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环境工程原理Principles ofEnvironmental Engineering课程代码22410020学分3学时48(其中课堂教学学时40实验学时8上机学时0课程实践学时0)先修课程高等数学、大学物理、物理化学、流体力学适用专业环境工程、环保设备工程教材《环境工程原理》第三版,胡洪营,高等教育出版社,2015年
一、课程性质与课程目标(-)课程性质《环境工程原理》是建立在高等数学、大学物理、物理化学和流体力学等课程基础上的一门专业技术基础课程,为环境工程和环保设备工程专业课程的学习打下坚实的基础,在环境工程和环保设备工程专业教学计划中具有承上启下的意义环境工程原理的基本任务是掌握单元操作的基本原理,典型设备的构造、性能及操作原理;掌握单元操作过程和典型设备的基本计算方法;寻找适宜的操作条件,探索强化过程的方向及改进设备的途径环境工程原理的主要研究内容是以大气和水污染工程治理过程中的物理处理过程为背景,按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”环境工程原理属工科科学,用自然科学的原理考察、解决和处理实际工程中的问题研究方法主要是理论解析、过程简化、实验确定物理变量关系和测定模型参数本课程从理论上分析单元操作原理、应遵循的基本规律,运用数学和实验方法建立过程数学模型,并把数学模型运用到实际工程的设备中本课程强调理论与实际的结合,通过本课程的学习,可以提高学生分析和解决实际工程问题的能力
(二)课程目标课程目标1:了解工程学与经典数学、物理理论的差异,并初步建立起“工程学”的概念,能进行工程单位与国际标准单位之间的换算;课程目标2掌握常见的气固分离、气液分离、液固分离过程和传热的原理,并能针对分离过程选择合适的原理方法;课程目标3掌握常见分离设备的组成、原理和应用范围,并能在一定的范围内对比、选择合适的分离设备,对设备运行过程中出现的问题能进行分析,找到问题的关键;课程目标4学生能够针对环境分离过程进行理论分析,找到关键点,并能建立理论模型,在一定的理论假设条件下,求解模型,对理论分析不能解决的问题,能选择正确的经验公式;课程目标5能够针对环境分离问题,比较、设计实验方案,选择合适的实验方法
(三)课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1-3,3-1,4-1o
1.毕业要求1-3:能够针对一个系统或过程建立合适的数学模型,并能求解
2.毕业要求3-1能够针对复杂环境工程问题或环保设备工程问题,比较和选择合理的系统或工艺流程
3.毕业要求4-1能够针对复杂环境工程问题或环保设备工程问题比较和选择合理的实验方法程目标课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5毕业要求指德、毕业要求1-3毕业要求3-1毕业要求4-1
二、课程内容与教学要求第一章绪论
(一)课程内容
1、污染物治理技术的基本类型及原理应用;
2、污染物治理技术中单元操作过程,环境工程原理研究的对象、方法、目的、任务;
3、环境工程单元过程的分类动量传递,热量传递,质量传递;
4、几个基本概念质量守恒定律及其物料衡算,能量守恒定律及能量衡算,单位、因次及其单位制度,单位换算,过程速率
(二)教学要求了解本课程的任务、性质、研究对象与方法;掌握学习本课程的儿个基础概念;了解研究单元操作的意义及其在环境工程类型生产过程中的作用,了解物理量单位制,系统的能量衡算和质量衡算
(三)重点与难点
1.重点质量守恒定律及其物料衡算,能量守恒定律及其能量衡算
2.难点经验公式的换算第二章传热(-)课程内容
1、传热的基本方式;典型的传热设备;稳定传热与不稳定传热;
2、热传导傅立叶定律;导热系数;平壁、圆筒壁的稳定热传导;
3、对流传热对流传热过程分析•、牛顿冷却定律、对流传热系数及经验关联式、流体在圆形直管内强制对流时对流传热系数的计算;
4、传热过程的计算传热速率方程式;平均温度差与传热系数的计算;换热器的设计计算及其选择;
(二)教学要求了解传热过程的基本原理、影响传热速率的因素及控制传热速率的一般规律,熟悉强化或削弱热量传递方法,如何选择适合于环境治理工程传热设备
(三)重点与难点
1.重点傅里叶定律;牛顿冷却定律;总传热系数的计算,间壁传热的计算
2.难点间壁传热计算第三章沉降
(一)课程内容
1、重力沉降沉降速度、重力沉降设备;
2、离心沉降离心沉降设备;
(二)教学要求理解沉降分离的原理,掌握颗粒沉降速度的计算,了解沉降分离设备的性能和应用范围
(三)重点与难点
1.重点颗粒沉降速度的计算,降尘设备分离的原理
2.难点颗粒在流体中沉降的力学解析,颗粒沉降速度的计算第四章过滤(-)课程内容
1、过滤操作的基本概念;
2、过滤基本方程式、恒压与恒速过滤;
3、过滤设备及其生产能力
(二)教学要求了解过滤的基本理论,理解过滤基本方程式,掌握恒压和恒速过滤的计算,掌握过滤机生产能力的计算
(三)重点与难点(若不单独列出,需在教学要求中适当注明)
1.重点过滤基本方程式,恒压过滤的计算,过滤机的生产能力
2.难点过滤的基本理论,过滤机的生产能力第五章吸收
(一)课程内容
1、汽液相平衡气体在液体中的溶解度,亨利定律,相平衡与吸收过程关系;
2、传质机理与吸收率单相传质,分子扩散与菲克定律,对流传质,相际传质及其速率,吸收速率方程式;
3、低浓度气体吸收的计算低浓度气体吸收的特点,操作线方程,填料层高度计算,传质单元数和传质单元高度的计算,塔径的估算;
4、填料塔结构及操作性能;
(二)教学要求理解相平衡、吸收操作线、吸收推动力、吸收速率方程式等吸收过程的基本原理,了解有关吸收机理的主要学说的基本论点,熟练掌握吸收剂用量、填料层高度计算的基本方法
(三)重点与难点
1.重点菲克定律,总吸收速率方程,液膜控制和气膜控制,填料层高度的计算
2.难点单向扩散,液膜控制与气膜控制,填料层高度的计算第六章吸附
(一)课程内容
1、吸附机理、常用的吸附剂、吸附在环境治理中的应用;
2、吸附平衡,吸附等温式;
3、吸附动力学;
4、吸附设备与操作、穿透曲线
(二)教学要求了解环境工程治理中应用哪些吸附过程,了解常用吸附剂的吸附机理及其应用;掌握吸附机理、吸附平衡和速率方程、吸附设备的原理
(三)重点与难点
1.重点气体吸附的吸附平衡、固定床吸附
2.难点吸附理论、吸附等温式,穿透曲线第七章其他分离方法
(一)课程内容
1、膜分离过程分类、分离膜简介、膜分离设备;
2、反渗透,超滤,微滤,电渗析
3、离子交换(-)教学要求了解环境工程中膜分离技术的应用;掌握反渗透、超滤和微滤电渗析过程的原理、操作方法、在深度水处理过程中应用技术;熟悉膜分离设备的结构了解离子交换的原理
(三)重点与难点
3.重点反渗透分离的原理,电渗析的原理
4.难点反渗透分离的原理,电渗析的原理,膜分离方法选用
三、本课程开设的实验项目(如课程不含实验,该项可不填)编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1传热实验3综合性必做4-12过滤实验2综合性必做4-13吸收实验3综合性必做4-1注
1.“类型填验证性、综合性、设计性等;
5.“要求”填必做、选做实验1传热实验熟悉板框压滤机的结构,掌握板框过滤机操作方法,严格按照实验步骤进行实验,尤其是注意事项,实验数据处理采用图解法和最小二乘法分别求取,并进行对比实验2过滤实验了解列管换热器的结构和用途;学习换热器的操作方法;掌握总传热系数的测定方法,能测定给定换热器的传热系数熟悉设备流程,掌握各阀门、流量计和其他设备的操作方法,掌握实验操作要领总结强化传热的有效手段,实验稳定性的影响因素,提出实验装置改进的方案实验3吸收实验了解填料吸收塔的基本构造、吸收过程的基本流程及其操作;掌握吸收总传质系数的测定方法熟悉操作要领从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响,验证吸收剂温度对吸收过程的影响所有实验项目在实验前均需完成预习报告,方可进行实验,实验完成后,需上交预习报告、实验原始数据,实验报告
四、学时分配及教学方法章教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标(按序填写)课堂实上课程教学验机实践小计绪论22讲授法1第一章22讲授法、讨论法1第一早10313讲授法
2、
3、
4、5格—**第二早55讲授法
2、
3、4第四章525讲授法
2、
3、
4、5第五章8311讲授法
2、
3、
4、5第六章44讲授法
2、
3、4第七章44讲授法
2、3合计40848注
1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;
2.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法(基于问题、项目、案例等教学方法)等
五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注期末考试笔试闭卷
0.6课程建模作业课外独立完成1个建模题目
0.1实验预习、实验、实验报告
0.1翻转课堂针对知识点的讲解
0.1平时、作业完成质量
0.1注
1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表
3.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小论文、项目设计和作品等
04.考核要求包括作业次数、考试方式(开卷、闭卷)、项目设计要求等
5.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重
六、参考书目及学习资料(书名,主编,出版社,出版时间及版次)
1、《化工原理》(上、下),陈敏恒主编,化学工业出版社,2015年7月第4版
2、《化工原理》(上、下)夏清主编,天津大学出版社,2005年1月修订版
3、《环境工程原理》,贺文智,化学工业出版社,2014年07月第1版
七、大纲说明(内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明)每次理论课后布置2条计算题作业,作业总量约为30题计算题可另行布置一些思考题供学生理解教学内容学生需完成一个与课程内容相关的建模作业,建模需认真研究文献资料,提出与实际情况接近的假设条件,在假设的条件下建立数学模型,并求解,对于无法求解的模型,需要给出至少一种特解2017年9月16日。