20 1 ~20 1 学年第学期
教案
校内教师：/ 学时兼职教师：/ 学时课程学时：64
课程类型： A类□B类□C类
教务处制
绪论 2学时
一、教学目标
了解《化工单元操作》课程研究的主要内容、性质、目的、研究方法、课程特点及要求；熟悉单元操作的分类、理论基础；掌握单位换算以及物料衡算与能量衡算方法。
二、教学重点
单元操作的分类；单位换算；课程研究的主要内容及要求。
解决策略：图片、flash展示，或去化工单元操作实训室现场讲解。
三、教学难点
单位换算；物料衡算与能量衡算方法。
解决策略：讲解典型例题，学生课堂练习。
四、教学过程设计
（一）制药生产过程
1. 乙酸乙酯工业生产工艺流程（flash展示）
2. 制药生产过程
教学方法：设问、案例导入法。
教学手段：flash、PPT。
时间安排：15 min。
（二）单元操作及分类
1. 化工单元操作实训设备（图片展示或参观化工单元操作实训室）
2. 单元操作的分类
(1) 按操作方式分：连续操作和间歇操作
(2) 按操作目的分类
①物料的增压、减压和输送；
②物料的混合或分散；
③物料的加热或冷却；
④非均相混合物的分离；
⑤均相混合物的分离。
(3) 按达到相同的目的，依据不同原理，采用不同方法分类
3. 单元操作的特点
(1) 都是物理性操作，即只改变物料的状态或其物理性质，而不改变其化学性质；
(2) 都是化工过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；
(3) 某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的。当然，具体运用时也要结合各化工过程的特点来考虑，例如原料与产品的物理、化学性质，生产规模的大小等。
教学方法：设问、讨论、引导或现场教学。
教学手段：flash或参观实训室、PPT、板书。
时间安排：30 min。
（三）物料衡算和能量衡算
1. 过程衡算
物料衡算的依据是质量守恒定律，能量衡算的依据是能量守恒和热力学第一定律。
对于给定的控制体，物料衡算、能量衡算的方程为：
进控制体的量－出控制体的量＝控制体内的积累量若过程为稳态，则控制体内有关变量均不随时间而变，其积累量为零，结果简化为：
进控制体的量＝出控制体的量
2. 过程的平衡与速率
过程的平衡问题说明过程进行的方向和所能达到的极限。化工过程的平衡是化工热力学研究的问题，所以化工热力学是化工单元操作的一个重要基础。
过程的速率是指过程进行的快慢。当过程不是处于平衡态时，则此过程必将以一定的速率进行。例如传热过程，当两物体温度不同时，即温度不平衡，就会有净热量从高温物体向低温物体传递，直到两物体的温度相等为止，此时过程达到平衡，两物体间也就没有净的热量传递。
过程的速率和过程所处的状态与平衡状态的距离及其它很多因素有关。过程所处的状态与平衡状态之间的距离通常称为过程的推动力。例如两物体间的传热过程，其过程的推动力就是两物体的温度差。
过程速率＝过程推动力/过程阻力
过程的阻力是各种因素对过程速率影响的总的体现。
物料衡算、能量衡算、平衡关系和过程速率所形成的各单元操作的相应计算式，就是各单元操作的主要计算依据。
教学方法：讨论。
教学手段：PPT。
时间安排：5 min。
（四）单位制与单位换算
1. 单位与单位制
任何物理量的大小都是用数字与单位联合表达的。通常先任意选定几个独立的物理量(如长度、时间、质量、温度等)，称为基本量，并根据使用方便的原则制定出这些量的单位，称为基本单位。其它物理量(如速度、加速度、密度等)的单位便可根据它们与基本量之间的关系来确定，这些物理量称为导出量，其单位称为导出单位。
基本单位与导出单位的总和称为单位制。绝对单位制以长度、时间、质量为基本量，重力单位制以长度、时间、力为基本量。1 kgf等于质量为1 kg的物体在重力加速度为9.807的海平面上所受到的重力。
长期以来，整个科学技术领域存在着多种单位制并用的局面，同一个物理量在不同
的单位制中具有不同的单位与数值，这就给计算和交流带来了麻烦，并且容易引起错误。鉴于此，1960年10月第十一届国际计量大会通过了一种新的单位制，称为国际单位制，其国际符号为SI。SI是在MKS 制基础上建立起来的，共规定了七个基本单位。
绝对单位制和重力单位制（工程单位）
2. 单位换算
(1) 物理量的单位换算
同一物理量，若采用不同的单位则其数值就不同。
例如：1 atm的压强和760 mmHg的压强是两个相等的物理量，但其所用的单位不同。
一块操1 atm=760 mmHg
物理量由一种单位换算成另一单位时，量的本身并无变化，但数值要改变，换算时乘以两单位间的换算因数。
换算因数：彼此相等而各有不同单位的两个相等物理量之比。
atm与mmHg单位间的换算因素是：760 mmHg/1 atm。
又如：1 kgf=9.81 N，1 m=100 cm，换算因素分别是：9.81 N/1 kgf，100 cm/1 m。
因为任何换算因素都是两个相等的量之比，所以任何换算因素在本质上都是纯数1。
[例题]一个标准大气压（1 atm)等于1.033 kgf/cm2，等于多少Pa?
解：1 atm=1.033 kgf/cm2=1.033 kgf/cm2(9.81 N/1kgf)(100 cm/1m)2=1.013×105 N/m2=1.013×105 Pa
(2) 经验公式
经验公式是根据实验数据而整理的公式，式中各物理量的符号只代表指定单位的数字部分，因而经验公式又称数字公式。当所给物理量的单位与经验公式中指定的单位制不相同时，则需要进行单位换算。
[例题] 三氯乙烷的饱和蒸汽压可用经验公式lg P0= -1773/T+7.8238计算，试求300 K 时三氯乙烷的饱和蒸汽压为多少Pa?
解：将流体的温度T=300 K代入公式得
发布评论