(02)《化工流体流动与传热》教学大纲

★《化工原理》新课程体系系列教学大纲 ★

化工流体流动与传热

教 学 大 纲

天津大学化工学院化工系

2002年 4 月 制订 2004年12月 修订

《化工流体流动与传热》课程教学大纲

64 学时 4 学分

一、课程性质、目的和任务

本课程及其后续课程《化工传质与分离过程》，是为培养面向21世纪高等化工创新人才的需要而建立的新课程体系中的主干课程。本课程将传统的《化工原理》与《化工传递过程基础》有机地融为一体，依据传递过程的理论体系和单元操作的共性组合而成。本课程属于化工类及其相近专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后必修的技术基础课。本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，是化工类及其相近专业许多专业课程的重要基础课程，本课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。

本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量传递理论）考察、解释和处理化学工程中的实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练；强调理论与实际相结合；强调提高分析问题、解决问题的能力和综合能力。学生通过本课程学习，应能够运用动量和热量传递的基本理论，解决流体流动、流体输送、沉降分离、过滤分离、液体搅拌、过程传热、蒸发等单元操作过程的计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。

二、教学基本要求

本课程在第五学期(四年制)开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。

本课程教学计划总学时64学时（其中课堂讲授62学时，机动2学时）；学生自学12学时；课程设计1周。

本课程采用课后习题，每次课后留2～3个练习题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。本课程每周安排课外答疑一次（3小时）。本课程的期末考试试卷分为客观题和综合题两部分，客观题侧重对学生的基础知识的考核，采用选择填空的闭卷考试形式，占45%；综合题侧重对学生的综合、创新能力的考核，采用分析推导结合综合计算的开卷考试形式，占55%。

三、教学内容

本课程以动量传递和热量传递的基本理论体系为主线，论述了流体流动基础、流体输送、颗粒与流体之间的相对运动（包括颗粒的沉降分离、过滤分离、固体流态化技术）、液体搅拌、传热过程基础及设备、蒸发等操作。主要内容包括：

1．流体流动基础。流体的重要性质及流体流动的基本概念；流体静力学及其应用；流体流动的总衡算方程（包括管路积分连续性方程与机械能衡算方程）的应用；动量传递与流

动阻力的概念，流体流动的微分衡算方程及其简单应用（包括管内层流与湍流）；量纲分析及管流阻力计算；管路计算与流量测量。

2．流体输送机械。离心泵的工作原理、性能参数与特性曲线、流量调节以及安装；其他液体输送机械简介；气体输送机械简介。

3．颗粒与流体之间的相对运动。颗粒与颗粒床特性；重力沉降与离心沉降的原理和操作；过滤分离原理与设备；固体流态化简介。

4．液体搅拌。液体混合机理、典型机械搅拌设备及其工业应用。

5．传热过程基础。传热概述与能量方程；热传导分析；对流传热机理及管内对流传热系数的理论分析；量纲分析及对流传热系数的计算（包括强制对流与自然对流、液体沸腾与蒸气冷凝）；动量传递与热量传递的类比；辐射传热简介。

6．换热器。换热器的传热计算；换热器的结构与选型。

7．蒸发。蒸发设备、流程与操作特点；单效蒸发计算；多效蒸发简介。

四、学时分配

注： ★—课堂讲授内容

☆—学生自学内容 ※—学生选读内容

绪论（★） 1学时 第一章 流体流动基础 21学时

第一节 流体的物理性质 （1学时） 1.1.1 连续介质假定（★） 1.1.2 流体的密度（★）

1.1.3 流体的粘性和理想流体（★） 1.1.4 非牛顿型流体简介（★☆）

1.1.5 流体的可压缩性与不可压缩性（★） 第二节 流体静止的基本方程（2学时） 1.2.1 作用在流体上的力（★） 1.2.2 静止流体的压力特性（★） 1.2.3 流体静力学方程（★） 1.2.4 流体静力学方程的应用（★） 第三节 流体流动的基本概念（1.5学时） 1.3.1 稳态流动与非稳态流动（★） 1.3.2 流线与流管（★☆） 1.3.3 流率与平均流速（★） 1.3.4 流动型态与雷诺数（★）

第四节 流体流动的总衡算方程（3.5学时） 1.4.1 概述（★） 1.4.2 总质量衡算（★）

1.4.3 总能量衡算（★） 1.4.4 机械能衡算（★）

第五节 动量传递与流动阻力导论（1学时） 1.5.1 动量传递的概念（★） 1.5.2 流动阻力导论（★）

第六节 流体流动的微分方程（3学时） 1.6.1 欧拉方法与拉格朗日方法（★） 1.6.2 物理量的时间导数（★） 1.6.3 连续性方程（★） 1.6.4 运动方程（★☆）

第七节 连续性方程与运动方程的应用示例（1.5学时）1.7.1 平壁上的降落液膜流动（★） 1.7.2 套管环隙中的轴向稳态层流（★） 1.7.3 爬流与斯托克斯定律（★☆） 1.7.4 理想流体流动（☆） 1.7.5 边界层理论简介（★） 第八节 湍流（2.5学时） 1.8.1 湍流的特点（★） 1.8.2 湍流的表征（★）

1.8.3 湍流时的运动方程与雷诺应力（★☆） 1.8.4 普兰德混合长理论（★☆）

1.8.5 圆管稳态湍流的通用速度分布（★） 第九节 因次分析（1学时）

1.9.1 因次分析法的基本概念（★）

1.9.2 奈维－斯托克斯方程的因次分析（★☆） 1.9.3 伯金汉π定理（★） 1.9.4 模型与相似（※） 第十节 流动阻力计算（2学时） 1.10.1 阻力产生的机理（★） 1.10.2 管内流动阻力计算（★） 第十一节 管路计算与流量测量（2学时） 1.11.1 简单管路计算（★） 1.11.2 并联与分支管路（★） 1.11.3 可压缩流体的管路计算（※） 1.11.4 流量测量（★）

流体输送机械 第一节 概述 （1学时）

2.1.1 对流体输送机械的基本要求（★）

6学时

第二章

2.1.2 输送机械的分类（★） 第二节 离心泵 （3学时）

2.2.1 离心泵的基本结构和工作原理（★） 2.2.2 离心泵的基本方程式（★☆） 2.2.3 离心泵的性能参数与特性曲线（★） 2.2.4 离心泵的工作点和流量调节（★） 2.2.5 离心泵的气蚀现象与安装高度（★） 2.2.6 离心泵的类型与选择（★☆） 第三节 其它类型液体输送机械 （1学时） 2.3.1 往复泵（★） 2.3.2 回转式泵（★☆） 2.3.3 旋涡泵（★☆）

2.3.4 常用液体输送机械的性能比较（※） 第四节 气体输送机械 （1学时） 2.4.1 离心通风机、鼓风机和压缩机（★） 2.4.2 往复式压缩机（★☆） 2.4.3 回转鼓风机、压缩机（※） 2.4.4 真空泵（※）

颗粒与流体之间的相对运动 第一节 颗粒及 …… 此处隐藏：2547字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……