人 : 刘 永 兵 18

19 化 学 工 艺 学 课 程 考 核 大 纲 一 适 应 对 象 修 读 完 本 课 程 规 定 内 容 的 应 用 化 学 化 工 工 艺 专 业 的 学 生 ; 提 出 并 获 准 免 修 本 课 程 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 化 工 工 艺 专 业 的 学 生 ; 提 出 并 获 准 副 修 第 二 专 业 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 非 化 工 工 艺 专 业 的 学 生 二 考 核 目 的 通 过 考 试, 使 学 生 初 步 了 解 化 工 生 产 过 程, 掌 握 生 产 原 理, 设 备 结 构, 主 要 工 艺 参 数 三 考 核 形 式 与 方 法 闭 卷 四 课 程 考 核 成 绩 构 成 平 时 成 绩 30%, 考 试 成 就 70% 五 考 核 内 容 与 要 求 六 样 卷 化 学 化 工 学 院 化 学 工 艺 学 课 程 考 试 试 题 A 卷 一 填 空 题 ( 每 空 1 分 共 20 分 ) 1 硫 酸 生 产 所 采 用 的 主 要 原 料 是 ( ), 在 其 生 产 过 程 中 排 放 的 尾 气 我 们 主 要 采 用 ( ) 和 ( ) 两 种 方 法 来 处 理 2 在 合 成 氨 工 业 中, 脱 硫 的 方 法 分 为 ( ) 和 ( ), 而 脱 碳 则 分 为 ( ) 和 ( ) 两 类 3 纯 碱 生 产 方 法 主 要 有 ( )( ) 两 种 4 工 业 纯 碱 按 颗 粒 大 小, 堆 积 密 度 的 不 同, 可 分 为 ( ) ( ) ( ) 5 石 油 被 称 为 ( ), 按 化 学 特 征 分 类 法, 原 油 大 体 可 分 为 ( ) ( ) 和 ( ) 三 大 类 而 其 加 工 产 品 主 要 有 ( ) ( ) ( ) ( ) 二 名 词 解 释 ( 每 题 4 分 共 20 分 ) 1 催 化 裂 化 2 酸 雾 3 复 合 肥 料 4 联 碱 法 5 平 行 顺 序 反 应 三 简 答 题 ( 每 题 6 分 共 36 分 ) 1 硫 酸 生 产 过 程 中, 炉 气 的 净 化 方 法 有 哪 几 种? 试 阐 述 各 净 化 设 备 的 作 用 并 比 较 其 净 化 指 标 2 变 换 反 应 CO+H2O CO2+H2 中, 反 应 前 后 体 积 无 变 化, 生 产 中 为 什 么 要 加 压? 3 原 油 中 的 主 要 成 分 是 什 么? 什 么 是 原 油 的 一 次 加 工 二 次 加 工 和 三 次 加 工? 常 压 减 压 蒸 馏 的 作 用 是 什 么? 4 比 较 合 成 氨 生 产 原 料 的 气 体 液 体 和 固 体 原 料 的 生 产 流 程 有 合 不 同, 为 什 么 固 体 燃 料 气 化 法 会 是 间 歇 过 程? 5 试 解 释 在 合 成 氨 生 产 过 程 中 为 什 么 要 保 证 合 成 气 中 N2 和 H2 接 近 1 :3, 是 通 过 怎 样 的 途 径 来 实 现 的 6 试 比 较 煤 间 歇 法 制 半 水 煤 气 与 硫 铁 矿 沸 腾 焙 烧 制 二 氧 化 硫 炉 气 的 主 要 不 同 四 下 图 为 氨 碱 法 生 产 纯 碱 的 工 艺 流 程 图, 试 看 图 回 答 问 题 (24 分 ) 1 试 用 方 框 图 表 示 其 工 艺 过 程 2 按 图 解 释 纯 碱 制 备 的 整 个 过 程 并 结 合 一 些 主 要 的 工 艺 指 标 详 细 分 析 碳 酸 氢 钠 的 结 晶 以 及 氨 的 回 收 利 用 两 个 环 节 3 为 什 么 在 碳 化 工 段 中 常 采 用 塔 组 进 行 多 塔 生 产 操 作 4 比 较 氨 碱 法 和 联 碱 法 的 优 缺 点 制 定 人 : 武 鹄 审 核 人 : 刘 永 兵 19

20 化 工 过 程 开 发 课 程 简 介 课 程 名 称 英 译 名 称 化 学 过 程 开 发 Chemical Engineering Process Development 课 程 代 码 18D00726 开 设 学 期 六 安 排 学 时 28 赋 予 学 分 1.5 课 程 类 型 公 共 基 础 课 学 科 基 础 课 专 业 课 人 文 科 技 素 质 课 必 修 课 选 修 课 授 课 教 研 室 工 程 教 研 室 教 研 室 负 责 人 刘 永 兵 开 设 单 位 化 学 化 工 学 院 教 材 名 称 化 工 过 程 开 发 概 要 ( 第 二 版 ) 教 材 出 版 信 息 高 等 教 育 出 版 社 出 版 社,2002 年 4 月 第 2 版, 书 号 :ISBN 教 材 性 质 部 优 省 优 部 级 规 划 省 级 规 划 自 编 其 他 考 核 形 式 考 试 考 查 开 卷 闭 卷 课 程 设 计 学 期 论 文 其 他 课 程 成 绩 构 成 平 时 成 绩 30 % 期 末 考 核 70 % 主 讲 教 师 基 本 情 况 姓 名 性 别 学 历 学 位 职 称 从 教 时 间 罗 北 平 男 博 士 博 士 教 授 1985 年 7 月 课 程 简 介 化 工 过 程 开 发 是 研 究 从 实 验 室 研 究 成 果 过 渡 到 工 业 规 模 生 产 装 置 的 一 门 工 程 技 术 科 学, 其 着 重 解 决 开 发 放 大 设 计 等 工 程 技 术 问 题, 主 要 阐 述 化 工 过 程 开 发 的 内 容 步 骤 和 有 关 概 念 ; 讲 述 如 何 进 行 概 念 设 计 基 础 设 计 和 工 程 设 计 ; 讲 述 过 程 开 发 放 大 方 法 和 试 验 研 究 方 法 实 验 设 计 及 数 据 处 理 ; 讲 述 技 术 经 济 评 价 的 思 想 内 容 和 方 法, 以 及 开 放 项 目 的 选 题 和 立 项, 调 研 和 预 测 方 法, 开 发 成 果 及 技 术 转 让 等 通 过 本 课 程 学 习 使 学 生 比 较 系 统 地 了 解 化 工 产 品 从 实 验 室 到 工 业 生 产 的 开 发 程 序 及 全 过 程, 加 强 学 生 对 基 础 知 识 和 应 用 之 间 的 渠 道 有 清 晰 的 概 念 和 认 识, 掌 握 技 术 开 发 的 思 维 方 法, 训 练 和 培 养 学 生 从 事 应 用 与 开 发 研 究 的 能 力, 使 学 生 为 进 入 社 会, 开 展 工 作 做 好 准 备 20

21 化 工 过 程 开 发 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 的 基 本 信 息 适 应 对 象 : 应 用 化 学 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 四 年 制 本 科 学 生 课 程 代 码 :18D00726 学 时 分 配 :28 赋 予 学 分 :1.5 先 修 课 程 : 化 工 原 理, 化 工 热 力 学, 化 学 反 应 工 程, 化 工 工 艺 学, 化 工 过 程 与 设 备 后 续 课 程 : 化 工 设 计, 化 工 系 统 工 程 二 课 程 性 质 与 任 务 化 工 过 程 开 发 是 化 学 工 程 学 科 的 一 个 分 支, 是 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 四 年 制 本 科 学 生 的 必 修 课 之 一, 是 一 门 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 重 要 的 专 业 课 程 化 工 过 程 开 发 是 研 究 概 念 的 形 成, 涉 及 从 实 验 室 研 究 成 果 过 渡 到 工 业 规 模 生 产 装 置 的 一 门 工 程 技 术 科 学, 其 着 重 解 决 开 发 放 大 设 计 等 工 程 技 术 问 题 本 课 程 主 要 阐 述 化 工 过 程 开 发 的 内 容 步 骤 和 有 关 概 念 ; 过 程 开 发 放 大 方 法 和 试 验 研 究 方 法 实 验 设 计 及 据 处 理 技 术 经 济 评 价 的 思 想 内 容 和 方 法 ; 以 及 开 放 项 目 的 选 题 和 立 项, 调 研 和 预 测 方 法, 开 发 成 果 及 技 术 转 让 等 三 教 学 目 的 与 要 求 1. 教 学 目 的 通 过 本 课 程 学 习 使 学 生 比 较 系 统 地 了 解 化 工 产 品 从 实 验 室 到 工 业 生 产 的 开 发 程 序 及 全 过 程, 加 强 学 生 对 基 础 知 识 和 应 用 之 间 的 渠 道 有 清 晰 的 概 念 和 认 识, 掌 握 技 术 开 发 的 思 维 方 法, 提 高 学 生 科 学 研 究 能 力 与 工 程 开 发 能 力, 使 学 生 为 进 入 社 会, 开 展 工 作 做 好 准 备 2. 教 学 要 求 通 过 本 课 程 的 学 习, 让 学 生 达 到 以 下 要 求 : 了 解 掌 握 化 工 过 程 开 发 的 基 本 观 点 和 基 本 内 容, 以 及 化 工 过 程 开 发 的 各 个 环 节 和 步 骤 ; 掌 握 小 试 开 发 的 研 究 实 验 方 法 和 中 试 放 大 的 基 本 方 法 ; 了 解 和 掌 握 技 术 经 济 评 价 的 思 想 内 容 和 方 法 ; 了 解 化 工 工 艺 设 计 的 基 本 知 识 四 教 学 内 容 与 安 排 第 一 章 概 述 (2 学 时 ) 1.1 化 工 过 程 开 发 的 内 容 1.2 化 工 过 程 开 发 的 重 要 性 必 要 性 和 艰 巨 性 1.3 开 发 研 究 的 选 题 和 立 项 研 究 课 题 的 性 质 和 来 源 选 题 立 项 的 条 件 和 原 则 市 场 调 研 技 术 经 济 资 料 立 项 报 告 1.4 放 大 程 度 和 开 发 周 期 第 二 章 化 工 过 程 开 发 步 骤 (6 学 时 ) 2.1 化 工 过 程 开 发 的 步 骤 化 工 过 程 开 发 程 序 工 程 开 发 研 究 2.2 基 础 开 发 研 究 基 础 开 发 研 究 的 内 容 基 础 开 发 研 究 与 传 统 小 试 的 区 别 2.3 概 念 设 计 与 初 步 评 价 2.4 中 间 试 验 中 试 的 必 要 性 和 任 务 建 立 中 试 装 置 的 原 则 基 础 开 发 研 究 与 中 试 的 关 系 2.5 基 础 设 计 与 最 终 评 价 2.6 工 程 设 计 和 建 立 生 产 装 置 第 三 章 化 工 过 程 放 大 方 法 (4 学 时 ) 3.1 经 验 放 大 法 研 究 方 法 特 征 3.2 数 学 模 型 法 数 学 模 型 研 究 方 法 特 征 3.3 部 分 解 析 法 研 究 方 法 研 究 步 骤 特 征 3.4 相 似 放 大 法 研 究 方 法 特 征 数 量 放 大 法 和 比 例 放 大 法 21

22 第 四 章 实 验 (4 学 时 ) 4.1 试 验 工 作 程 序 4.2 预 试 验 认 识 试 验 析 因 试 验 鉴 别 试 验 4.3 系 统 试 验 4.3 模 型 试 验 冷 模 试 验 热 模 试 验 4.4 中 间 工 厂 试 验 第 五 章 试 验 设 计 与 数 据 处 理 (6 学 时 ) 5.1 试 验 设 计 的 基 本 概 念 试 验 设 计 及 名 词 概 念 试 验 设 计 的 基 本 原 则 5.2 简 单 试 验 设 计 5.3 单 因 素 试 验 设 计 均 分 法 优 选 法 5.4 正 交 试 验 设 计 正 交 试 验 设 计 简 介 正 交 试 验 结 果 的 分 析 5.5 均 匀 试 验 设 计 5.6 试 验 数 据 处 理 试 验 数 据 的 表 达 方 式 试 验 数 据 的 分 析 处 理 第 六 章 化 工 过 程 的 设 计 (2 学 时 ) 6.1 化 学 反 应 过 程 的 分 析 6.2 分 离 过 程 分 析 6.3 能 量 换 热 过 程 分 析 6.4 工 艺 过 程 分 析 与 整 合 第 七 章 化 工 过 程 开 发 过 程 中 的 技 术 经 济 评 价 (2 学 时 ) 6.1 技 术 经 济 评 价 标 准 与 方 法 6.2 工 艺 技 术 评 价 原 来 路 线 评 价 原 则 工 艺 技 术 路 线 评 价 原 则 技 术 可 靠 性 的 评 价 6.4 经 济 分 析 与 评 价 6.5 经 济 技 术 评 价 报 告 第 八 章 化 工 过 程 开 发 中 的 安 全 与 环 保 (1 学 时 ) 7.1 化 工 过 程 开 发 中 的 安 全 问 题 7.2 对 环 境 影 响 的 评 价 第 九 章 化 工 过 程 开 发 成 果 及 技 术 转 让 (1 学 时 ) 8.1 技 术 成 果 鉴 定 8.2 专 利 8.3 技 术 的 转 让 和 技 术 合 同 五 教 学 设 备 和 设 施 教 室, 黑 板, 投 影 仪, 多 媒 体 电 脑 六 课 程 考 核 与 评 估 学 期 论 文 ; 期 末 学 期 论 文 成 绩 占 70%, 平 时 成 绩 及 考 勤 占 30% 七 附 录 教 学 参 考 文 献 目 录 武 汉 大 学 主 编, 化 工 过 程 开 发 概 要 ( 第 二 版 ), 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,2002 陈 声 宗 主 编, 化 工 过 程 开 发 与 设 计, 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社,2005 张 浩 勤 等 主 编, 化 工 过 程 开 发 与 设 计, 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社,2004 黄 英, 王 艳 丽, 化 工 过 程 开 发 与 设 计, 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社,2008 教 学 网 络 提 示 制 定 人 : 罗 北 平 审 核 人 : 刘 永 兵 22

23 化 工 过 程 开 发 课 程 考 核 大 纲 一 适 应 对 象 修 读 完 本 课 程 规 定 内 容 的 应 用 化 学 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 四 年 制 本 科 学 生 ; 提 出 并 获 准 免 修 本 课 程 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 四 年 制 本 科 学 生 ; 提 出 并 获 准 副 修 第 二 专 业 申 请 进 行 课 程 水 平 考 核 的 非 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 本 科 学 生 二 考 核 目 的 考 核 学 生 对 本 课 程 基 本 知 识 概 念 理 论 和 原 理 的 掌 握 情 况, 考 核 学 生 对 化 工 过 程 开 发 的 过 程 和 方 法 理 解 和 掌 握 情 况, 考 核 学 生 对 基 础 知 识 和 应 用 之 间 的 概 念 和 认 识, 考 核 学 生 对 掌 握 技 术 开 发 的 思 维 方 法 情 况, 了 解 学 生 科 学 研 究 能 力 与 工 程 开 发 能 力 的 情 况 三 考 核 形 式 与 方 法 学 期 论 文 四 课 程 考 核 成 绩 构 成 平 时 成 绩 及 考 勤 占 30%, 期 末 学 期 论 文 成 绩 占 70% 五 考 核 内 容 与 要 求 列 出 了 考 试 内 容 及 考 试 目 标, 考 核 内 容 按 教 材 章 节 顺 序, 其 中 包 括 各 章 节 知 识 点 ( 即 考 点 ) 考 点 后 面 列 出 具 体 的 考 核 目 标 要 求, 以 A B C 代 表 考 试 目 标 的 三 个 层 次, 即 认 识 与 记 忆 (A) 理 解 与 判 断 (B) 掌 握 与 应 用 (C) 考 试 内 容 ( 考 点 ) 考 试 目 标 第 一 章 概 述 化 工 过 程 开 发 的 内 容 A 化 工 过 程 开 发 的 重 要 性 必 要 性 和 艰 巨 性 A B 开 发 研 究 的 选 题 和 立 项 A B 第 二 章 化 工 过 程 开 发 步 骤 化 工 过 程 开 发 的 步 骤 A B 工 程 开 发 研 究 A B 基 础 开 发 研 究 的 内 容 A B 概 念 设 计 与 初 步 评 价 A B C 中 试 的 必 要 性 和 任 务 A B 建 立 中 试 装 置 的 原 则 A B C 基 础 开 发 研 究 与 中 试 的 关 系 A B 基 础 设 计 A B C 最 终 评 价 A B C 第 三 章 化 工 过 程 放 大 方 法 经 验 放 大 法 A B C 数 学 模 型 法 A B C 部 分 解 析 法 A 相 似 放 大 法 A 第 四 章 实 验 预 试 验 A B C 系 统 试 验 A B C 冷 模 试 验 A B C 热 模 试 验 A B 中 间 工 厂 试 验 A B C 第 五 章 实 验 设 计 与 数 据 处 理 简 单 实 验 设 计 A B C 单 因 素 实 验 优 先 法 A B C 正 交 试 验 设 计 A B C 均 匀 实 验 设 计 A 试 验 数 据 处 理 与 分 析 A B C 第 六 章 化 工 过 程 的 设 计 2 学 时 6.1 化 学 反 应 过 程 的 分 析 A B C 6.2 分 离 过 程 分 析 A B C 6.3 能 量 换 热 过 程 分 析 A B C 6.4 工 艺 过 程 分 析 与 整 合 A B C 第 七 章 化 工 过 程 开 发 过 程 中 的 技 术 经 济 评 价 技 术 经 济 评 价 标 准 和 方 法 A B 工 艺 技 术 评 价 A B C 经 济 分 析 与 评 价 A B C 第 八 章 化 工 过 程 开 发 成 果 及 技 术 转 让 成 果 鉴 定 A B 专 利 A B 技 术 转 让 A B 技 术 合 同 A B 第 九 章 化 工 过 程 开 发 中 的 安 全 与 环 保 安 全 问 题 A B 环 境 影 响 的 评 价 A B 六 样 卷 制 定 人 : 罗 北 平 审 核 人 : 刘 永 兵 23

24 化 工 原 理 课 程 简 介 课 程 名 称 英 译 名 称 化 工 原 理 Unit Operations Of Chemical Engineering 课 程 代 码 17D00814 开 设 学 期 四 安 排 学 时 72 赋 予 学 分 3 课 程 类 型 公 共 基 础 课 学 科 基 础 课 专 业 课 人 文 科 技 素 质 课 必 修 课 选 修 课 授 课 教 研 室 工 程 教 研 室 教 研 室 负 责 人 刘 永 兵 开 设 单 位 化 学 化 工 学 院 教 材 名 称 教 材 出 版 信 息 化 工 原 理 天 津 大 学 出 版 社,2005 年 1 月 第 1 版, 书 号 :ISBN 教 材 性 质 部 优 省 优 部 级 规 划 省 级 规 划 自 编 其 他 考 核 形 式 考 试 考 查 开 卷 闭 卷 课 程 设 计 学 期 论 文 其 他 课 程 成 绩 构 成 平 时 成 绩 30% 期 末 考 核 70% 主 讲 教 师 基 本 情 况 姓 名 性 别 学 历 学 位 职 称 从 教 时 间 黄 燕 女 研 究 生 博 士 副 教 授 1985 王 国 祥 男 研 究 生 博 士 副 教 授 1996 武 鹄 男 本 科 学 士 讲 师 1996 课 程 简 介 化 工 原 理 是 化 工 类 及 相 近 专 业 的 一 门 主 干 课, 是 基 础 课 与 专 业 课 的 桥 梁, 是 必 修 的 一 门 主 要 技 术 基 础 课 程 它 是 综 合 运 用 所 学 数 学 物 理 化 学 等 基 础 知 识, 分 析 和 解 决 化 工 生 产 中 各 种 物 理 过 程 的 工 程 学 科 其 教 学 内 容 是 以 化 工 生 产 中 的 物 理 加 工 过 程 为 背 景, 研 究 若 干 化 工 单 元 操 作 ( 流 体 流 动 传 热 吸 收 蒸 馏 机 械 分 离 吸 附 等 ) 的 基 本 原 理 单 元 操 作 的 典 型 设 备 构 造 设 备 操 作 特 性 过 程 和 设 备 的 设 计 与 计 算 设 备 的 选 择 与 改 造 研 究 问 题 的 方 法 等 化 工 原 理 属 工 程 科 学, 教 学 特 点 是 强 调 工 程 观 点, 强 化 对 化 工 过 程 定 量 计 算 定 性 分 析 及 设 计 能 力 的 训 练, 重 视 理 论 和 实 际 相 结 合, 培 养 和 提 高 学 生 认 识 问 题 分 析 问 题 及 解 决 问 题 的 能 力 化 工 原 理 要 解 决 的 不 仅 仅 是 过 程 的 基 本 规 律, 而 是 复 杂 的 真 实 的 生 产 过 程, 它 是 用 自 然 科 学 的 原 理 考 察 解 释 和 处 理 工 程 实 际 问 题, 其 研 究 方 法 有 两 类, 一 是 理 论 解 析, 二 是 在 理 论 指 导 下 的 实 验 研 究 法 24

25 化 工 原 理 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 的 基 本 信 息 适 应 对 象 : 制 药 工 程 生 物 工 程 应 用 化 学 化 学 工 程 与 工 艺 化 学 课 程 代 码 :17D00814 学 时 分 配 :72 赋 予 学 分 :3 先 修 课 程 : 高 等 数 学 物 理 物 理 化 学 后 续 课 程 : 化 工 单 元 过 程 与 设 备 课 程 设 计 化 工 原 理 实 验 课 程 设 计 二 课 程 的 性 质 与 任 务 本 课 程 是 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 的 一 门 技 术 基 础 课 书, 属 工 程 学 科, 具 有 工 程 性 和 应 用 性 本 课 程 的 任 务, 是 使 学 生 掌 握 化 工 流 体 力 学 传 热 学 及 传 质 过 程 等 单 元 操 作 的 基 本 概 念 基 本 理 论 和 基 本 规 律 ; 掌 握 分 析 计 算 方 法, 并 能 进 行 过 程 的 选 择 设 备 工 艺 尺 寸 的 计 算 及 设 备 的 选 型 计 算 ; 掌 握 强 化 过 程 的 途 径, 培 养 学 生 分 析 解 决 工 程 实 际 问 题 能 力 同 时 使 学 生 得 到 一 定 的 实 验 技 能 的 训 练, 为 学 习 专 业 课 打 好 基 础 三 教 学 目 的 与 要 求 通 过 本 课 程 的 学 习 使 学 生 牢 固 掌 握 " 单 元 操 作 " 的 基 础 理 论 初 步 掌 握 化 工 过 程 的 开 发 设 计 与 操 作 的 有 关 方 法 同 时 还 要 培 养 学 生 学 会 从 工 程 实 际 出 发 运 用 工 程 观 点 从 多 种 角 度 尤 其 是 经 济 角 度 考 虑 技 术 问 题 培 养 学 生 分 析 问 题 和 解 决 问 题 的 能 力 理 论 和 实 际 相 结 合 的 能 力 四 教 学 内 容 与 安 排 绪 论 化 工 原 理 课 程 的 性 质 研 究 对 象 任 务 与 基 本 内 容 ; 本 课 程 的 特 点 及 学 习 方 法 ; 因 次 单 位 制 和 单 位 换 算 ; 物 料 衡 算 与 能 量 衡 算 第 一 章 流 体 流 动 教 学 内 容 : 1 流 体 性 质 及 作 用 在 流 体 上 的 力 连 续 介 质 的 概 念 ; 流 体 的 密 度 ; 流 体 的 可 压 缩 与 不 可 压 缩 ; 流 体 的 粘 度 与 牛 顿 粘 性 定 律 ; 牛 顿 型 流 体 和 非 牛 顿 型 流 体 ; 作 用 于 流 体 上 的 体 积 力 和 表 面 力 ; 理 想 流 体 和 实 际 流 体 2 流 体 静 力 学 流 体 的 静 压 强 及 特 性 ; 压 强 表 示 方 法 ; 等 压 面 概 念 ; 流 体 静 力 学 基 本 方 程 式 ; 流 体 静 力 学 基 本 程 式 的 应 用 -- 压 强 压 差 的 测 定 液 封 高 度 计 算 等 3 流 体 动 力 学 流 体 的 流 量 和 流 速 ; 定 态 与 非 定 态 流 动 ; 流 体 流 动 的 物 料 平 衡 -- 连 续 性 方 程 式 ; 流 体 流 动 的 能 量 平 衡 -- 柏 努 利 方 程 式 ; 柏 努 利 方 程 式 的 能 量 意 义 及 应 用 4 流 体 在 管 内 的 流 动 阻 力 流 体 流 动 类 型 -- 层 流 和 湍 流 ; 流 动 类 型 的 判 据 -- 雷 诺 准 数 ; 边 界 层 的 概 念 ; 流 体 在 圆 形 直 管 内 的 流 动 阻 力 通 式 ; 层 流 时 的 速 度 分 布 与 摩 擦 系 数 ; 湍 流 时 的 速 度 分 布 与 摩 擦 系 数 ; 因 次 分 析 与 实 验 相 结 合 的 方 法 ; 非 圆 形 管 内 的 流 动 阻 力 ; 局 部 阻 力 计 算 的 当 量 长 度 法 和 阻 力 系 数 法 ; 减 少 局 部 阻 力 的 措 施 5 管 路 计 算 简 单 管 路 的 设 计 型 和 操 作 型 计 算 ; 复 杂 管 路 -- 分 支 管 路 和 并 联 路 的 特 点 及 计 算 6 流 量 测 量 测 速 管 孔 板 流 量 计 文 秋 里 流 量 计 转 子 流 量 计 等 第 二 章 流 体 输 送 设 备 教 学 内 容 : 液 体 输 送 设 备 1 离 心 泵 离 心 泵 的 主 要 部 件 构 造 和 工 作 原 理 ; 简 介 离 心 泵 的 基 本 方 程 式 ; 离 心 泵 的 主 要 性 能 参 数 和 特 性 曲 线 ; 离 心 泵 性 能 的 改 变 与 换 算 ; 汽 蚀 现 象 与 离 心 泵 安 装 高 度 ; 离 心 泵 工 作 点 和 流 量 调 节 ; 离 心 泵 的 串 联 和 并 联 操 作 ; 离 心 泵 的 类 型 和 选 择 2 其 它 类 型 泵 : 往 复 泵 旋 转 泵 计 量 泵 旋 涡 泵 气 体 输 送 和 压 缩 设 备 1 离 心 式 通 风 机 鼓 风 机 和 压 缩 机 ; 2 旋 转 鼓 风 机 压 缩 机 ; 3 往 复 式 压 缩 机 ; 4 真 空 泵 第 三 章 非 均 相 物 系 的 分 离 教 学 内 容 : 1 重 力 沉 降 球 形 颗 粒 自 由 沉 降 速 度 方 程 式 ; 颗 粒 沉 降 阻 力 系 数 与 雷 诺 数 的 关 系 式 和 关 系 曲 线 ; 不 同 流 动 类 型 下 的 沉 降 速 度 方 程 式 ; 非 球 形 颗 粒 的 沉 降 速 度 ; 沉 降 速 度 的 应 用 ; 降 尘 室 的 生 产 能 力 ; 沉 聚 过 程 ; 沉 降 槽 的 构 造 操 作 与 计 算 2 离 心 沉 降 离 心 力 作 用 下 的 沉 降 速 度 ; 旋 风 分 离 器 的 结 构 操 作 原 理 ; 旋 风 分 离 器 的 性 能 型 式 与 选 用 25

26 3 过 滤 过 滤 操 作 的 基 本 概 念 ; 过 滤 基 本 方 程 式 ; 恒 压 过 滤 ; 恒 速 过 滤 与 先 恒 压 后 恒 速 的 过 滤 ; 过 滤 常 数 的 测 定 ; 过 滤 设 备 的 结 构 操 作 过 程 及 生 产 能 力 的 计 算 第 四 章 传 热 教 学 内 容 : 1 概 述 传 热 在 石 油 加 工 及 化 工 工 业 上 的 应 用 ; 传 热 的 基 本 方 程 式 2 热 传 导 热 传 导 的 基 本 概 念 ; 傅 立 叶 定 律 ; 导 热 系 数 ; 平 壁 的 热 传 导 ; 圆 筒 壁 的 热 传 导 ; 接 触 热 阻 ; 保 温 层 临 界 直 径 3 对 流 传 热 对 流 传 热 分 析 ; 对 流 传 热 速 率 方 程 式 牛 顿 冷 却 定 律 ; 热 边 界 层 ; 对 流 传 热 系 数 及 影 响 因 素 ; 因 次 分 析 方 法 ; 对 流 传 热 系 数 的 准 数 关 联 式 -- 无 相 变 时 的 对 流 传 热 系 数 有 相 变 时 的 对 流 传 热 系 数 及 传 热 过 程 的 影 响 因 素 4 传 热 计 算 能 量 衡 算 ; 总 传 热 速 率 方 程 式 ; 平 均 传 热 温 差 的 计 算 ; 总 传 热 系 数 的 计 算 ; 传 热 单 元 数 法 ; 传 热 过 程 操 作 型 问 题 分 析 与 计 算 5 辐 射 传 热 热 辐 射 基 本 概 念 和 定 律 ; 两 固 体 间 的 辐 射 传 热 速 率 方 程 式 ; 对 流 和 辐 射 的 联 合 传 热 6 换 热 器 换 热 器 的 类 型 和 特 征 ; 列 管 式 换 热 器 的 基 本 型 式 和 设 计 计 算 ; 强 化 传 热 过 程 的 途 径 第 五 章 蒸 馏 教 学 内 容 : 1 概 述 蒸 馏 操 作 在 化 工 生 产 中 的 应 用 ; 蒸 馏 过 程 的 依 据 和 分 类 2 双 组 分 溶 液 的 汽 液 平 衡 拉 乌 尔 定 律 和 相 律 ; 理 想 溶 液 和 非 理 想 溶 液 ; 双 组 分 理 想 溶 液 汽 液 平 衡 相 图 --t-x-y 图 和 x-y 图 ; 泡 点 方 程 和 露 点 方 程 ; 挥 发 度 和 相 对 挥 发 度 ; 以 相 对 挥 发 度 表 示 的 相 平 衡 方 程 式 3 精 馏 原 理 平 衡 汽 化 和 平 衡 冷 凝 过 程 ; 多 次 部 分 汽 化 和 多 次 部 分 冷 凝 ; 精 馏 塔 和 精 馏 操 作 流 程 ; 精 馏 段 和 回 流 的 作 用 ; 提 馏 段 和 再 沸 器 的 作 用 4 双 组 分 连 续 精 馏 塔 的 计 算 理 论 板 的 概 念 及 衡 摩 尔 流 假 定 ; 全 塔 物 料 衡 算 ; 精 馏 段 和 提 馏 段 的 物 料 衡 算 -- 操 作 线 方 程 的 推 导 ; 进 料 热 状 况 的 影 响 -- 进 料 段 的 物 料 衡 算 和 热 量 衡 算 q 线 方 程 式 及 不 同 进 料 状 态 下 q 线 的 特 征 ; 理 论 塔 板 数 的 计 算 方 法 -- 逐 板 计 算 法 和 图 解 法 ; 回 流 比 的 确 定 及 其 对 理 论 板 数 的 影 响 -- 全 回 流 和 最 少 理 论 板 数 最 少 回 流 比 适 宜 回 流 比 ; 简 捷 法 求 理 论 板 数 ; 直 接 蒸 汽 加 热 和 多 侧 线 精 馏 塔 的 计 算 ; 冷 凝 器 和 再 沸 器 的 热 量 衡 算 ; 全 塔 效 率 与 单 板 效 率 ; 塔 高 和 塔 径 计 算 ; 精 馏 塔 操 作 型 问 题 的 分 析 方 法 与 计 算 5 间 歇 精 馏 回 流 比 恒 定 时 的 间 歇 精 馏 ; 馏 出 液 组 成 恒 定 时 的 间 歇 精 馏 6 多 组 分 精 馏 多 组 分 精 馏 流 程 ; 多 组 分 体 系 的 相 平 衡 ; 泡 点 露 点 和 平 衡 汽 化 计 算 ; 关 键 组 分 概 念 ; 塔 顶 塔 底 产 品 组 成 的 确 定 -- 清 晰 分 割 和 非 清 晰 分 割 ; 最 少 回 流 比 的 确 定 ; 理 论 板 数 的 计 算 -- 简 捷 法 和 逐 板 计 算 法 第 六 章 吸 收 教 学 内 容 : 1 概 述 吸 收 操 作 的 依 据 分 类 和 流 程 ; 2 吸 收 过 程 的 相 平 衡 气 体 在 液 体 中 的 溶 解 度 ; 亨 利 定 律 ; 相 平 衡 曲 线 ; 吸 收 剂 的 选 择 3 传 质 机 理 与 吸 收 速 率 分 子 扩 散 与 菲 克 定 律 ; 气 相 中 的 稳 定 分 子 扩 散 -- 等 分 子 反 向 扩 散 和 一 组 分 通 过 另 一 停 滞 组 分 的 扩 散 ; 液 相 中 的 稳 定 分 子 扩 散 ; 扩 散 系 数 ; 对 流 传 质 ; 两 相 间 的 传 质 机 理 -- 双 膜 理 论 溶 质 渗 透 理 论 和 表 面 更 新 理 论 ; 吸 收 速 率 方 程 式 -- 气 膜 吸 收 速 率 方 程 式 液 膜 吸 收 速 率 方 程 式 界 面 浓 度 总 吸 收 系 数 及 相 应 的 吸 收 速 率 方 程 式 ; 气 膜 阻 力 和 液 膜 阻 力 ; 吸 收 过 程 的 气 相 控 制 和 液 相 控 制 4 吸 收 塔 的 计 算 填 料 吸 收 塔 的 物 料 衡 算 和 操 作 线 方 程 式 ; 吸 收 剂 进 口 浓 度 和 最 高 允 许 浓 度 ; 最 小 液 气 比 ; 操 作 液 气 比 和 吸 收 剂 用 量 的 确 定 ; 填 料 层 高 度 的 计 算 方 法 -- 传 质 单 元 传 质 单 元 高 度 和 传 质 单 元 数 的 计 算 ; 吸 收 操 作 型 问 题 的 分 析 方 法 与 计 算 ; 板 式 吸 收 塔 理 论 板 数 的 计 算 5 吸 收 系 数 吸 收 系 数 的 测 定 方 法 ; 吸 收 系 数 的 经 验 公 式 和 准 数 关 联 式 6 脱 吸 及 其 它 条 件 下 的 吸 收 脱 吸 过 程 操 作 线 与 平 衡 线 的 关 系 ; 脱 吸 计 算 ; 高 浓 度 气 体 吸 收 ; 非 等 温 吸 收 各 章 学 时 分 配 表 章 次 内 容 学 时 绪 论 2 一 流 体 流 动 16 二 流 体 输 送 设 备 8 三 非 均 相 物 系 分 离 8 四 传 热 16 五 蒸 馏 12 六 吸 收 12 总 学 时 72 五 教 学 设 备 和 设 施 26

27 采 用 多 媒 体 教 学 六 课 程 考 核 与 评 估 考 核 形 式 及 试 卷 结 构 1 试 卷 总 分 :100 分 2 考 核 时 限 :120 分 钟 3 考 核 方 式 : 闭 卷 4 学 生 携 带 文 具 要 求 : 笔, 计 算 器, 尺 5 试 卷 题 型 比 例 : 选 择 题 15-20%, 填 空 题 20-30%, 综 合 题 15-20%, 计 算 题 30-40% 6 试 卷 内 容 比 例 : 基 础 题 70%; 提 高 题 20%; 较 难 题 10% 七 教 材 及 教 学 参 考 资 料 基 本 教 材 夏 清 编 化 工 原 理 天 津 大 学 出 版 社,2005 参 考 教 材 1. 黄 必 烈 编. 化 工 原 理 高 等 教 育 出 版 社 王 志 魁 编. 化 工 原 理 化 学 工 业 出 版 社 谭 天 恩 编. 化 工 原 理 上 下 册 第 二 版 化 学 工 业 出 版 社, 陈 敏 恒 编. 化 工 原 理 化 工 出 版 社, 蒋 维 钧 编. 化 工 原 理 清 华 大 学 出 版 社, 祁 存 谦 化 工 原 理 化 学 工 业 出 版 社 何 潮 洪 编 化 工 原 理 科 学 出 版 社, 陆 美 娟. 化 工 原 理 化 学 工 业 出 版 社 2001 年 9. 李 凤 华, 于 士 君. 化 工 原 理 化 学 工 业 出 版 社 McCabe W.L., Smith J.C. Unit Operation of Chemical Engineering 3rd.ed. New York: McGraw-Hill, Seader, J. D., Henley, E. J. Separation process principles. New York: John & Sons, Inc 匡 国 柱 主 编. 化 工 原 理 学 习 指 导 化 学 工 业 出 版 社,2002,9 13. 陈 世 醒 等 编. 化 工 原 理 学 习 辅 导 化 学 工 业 出 版 社, 1998, 丛 德 兹 编 化 工 原 理 例 题 与 习 题 华 东 理 工 大 学 出 版, 姚 玉 英 编 化 工 原 理 习 题 集 化 工 出 版 社, 黄 国 林 化 工 原 理 习 题 集 华 东 理 工 大 学 出 版, 余 立 新, 生 猷 元 编. 化 工 原 理 习 题 解 析 化 工 出 版. 2004, 李 发 永, 刘 雪 暖 编. 化 工 原 理 例 题 与 习 题 化 学 工 业 出 版 社,1999, 王 湛 武 文 娟 等. 化 工 原 理 800 例 国 防 工 业 出 版 社, 2005,4 制 定 人 : 王 国 祥 审 核 人 : 刘 永 兵 27

28 化 工 原 理 课 程 考 核 大 纲 一 适 应 对 象 修 读 完 本 课 程 规 定 内 容 的 制 药 工 程 化 学 工 程 与 工 艺 应 用 化 学 化 学 生 物 工 程 专 业 的 学 生 二 考 核 目 的 课 程 考 核 的 目 的 是 为 了 督 促 学 生 系 统 地 学 习, 巩 固 和 提 高 所 学 的 知 识 与 技 能, 检 查 学 生 对 所 学 知 识 的 理 解 掌 握 程 度 和 技 能 的 运 行 情 况, 培 养 和 发 展 学 生 的 智 力 和 能 力, 同 时 检 查 教 学 效 果, 总 结 教 学 经 验, 改 进 教 学 方 法, 促 进 教 学 质 量 的 提 高 三 考 核 形 式 与 方 法 采 取 闭 卷 考 试, 统 一 命 题, 统 一 判 卷 四 课 程 考 核 成 绩 构 成 总 成 绩 =( 平 时 作 业 成 绩 + 考 勤 ) 30%+ 试 卷 成 绩 70% 五 考 核 内 容 与 要 求 绪 论 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 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 第 一 章 流 体 流 动 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 一 一 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 样 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 于 流 量 计 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 第 二 章 流 体 输 送 机 械 1. 概 述 离 心 泵 的 结 构 和 工 作 原 理 速 度 三 角 形 2. 离 心 泵 的 基 本 方 程 欧 拉 方 程 3. 离 心 泵 的 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 4. 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 外 径 对 离 心 泵 工 作 点 的 影 响 离 心 泵 的 串 联 和 并 联 28

29 5. 离 心 泵 的 安 装 和 选 型 汽 蚀 现 象 安 装 高 度 计 算 离 心 泵 的 类 型 离 心 泵 的 选 型 6. 离 心 式 风 机 风 机 分 类 性 能 参 数 特 性 曲 线 风 机 选 型 7. 其 他 类 型 的 流 体 输 送 机 械 往 复 泵 喷 射 泵 齿 轮 泵 旋 涡 泵 等 基 本 要 求 : 了 解 离 心 泵 的 结 构 及 基 本 方 程 式 ; 掌 握 离 心 泵 的 性 能 参 数 及 影 响 因 素 泵 的 特 性 曲 线 工 作 点 和 流 量 调 节 ; 掌 握 离 心 泵 安 装 高 度 的 确 定 原 则 ; 正 确 选 用 离 心 泵 风 机 的 型 号. 了 解 其 它 类 型 流 体 输 送 机 械. 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. 第 三 章 机 械 分 离 和 固 体 流 态 化 1. 概 述 非 均 相 物 系 非 均 相 物 系 分 离 的 理 论 依 据 颗 粒 流 体 力 学 的 研 究 内 容 非 均 相 分 离 的 方 法 和 用 途 机 械 分 离 2. 颗 粒 的 几 何 特 性 单 颗 粒 的 特 性 颗 粒 群 的 特 性 颗 粒 床 层 的 特 性 3. 液 体 过 滤 与 过 滤 设 备 固 定 床 层 的 流 动 现 象 毛 细 管 束 流 动 模 型 模 型 参 数 的 估 值 柯 士 尼 公 式 和 欧 根 公 式 过 滤 的 分 类 过 滤 速 度 基 本 计 算 式 过 滤 常 数 和 过 滤 基 本 方 程 式 及 其 应 用 常 见 过 滤 设 备 的 结 构 和 操 作 与 计 算 4. 颗 粒 沉 降 与 沉 降 设 备 重 力 沉 降 过 程 和 沉 降 速 度 的 基 本 概 念 颗 粒 重 力 自 由 沉 降 计 算 式 沉 降 室 的 工 艺 计 算 离 心 沉 降 的 基 本 原 理 旋 风 分 离 器 的 工 艺 计 算 5. 固 体 流 态 化 固 体 颗 粒 床 层 的 分 类 流 态 化 操 作 特 点 固 体 流 态 化 的 流 体 力 学 特 性 曲 线 流 化 床 的 流 化 空 速 范 围 的 计 算 重 点 : 影 响 固 定 床 层 流 动 压 降 的 主 要 因 素 ; 恒 压 过 滤 基 本 方 程 式 及 其 应 用 ; 板 框 过 滤 机 的 操 作 和 工 艺 计 算 ; 球 形 颗 粒 的 重 力 自 由 沉 降 速 度 的 计 算 ; 斯 托 克 斯 公 式 ; 除 尘 室 的 生 产 能 力 计 算 第 四 章 传 热 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 传 热 系 数 的 一 般 范 围 传 热 系 数 计 算 公 式 中 的 解 析 方 法 因 次 分 析 法 和 纯 经 验 法 的 应 用 4. 辐 射 传 热 物 体 的 辐 射 能 力 普 朗 克 定 律 斯 蒂 芬 一 一 波 尔 茨 曼 定 律 克 希 霍 夫 定 律 固 体 壁 面 间 的 辐 射 传 热 对 流 与 辐 射 的 串 联 传 热 对 流 与 辐 射 的 并 联 传 热 5. 传 热 过 程 计 算. 冷 热 流 体 间 壁 传 热 过 程 的 分 解 传 热 速 率 方 程 式 及 其 物 理 意 义 无 相 变 化 与 有 相 变 化 时 热 负 荷 的 计 算 恒 温 传 热 与 变 温 传 热 平 均 温 差 的 计 算 推 导 对 数 平 均 温 度 差 的 简 化 假 设 条 件 总 传 热 系 数 的 意 义 和 计 算 传 热 面 积 的 计 算 与 壁 温 的 估 算 换 热 器 的 设 计 型 计 算 换 热 器 的 核 算 型 计 算 传 热 效 率 法 计 算 式 及 其 应 用 6. 换 热 器 换 热 器 的 分 类 传 热 过 程 的 强 化 途 径 换 热 器 的 设 计 与 选 型 重 点 : 傅 立 叶 定 律 及 其 一 维 稳 态 热 传 导 应 用 ; 牛 顿 冷 却 定 律 和 影 响 对 流 传 热 系 数 的 主 要 因 素 ; 流 体 在 圆 形 直 管 内 强 制 湍 流 传 热 及 对 流 传 热 系 数 的 计 算 ; 换 热 器 的 热 负 荷 计 算 对 数 平 均 温 度 差 的 计 算 ; 总 传 热 系 数 的 计 算 ; 换 热 器 的 设 计 型 计 算 29

30 第 五 章 蒸 馏 1 概 述 蒸 馏 原 理 与 蒸 馏 操 作 闪 蒸 2 双 组 分 体 系 的 汽 液 平 衡 理 想 体 系 的 汽 液 平 衡 非 理 想 体 系 的 汽 液 平 衡 3 双 组 分 简 单 蒸 馏 简 单 蒸 馏 4 双 组 分 连 续 精 馏 连 续 精 馏 原 理 与 过 程 分 析 基 本 型 连 续 精 馏 塔 的 设 计 型 和 操 作 型 计 算 其 它 类 型 的 连 续 精 馏 5 间 歇 精 馏 间 歇 精 馏 特 点 与 计 算 6 特 殊 精 馏 萃 取 精 馏 恒 沸 精 馏 重 点 : 相 对 挥 发 度, t x y 图 线, 精 馏 原 理, 恒 摩 尔 流 假 设, 进 料 状 态, 操 作 线 方 程, 操 作 型 计 算 和 设 计 型 算 第 六 章 吸 收 1 概 述 吸 收 与 传 质 物 理 吸 收 与 化 学 吸 收 吸 收 与 解 吸 溶 剂 的 选 择 2 汽 液 相 平 衡 平 衡 溶 解 度 过 程 方 向 判 断 与 过 程 推 动 力 3 分 子 扩 散 分 子 扩 散 速 率 ( 菲 克 定 律 ) 分 子 扩 散 传 质 速 率 组 分 在 气 相 液 相 中 的 分 子 扩 散 系 数 4 对 流 传 质 吸 收 过 程 吸 收 机 理 模 型 对 流 传 质 速 率 总 传 质 系 数 5 填 料 塔 中 低 浓 度 气 体 吸 收 过 程 的 计 算 填 料 塔 简 介 低 浓 度 气 体 吸 收 的 特 点 物 料 衡 算 填 料 层 高 层 的 计 算 传 质 单 元 高 度 的 计 算 传 质 单 元 数 的 计 算 填 料 吸 收 塔 的 设 计 型 计 算 填 料 吸 收 塔 的 操 作 型 计 算 重 点 : 溶 剂 选 择, 亨 利 定 律, 菲 克 定 律, 双 膜 理 论, 汽 液 相 总 传 质 系 数, 操 作 线, 平 衡 线, 设 计 型 和 操 作 型 计 算 六 样 卷 化 学 化 工 学 院 化 工 原 理 课 程 考 试 试 题 (A 卷 ) 2010 年 上 学 期 化 学 生 物 应 化 制 药 班 级 时 量 :120 分 钟, 总 分 100 分 填 空 题 :( 每 空 1 分, 共 20 分 ) 1 流 体 在 圆 形 直 管 中 作 层 流 流 动, 如 果 流 量 等 不 变, 只 是 将 管 径 增 大 一 倍, 则 阻 力 损 失 为 原 来 的 ( ) 2 对 于 非 圆 形 管, 当 量 直 径 等 于 四 倍 的 流 通 截 面 积 除 以 ( ) 3 离 心 泵 的 ( ) 又 称 扬 程 4 若 离 心 泵 的 实 际 安 装 高 度 ( ) 允 许 安 装 高 度, 在 操 作 中 会 发 生 气 蚀 现 象 5 降 尘 室 的 生 产 能 力 与 降 尘 室 的 ( ) 和 ( ) 有 关 6 过 滤 介 质 阻 力 忽 略 不 计, 滤 饼 不 可 压 缩, 则 恒 速 过 滤 过 程 中 滤 液 体 积 由 Vl 增 多 至 V2=2Vl 时, 则 操 作 压 差 由 ΔPl 增 大 至 ΔP2=( ) 7 间 歇 过 滤 机 的 生 产 能 力 可 写 为 Q=V/T,T 等 于 一 个 操 作 循 环 中 ( ) ( ) 和 ( ) 三 项 之 和 8 吸 收 率 等 于 1 的 物 体 称 为 ( ) 9 热 通 量 q 的 单 位 为 ( ) 10 压 力 ( ), 温 度 ( ), 将 有 利 于 吸 收 的 进 行 11 蒸 馏 是 分 离 ( ) 最 常 用 的 方 法 12 气 相 混 合 物 被 冷 却 到 有 第 一 滴 液 滴 析 出 时 的 温 度 称 为 ( ) 温 度 13 对 于 二 元 理 想 溶 液, x-y 图 上 的 平 衡 曲 线 离 对 角 线 越 近, 说 明 该 物 系 ( ) 14 完 成 一 个 精 馏 操 作 的 两 个 必 要 条 件 是 ( ) 和 塔 底 上 升 蒸 气 15 不 需 要 任 何 介 质 的 传 热 称 为 ( ) 传 热 16 列 管 式 换 热 器 中, 流 体 在 ( ) 流 动 称 为 流 经 壳 程 二 (20 分 ) 如 图 所 示 的 输 水 系 统, 已 知 管 内 径 为 d=50mm, 在 阀 门 全 开 时 输 送 系 统 的 l+σle=50m, 摩 擦 系 数 λ 可 取 0.03, 泵 的 性 能 曲 线 在 流 量 为 6m3/h 至 15m3/h 范 围 内 可 用 下 式 描 述 : H= Q0.8, H 为 泵 的 扬 程 m, Q 为 泵 的 流 量 m3/h 问 : (1) 如 要 求 输 送 量 为 10m3/h, 单 位 质 量 的 水 所 需 外 加 功 为 多 少? 此 泵 能 否 完 成 任 务? (2) 如 要 求 输 送 减 至 8m3/h( 通 过 关 小 阀 门 来 达 到 ), 泵 的 轴 功 率 减 少 百 分 之 多 少?( 设 泵 的 效 率 变 化 忽 略 不 计 ) 30

31 三 (15 分 ) 某 板 框 压 滤 机 共 有 10 个 框, 框 空 长 宽 各 为 500mm, 在 一 定 压 力 下 恒 压 过 滤 30min 后, 获 得 滤 液 5m3, 假 设 滤 布 阻 力 可 以 忽 略 不 计, 试 求 : (1) 过 滤 常 数 K; (2) 如 果 再 过 滤 30min, 还 能 获 得 多 少 m3 滤 液? 四 (20 分 ) 有 一 直 管 换 热 器, 其 热 流 进 出 口 温 度 分 别 为 90 和 40, 冷 流 体 进 出 口 温 度 分 别 为 15 和 30, 试 求 : (1) 冷 热 流 体 作 并 流 流 动 时 的 平 均 温 度 差 (b) 冷 热 流 体 作 逆 流 流 动 时, 所 换 热 量 是 否 与 并 流 时 相 同, 如 不 相 同, 增 加 或 减 少 多 少? 设 两 种 流 动 情 况 下 的 总 传 热 系 数 相 同 五 (25 分 ) 有 苯 和 甲 苯 混 合 物, 含 苯 0.40, 流 量 为 1000 kmol/h, 在 一 常 压 精 馏 塔 内 进 行 分 离, 要 求 塔 顶 馏 出 液 中 含 苯 90% 以 上 ( 以 上 均 为 摩 尔 分 率 ), 苯 回 收 率 不 低 于 90%, 泡 点 进 料, 泡 点 回 流, 取 回 流 比 为 最 小 回 流 比 的 1.5 倍 已 知 相 对 挥 发 度 α= 2.5, 试 求 : (1) 塔 顶 产 品 量 D; (2) 塔 底 残 液 量 W 及 组 成 Xw; (3) 最 小 回 流 比 ; (4) 精 馏 段 操 作 线 方 程 及 提 馏 段 操 作 线 方 程 制 定 人 : 王 国 祥 审 核 人 : 刘 永 兵 31

32 化 学 反 应 工 程 课 程 简 介 课 程 名 称 英 译 名 称 化 学 反 应 工 程 Chemical Reaction Engineering 课 程 代 码 41D00715 开 设 学 期 五 安 排 学 时 48 赋 予 学 分 3 课 程 类 型 公 共 基 础 课 学 科 基 础 课 专 业 课 人 文 科 技 素 质 课 必 修 课 选 修 课 授 课 教 研 室 工 程 教 研 室 教 研 室 负 责 人 刘 永 兵 开 设 单 位 化 学 化 工 学 院 教 材 名 称 化 学 反 应 工 程 ( 第 三 版 ) 教 材 出 版 信 息 化 学 工 业 出 版 社,2009 年 1 月 第 3 版, 书 号 :ISBN 教 材 性 质 部 优 省 优 部 级 规 划 省 级 规 划 自 编 其 他 考 核 形 式 考 试 考 查 开 卷 闭 卷 课 程 设 计 学 期 论 文 其 他 课 程 成 绩 构 成 平 时 成 绩 30 % 期 末 考 核 70 % 主 讲 教 师 基 本 情 况 姓 名 性 别 学 历 学 位 职 称 从 教 时 间 罗 北 平 男 博 士 博 士 教 授 1985 年 7 月 刘 永 兵 男 博 士 博 士 副 教 授 2006 年 7 月 周 杰 民 男 博 士 博 士 讲 师 课 程 简 介 化 学 反 应 工 程 是 化 学 工 程 学 科 的 一 个 分 支, 是 大 学 本 科 化 工 类 专 业 学 生 的 必 修 课 之 一, 本 课 程 在 化 工 设 计 生 产 研 究 开 发 中 占 有 极 其 重 要 的 地 位, 是 化 工 专 业 人 员 的 整 体 知 识 结 构 及 能 力 的 重 要 部 分, 是 研 究 化 学 反 应 工 程 问 题 的 学 科, 它 研 究 化 学 反 应 与 传 递 工 程 的 相 互 作 用 的 规 律, 研 究 如 何 在 工 业 规 模 的 基 础 上, 运 用 化 学, 物 理, 数 学 和 工 程 知 识 解 决 工 业 生 产 过 程 中 遇 到 的 实 际 问 题 课 程 内 容 包 括 反 应 动 力 学 和 反 应 器 设 计 与 分 析 反 应 动 力 学 主 要 研 究 化 学 反 应 进 行 的 内 在 机 理 和 速 率, 如 反 应 模 式, 反 应 速 率 及 反 应 活 化 能 等 反 应 器 设 计 与 分 析 主 要 研 究 反 应 器 内 物 料 浓 度, 温 度, 压 力 等 因 素 的 变 化 规 律 及 其 对 反 应 动 力 学 的 影 响, 并 寻 求 它 们 之 间 的 定 量 关 系, 找 出 最 优 工 况 和 反 应 器 的 最 好 型 式 以 获 得 最 大 的 经 济 效 益 通 过 本 课 程 的 学 习, 使 学 生 建 立 化 学 反 应 在 工 业 生 产 过 程 中 的 工 程 观 念, 掌 握 反 应 工 程 的 基 本 研 究 方 法, 运 用 化 学 反 应 与 传 递 工 程 的 相 互 作 用 的 规 律, 对 反 应 过 程 进 行 分 析, 制 订 出 最 合 理 的 技 术 方 案 和 操 作 条 件, 对 反 应 器 进 行 设 计 放 大 和 优 化 32

33 化 学 反 应 工 程 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 的 基 本 信 息 适 应 对 象 : 化 学 应 用 化 学 化 学 工 程 与 工 艺 专 业 四 年 制 本 科 学 生 课 程 代 码 :18D00215 学 时 分 配 :36 赋 予 学 分 :2 先 修 课 程 : 高 等 与 工 程 数 学, 物 理 化 学, 化 工 原 理 后 续 课 程 : 化 工 过 程 开 发, 化 工 设 计 与 计 算 二 课 程 性 质 与 任 务 化 学 反 应 工 程 是 化 学 工 程 学 科 的 一 个 分 支, 简 称 反 应 工 程, 本 课 程 是 大 学 本 科 化 工 类 专 业 学 生 的 必 修 课 之 一, 是 研 究 化 学 反 应 工 程 问 题 的 学 科, 主 要 研 究 如 何 在 工 业 规 模 的 基 础 上, 运 用 化 学, 物 理, 数 学 和 工 程 知 识 解 决 工 业 生 产 过 程 中 遇 到 的 实 际 问 题 课 程 内 容 包 括 反 应 动 力 学 和 反 应 器 分 析 设 计 优 化 与 放 大 反 应 动 力 学 主 要 研 究 化 学 反 应 进 行 的 内 在 机 理 和 速 率, 如 反 应 模 式, 反 应 速 率 及 反 应 活 化 能 等 ; 反 应 器 分 析 设 计 优 化 与 放 大 主 要 研 究 反 应 器 内 物 料 浓 度, 温 度, 压 力 等 因 素 的 变 化 规 律 及 其 对 反 应 动 力 学 的 影 响, 并 寻 求 它 们 之 间 的 定 量 关 系, 找 出 最 优 工 艺 和 反 应 器 的 最 好 型 式 以 获 得 最 大 的 经 济 效 益 本 课 程 在 化 工 设 计 生 产 研 究 开 发 中 占 有 极 其 重 要 的 地 位, 是 化 工 专 业 人 员 的 整 体 知 识 结 构 及 能 力 的 重 要 部 分 三 教 学 目 的 与 要 求 通 过 本 课 程 的 学 习, 其 目 的 就 是 要 使 学 生 建 立 化 学 反 应 在 工 业 生 产 过 程 中 的 工 程 观 念, 使 学 生 掌 握 反 应 工 程 的 基 本 研 究 方 法, 运 用 化 学 反 应 与 传 递 工 程 的 相 互 作 用 的 规 律, 突 出 工 程 概 念 和 工 程 思 想 的 建 立, 对 各 种 反 应 过 程 进 行 分 析, 进 行 为 技 术 开 发 所 需 要 的 各 项, 制 订 出 最 合 理 的 技 术 方 案 和 操 作 条 件, 对 反 应 器 进 行 设 计 放 大 和 优 化 四 教 学 内 容 与 安 排 第 一 章 绪 论 (2 学 时 ) 1.1 化 学 反 应 工 程 发 展 简 述 1.2 化 学 反 应 工 程 的 范 畴 和 任 务 1.3 化 学 反 应 工 程 的 基 本 方 法 1.4 化 学 反 应 工 程 的 学 科 体 系 和 编 排 第 二 章 均 相 反 应 动 力 学 (10 学 时 ) 2.1 化 学 反 应 速 率 定 义 及 其 表 示 2.2 浓 度 与 温 度 对 速 率 的 影 响 2.3 等 温 恒 容 过 程 简 单 反 应 速 率 的 解 析 复 合 反 应 动 力 学 及 产 物 的 分 布 2.4 等 温 变 容 过 程 2.5 速 率 方 程 的 建 立 第 三 章 均 相 反 应 器 (8 学 时 ) 3.1 概 述 3.2 简 单 反 应 器 间 歇 釜 式 反 应 器 平 推 流 管 式 反 应 器 全 混 流 釜 式 反 应 器 3.3 组 合 反 应 器 3.4 反 应 器 型 式 及 操 作 方 式 的 评 选 第 四 章 非 理 想 流 动 (4 学 时 ) 4.1 非 理 想 流 动 与 停 留 时 间 分 布 4.2 停 留 时 间 分 布 的 实 验 测 定 4.3 停 留 时 间 分 布 函 数 的 特 征 值 4.4 几 种 特 殊 流 型 的 停 留 时 间 分 布 4.5 非 理 想 流 动 模 型 轴 向 分 散 模 型 多 级 混 合 模 型 第 五 章 气 固 催 化 反 应 动 力 学 (6 学 时 ) 5.1 催 化 剂 及 其 物 理 特 性 催 化 剂 作 用 及 结 构 吸 附 作 用 及 吸 附 等 温 方 程 5.2 气 固 相 催 化 反 应 过 程 及 控 制 步 骤 5.3 气 固 相 催 化 表 面 反 应 过 程 动 力 学 5.4 多 孔 催 化 剂 的 内 扩 散 过 程 5.5 流 体 与 催 化 剂 颗 粒 表 面 间 的 传 质 与 传 热 第 六 章 气 固 催 化 反 应 器 (6 学 时 ) 6.1 概 述 6.2 固 定 床 的 传 递 过 程 6.3 固 定 床 拟 均 相 一 维 模 型 等 温 固 定 床 反 应 器 的 设 计 绝 热 式 固 定 床 反 应 器 的 设 计 换 热 式 固 定 床 反 应 器 的 设 计 33

34 五 教 学 设 备 和 设 施 教 室, 黑 板, 投 影 仪, 多 媒 体 电 脑 六 课 程 考 核 与 评 估 期 末 闭 卷 考 试, 考 试 时 间 120min 平 时 成 绩 及 考 勤 占 30%, 期 末 考 试 成 绩 占 70% 七 附 录 教 学 参 考 文 献 目 录 李 绍 芬, 反 应 工 程 ( 第 二 版 ), 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社, 2000 年 朱 炳 辰, 化 学 反 应 工 程 ( 第 三 版 ), 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社, 2001 年 教 学 网 络 提 示 制 定 人 : 罗 北 平 审 核 人 : 周 宁 波 34