四川輕化工大學課程實施大綱

課程名稱：化工原理（下）

授課班級：制藥2017卓越班、環境工

程20171,2,3

任課教師：陳明堯

工作部門：國有資產與實驗室管理處

聯系方式：

四川輕化工大學制

2019年09月

《化工原理（下）》課程實施大綱

基本信息

課程代碼：

課程名稱：化工原理（下）UnitOperationsofChemical

Engineering（VblumeII）

學分：2.5

總學時：40

學期：第7學期

上課時間：周二7,8節周四1,2節周一9,10節周四7,8

上課地點：Nl-211Nl-310N4S-603N1-211

答疑時間和方式：課前、課間或考前集中答疑；課前、課間答疑,

電話答疑，郵件答疑、辦公室答疑

答疑地點：上課教室、辦公室（三實驗樓2-215）

授課班級：制藥2017卓越班環境工程20171,2,3

任課教師：陳明堯

學院：化學工程學院

郵箱：

聯系電話：短號6806

目錄

1.教學理念..............................................錯誤!未定義書簽。

2.課程描述..............................................錯誤!未定義書簽。

2.1課程的性質.........................................錯誤!未定義書簽。

2.2課程在學科專業結構中的地位、作用...................錯誤!未定義書簽。

2.3課程的前沿及發展趨勢...............................錯誤!未定義書簽。

2.4學習本課程的必要性.................................錯誤!未定義書簽。

3.教師簡介..............................................錯誤!未定義書簽。

3.1教師的職稱、學歷...................................錯誤!未定義書簽。

3.2教育背景...........................................錯誤!未定義書簽。

3.3研究方向（興趣）...................................錯誤!未定義書簽。

4.先修課程..............................................錯誤!未定義書簽。

5.課程目標..............................................錯誤!未定義書簽。

6.課程內容..............................................錯誤!未定義書簽。

6.1教學要求、重點和難點...............................錯誤!未定義書簽。

6.2學時安排...........................................錯誤!未定義書簽。

7.課程教學實施..........................................錯誤!未定義書簽。

7.1教學單元一.........................................錯誤!未定義書簽。

7.2教學單元二.........................................錯誤!未定義書簽。

7.3教學單元三.........................................錯誤!未定義書簽。

7.4教學單元四.........................................錯誤!未定義書簽。

7.5教學單元五.........................................錯誤!未定義書簽。

7.6教學單元六.........................................錯誤!未定義書簽。

7.7教學單元七.........................................錯誤!未定義書簽。

7.8教學單元八.........................................錯誤!未定義書簽。

7.9教學單元九.........................................錯誤!未定義書簽。

7.10教學單元十........................................錯誤!未定義書簽。

7.11教學單元十一......................................錯誤!未定義書簽。

7.12教學單元十二......................................錯誤!未定義書簽。

7.13教學單元十三......................................錯誤!未定義書簽。

7.14教學單元十四......................................錯誤!未定義書簽。

7.15教學單元十五......................................錯誤!未定義書簽。

7.16教學單元十六......................................錯誤!未定義書簽。

7.17教學單元十七......................................錯誤!未定義書簽。

7.18教學單元十八......................................錯誤!未定義書簽。

7.19教學單元十九......................................錯誤!未定義書簽。

7.20教學單元二十......................................錯誤!未定義書簽。

7.21教學單元二H■?一..................................................64

8.課程學習要求..........................................錯誤!未定義書簽。

9.課程考核..............................................錯誤!未定義書簽。

9.1出勤（遲到、早退等）、作業、報告等的要求............錯誤!未定義書簽。

9.2成績的構成與評分規則說明...........................錯誤!未定義書簽。

9.3考試形式及說明.....................................錯誤!未定義書簽。

10.學術誠信.............................................錯誤!未定義書簽。

10.1考試違規與作弊處理................................錯誤!未定義書簽。

11.課堂規范.............................................錯誤!未定義書簽。

12.課程資源.............................................錯誤!未定義書簽。

12.1教材與參考書......................................錯誤!未定義書簽。

12.2專業刊物..........................................錯誤!未定義書簽。

12.3網絡課程資源......................................錯誤!未定義書簽。

13.教學合約.............................................錯誤!未定義書簽。

14.其他說明.............................................錯誤!未定義書簽。

1.教學理念

教育的目的，不是培養人們適應傳統的世界，不是著眼于實用性的知識和技能，而

要去喚醒學生的力量，培養他們自我學習的主動性，抽象的歸納力和理解力，以便使他

們在目前無法預料的種種未來局勢中，自我做出有意義的選擇。教育是以人的全面發展

為最高的目的。大學教育圍繞一個“育人目標"核心，著眼于人的全面發展需要，重點

培養學生的自學能力、實踐能力和創新能力。

《化工原理》課程是化工類專業的一門主要專業（技術）基礎課，該課程擔負著由基

礎到專業、由理論到工程的橋梁作用，是綜合運用數學、物理和化學等基礎知識，分析

和解決化工類型生產中各種物理過程（或單元操作）問題的工程學科。課程的主要任務是

（1）掌握三傳（動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞）的基本原理；（2）掌握各單元操作過

程的基本原理、計算方法和設備構造與選型；（3）培養學生運用基礎理論分析和解決化

工單元操作中各種工程實際問題的能力，即選擇單元操作和設備的能力、操作和調節生

產過程的能力和獲取數據和工程設計的能力。

基于我校培養應用型工程技術人才的培養目標，結合化工原理課程的主要任務，并

考慮到我校學生高等數學、大學物理、物理化學等基礎知識掌握一般的實際，在化工原

理的教學過程中，本人將重點強調基本概念、課程的研究方法和培養學生的工程觀念，

強調公式的適用范圍，弱化公式的推導過程。課程實施主要采用講授、提問、討論、練

習、課堂小測驗、以及案例分析法等多種教學方法，同時結合教師自身的研究，以基于

研究的學習亦作為教學方法的重要方面，充分調動學生的學習熱情，使學生通過積極的

思維、演練，主動地獲取知識，確保學生學有所得。在上課形式上，運用多媒體教學手

段，尤其是動畫、視頻等，以實現良好的教學效果。

整個教學實施過程中，我將秉承以下的教學風格：

（1）以學生為中心，公平對待每一位學生。在教學過程中，本人將對不同出身、性

別、智力、相貌、年齡、個性以及關系密切程度不同的學生盡量做到一視同仁，同等對

待，對每一位學生都關心、愛護、無偏袒、不以個人的私利和好惡作標準；

（2）在教學過程中，盡量多舉與實際生活息息相關的例子，用最淺顯易懂、幽默的

語言表達課程中比較復雜抽象的概念；

(3)積極引導學生的自主學習。通過案例分析、知識點對比、歸納等多種講授方式

引導學生積極主動的學習，使學生深刻體會所學知識、研究方法和思維方式對工程實際、

科研道路或職場工作的價值。

2.課程描述

2.1課程的性質

本課程屬工科科學，用自然科學的原理（主要為動量、熱量與質量傳遞理論）考察、

解釋和處理工程實際問題，研究方法主要是理論解析和在理論指導下的實驗研究，本課

程強調工程觀點、定量運算和設計能力的訓練、強調理論與實際相結合，提高分析問題、

解決問題的能力。學生通過本課程學習，應能夠解決流體流動、流體輸送、沉降分離、

過濾分離、過程傳熱、蒸發、蒸儲、吸收、萃取和干燥等單元操作過程的計算及設備選

擇等問題，并為后續專業課程的學習奠定基礎。課程的主要特點是：（1）兼有“科學”

與“技術”的雙重特點；（2）實驗科學，強調理論課與實驗課相結合；（3）實踐性強，

輔以多種實踐環節。

2.2課程在學科專業結構中的地位、作用

《化工原理》課程是化工類及相近專業的一門主要技術基礎課，它是綜合運用數學、

物理、化學等基礎知識，分析和解決化工類型生產中各種物理過程（或單元操作）問題

的工程學科，本課程擔負著由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用。該課程教學水平

的高低，對化工類及相近專業學生的業務素質和工程能力的培養起著至關重要的作用。

2.3課程的前沿及發展趨勢

化工原理這門課程經歷了工藝學階段、單元操作階段和傳遞過程階段。1923年

WalkerW.H.出版了第一部以單元操作為線索而編寫的化工原理教材《Principlesof

ChemicalEngineering》。1960年BirdR.B.出版了第一部基于以傳遞過程為線索而編寫的

化工原理傳遞教材《TransportPhenomena》。課程的發展從單元操作向過程更新和過程強

化兩個方向發展。過程更新包括理論更新，如平衡分離分子學、膜基氣體吸收理論等和

技術更新，如計算機模擬計算技術、超臨界流體萃取技術；過程強化包括設備強化，如

新型塔內件開發、換熱器傳熱強化等和過程集成，如精儲節能的熱偶技術系統優化的窄

點技術等發展。

2.4學習本課程的必要性

化工原理是化學工程學科的基礎，是一門專業基礎課程。化工原理課程從自然科學領

域的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程。它在基礎課（數學、物理、化學、物

理化學）與專業課（化工工藝學、化工工藝設計與設備設計等）之間，起著承前啟后、

由理及工的“橋梁”作用。化工原理研究的對象是實際工程問題。其講述各種化工單元

操作的基本原理，典型化工設備的結構原理、操作性能，工藝過程設計和設備設計的計

算方法。

3.教師簡介

3.1教師的職稱、學歷

任課教師：陳明堯；職稱：副教授；最終學歷/學位：碩士研究生/工學碩士

3.2教育背景

1991.09-1994.06北京化工大學化學工程學院化學工程專業工學碩士；

1983.09-1987.07四川理工學院（原四川輕化工學院）腐蝕與防護專業工學學士。

3.3研究方向（興趣）

（1）傳質與分離；（2）反應工程。

4.先修課程

本課程的先修課程有：高等數學、大學物理、物理化學。

5.課程目標

本課程教育目標如下:

1、掌握傳質過程(蒸儲、吸收)等化工過程的基本原理和典型設備的構造及性能;

2、通過本課程知識的系統學習，培養學生的工程觀點和解決工程實際問題的能力，

包括對化工單元操作進行工程計算的能力、正確運用工程圖表的能力以及運用技術經濟

觀點分析、解決工程實際問題的能力；

3、通過學習一些處理工程問題的基本方法，如因次分析法、數學模型法、過程分

解法、試差計算法和圖解計算法等，使學生具備在不同場合選用不同方法處理工程問題

的能力；

4、通過對基本原理、工程計算和典型設備的講授，培養學生從過程的基本原理出

發，觀察、分析、綜合、歸納眾多影響因素，從中找出問題的主要方面，運用所學知識

解決工程問題的科學思維能力和創新思維能力；

5、通過本課程學習，培養學生的自學能力和獨立工作能力，能根據所處理問題的

需要，尋找、閱讀有關手冊、參考書、文獻資料并理解其內容。

6.課程內容

課程主要學習化工單元操作的基本原理、典型設備結構的設計選型或校核；提出強

化生產的途徑；組織實施實驗，獲取工程設計、計算所需數據。具體各章內容如下：

第一章傳質概論

掌握的內容：

(1)相組成的常用表示方法和換算；

(2)氣體在液體中的溶解度、亨利定律表達式及相互關系、相平衡關系在傳質過程

中的應用；

(3)分子擴散與菲克定律、擴散系數及其影響因素、等分子反向擴散與單相擴散、

漂流因子；

(4)對流傳質、雙膜模型要點、總傳質速率方程表達式、總傳質系數與膜傳質系數、

傳質阻力分析、氣膜控制與掖膜控制。

了解內容：

(1)化工分離過程分類及特點；

(2)各傳質模型及其間關系；

第二章氣體吸收

掌握內容：

(1)吸收的分類、吸收劑選用的基本原則；

(2)吸收塔的操作線方程、物理意義、圖示方法及應用，最小掖氣比、吸收劑用量

確定；

(3)填料層高度計算、傳質單元高度與傳質單元數的定義與物理意義、傳質單元數

的計算(平均推動力法、解吸因數法)；

(4)吸收塔操作分析、設計型計算和操作型計算；

(5)理論板、等板高度的概念，理論板數的計算；

了解的內容：

(1)吸收與解吸的比較；

(2)傳質單元數的圖解積分法和梯級圖解法；

(3)傳質系數的計算與測定，影響傳質系數的因素，組織實施實驗測定特定條件下

的傳質系數。

(4)填料塔基本結構、兩相接觸方式，板式塔基本結構、兩相接觸方式；

(5)解吸、非等溫吸收。

第三章蒸鐳

掌握的內容：

(1)雙組分理想體系的汽液平衡：拉烏爾定律、泡點方程、露點方程、汽液平衡相

圖、揮發度與相對揮發度定義及應用；

(2)精儲原理與流程；

(3)精偏塔的物料衡算、操作線方程和進料方程物理意義、圖示及應用；

(4)恒摩爾流假設、進料熱狀況參數、汽液兩相的摩爾流率、最小回流比與回流比

選用、加料熱狀況影響及選擇、全塔效率、單板效率、理論板數的不同計算方法，雙組

分連續精像塔計算及操作調節、分析:；

(5)非常見的二元連續精儲塔計算：直接蒸汽加熱、多側線塔、提儲塔、塔頂采用

分凝器、冷液回流；

(6)精鐳裝置的熱量衡算。

了解的內容：

(1)平衡蒸儲與簡單蒸儲的流程、特點、計算；

(2)組織實施實驗測定板式塔(填料塔)的傳質性能；

(3)恒沸精，離、萃取精偏的特點及應用;

(4)精儲節能技術進展。

6.1教學要求、重點和難點

第一章傳質概論

重點：傳質速率方程

難點：傳質速率方程計算及分析

第二章氣體吸收

重點：低濃度氣體吸收填料層高度計算

難點：吸收過程的操作型問題分析

第三章蒸儲

重點：雙組份連續精儲計算

難點：精儲過程操作型問題分析

6.2學時安排

各教學章節的學時安排如下：

第1章傳質與分離過程概論：8學時

第2章氣體吸收：16學時

第3章蒸儲：16學時

7.課程教學實施

《化工原理（下）》課程教學實施詳見下表

7.1教學單元一

課程章節弟一早課次/

化工原理1/2

名稱名稱傳質概論學時

教學目標

1.了解化工傳質過程的分類及特點；

2.復習相平衡概念，掌握溶解度及其影響因素；

主要內容

知識點：

1.機械分離、傳質分離、平衡分離、速率分離；

2.相平衡、溶解度、混合物濃度表達及換算

重點：平衡分離三要素

難點：

教學過程及方法

1.化工分離過程（提問法、講授法、對比法）

第一步、用提問互動的方式引導學生回憶實驗過程中遇到的分離過程。

第二步、老師舉一例子，比如在合成氨生產過程中，如果生產的氨氣泄露，提

問這時應如何處置？（消防人員會向泄漏區噴灑大量的水）

第三步、讓學生對回答出來的分離過程及老師舉例進行分類？

2.通過以上的引入式教學然后對比上冊的分離單元操作引出傳質分類相關概念，

采用“對比”、“案例”方法強化基本概念；

第一步、引導學生對舉例和回答的分離過程正確分類；

第二步、對比機械分離和傳質分離的對象和目標

第三步、對比平衡分離和速率分離的區別

第四步、有了以上的鋪墊后，詳細的介紹平衡分離的概念，與舉的例子一一對

應來講，對平衡分離中的詞語進行解讀，讓學生深刻理解平衡的概念。由于速

率分離部分不是主要內容因此舉兩三個例子（舉田徑運動會舉100米選拔賽的

例子，速度快的進入決賽，速度慢的被淘汰，讓學生更容易理解速率分離的概

念）。滲析和電滲析兩個例子在課件上講解，講解讓學生理解速率分離的概念。

3.以化工原理核心綱要引導學生進入相平衡的深入理解。（舉例法、講授法）

舉例引入平衡的概念，一杯水中放一顆糖，整杯糖水會逐漸變甜，最后整杯水

不管哪個位置的水都一樣甜，這個時候就達到平衡。分析平衡的概念：最終濃

度均勻，各部分沒有濃度差及時平衡。

4.講相平衡關系時畫圖幫助理解學生理解動態平衡距（舉例法）

用畫圖舉例的方式讓學生深刻理解并掌握相平衡是一個動態的平衡

5.用相律分析兩相動平衡（舉例法、講授法、提問法）

第一步、讓學生回憶寫出相律的公式：f=c-①+2,讓學生回答相律公式中每個

符號及數字的含義，

第二步、讓學生回答以上的兩相動態平衡的自由度為多少？并回答可以獨立變

化的變量有哪些？可以獨立變化的有三個量(溫度、壓強、組成)

第三步、當溫度和壓強一定，那么自由度變成了1,當再確定一個獨立的變量時

兩相平衡系統就會被確定下來，如果確定了溶液的組成，氣相組成也被確定下

來，因此當兩相平衡時，液相組成和氣相組成是一一對應的關系，因此可以用

液相組成表示氣相組成，所以可以表示成y=f(x)

6.兩相平衡的關系

兩相平衡的關系可以表示成y=f(x),因此可以用曲線表示，亦可以用數學表達

式表示。

(1)溶解度曲線，讓學生分析溶解度曲線的變化趨勢，可得出哪些結論？

亨利定律

(2)溶質組成的表示及單位換算

質量分率、質量比、摩爾分率、摩爾比、摩爾濃度等

這些組成表示之間的換算關系

7.下節課將講解這些組成的不同表示的亨利定律、過程限度、方向的判斷及傳質過

程的內容請同學們預習相關部分內容。

本講師生互動

1、在講化工分離過程時，請學生舉例，例舉出到目前為止自己做過的試實驗中哪些實

驗存在分離過程？

2、在講解完化工分離過程分類后，請同學們將自己分離過程進行分類？

3、對比平衡分離與速率分離的不同點？

4、兩相動態平衡的自由度為多少？

5、溫度、壓力對溶解度的影響？

作業安排及課后反思

課后要求查閱除課本上例舉的氣體的溶解度曲線圖外，查閱其他氣體的溶解度曲線

并尋找溶解度曲線的共性特征。

課前準備情況及其他相關特殊要求

應該了解溶解度曲線在哪些資料上能找到。

參考資料

教材P80,另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.2教學單元二

課程第一章課次/

化工原理章節名稱2/2

名稱傳質概論學時

教學目標

1.亨利定律及其不同形式換算；

2.分子擴散分析及計算；

主要內容

知識點：

1.亨利定律、亨利系數；

2.傳質方向、傳質限度的確定及工程應用；

3.分子擴散、菲克定律、等分子反向擴散。

重點：亨利定律、分子擴散速率

難點：相平衡關系的工程應用

教學過程及方法

1.用提問的方式回顧上次課的重點核心內容。

2.講述亨利定律不同形式，強調其間關系，并進行匯總總結（講述法、對比法）;

CA

PA

H

J)

PA=Ex人

E

vA

X=—―

AC(kmol/m3Pa)

LM>0m=

PH

以=叫

E

n*.=F,x.m

強調亨利定律的不同形式的表達式必須數量掌握并應用。

3.用圖的方式演示（下左圖）、引導如何分析傳質過程進行傳質限度和方向；（圖

解法、講授法）

（1）過程進行的限度

氣相傳質的限度:

Jf*

液相傳質的限度:

（2）過程進行的方向（提問法、講授法）

第一步、引入電流方向，提問在電路中電流方向是從什么地方流向什么地方？

（從高電勢的地方流向低電勢的地方）

第二步、傳質方向也是同理可得，從高濃度的地方向低濃度的地方傳遞

第三步、有了以上的講解要求學生能夠通過相平衡關系判斷出氣相和液相的相

對濃度高低。判斷出濃度的相對高低就可判斷傳質方向

4.傳質過程（講授法）

傳質的概念：系統內物質由高濃區向低濃區轉移的過程

傳質過程：

（1）物質從一相主體轉移到兩相的界面；

（2）在界面上物質從一相進入另一相；

（3）物質從界面的另一相向其主體轉移。

在此處提一下膜模型，這個傳質過程是基于膜模型得到的。

（一）相內傳質

擴散現象級規律一分子擴散

擴散＜

〔渦流擴散

4.分子擴散及菲克定律（講授法、圖解法）

Feik定律：一定T,P下，一相內只要組分存在濃度差，就必然存在沿濃度降

低方向上的分子擴散，其擴散通量正比于濃度梯度。檢

dZ

5.等分子反向擴散（圖解法、講授法），用圖的方式講解更清楚更易理解

田知相界面7g

甲相：乙相

通過等分子反向擴散過程的講解，利用菲克定律推導出等分子反向擴散的傳質速率

方程治=另以1工2）

乙LZG7?T

6.等分子反向擴散講完我們將介紹單向擴散的內容，請同學們預習相關部分。

本講師生互動

1、過程限度有什么實際意義？通過互動引出傳質方向的講解

2、電路中電流的流向？

3、講解到過程進行的方向判斷時提出如何判斷兩相濃度的相對高低？

作業安排及課后反思

作業：P1481~3（其中2題）

課后要求閱讀參考教材相關內容。

課前準備情況及其他相關特殊要求

復習物理化學相平衡部分，預習教材相關內容。

參考資料

教材P81~91,另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.3教學單元三

課程章節第一章課次/

化工原理3/2

名稱名稱傳質概論學時

教學目標

1.理解分子擴散分析

2.掌握分子擴散計算；

3.掌握相內傳質速率；

主要內容

知識點：

1.單向擴散、總體流動、擴散系數及其影響因素；

2.渦流擴散、膜模型、相內傳質速率。

重點：相內傳質速率

難點：單向擴散、膜模型

教學過程及方法

1.提問式復習上節課核心內容；

2單.向擴散

用圖的方式講解更清楚更易理解，特別是講整體流動時圖解法更清楚

用圖的形式將單向擴散過程講解清楚ra4a相界面

-----------------------------------------------甲柑----

然后再做單向擴散過程傳質速率的推導

得到傳質速率方程

治=笠*=容（以「以2）

,L51^L^Bm

KTDPPB，DP

治=——ln^-=———（PA「PA2）

ZGRTPB1ZGH方Bm

3.歸納法、比較法總結分子擴散兩種情況計算方法及應用；

等分子反向擴散單向擴散

NA鄉的-金）M=午（。.&2）

DDP

MN

NA=亍由0A「OA2）A=SAI一〃A2）

ZGRTZGRTM

適用于精微過程適用于吸收過程

f原因：分子擴散及界面約束

總體流動，性質：宏觀流動——

【作用：促進傳質PBmCBm

此處要詳細解釋分析總體流動和漂流因子這兩個概念

4.擴散系數，抽問，物性參數在工程應用中如何理解；

dZ

影響因素：物系、T、P、濃度，了解隨影響因素的變化趨勢。

5.由對流傳熱引出膜模型得出相內傳質速率表達式（對比法）

通過回憶上冊對流傳熱的知識，提出對流傳質，通過虛擬膜層的假想，解決復雜的

對流傳質問題，將單向擴散的結果應用到對流傳質中的到相內傳質的傳質速率表達式

DC

液相：NA=(CALCA)=解(G-C)

^L^Bm

DP

行相NA=-——(“A—PAi)=%G(P—〃i)

工相：ZGR方Bm

分析虛擬的靜止的膜層ZL、ZG的影響因素

由以上兩式得出：相內傳質速率方程通式

NA=媯

6.以上的內容都是基于傳質過程簡化為膜模型而得到的結論，對于傳質過程的還有

哪些傳質理論，我們下次課再講，下次課將還會講到將我們講的傳質速率方程應用到吸

收的工業過程中的吸收速率方程，請同學們做好相關部分的預習。

本講師生互動

1、總體流動產生的原因、性質、作用？

2,漂流因子大于1還是小于1呢？

3、同學們根據傳質速率方程的通式還可以寫出哪些形式的相內傳質速率方程式？

4、分析傳質系數何時為常數？

作業安排及課后反思

作業：P1484~5

課后要求閱讀參考教材相關內容。

課前準備情況及其他相關特殊要求

復習物理化學相平衡部分，預習教材相關內容。

參考資料

教材P91~102,另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.4教學單元四

課程章節第一章課次/

化工原理4/2

名稱名稱傳質概論學時

教學目標

1.掌握傳質理論；

2.掌握相際傳質速率；

主要內容

知識點：

L三個典型傳質模型；

2.相際傳質速率及應用；

重點：雙膜模型、相內傳質速率

難點：傳質速率的應用

教學過程及方法

1.提問式復習上節課核心內容；

2.三個傳質模型的對比、關聯（圖解法、講授法）；

（-）雙膜模型（重點講解內容，黑板上畫雙膜模型的示意圖）

（1）兩相傳質有穩定的相界面，界面兩側附近的傳質虛擬為穩態分子擴散；

（2）相界面上兩相達平衡，無阻力。

（3）兩相主體高度湍動，無濃度差。

介紹雙膜模型的以上三個要點

分析雙膜模型的合理之處：傳質的雙阻力提法

分析雙膜模型的不合理之處：穩定的相界面，穩態的分子擴散

用雙膜模型的得到的結果與實際的相差多大？

（二）溶質滲透模型（對比法、講授法）

將雙膜模型中不合理之處進行修改得到溶質滲透模型，如何修改和假定呢

（1）假定液面是由無數微小的流體單元構成

（2）暴露在表面的每個單元與氣相接觸某一短暫的時間后被來自液相主體的新單

元取代，而自身返回液相主體內。

I*-

”……d....〃...T.M八....

/\

□□

通過以上兩點假定：界面不再穩定、也不是穩態的傳質過程（在界面附近處很薄的

液體層內存在濃度隨時間在變化）

溶質滲透模型的不足之處：在界面上暴露的時間相等

（三）表面更新模型

對溶質滲透模型不足之處進行改變

假定：流體質點在相界面停留的幾率相同，但時間不同（更接近實際的生產情況）

三個模型之間的關系

表面更新模型當質點在相界面停留時間相同時溶質滲透模型

溶質滲透模型當傳質時間趨于無窮時雙膜模型

3.推導相際傳質速率方程（總結法、例舉法）

用相內傳質傳質速率方程求傳質速率時必須要知道界面濃度，介紹界面濃度的計算

（1）解析法聯解二元一次方程組可得（2）圖解法（如下圖）

由于求解界面濃度比較麻煩即界面濃度不易求得，兩相主體濃度容易求得所以為方

面計算要得出相際傳質速率方程。

度表示的相際傳質速率方程

z-y—y+y—y—y”

N-_P-Pi+Pi-P._p-p

111?一Im~I

1——十

%GHk^LKGkxKv

（2）通過推導得到液相相總濃度表示的相際傳質速率方程

_c*-cX玉+玉-x

NA

~~H~~1111

--------1--+

krUkL.K,LmkvkY

6.講了傳質理論，下次課我們將介紹吸收這章，請同學們預習吸收概述及物料衡算

相關部分內容。

本講師生互動

1、雙膜模型的合理和不合理之處？

2、如何進行假定克服雙膜模型不足之處

3、如何進行假定克服溶質滲透模型不足之處

4、相界面濃度如何求取？通過提問來解決相界面濃度的求取。

作業安排及課后反思

作業：P1497-8

課后要求閱讀參考教材相關內容。

課前準備情況及其他相關特殊要求

復習物理化學相平衡部分，預習教材相關內容。

參考資料

教材P102~lll,另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.5教學單元五

A/r—?Vr.

課程章節弟一早課次/

化工原理5/2

名稱名稱氣體吸收學時

教學目標

主要內容

知識點:

1.吸收分類、吸收劑選擇原則、吸收流程設備。

2、物料衡算、操作線方程及應用;

3.最小溶劑用量、溶劑用量的確定吸收過程經濟性分析。

重點：操作線方程

難點：傳質推動力的理解

教學過程及方法

1.簡要回顧傳質概論的主要內容;

2.吸收分類，溶劑選擇原則，流程及其技術經濟分析（講授法）。

吸收：利用混合氣體中各組分在溶劑（吸收劑）中溶解度的差異，分離氣體混合物

的操作。

吸收的目的：回收溶質，制備溶液；凈化氣體。

吸收分類‘物理吸收單組分吸收

有無化被吸收

學反應'

化學吸收組分數'多組分吸收

，等溫吸收‘低濃度吸收

溫度變濃度演）

化情況'非等溫吸收低情況'高濃度吸收

吸收劑的選擇：

（1）吸收劑對溶質有較大的溶解度；

（2）吸收劑對混合氣中各組分有較好的選擇性;

（3）揮發度小，沸點高（蒸汽壓低）；

（4）粘度低，腐蝕性小，無毒，價廉，易得等。

吸收流程

A+BtA+S

3.由逆流操作線引出不同情況吸收操作線的討論（講授法）；

以逆流吸收為例，進行物料衡算得到逆流吸收的操作線方程：

丫小+出一羯）

分析操作線：

（1）對給定分離任務、選擇好溶劑及操作條件時ML,丫21/2一定，則卜普符合

直線關系

（2）是通過點（XZ,Y2），斜率為L/V的直線

講完逆流操作線，可以叫學生試著推導并流的操作線方程和繪制操作線，并分

析并流操作線。

4.吸過程經濟性的分析引出溶劑用量的確定（討論法）

總費用=操作費用+設備費用

討論溶劑用量對操作費用及設備費用的影響4—升*

AT>AT>AT

AT-0Z->4in

操作費用I

設備費用T

通過溶劑用量對操作費用和設備費用的討論，提出最小溶劑用量的概念。

最小溶劑用量：當溶劑用量減小到使塔的某個截面傳質推動力為o時，此時的溶劑用量

為最小溶劑用量。

通過以上分析可以看出，從經濟性上考慮，我們使用的溶劑用量必須要使總費用最

最小溶劑用量的計算（圖解法）

用圖清楚的解釋最小溶劑用量的推導過程

V2

止).=…

VminX]*-X2

5.應用舉例

由于本次課內容重要，舉一個例子最作為課堂練習，鞏固本次課學習的內容。

例1.用清水吸收某混合氣中溶質，己知入塔氣體含溶質7%(moK),混合氣流量為

1500Nm7h,操作條件下平衡關系為：忤=1.68r要求吸收率為97%,試求：

(1)溶質的吸收速度；kmol/h

(2)最小溶劑用量；t/h

(3)當溶劑用量為3200kg/h時，出塔溶液濃度是多少？

此時塔頂、塔底的傳質推動力是多少？

(4)如果出塔溶液濃度為3%(mol%),此時的溶劑用量為多少？

(5)試繪出(3)、(4)兩種情況的操作線示意圖，分析要達到同樣分離要求，哪種情

況所需的傳質面積大？

5.本次課內容重要，請同學們下課后認真復習，下次課將講解兩塔聯合操作及填料

層高度的計算內容，同學們要下去查資料預習這部分內容。

本講師生互動

1、在將操作線方程的時候，是否能夠畫出并流的操作線？

2、討論并流操作線的特點？

3、溶劑用量如何影響總費用？

4、講解課堂練習時以提問的方式講解解題思路。

作業安排及課后反思

作業：P1499-10

課后要求閱讀參考教材相關內容。

課前準備情況及其他相關特殊要求

復習物理化學相平衡部分，預習教材相關內容。

參考資料

教材P111-116,另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.6教學單元六

課程章節弟一早課次/

化工原理6/2

名稱名稱氣體吸收學時

教學目標

1.鞏固操作線相關知識；

2.掌握填料層高度計算式的引出。

主要內容

知識點：

1.操作線方程的應用；

2.填料層高度計算式的引出及應用分類。

重點：操作線方程變化

難點：填料層高度計算式的多樣性及選擇

教學過程及方法

1.提問引導復習上節課核心內容；

2.兩塔聯合操作的操作線（講授法、圖解法）

如何在相圖中繪制兩個塔的操作線？

第一步、判斷兩個塔是并流還是逆流

第二步、判斷氣相和液相各濃度的大小關系

第三步、在相圖中標注出個濃度點

第四步、在相圖中找到a、b塔塔頂和塔底的點連接塔頂和塔底點可得到操作箱方程

第五步、判斷兩塔中氣相、液相流量的關系，確定兩操作線斜率是否正確。

講完此內容再講如下兩種情況聯合操作的操作線

mol/h

Y

提示：解題思路是一樣的，詳細解析解答過程，濃度大小可向學生提問，讓學生思考。

4.舉例課堂練習

例.在常壓下用純溶劑吸收某混合氣中的溶質。已知：入塔氣體溶質濃度為5%（mol%）,

出塔氣體濃度1%O操作條件下的平衡關系為：F=35TO試求：

（1）逆流及并流時的最小液氣比；

（2）壓強升高至原來的3倍時，逆流操作的液氣比為原來的多少倍？

5.由吸收速度引出填料層高度計算通式，并討論（講授法）。

由吸收速度推導出吸收的溶質的量，進行總物料衡算的下式

GA=NAF=乂％=NACiZct

■:△/const,NA卞const

對az塔段進行物衡算：

dGA=RIK=￡dX=2VAQadZ

當選擇不同表達式時，對全

塔積分可推出不同的z計算式：

%廠

7_\A7_VfdrKT

Z-JdZ--~~-J―—--HOGNOG

JAY6ZQ*y-r

Z=jdZ=—~~-J——~~—="OLNOL

iKx。。2X*—X

6.下次課將應用上面的兩個基本公式詳細講解填料層高度的計算，請同學們復習相

關部分內容

本講師生互動

1、塔中氣相組成和液相組成的大小關系？

2、為什么填料層高度計算形式多樣？

作業安排及課后反思

作業：補充作業

課后要求閱讀參考教材相關內容。

課前準備情況及其他相關特殊要求

復習前面傳質速率部分內容，理解Z計算式的多樣性；預習教材相關內容。

參考資料

教材另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.7教學單元七

課程章節第二章課次/

化工原理7/2

名稱名稱氣體吸收學時

教學目標

1.理解低濃吸收填料層高度的計算

2.理解傳質單元高度和傳質單元數

3.掌握傳質單元數的計算（平衡線為直線）

主要內容

知識點：

L傳質單元數、傳質單元高度、填料層高度；

2.低濃吸收填料層高度計算的基本公式

重點：傳質單元數、傳質單元高度

難點：傳質單元

教學過程及方法

1.抽問，復習上節課核心內容；

2.利用填料層高度計算通式引出傳質單元數和傳質單元高度（講授法）

（一）傳質單元高度

根據式子中V/（K,aQ）的單位為米，理解為由過程條件所決定的某種單元高度，

因此引出傳質單元高度的概念。

VH=L

討論傳質單元高度的影響因素，反映什么？

傳質單元高度=〃設備結構，操作條件）

其數值大小反映設備傳質性能的優劣。

傳質單元高度求取方法：（三種）

（二）傳質單元數

根據積分式子，分子分母都具有相同的單位，積分必然是一個量綱為1的數值，可

以認為它代表所需填料層高度z相當于氣相總傳質單元高度的倍數，引出傳質單元數的

概念。

z彳dYzdX

OG=Jy_y*°L-JX*—X

傳質單元數受什么因素影響？反映什么？

N°G=/（分離任務，操作條件=籍需

傳質推動力

其數值大小反映分離的難易程度，傲t,物系就越難分離。

講解一個傳質單元的物理意義（圖解法）

3.傳質單元數的的求取（講授法）

（-）平均推動力法

平衡關系

F*=mX+B

操作關系

vv

X=-Y+(X2--Y2)

利用這兩個關系推導出傳質單元數的基本計算式

?y*

N°G=------TvIn-!―

]_吧

-zT

通過轉化最終得到平均推動力法求取傳質單元數

JX—K*)—億一廳)

NOGy_y*

In11

其中A—

4.除平均推動力法可求取傳質單元數外還有脫吸因子法，下次課將要講解此部分

內容，平衡線不為直線該如何求取傳質單元數，請同學們預習相關部分內容。

本講師生互動

1、傳質單元高度及傳質單元數受哪些因素影響？

2、傳質單元高度及傳質單元數反應什么？

3、在推導傳質單元數的基本計算式是可以與學生提問，比如如何找到Y與Y-Y*關系？

作業安排及課后反思

作業：P14911>14

課后要求閱讀參考教材相關內容。

課前準備情況及其他相關特殊要求

預習教材相關內容。

參考資料

教材P116~122,另參閱陳敏恒、譚天恩等相關教材。

7.8教學單元八

課程章節第一早課次/

化工原理8/2

名稱名稱氣體吸收學時

教學目標

1.掌握低濃吸收填料層高度的計算（平衡線為直線）;

2.掌握操作型問題的分析

主要內容

知識點：

1.吸收因子法；

2.吸收過程操作型問題分析；

3.圖解積分、近似梯級、分段法。

重點：吸收因子法公式

難點：操作型問題分析

教學過程及方法

1.抽問，復習上節課核心內容；

2.推導吸收因子法公式、算圖及工程應用（講授法）;

1Y_工*

用傳質單元數的基本式N°G=]mV/、—1*

T

推導出N1mV

N°GmV]

1--------LAY*L

L

此式為吸收因子法求傳質單元數

為方便分析一些操作型問題，以g為縱坐標，以YHGVYz-Yj為橫坐標，以脫吸因

子為參變量做圖，得到吸收因子法算圖

45

40

35

30

A

20

15

10

0

12510251002510002510000

4.吸收過程操作型問題分析，舉例讓學生分析并抽學生回答分析結果，然后再詳

細分析這類操作型問題

例1、在一填料塔中用清水吸收空氣中氨，若用水量增大，其他條件不變，則“，尤如

何變化？

例2、在一填料塔中吸收低濃度氣體，若用氣量增大，要求吸收率不變，按比例增大吸

收劑用量可行嗎？

例3、逆流吸收塔中用純溶劑進行低濃度吸收操作，其操作線如圖所示。若其它條件不

變,而系統溫度降低（設7對勿的影響遠大于Ka,氏a）,則：（1）/；%片將如

何變化？（2）請畫出操作線示意圖。

將操作型問題時讓學生思考5分鐘，此時可以讓學生舉手回答或點名回答問題。

填料層高度