《传递过程》教学规范.docx
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《传递过程》教学规范
《传递过程》课程教学规范
课程编号:
适用专业:
化学工程与工艺
课程性质:
专业课学时数:
48学时学分:
2学分
执笔人:
马燮编写日期:
2006年3月10日
审核人:
杨虎审核日期:
2006年3月15日
第一部分教学基本要求
一、目的及任务
《传递过程》是化学工程专业的专业基础课,是一门工程理论性和系统性较强的课程。
本课程将化工单元操作(化工原理)的共性归纳为动量、热量和质量传递过程("三传")的原理系统地论述,将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。
各传递过程既有独立性又有类似性,虽然课程中概念、定义和公式较多,基本方程又相当复杂给学习带来一定的困难,但可运用"三传"的类似关系进行研究理解。
二、本课程的先行课程
高等教学、物理化学、化工原理或化工基础。
三、各章节具体内容要求
绪论
掌握的内容:
1、基本概念;
2、欧拉观点和拉格朗日观点:
了解的内容:
1、化学工业的发展过程;
2、课程的性质与目的。
第一章传递过程概论
掌握的内容:
1、静止流体的特性
2、流体流动的基本概念
3、分子传递的基本定律
熟悉的内容:
1、动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式
了解的内容:
1、涡流传递的类似性
第二章连续性方程与运动方程
1、连续性方程
2、N-S方程
熟悉的内容:
1、连续性方程的推导
2、对连续性方程的分析
3、对N-S方程的分析
了解的内容:
1、用应力表示的运动方程
2、牛顿型流体的本构方程
第三章运动方程的应用
掌握的内容:
1、范宁摩擦因数
2、平壁间的轴向平行层流、
3、圆管中的轴向稳态层流
4、套管环隙间的轴向稳态层流
5、无限大平板的突然运动
熟悉的内容:
1、绕流流动与曳力系数
2、平壁上的降落液膜流动
了解的内容:
1、爬流
2、势流
3、平面流与流函数
第四章边界层流动
掌握的内容:
1、普兰德边界层理论的要点、
2、边界层的形成过程
3、边界层厚度的定义
4、普兰德边界层方程的准确解
5、平板壁面上层流边界层的近似解
熟悉的内容:
1、普兰德边界层方程的推导、
2、边界层积分动量方程的推导
了解的内容:
1、管道进口段的流体流动
2、边界层分离与形体曳力
第五章湍流
掌握的内容:
1、湍流的特点
2、湍流的起因
3、湍流的表征
4、雷诺方程与雷诺应力
5、无界固体壁面上的稳态湍流
6、圆管稳态湍流的通用速度分布方程
7、光滑圆管中的速度分布与流动阻力
8、粗糙管中的速度分布与流动阻力
9、平板壁面上湍流边界层的近似解、。
熟悉的内容:
1、波希尼斯克的湍应力公式
2、普兰德混合长理论
3、N-S方程的因次分析
了解的内容:
1、伯金汉π定理
2、模型与相似
第六章能量方程
掌握的内容:
1、热传导
2、对流传热
3、辐射传热
4、能量方程的特定形式。
熟悉的内容:
1、能量方程的推导
了解的内容:
1、同时进行导热、对流传热及辐射传热的过程、
第七章热传导
掌握的内容:
1、无内热源的一维稳态热传导
2、有内热源的一维稳态热传导
3、二维稳态热传导
4、忽略内部热阻的不稳定导热与集总热容法
5、忽略表面热阻的不稳态导热、
6、内部热阻和表面热阻均不能忽略时的大平板的不稳态导热、
熟悉的内容:
1、一维不稳态导热的数值解
了解的内容:
1、多维不稳态导热
第八章对流传热
掌握的内容:
1、对流传热机理
2、平板壁面上层流传热的精确解
3、平板壁面上层流传热的近似解
4、圆管内层流传热时对流传热系数的计算。
熟悉的内容:
1、温度边界层与对流传热系数
2、管内强制层流传热的理论分析
3、管内对流传热的因次分析
4、雷诺类似律、普兰德-泰勒类似律、冯-卡门类似律、柯尔本类似律
了解的内容:
1、自然对流传热
第九章质量传递概论
掌握的内容:
1、质量传递的基本方式
2、气体中的分子扩散
熟悉的内容:
1、传质的速度与通量
2、传质微分方程的推导
3、传质微分方程的特定形式
了解的内容:
1、传质微分方程的推导
五、建议教材与教学参考书
1.教材:
陈涛,张国亮,《化工传递过程基础》,化学工业出版社,2002,7
2.参考书
1)夏光榕,冯权莉,传递现象相似,北京,中国石化出版社,1997
2)裘俊红,传递原理及其应用,北京,化学工业出版社,2007,1
3)陈晋南,传递过程原理,北京,化学工业出版社,2004,1
4)刘谦,传递过程原理,北京,高等教育出版社,1990
5)R.B.Bird,W.E.StewardandE.N.Lightfoot,TransportPhenomena,2nded.JohnWiley&Sons,Inc.,NewYork,2002
6)WilliamM.Deen,AnalysisofTransportPhenomena,OxfordUniversityPress,NewYork,1998
7)戴干策、任德呈、范自晖,传递现象导论,北京,化学工业出版社,2002
第二部分教学大纲
一、课程开设对象
大学四年制本科化学工程与工艺专业。
二、教学总学时:
48学时
三、各章内容及参考学时
绪论
(参考学时:
2学时)
(一)内容概要
一、单元操作与传递过程
二、基本概念
三、欧拉观点和拉格朗日观点
四、课程的性质与目的
第一章传递过程概论
(参考学时:
2学时)
(一)内容概要
§1-1流体流动导论
§1-1-1静止流体的特性
§1-1-2流体流动的基本概念
§1-2动量、热量与质量传递的类似性
§1-2-1分子传递的基本定律
§1-2-2动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式
§1-2-3涡流传递的类似性
第二章连续性方程与运动方程
(参考学时:
2学时)
(一)内容概要
§2-1连续性方程
§2-1-1连续性方程的推导
§2-1-2对连续性方程的分析
§2-2运动方程
§2-2-1用应力表示的运动方程
§2-2-2牛顿型流体的本构方程
§2-2-3N-S方程
§2-2-4对N-S方程的分析
第三章运动方程的应用
(参考学时:
8学时)
(一)内容概要
§3-1阻力系数
§3-2平壁间与平壁面上的稳态层流
§3-2-1平壁间的轴向平行层流
§3-2-2平壁面上的的降落液膜流动
§3-3圆管与套管环隙间的稳态层流
§3-3-1圆管中的轴向稳态层流
§3-3-2套管环隙间的轴向稳态层流
§3-4爬流
§3-5势流
§3-6平面流与流函数的概念
(二)参考学时安排
章节名称
学时分配
§3-1阻力系数
§3-2平壁间与平壁面上的稳态层流
2
§3-3圆管与套管环隙间的稳态层流
3
§3-4爬流
§3-5势流
2
§3-6平面流与流函数的概念
1
第四章边界层流动
(参考学时:
6学时)
(一)内容概要
§4-1边界层的概念
§4-2普兰德边界层方程
§4-2-1普兰德边界层方程的推导
§4-2-2普兰德边界层方程的准确解
§4-3边界层积分动量方程
§4-3-1边界层积分动量方程的推导
§4-3-2平板壁面上层流边界层的近似解
§4-4管道进口段的流体流动
§4-5边界层分离
(二)参考学时安排
章节名称
学时分配
§4-1边界层的概念
1
§4-2普兰德边界层方程
2
§4-3边界层积分动量方程
2
§4-4管道进口段的流体流动
§4-5边界层分离
1
第五章湍流
(参考学时:
8学时)
(一)内容概要
§5-1湍流的特点、起因及表征
§5-1-1湍流的特点
§5-1-2湍流的起因
§5-1-3湍流的表征
§5-2湍流时的运动方程
§5-3湍流的半经验理论
§5-4无界固体壁面上的稳态湍流
§5-5圆管中的湍流
§5-6平板壁面上湍流边界层的近似解
§5-7因次分析在动量传递中的应用
(二)参考学时安排
章节名称
学时分配
§5-1湍流的特点、起因及表征
1
§5-2湍流时的运动方程
1
§5-3湍流的半经验理论
§5-4无界固体壁面上的稳态湍流
2
§5-5圆管中的湍流
3
§5-6平板壁面上湍流边界层的近似解
§5-7因次分析在动量传递中的应用
1
第六章能量方程
(参考学时:
2学时)
(一)内容概要
§6-1热量传递的基本方式
§6-1-1热传导
§6-1-2对流传热
§6-1-3辐射传热
§6-1-4同时进行导热、对流传热及辐射传热的过程
§6-2能量方程
§6-2-1能量方程的推导
§6-2-2能量方程的特定形式
第七章热传导
(参考学时:
8学时)
(一)内容概要
§7-1稳态热传导
§7-1-1无内热源的一维稳态热传导
§7-1-2有内热源的一维稳态热传导
§7-1-3二维稳态热传导
§7-2不稳态热传导
§7-2-1忽略内部热阻的不稳态导热与集总热容法
§7-2-2忽略表面热阻的不稳态导热
§7-2-3内部热阻和表面热阻均不能忽略时的大平板的不稳态导热
§7-2-4多维不稳态导热
§7-2-5一维不稳态导热的数值解
(二)参考学时安排
章节名称
学时分配
§7-1稳态热传导
3
§7-2不稳态热传导
5
第八章对流传热
(参考学时:
6学时)
(一)内容概要
§8-1对流传热的机理与对流传热系数
§8-1-1对流传热的机理
§8-1-2热边界层与对流传热系数
§8-2平板壁面对流传热
§8-2-1平板壁面上层流传热的精确解
§8-2-2平板壁面上层流传热的近似解
§8-2-3平板壁面上湍流传热的近似解
§8-3管内对流传热
§8-3-1管内强制层流传热的理论分析
§8-3-2管内对流传热的因次分析
§8-3-3管内湍流传热的类似律
§8-4自然对流传热
(二)参考学时安排
章节名称
学时分配
§8-1对流传热的机理与对流传热系数
1
§8-2平板壁面对流传热
1
§8-3管内对流传热
3
§8-4自然对流传热
1
第九章质量传递概论
(参考学时:
4学时)
(一)内容概要
§9-1质量传递概论
§9-2传质微分方程
§9-3稳台态分子扩散的通用速率方程
§9-4气体中分子扩散
(二)参考学时安排
章节名称
学时分配
§9-1质量传递概论
1
§9-2传质微分方程
1
§9-3稳台态分子扩散的通用速率方程
1
§9-4气体中分子扩散
1
第三部分教学实施细则
一、课程重点、难点及处理方法
主讲教师在授课中应突出重点、分散难点,使学生对于主要的内容有清晰、深刻的印象,牢固掌握所学知识。
绪论
重点:
课程的性质与目的
难点:
欧拉观点和拉格朗日观点
主要知识点:
欧拉观点和拉格朗日观点
第一章传递过程概论
重点:
分子传递的基本定律。
难点:
物理量的时间导数
主要知识点:
静止流体的特性、流速与流率、稳态流动和非稳态流动、牛顿粘性定律和粘度、粘性流体与理想流体、非牛顿型流体、流动形态与雷诺数、分子传递的基本定律和普遍表达式、物理量的时间导数。
第二章连续性方程与运动方程
重点:
连续性方程;N-S方程。
难点:
N-S方程的推导。
主要知识点:
连续性方程的推导、对连续性方程的分析、用应力表示的运动方程、牛顿型流体的本构方程、N-S方程、对N-S方程的分析。
第三章运动方程的应用
重点:
N-S方程的应用。
难点:
爬流和势流。
主要知识点:
绕流流动与曳力系数、范宁摩擦因数、平壁间的轴向平行层流、平壁上的降落液膜流动、圆管中的轴向稳态层流、套管环隙间的轴向稳态层流、爬流、势流、平面流与流函数、无限大平板的突然运动。
第四章边界层流动
重点:
边界层厚度和阻力系数的求解与计算。
难点:
普兰德边界层方程的推导、边界层积分动量方程的推导。
主要知识点:
普兰德边界层理论的要点、边界层的形成过程、边界层厚度的定义、普兰德边界层方程的推导、普兰德边界层方程的准确解、边界层积分动量方程的推导、平板壁面上层流边界层的近似解、管道进口段的流体流动、边界层分离与形体曳力。
第五章湍流
重点:
管内湍流流动阻力的计算。
难点:
雷诺方程与雷诺应力、普兰德混合长理论。
主要知识点:
湍流的特点、湍流的起因、湍流的表征、雷诺方程与雷诺应力、波希尼斯克的湍应力公式、普兰德混合长理论、无界固体壁面上的稳态湍流、圆管稳态湍流的通用速度分布方程、光滑圆管中的速度分布与流动阻力、粗糙管中的速度分布与流动阻力、平板壁面上湍流边界层的近似解、N-S方程的因次分析、伯金汉π定理、模型与相似。
第六章热量传递概论与能量方程
重点:
能量方程的普遍表达式和特定形式。
难点:
能量方程的特定形式。
主要知识点:
热传导、对流传热、辐射传热、同时进行导热、对流传热及辐射传热的过程、能量方程的推导、能量方程的特定形式。
第七章热量传导
重点:
一维稳态导热的温度分布和导热速率的求解和计算。
难点:
集总热容法、一维不稳态导热的数值解。
主要知识点:
无内热源的一维稳态热传导、有内热源的一维稳态热传导、二维稳态热传导、忽略内部热阻的不稳定导热与集总热容法、忽略表面热阻的不稳态导热、内部热阻和表面热阻均不能忽略时的大平板的不稳态导热、多维不稳态导热、一维不稳态导热的数值解。
第八章对流传热
重点:
对流传热系数的计算方法。
难点:
涡流热扩散系数与混合长的关系。
主要知识点:
对流传热机理、温度边界层与对流传热系数、平板壁面上层流传热的精确解、平板壁面上层流传热的近似解、平板壁面上湍流传热的近似解、管内强制层流传热的理论分析、管内对流传热的因次分析、雷诺类似律、普兰德-泰勒类似律、冯-卡门类似律、柯尔本类似律、自然对流传热。
第九章质量传递概论
重点:
费克定律的4种表达形式。
难点:
传质微分方程的推导。
主要知识点:
质量传递的基本方式、传质的速度与通量、传质微分方程的推导、传质微分方程的特定形式、气体中的分子扩散。
二、作业次数、类型、要求、作业量、批改要求
一)、作业要求:
1.每次上课应布置作业,以计算题为主。
每周交一次作业,防止缺交或迟交。
2.作业必须做在作业本上、用钢笔或圆珠笔按一定规格书写,要求字迹清楚,防止漏题不做。
3.教师按“A”、“B”、“C”、“D”、“E”五级记分每次登记作业情况,期末计算作业成绩。
4.在每学期末,主讲教师必须将平时成绩登记册、试卷、参考答案与评分标准、试卷分析、成绩分析等教学资料交资料室存档。
二)、批改要求
1.批改作业数量:
教师每次批改作业量应为总人数的1/3~1/2。
2.每次所批改作业按五级分给出成绩,对作业中普遍存在的问题进行评讲。
三)、作业次数、作业量
绪论
次数1习题量1~2
第二章连续性方程与运动方程
次数3习题量2~3
第三章运动方程的应用
次数7习题量3~5
第四章边界层流动
次数10习题量3~5
第五章湍流
次数13习题量3~5
第六章能量方程
次数15习题量1~2
第七章热传导
次数19习题量3~5
第八章对流传热
次数22习题量3~5
三、实现教学目标的措施、办法
一)、教学实施方法
传递过程原理是化学工程系高年级本科生的必修课程,是化学工程专业的重要基础理论课程之一。
通过一些工程中的具体实例使学生理解动量传递、热量传递和质量传递的基本原理以及三者之间的密切联系,掌握建立、求解化工传递过程数学模型基本方法,提高学生分析问题、解决问题的能力。
二)、教学管理措施
1.教材选用
教材选用一般以三年为一个周期,结合本校情况,由教研室讨论决定选用最新出版的教材或选用优秀教材。
2.考核
传递过程课程考核以闭卷笔试为主。
按平时成绩30~40%和卷面成绩70~60%评定课程成绩。
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 传递过程 传递 过程 教学 规范