華南理工大學(xué)

本課程是化工及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的教學(xué)使學(xué)生掌握流體流動、傳熱和傳質(zhì)基礎(chǔ)理論及主要單元操作的典型設(shè)備的構(gòu)造、操作原理；工藝設(shè)計、設(shè)備計算、選型及實(shí)驗(yàn)研究方法；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決化工單元操作中的各種工程實(shí)際問題的能力。并通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生能鞏固加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際結(jié)合，綜合分析問題、解決問題的能力。

二、課程的基本要求和內(nèi)容

緒論
本課程的性質(zhì)、任務(wù)、研究對象和研究方法，本課程與其他有關(guān)課程的關(guān)系。
Δ物理量的因次、單位與單位換算：單位制與因次的概念。幾種主要單位制
（SI．CGS制．MKS工程單位制）及我國的法定計量單位。單位換算的基本方式。
第一章流體流動

流體的性質(zhì)：連續(xù)介質(zhì)的假定、密度、重度、比重、比容、牛頓粘性定律與粘度。
牛頓型與非牛頓型流體。
流體靜力學(xué)：靜壓強(qiáng)及其特性；壓強(qiáng)的單位及其換算；壓強(qiáng)的表達(dá)方式；重力場中靜止流體內(nèi)壓強(qiáng)的變化規(guī)律及其應(yīng)用；離心力場中壓強(qiáng)的變化規(guī)律。
流體流動現(xiàn)象：流體的流速和流量；穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動；流體的流動型態(tài)；雷諾準(zhǔn)數(shù)；當(dāng)量直徑與水力半徑；滯流時流體在圓管中的速度分布；湍流時的時均速度與脈動速度；湍流時圓管中時均速度的分布；邊界層的形成、發(fā)展及分離。
流體流動的基本方程：Δ 物料衡算——連續(xù)性方程及其應(yīng)用；Δ能量衡算方程；柏勢利方程；Δ能量衡算方程和柏勢利方程的應(yīng)用。
流體阻力：Δ阻力損失的物理概念；邊界層對流動阻力的影響；粘性阻力與慣性阻力；湍流粘度系數(shù)；Δ沿程阻力的計算；滯流時圓管直管中沿程阻力計算；滯流時的摩擦系數(shù)；湍流時的摩擦系數(shù)；因次分析法：用因次分析法找出表示摩擦阻力關(guān)系中的數(shù)群；粗糙度對摩擦系數(shù)的影響；Δ局部阻力的計算。
管路計算：管徑的選擇；Δ簡單管路、并聯(lián)管路及分支管路的計算；管路布置中應(yīng)注意的主要事項(xiàng)。
流量與速度的測量：測速管、孔板、文丘里流量計及轉(zhuǎn)子流量計的構(gòu)造、原理及應(yīng)用；流量計的選型、安裝及使用。

第二章流體輸送機(jī)械

概述:流體輸送問題的重要性，流體輸送機(jī)械的類別，泵的主要性能參數(shù)（揚(yáng)程、流量、效率與功率）。
離心泵：Δ離心泵的基本構(gòu)造與作用原理（包括軸向推力的平衡方法及氣縛現(xiàn)象）；Δ離心泵的理論分析（離心泵基本方程，從基本方程分析離心泵的結(jié)構(gòu)和性能）；離心泵內(nèi)各種損失）；Δ離心泵的特性曲線及其應(yīng)用；不同條件下離心泵特性曲線的換算；離心泵的氣蝕現(xiàn)象與允許安裝高度；Δ離心泵的工作點(diǎn)與理論調(diào)節(jié)；Δ離心泵的類型與選擇。
其他類型泵：Δ往復(fù)泵的基本構(gòu)造、作用原理及理論調(diào)節(jié)方法；Δ齒輪泵、螺桿泵及旋渦泵的作用原理及理論調(diào)節(jié)方法；各種泵的適用場合；Δ正位移泵與離心泵的比較。
離心式風(fēng)機(jī)的特性曲線及選型。

第三章非均相物系的分離及固體流態(tài)化概念

概念：氣態(tài)非均相物系與液態(tài)非均相物系；非均相物系分離在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。
重力沉降：Δ顆粒沉降的基本規(guī)律（沉降過程的力學(xué)分析，自由沉降時沉降速度的計算）重力沉降器，懸浮液的沉聚過程；沉降過程的強(qiáng)化途徑。
離心沉降：慣性離心力作用下的沉聚速度；Δ旋風(fēng)分離器（基本構(gòu)造．作用原理、分離效率．流體阻力、結(jié)構(gòu)型式與選用）；旋液分離器；沉降式離心機(jī)。
其他除塵方法及設(shè)備：電除塵、濕法除塵器、慣性除塵器、袋濾器；除塵方法的選擇與比較。
過濾操作的基本概念：過程的特點(diǎn)；推動力與阻力；過濾介質(zhì)；助濾劑。
過濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)、加壓液濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、過濾式離心機(jī)等。
過濾計算：過濾基本方程；Δ恒壓及恒速過濾方程；Δ間歇式及連續(xù)式過濾機(jī)的計算；過濾常數(shù)的測定。

第四章傳熱

概述：化工生產(chǎn)中常見的傳熱過程；實(shí)現(xiàn)傳熱過程的三類設(shè)備（直接混合式，間壁式及畜熱式）；加熱和冷卻方法；載熱體和冷卻劑的選擇；水蒸氣的生產(chǎn)過程及其特性；飽和水蒸氣表；傳熱的三種基本方式及其特點(diǎn)；化工中如常見的組合傳熱方式；穩(wěn)定傳熱與不穩(wěn)定傳熱。
熱傳導(dǎo)：熱傳導(dǎo)的基本概念；傅立葉定律；Δ導(dǎo)熱系數(shù)；平壁(單層與多層)的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)；Δ圓筒壁(單層與多層)的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)；串聯(lián)熱阻的概念。
對流傳熱：對流傳熱的分析；傳熱邊界層；對流傳熱速率方程；對流傳熱系數(shù)及其影響因素；因次分析在對流傳熱中的應(yīng)用；有關(guān)準(zhǔn)數(shù)的物理意義；Δ流體無相變時的對流傳熱系數(shù)（采用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的好處，使用公式時的注意事項(xiàng)）；Δ蒸汽冷凝時的對流傳熱（兩種冷凝方式）；Δ影咱冷凝傳熱的因素，冷凝水除器及不凝性氣體的排除；Δ蒸汽冷凝時對流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式；液體沸騰時的對流傳熱（液體沸騰傳熱的規(guī)律——自然對流、核狀沸騰與液狀沸騰，影響沸騰傳熱的因素，大容器沸騰及管內(nèi)沸騰時對流傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式）；Δ工業(yè)用換熱器中對流傳熱系數(shù)的大致范圍。
熱輻射:基本概念：斯蒂芬一玻爾茨曼定律；克希科夫定律、兩固體間的相互輻射傳熱；高溫測定中的輻射誤差、設(shè)備熱損失。
Δ兩流體間壁傳熱過程的計算：傳熱速率方程、傳熱速率或熱負(fù)荷的計算、平均溫度差的計算、傳熱系數(shù)計算式的推導(dǎo)、總熱阻與分熱阻．主要熱阻與非主要熱阻的概念、污垢熱阻、工業(yè)用換熱器中傳熱系數(shù)的大致范圍、壁溫的估算、利用傳熱效率和傳熱單元效法進(jìn)行傳熱計算；傳熱的強(qiáng)化與削弱。
換熱器：換熱器的型式（夾套式、蛇管式、套管式、列管式、板式．板翹式、螺旋板式與翹片管式）；特點(diǎn)及選型；Δ列管式換熱器（結(jié)構(gòu)、熱應(yīng)力及其消除方法、設(shè)計方法）。

第五章蒸餾
精餾過程的主要問題：Δ精餾原理；雙組分溶液的氣液相平衡（理想溶液與非理想溶液，拉烏爾定律；氣液平衡圖；t-x(y)圖與x-y圖；總壓對x-y圖的影響；恒沸點(diǎn)概念；揮發(fā)度與相對揮發(fā)度；平衡蒸餾、簡單蒸餾及精餾的區(qū)別；利用t-x(y)圖說明精餾原理。
Δ雙組分連續(xù)精餾塔的計算：全塔物料衡算；理論塔板的概念；求取理論塔板數(shù)的途徑；精餾段操作線方程；提餾段操作線方程；兩操作線交點(diǎn)的軌跡——q線方程；逐板法及圖解法求理論塔板數(shù)；不同進(jìn)料狀態(tài)的比較；回流比的確定（最小回流比，全回流與操作回流比）；進(jìn)料裝置的熱量衡算；確定操作壓強(qiáng)的原則；多側(cè)線精餾塔的操作線；塔釜采用直接蒸汽加熱時的操作線；理論塔板數(shù)的捷算法；等板高度；分凝器應(yīng)用場所。
間歇精餾的基本概念：特殊精餾，萃取精餾與恒沸精餾的原理、流程、應(yīng)用和場合；水蒸汽蒸餾的基本概念及適用場合。
多組分精餾的特點(diǎn)。

第六章吸收

概述：吸收在化工中的應(yīng)用；吸收劑、吸收質(zhì)與惰性氣體；填料塔的構(gòu)造；吸收過程的主要問題。
Δ吸收的基本理論：吸收過程的相平衡關(guān)系（相組成的各種表示方法與相互換算；氣體在液體中的溶解度與亨利定律；影響吸收相平衡的因素）；吸收過程的調(diào)節(jié)。
Δ單相流體中的傳質(zhì)機(jī)理(分子擴(kuò)散與費(fèi)克定律；擴(kuò)散系數(shù)及其影響因素，在氣相及液相中的穩(wěn)定分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散、對流擴(kuò)散)；兩相流體間的傳質(zhì)機(jī)理；雙膜理論；吸收速率方程（以不同濃度表示推動力的吸收速率方程，傳質(zhì)系數(shù)和推動力的嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系及傳質(zhì)系數(shù)的換算，傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)分系數(shù)的關(guān)系）。
Δ吸收塔的計算：吸收劑的選擇；物料衡算與操作線方程；液氣比及吸收劑用量。塔填料的選擇:填料層高度的計算（圖解積分法、對數(shù)平均推動力法、傳質(zhì)單元高度法等），板式吸收塔理論板數(shù)的計算。
吸收分系數(shù)與傳質(zhì)單元高度的經(jīng)驗(yàn)式。
解吸過程與吸收過程的對比。

第七章塔的設(shè)備

概述：塔設(shè)備的一般要求；塔設(shè)備的分類；填料塔與板式塔的特點(diǎn)。板式塔的基本結(jié)構(gòu)，有降液管式（塔板流動型式，降液管及溢流堰，板型——泡罩塔、篩板塔．浮閥塔．舌形和浮舌形塔、浮動噴射塔等）；穿流式（篩孔及柵縫式穿流板）。
有降液管板式塔的流體力學(xué)計算，堰上的液流高度:降液管內(nèi)液面高度；負(fù)荷性能圖．
浮閥塔的設(shè)計計算：塔徑、塔板間距、液流程數(shù)、溢流裝置、塔板布置；板上的浮閥數(shù)和開孔率、塔板壓降和淹塔情況校核、霧沫夾帶和漏液的校核．浮閥塔的負(fù)荷性能圖。
填料塔:填料：填料塔內(nèi)的流體力學(xué)特性；液泛速度與塔徑計算；最小噴淋密度的校核；填料層的壓強(qiáng)降；填料塔的其他構(gòu)件。
板式塔與填料塔的比較及塔設(shè)備的選型。

第八章干燥

概述：干燥過程的應(yīng)用；干燥方法（對流加熱干燥、接觸加熱干燥、輻射加熱干燥、介電加熱干燥．冷凍干燥）；對流干燥的流程；干燥過程的實(shí)質(zhì)。
Δ濕空氣的狀態(tài)參數(shù)與濕度圖；濕空氣的狀態(tài)參數(shù)（濕含量、相對濕度、焓、比熱、比熱容、干球溫度、濕球溫度、絕熱飽和溫度、露點(diǎn)）；濕空氣的濕度圖的作法與應(yīng)用。
Δ干燥過程的物料衡算與熱量衡算；濕物料中水分含量的表示法；物料衡算；熱量衡算；空氣通過干燥器時的狀態(tài)變化；利用濕度圖求空氣狀態(tài)變化的方法；干燥器出口空氣狀態(tài)的選定原則；干燥器的熱效率。
Δ固體物料的干燥機(jī)理：物料中所含水分的性質(zhì)（平衡水分與自由水分；結(jié)合水分與非結(jié)合水分）；干燥曲線與干燥速率曲線，根據(jù)干燥速率曲線分析干燥過程的機(jī)理（等速干燥階段、降速干燥階段、臨界濕含量及其影響因素）；影響干燥速率的因素；干燥過程可能對物料質(zhì)量產(chǎn)生的影響:干燥條件的選擇．
恒定干燥條件下干燥速率與干燥時間的計算。
干燥設(shè)備，廂式干燥器、氣流干燥器、沸騰床干燥器、噴霧干燥器；干燥器的選型。
干燥器的設(shè)計舉例，氣流干燥器的計算。
☆空氣濕度的調(diào)節(jié)方法。

第九章實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容（* 注：初試不包括第九章實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，但復(fù)試包括）

1、緒論
2．測量儀表及測量方法簡介
3、流體流動型態(tài)的觀察與測定、柏勢利方程實(shí)驗(yàn)
4、管道阻力測定
5、離心泵性能的測定
6、過濾實(shí)驗(yàn)
7、傳熱實(shí)驗(yàn)
8、吸收實(shí)驗(yàn)
9、干燥實(shí)驗(yàn)
10．精餾實(shí)驗(yàn)