化工节能技术课程教学大纲.doc

目 录化工节能技术1分离过程选论3化工流程机械5高等化工热力学7化学反应工程选论910 / 11化工节能技术课程教学大纲课程名称 (中文)：化工节能技术 学分数： 2学分课程名称 (英文)：Energy-saving Technology in Chemical Engineering 课内学时数：32（最低要求） 上机（实验）时数：2小时课外学时数：4 （最低要求） 教学方式：课堂授课 + （上机） 教学要求： 学生学完本课程后，应达到下列要求1. 掌握可逆过程、火用、夹点等重要的基本概念。2. 掌握能量转换遵循的基本定律。3. 掌握单元过程和能量系统用能状况的基本分析及计算方法，以及提高能量利用经济性的基本原则和主要途径。4. 逐步树立工程观点，具有对实际问题建立能量系统模型的能力,并能用理论分析解决与化工节能有关的实际问题。课程内容简介 ( 500字以内)：化工节能技术是研究节能的原理以及化学工程中常用的节能技术的一门课程。主要包括热力学第一定律和第二定律，能量的火用计算，火用损失与火用衡算方程式，装置的火用效率与火用损失系数；流体流动与流体输送机械、换热、蒸发、精馏、干燥、反应等化工单元过程与设备的节能；过程系统节能中的夹点技术，夹点的形成及其意义，换热网络设计目标，换热网络优化综合，蒸汽动力系统优化综合。课程大纲（具体到章、节、小节）：第1章 总论 1.1 能源与能源的分类 1.2 节能的途径第2章 节能的热力学原理2.1 基本概念2.2 能量与热力学第一定律2.3 火用与热力学第二定律2.4 能量的火用计算2.5 火用损失与火用衡算方程式2.6 装置的火用效率与火用损失系数2.7 节能理论的新进展第3章 化工单元过程与设备的节能3.1 流体流动与流体输送机械3.2 换热3.3 蒸发3.4 精馏3.5 干燥3.6 反应第4章 过程系统节能夹点技术4.1 夹点的形成及其意义4.2 换热网络设计目标4.3 换热网络优化设计4.4 换热网络改造综合4.5 蒸汽动力系统优化综合4.6 分离系统优化综合4.7 反应器的热集成 . 参考教材名称：冯霄，化工节能原理与技术，第2版，化学工业出版社，2004。主要参考书：1) 赵冠春、钱立伦，火用分析及其应用，高等教育出版社，1984。2) Smith, R., Chemical Process Design, McGraw-Hill, Inc., 19943）平田光穗等，实用化工节能技术，化学工业出版社，1988。预修课程（最低要求）：化工热力学或工程热力学、化工原理适用专业：化学工程、化工机械传热传质与分离过程选论课程教学大纲课程名称：传热传质与分离过程选论 学分数： 2学分课程名称：Selections of Heat and Mass Transfer and Chemical Separation processes 课内学时数：32 上机（实验）时数：课外学时数：4 教学方式：课堂授课 教学要求： 使学生掌握本课程的基本特征和所涉及的基本内容，正确理解有关传热传质及分离工程的基本概念和理论，理解各个概念之间的联系和应用，掌握基本计算方法。能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。课程内容简介：该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程等课程中有关相平衡热力学、动力学机理、传热、传质理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离提纯过程，阐述热量和质量传递过程和分离过程中的现象、基本概念、基本规律和计算方法，为分离过程的选择、特性分析和计算奠定基础，并从分离过程的共性出发，讨论各种分离方法的热量质量的传递特征。强调工程和工艺的相结合，进行设计和分析能力的训练，强调理论联系实际。通过本课程学习，使学生掌握常见分离过程的基本原理、特点及适用性、简捷和严格计算法等，通过对不同分离过程和方法的对比，了解其不同的适用性，并通过了解前沿研究热点来强化启发改进途径和思路。课程大纲：第1章 绪论了解分离过程在化工生产中的重要性；分离过程的分类；常用的化工分离操作过程。1.1 分离过程在化工生产中的重要性 1.2分离过程的分类和特点1.2.1平衡分离过程和速率分离过程1.2.2分离媒介；1.2.3典型应用实例。第2章 单级平衡过程熟练掌握多组分非理想体系平衡常数计算方法；泡点和露点计算；等温闪蒸和部分冷凝过程的计算，了解绝热闪蒸过程的计算。2.1相平衡2.1.1 相平衡常数概念2.1.2 多组分体系相平衡常数计算2.2多组分物系的泡点和露点计算2.2.1多组分物系的泡点温度和泡点压力的计算2.2.2多组分物系的露点温度和露点压力的计算2.3闪蒸过程的计算2.3.1等温闪蒸过程和部分冷凝过程的计算第3章 多组分多级分离过程分析与简捷计算3.1多组分或复杂物系设计变量3.2多组分精馏过程3.2.1塔内的流率、浓度和温度分布特点3.2.2流程及简捷计算方法3.3吸收与蒸出过程3.3.1塔内的流率、浓度和温度分布特点3.3.2流程及简捷计算方法3.4萃取过程3.4.1塔内的流率、浓度和温度分布特点3.4.2流程及简捷计算方法第4章 多组分多级分离的严格计算4.1平衡级的理论模型建立4.2逐级计算法4.3三对角矩阵法4.3.1三对角线矩阵方程的托玛斯解法4.3.2精馏过程的泡点计算法4.3.3吸收和蒸出过程的流率加和法第5章 分离过程的节能掌握；精馏过程的节能技术和分离顺序的选择。5.1分离的最小功和热力学效率5.1.1实际分离过程的有效能损失5.1.2有效能衡算方程。5.2精馏的节能技术5.3分离顺序的选择参考教材名称：刘家祺主编：分离过程，北京：化工出版社，2002年。主要参考书：1. J.D. Seader, E.J. Henley 编：Separation Process Principles，北京：化学工业出版社，2002年；2. 贾绍义，柴诚敬主编：化工传质与分离过程，北京：化学工业出版社，2001年；3. 邓修,吴俊生编：化工分离工程， 北京：科学出版社，2000年；4. 刘芙蓉等编著：分离过程及系统模拟，北京：科学出版社，2001。预修课程（最低要求）：物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程适用专业：化学工程与工艺专业 化工流程机械课程教学大纲课程名称 (中文)：化工流程机械 学分数： 3学分课程名称 (英文)：CHEMICAL MACHINERY 课内学时数：64（最低要求） 课外学时数：10 （最低要求） 教学方式：课堂授课 教学要求：1、 了解化工流程机械的应用领域、种类、用途、特点及其详细的分类方法，了解化工流程机械的发展历程及其技术发展趋势。2、 掌握容积型压缩机的基本工作原理，热动力特性、调节与控制方法、数值模拟的方法，重点是曲柄连杆式活塞压缩机及常见的几种回转式压缩机。要求具备这类机械的运行管理、故障分析，理论研究等能力。3、 掌握速度型压缩机的基本工作原理，热动力特性、调节与控制方法、数值分析理论，包括离心压缩机和轴流压缩机。要求具备这类机械的运行管理、故障分析、理论研究等能力。4、 掌握各种液体泵的基本工作原理，热动力特性、调节与控制方法、现代设计理论等，包括各种速度型和容积型液泵。要求具备这类机械的选型、运行管理、故障分析等能力。课程内容简介 ( 500字以内)：介绍化工流程常用的主要机械设备的原理与工作特点、典型机械工作过程的数值模拟方法、典型流程机械的参数控制与能量调节。主要机械设备包括空气动力用压缩机及系统、制冷压缩机及系统、化工流程离心压缩机与轴流压缩机、化工流程用循环泵。课外自学内容：典型机械与设备的数学建模、数值仿真，国内外研究文献综述。课程大纲（具体到章、节、小节）：第一章：绪论1、 化工流程机械的定义2、 化工流程机械的分类3、 化工流程机械的用途4、 化工流程机械的特点5、 流体机械的发展趋势第二章：容积式压缩机1、 热力学原理与热力性能2、 动力学原理3、 气阀与工作腔密封4、 总体结构设计5、 回转式压缩机6、 附属系统7、 调节、控制及选型8、 真空泵简介第三章：速度式压缩机1、 叶轮机械的流体力学与热力学基础2、 离心式压缩机3、 轴流式压缩机4、 性能、调节、控制与选型5、 叶轮式原动机简介第四章：液体泵1、 泵的分类及用途2、 离心泵的典型结构与工作原理3、 离心泵的工作特征与调节4、 其他泵概述5、 泵的选用参考教材名称：1姜培正 主编，化工流程机械，北京：化学工业出版社，20002郁永章 主编，容积式压缩机技术手册，北京：机械工业出版社，2000主要参考书：预修课程（最低要求）：热工基础，化工原理，化工热力学适用专业：化工机械高等化工热力学课程教学大纲课程名称 (中文)：高等化工热力学 学分数： 2学分课程名称 (英文)：Chemical Engineering Thermodynamics 课内学时数：32（最低要求） 上机（实验）时数：2小时课外学时数：4 （最低要求） 教学方式：课堂授课 + （上机、实验） 教学要求： 通过本课程的系统学习，使学生建立起以热力学两大定律为基础发展而来的溶液热力学知识体系，进一步向相平衡和化学平衡的应用，掌握热力学研究的方法和学科的特殊性，为产品的合成、分离和学术研究奠定良好的基础。课程内容简介 ( 500字以内)：本课程是面对化学工程与工艺、石油化工、环境工程、能源转化等领域的工程硕士研究生开设的课程。课程以流体溶液的热力学为主要内容，通过对定组成体系、变组成体系的焓、熵、Gibbs自由焓以及逸度、活度等的热力学性质的讨论，建立起溶液热力学的理论和实践应用的主体框架。使学生能够在所从事的专业中应用溶液理论以及由此而建立的模型结果，解决研究方向中的有关问题如热力学数据、VLE以及化学平衡等打好基础。课程大纲（具体到章、节、小节）：第1章 基础知识。1 1 热力学函数之间的关系；12 流体的PVT关系。第2章 定组成体系的热力学性质。21 H、S的基本计算式；22 剩余性质及其计算；23 热力学图表及其热力循环简介；24 纯组分的逸度及逸度系数。第3章 变组成体系的热力学性质。31 开系的溶液性质关系，化学位；32 偏摩尔性质及其计算；33 理想溶液和标准态；34 混合性质及其Mm的应用；35 超额性质及ME与其他热力学性质关系；36 溶液理论简介；37 活度系数方程。第4章 溶液热力学的应用。41 对相平衡的应用；42 对化学平衡的应用。教材名称：朱自强，徐 汛 合编化工热力学(第二版)参考教材名称：J.M.Smith, H.C.Van Ness, M.M.Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (Sixth Edition). 化学工业出版社，2002年预修课程（最低要求）： 物理化学 高等数学适用专业：化学工程、环境工程和能源化工等专业的工程硕士。化学反应工程选论课程教学大纲课程名称 (中文)：化学反应工程选论 学分数： 2学分课程名称 (英文)：Selected Topics of Chemical Reaction Engineering课内学时数：32（最低要求） 上机（实验）时数：4小时课外学时数：4 （最低要求） 教学方式：课堂授课 + （上机、实验） 教学要求：使学生在掌握化学反应工程课程的基本特征、基本内容，基本理论以及基本计算方法的基础上，掌握复杂反应体系分析的思路、策略。能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中与反应有关的问题。课程内容简介：本课程主要通过化学反应体系的工程分析，均相反应过程分析，非均相反应过程分析，化学反应器分析，反应器数学模型建立与解析，新型反应过程分析等内容的学习，使学生掌握化学反应工程分析的理论和方法，“三传”与反应的内在联系规律等，从而具备各种新型反应过程的开发能力。 课程大纲：第一章 化学反应体系的工程分析1.1反应体系的化学计量学分析1.2反应体系的化学平衡分析1.3工程反应动力学及其数学描述1.4工程反应动力学的实验研究方法第二章 理想均相反应器分析2.1理想间歇反应器2.2理想连续流动反应器2.3全混流反应器的热稳定性 2.4全混流反应器的开车第三章 化学反应器中的混合现象3.1宏观混合与微观混合3.2返混及其对反应的影响3.3非理想连续流动反应器3.4物系聚集状态对化学反应的影响3.5化学反应器的预混合问题3.6混合对聚会反应器选型的影响第四章 气固相反应和反应器分析4.1本征动力学与表观动力学4.2外部传递对气固相催化反应过程的影响4.3内部传递对气固相催化反应过程的影响4.4外部传递和内部传递的综合影响4.5流固相非催化反应过程4.6气固相反应器的分类和选型第五章 气固相反应器的模型化5.1反应器数学模型方法概述5.2固定床反应器的数学模型5.3拟均相一维模型的求解（常微分方程模型的求解）5.4拟均相二维模型的求解5.5固定床反应器的热特性5.6流化床反应器的模型化第六章 气液相反应和反应器分析6.1气液相反应动力学6.2气液相反应器的分类和选型6.3气液相反应器的设计计算第七章 气液固三相反应和反应器分析7.1气液固三相反应动力学7.2气液固三相反应器的分类和选型7.3三相反应器的计算第八章 复杂反应体系的动力学分析8.1单分子可逆反应网络的动力学分析8.2复杂反应体系的集总动力学