秦正龍

摘 要：化工原理是化工及其相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。在化工原理教學(xué)過程中，適時(shí)靈活地巧用數(shù)學(xué)定律、圖解法、類比法等多種教學(xué)方法和手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)過程本質(zhì)的理解，突破知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：化工原理；教學(xué)方法；數(shù)學(xué)定律；圖解法；類比法

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）08-0095-02

Abstract： Chemical engineering principle is an important basic specialty course of chemical engineering and related specialties. In the teaching process， a variety of teaching methods and means， including mathematical laws， graphic method， analogy method， are used duly and flexibly to improve students' learning interest， deepen their understanding of the nature of the process， break through the key and difficult points， and stimulate their creative thinking， which have achieved good results.

Keywords： chemical engineering principle； teaching method； mathematical law； graphic method； analogy method

化工原理是一門重要的工程技術(shù)基礎(chǔ)課程，是我院制藥工程專業(yè)必修的一門主干課，主要講述化工生產(chǎn)過程中單元操作的原理、特點(diǎn)和典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、操作性能及設(shè)計(jì)計(jì)算等[1]，具有公式多、系統(tǒng)性差、知識(shí)面廣、應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來很大困難[2]。對(duì)此許多教師在化工原理教學(xué)過程中進(jìn)行了積極的探索[3，4]，取得了良好的效果。作者在這方面也作了一點(diǎn)嘗試，下面就化工原理教學(xué)中的一些具體做法談?wù)勛约旱捏w會(huì)。

一、活用數(shù)學(xué)定律 揭示過程本質(zhì)

在化工原理教學(xué)過程中，將傳授的專業(yè)知識(shí)靈活地應(yīng)用數(shù)學(xué)定律進(jìn)行解剖、分析，可以清楚地揭示化工過程的本質(zhì)。吸收是分離氣體混合物的重要手段，是化工原理教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)。在傳質(zhì)速率計(jì)算時(shí)，如果濃度的基準(zhǔn)不一樣，傳質(zhì)速率方程也就不一樣。因?yàn)榻缑鏉舛纫话悴灰椎玫絒5]，所以在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)一般使用以平衡濃度為基準(zhǔn)的傳質(zhì)速率總方程。

式（5）即為以（x*-x）作為推動(dòng)力的液相傳質(zhì)速率總方程。在上面的推導(dǎo)過程中，通過使用數(shù)學(xué)上的合比定律，學(xué)生就很容易理解總傳質(zhì)阻力1/Kx是液相傳質(zhì)分阻力1/kx與氣相傳質(zhì)分阻力1/mky之和，總傳質(zhì)推動(dòng)力（x*-x）是液相傳質(zhì)分推動(dòng)力（xi-x）與氣相傳質(zhì)分推動(dòng)力（y/m-yi/m）之和。由此還可以得到如下結(jié)論：（1）在定態(tài)操作的串聯(lián)過程中，總推動(dòng)力一定等于各分推動(dòng)力之和，總阻力也一定等于各分阻力之和。（2）過程的推動(dòng)力越大，其對(duì)應(yīng)的阻力也越大；反之亦然。

二、活用圖解法 突破重點(diǎn)難點(diǎn)

圖解法是一種用圖像來顯現(xiàn)、分析和解決問題的方法，它能使復(fù)雜問題簡單化，抽象問題具體化，有利于突破教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)教材[1]第253頁“對(duì)于已建成的精餾裝置，其理論板數(shù)已經(jīng)確定，因此，調(diào)節(jié)回流比就成為保證產(chǎn)品純度的主要手段。在操作過程中，若增加回流比，產(chǎn)品的純度將提高，反之，則會(huì)下降。”這段話很難理解。那么為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢？

根據(jù)全塔物料衡算：

由于xF、q、D/F一定，因此增大回流比，精餾段操作線的斜率必然增大，并由（6）式可知可能會(huì)出現(xiàn)三種情況。第一種情況是xD、xW都保持不變；第二種情況是xD變小、xW增大；第三種情況是xD增大、xW變小。究竟哪一種情況是正確的呢？如果采用圖解法，問題便迎刃而解了。首先根據(jù)題意作出三種不同情況下精餾過程的操作線，然而畫理論塔板，在第一、第二種情況下，全塔的理論塔板數(shù)均減少，說明這兩種情況是不可能成立的；對(duì)于第三種情況，全塔的理論塔板數(shù)則保持不變，符合條件。即回流比增大，塔頂產(chǎn)品濃度xD提高，塔底產(chǎn)品濃度xW下降。

三、活用類比法 激發(fā)創(chuàng)新性思維

類比教學(xué)法是以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)，對(duì)事物之間的異同進(jìn)行對(duì)照分析的一種思維過程。傳熱是重要的化工單元操作，解決問題的方法是熱量衡算方程和傳熱特征方程。以熱流體冷卻為例，即T1、T2、Wh、Cph一定，計(jì)算換熱器的換熱面積S。在設(shè)計(jì)過程中，流向、Wc及t2、t1等參數(shù)可以任意選擇。為了提高傳熱過程的推動(dòng)力，一般采用逆流換熱，特殊情況下也可采用并流換熱。在T1、T2、t1一定時(shí)，如果Wc減小，則t2升高；當(dāng)（WcCpc/WhCph）min時(shí)，冷流體出口溫度最大，但所需要的傳熱面積S無窮大，故應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)腤c，且一定要大于Wcmin。對(duì)于冷流體進(jìn)口溫度t1，假設(shè)冷流體是水，冬天水溫取10℃，夏天水溫取25℃，顯然Δtm冬>Δtm夏，則S冬四、結(jié)束語

化工原理是銜接理論基礎(chǔ)課與工程類專業(yè)課的重要橋梁，其教學(xué)效果對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)起著舉足輕重的作用。因此，在教學(xué)過程中，必須適時(shí)地、靈活地、綜合地應(yīng)用多種教學(xué)方法和手段。活用數(shù)學(xué)定律，加深學(xué)生對(duì)過程的理解，掌握過程的本質(zhì)；活用圖解法，化難為易，突破重點(diǎn)難點(diǎn)；巧設(shè)類比，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)創(chuàng)新性思維。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，收到了較好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生的肯定，值得大家進(jìn)一步去探索研究。

參考文獻(xiàn)

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