《化工系统工程》教学大纲-新模板.doc

化工系统工程教学大纲一、课程基本信息课程名称：化工系统工程课程类别：专业课学分/学时：2/32适用对象：化学工程与工艺开课单位：材料与化工学院/ 综合与应用化学教研室二、课程设置目的与教学目标1、课程设置的目的本课程属于专业必修课，化学工程与工艺专业的专业核心课，也适合化工类其他专业尤其是生物工程、制药工程和冶金工程的学生选修。本课程以化工过程系统为研究对象，使学生初步掌握对过程进行模拟、分析、优化和合成的系统工程方法，培养综合运用化工基础知识和专业知识处理实际问题的能力。2、教学目标让学生了解化工系统工程是以系统(特别是大系统)为对象的一门跨学科的边缘学科，它是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、策略、方法和手段等从横向方面有效地组织起来应用于人类实践中，是应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，是为更加合理地研制和运用系统而采取的各种组织管理技术的总称。将化工生产过程作为一个综合系统建立这个系统的数学模型，应用电子计算机技术研究化工过程的开发和最优设计，对现有过程进行考察，以确定最优操作条件和最优控制方案，使选择和设计的生产过程整体具有最大的经济效益。这就是化工系统工程所要讨论的主要问题。让学生掌握化工系统工程研究的是化工过程整体的特性，是关于设备结构参数和操作参数对化工过程整体影响的定量研究。让学生熟悉化工系统工程的主要研究方法是模型方法，用数学模型，即数学方程来描述过程的特性。三、教学内容及要求知 识 单 元知 识 点学时备注序号描 述序号描 述要求1绪论1系统工程与过程系统工程 熟悉4无2过程工业的特点和过程系统工程的基本术语掌握3过程系统工程的研究对象和内容掌握4化工过程系统的模型构造及其求解方法掌握5过程系统工程的应用及流程模拟系统简介熟悉62化工单元过程的模型化及其单元模块1模型化的基本概念熟悉42化工单元模型和模块掌握3过程系统的结构分析1过程系统的结构描述熟悉42系统的分隔与块间排序熟悉3不可再分块的切断与块内排序 掌握4系统结构分析实例掌握5掌握4序贯模块法1序贯模块法迭代层次与系统自由度掌握22不可再分块迭代的收敛方法熟悉3用序贯模块法解设计问题掌握5联立方程法1过程系统数学模型的特点熟悉42过程系统数学模型的建立掌握3联立方程组中微分方程的处理掌握4初值的选取及变量物理意义的限制熟悉5过程系统非线性方程组的降阶掌握6非线性方程组迭代解法掌握7联立方程法的潜在优势掌握6联立模块法1联立模块法的基本思路及发展概况熟悉42两种切断方案及三种近似线性方程组掌握3线性化方法熟悉4联立模块法结构分析的特点熟悉5联立模块法与序贵模块法的比较掌握6三层法掌握7化工系统的最优化1化工系统最优化问题的数学描述熟悉42最优化问题数学模型的一般形式熟悉3最优化数学方法分类熟悉4无约束最优化方法了解5有约束多变量函数的最优化方法了解8化工过程系统的合成1过程合成的基本概念熟悉62分离序列的合成熟悉3换热网络的合成熟悉四、教学基本要求1.掌握过程系统的概念，过程系统分析与合成的基本概念、基本原理与方法；2.掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原理，熟悉过程系统模拟与优化的基本步骤与方法，掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换热网络合成；3.理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。明确间歇系统模拟、优化与合成的特殊性；4.了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域的前沿及与其它学科的关系。希望通过学习本课程使学生能够了解化工系统分析与合成的基本概念和基本内容，掌握化工系统分析和合成的基本方法，学会化工过程模拟软件PRO/II的使用，能够应用先进的过程模拟软件从事化工过程模拟、分析和优化。本课程属于考试课，采用期末闭卷考试进行考核，总成绩按期末测试卷面成绩占70%，平时成绩占30%加和统计。五、选用教材及主要参考资料教材：王弘轼，化工过程系统工程，清华大学出版社，2006年(第一版)。主要参考书：（1）杨友麒，实用化工系统工程，化学工业出版社，1989年；（2）杨冀宏，麻德贤，过程系统工程导论，烃加工出版社，1989年；（3）姚平经，化工过程系统工程，大连理工大学出版社，1992年 (第一版)；（4）姚平经，全过程系统能量优化综合（大连理工大学教授学术丛书，95卷），大连理工大学出版社, 1995年；（5）张瑞生，沈大才，化工系统工程基础，华东化工学院出版社，1991年；（6）张建侯，化工过程分析与计算机模拟，化学工业出版社，1989年；（