《化工热力学3》课程教学大纲

《化工热力学3》教学大纲

一'课程基本信息

化工热力学

课程名称

ChemicalEngineeringThermodynamics

课程熔码OIM120821030开课院部化学工程学院课程团队化工热力学教学团队

学分3.0课内学时48讲授48实物0上机0|实践0课外学时0

适用专业化工安全工程授课语言中文

先修课程大学计算机、高等数学(2-1),无机及分析化学、高等数学(2-2).物理化与£

化工热力学是化学工程学科的一个更要分支,是化工安全工程一门里要的专业基迷理论课程.是化工过程研究、开发与设计的重要理

论基础。

主要教学内容包括流体的PVT关系和状态方程、流体的热力学性质、化工过程的能量分析、蒸汽动力循环与制冷循环、溶液的热力学

性质'相平衡和化学平衡。

教学目标就是运用经典热力学的原悭.结合反映系统特征的模型(状态方程和活度系数模型)，解决工业过程特别是化工安全过程中

热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡的计算、能量的有效利用等实际问题,以便为学习后续课程和解决化工过程安全的实际问加

打下牢固的理论基础；

Chemicalihermodynamicsisanimportantbranchofchemicalengineering,animportantprofessionalbasiccourseof

课程很介

chemicalsafelyengineering,and<inimportanttheoreticalbasisforChemicalProcessresearch,dcYelopnienlanddesign.

(限选)

ThemainteachingcontentsincludepVTrelationandequationofstatecffluid,thennodynamicpropertiesoffluid,

energyanalysisofchemicalengineeringprocess,steampowercycleandrefrigerationcycle,thermodynamicproperties,

phaseequilibriumandchemicalequ；libriumofsolution.

Theteachinggoalistosolvethecalculationandpredictionofthcraocynamicpropertiesinindustrialprocesses,

especiallyinchemicalengineeringprocesses,byusingtheprinciplesofclassicalthermodynamicsandcombiningthe

modelsreflectingthesystemcharacteristics(stateequationandactivitycoefficientmodel),thecalculationofphase

equilibriumandchemicalequilibrium,effectiveutilizationofenergyandotherpracticalproblems,soastolayasolid

theoreticalfoundationforlearningfollwupcoursesandsolvingpracticalproblemsofchemicalprocesssafety.

负责人大型执笔人市核人

二、课程目标

毕业要目R指标点

俘号代号课程目标OBE

任务自选

1Ml目标1:掌握化工安全过程中与流体热刀学性质相关的基本概念、理论、计算方法及模型.是1.2

目标2:能够根据热力学的理论和模型，对化工安全过程中相平衡问题进行分析、计算、模拉和预

2M2是5.25.2

测,掌握不同方法及模型的使用范围和茴限性。

目标3:能够应用热力学性质关系、热刀学衰本定律等知识对化工安全过程中的能量利用、相平衡、

3M3是2.1

化学平衡等工程向理进行识别、分析和表达，并获得有效结论，

4Ml目标4：能够通过文献研究分析化工安全过程中有关的能■利用问题。是2.22.2

三、课程内容

支撑课课内课外

序号聿节号标却课程内容/重难点教学方式课外环节

程目标学时学时

本童重点难点：化工热力学的用途、研究内容和特点,研究方

1箫1章第1章结论法。课程的主线以及知识点的逻辑性。热力学与化工过程安全///

的关系。

热力学、热力学的发展、热力学的分支（从科学发展史、热力

1.1“热力学”学

21.1学思想、安全与人类发展进步等方面体现课程思政，思政元素Ml0.5讲授0.5自学资料

科的发展

体现在教学内容里）。

1.2”化工热力化工热力学在课程链上的位置,化工热力学的重要性、化工热

31.2Ml0.5洪授0.5自学资料

学”课程力学的主要研究内容.课程的主线以及知识点的造辑性.

1.3化工热力学的

化工热力学的特点、化工热力学的研究方法、课程目标及学习讲授、讨

11.3研究方法和课程目Ml0.50.5网上作业

要求。论

标

笫2$流体的本堂重点难点：P-Y和1>7相图中各点、线、面的意义,特别

5第2章PVT关系和状态方是临界点；立方型状态方程的求解.三参数普遍化关系式.状////

程态方程的选用原则•PVT关系与过程安全.

62.12.1纯流体的P-T-Y、p-Y和p-T图，以及p7'-T关系的应用。尤其是pVT关系Ml0.5讲授、讨0.5自学资料

V-T关系与过程安全。论案例

2.2流体的状态方气体的非理想性,立方型状态方程.viriaM维里)方程.多参讲授、讨

72.2Ml1.51.5课后作业

程数状态方程。介沼状态方程研究的最新进展。论

课后作业了

2.3对应态原理和

82.3对比状态原理.崎b因子和三参数普遍化关系式。Ml0.5洪授0.5自学资料/

普遍化关联式

复习

2.4真实气体混合讲授、讨课后作业/

92.4常用的混合规则.Ml.M20.50.5

物的PVT关系论自学案例

结合计算机软件如AspenPlus、ProII等讲斛热力学模型的选网上习题/

2.5状态方程的比讲授、讨

102.5取、物性数抠的计算以及模拟软件中常用的状态方程。并根据MI.M22.52.5自学案例/

较和选用论

结果判断过程安全.复习

本至重点难点：热力学基本方程，Maxwell关系式,热力学性

第3章纯流体的

11第3章质的计算关系式剩余性质定义，剩余培和剩余炳的计算方////

热力学性质计算

法,水蒸气表、'S图的使用.

3.1热力学性质问讲授、讨

123.1热力学基本方程,Maxwell关系式。Ml0.50.5白学资料

的关系论

3.2热力学性质的热力学性质H、S、G的计算关系式；理想气体热力学性质的计讲授、讨

133.2Ml0.50.5自学资料

计算关系式算。论

3.3真实气体热力热力学函数的计算原理及方法,剩余性质的定义,剩余埼和剩讲授、讨课后作业了

143.3Ml1.51.5

学性质的计算余嫌的计算.真实气体的始变和燧变计算，论自学资料

3.1流体的饱和热讲授、讨

153.4蒸气压、蒸发培.蒸发场。Ml0.50.5自学资料

力学性质论

3.5纯流体的热力讲授、讨网上习题，

163.5热力学性质图表.温嫌(T-S)图，水蒸气表。Ml11

学性质图和表论自学资料

本堂重点难点：能量平衡方程中各项意义、简化式及其在工程

第-1章化工过程

17第4,上的应用，烟产生定义，炳平衡式及其应用，理想功和授失功////

能量分析

的定义，娴的概念及娴衡算式，娴与理想功的联系与区别，各

种效率的计算公式与区别.典型化工单元过程的烟损失，能员

与过程安全的关系，

言迪化的衡算方程,热力学笫一定律.敞开体系的能员平衡方课后作业/

-1.1热力学第一定

184.I程及其应用。稳杰流动过程，典型化工设备和过程的能量平MI.M33讲授3自学资料

律及其应用

衡，如透平、泵.喷嘴，节流等。案例

课后作业/

12块力学第二定热力学第二定律燃与燃增原理.墙流与嫌产生的概念.嫌平讲授、讨

194.2MI.M311自学资料

律及其应用衡式及其应用。论

案例

课后作业/

1.3理想功、损失理想功的定义.卷流过程的理想功.损失功的定义及计算.热M1.M3.M讲授、讨

204.31.51.5自学资料

功和热力学效率力学效率。4论

案例

课后作业，

能量的级别与娴的概念，稳流过程斓的计算,不可逆过程的嫌M1.M3.M

214.44.4俑1.5讲授1.5自学资料

损失，弱衡算式与用效率。4

案例

课后作业/

三种化工过程热力学分析方法.典型化工单元过程（流体流动、

4.5化工过程能量讲授、讨网上习题/

224.5传热和传质过程.化学反应过程）热力学分析.合理用能的基本M3,M444

分析论案例大作

原则。能量与过程安全的关系.

业复习

本至重点难点：节流膨胀及绝热做外功膨胀制冷原理；蒸汽动

第5至蒸汽动力

23第5章力循环与制冷循环的工作原理、主要设备的作用、工质状态变//

循环与制冷循环

化在T-S图中的表达及计算.

讲授、讨自学资料

245.15.1气体的压缩压缩过程的热力学分析,压缩理论功耗的计算M3,HI0.50.5

论案例

节流膨胀及绝热做外功膨胀制冷原理，Joule-Thomson效应系讲授、讨自学资料

255.25.2气体的膨胀M3,HI0.50.5

数，论案例

课后作业/

卡诺循环,朗肯循环、朗肯循环的改道。热能和机械能间转化洪授、讨

265.35.3蒸汽动力循环M3,Ml22自学资料

的影响因素.提高热效率的方法。论

案例

逆向卡诺循环.蒸汽压缩制冷婚环.吸收制冷循环.制冷工质洪授、讨自学资料

275.45.4制冷循环M3,Ml11

的选择。论案例

网上习题

讲授、讨

285.55.5热泵热泵工作原理及应用。M3,Ml11自学资料

论

案例

本家重点难点：说摩尔性质的定义及计算，Gibbs-Duhem方程

第6章溶液热力

29第6章及其应用，偏摩尔性质与溶液性质间的关系，组分逸度系数的////

学性质的计算

计算.主要的活度系数模型。

6.1均相敞开体系

306.1的热力学基本关系均相敞开体系的热力学基本关系,化学位，Ml0.5讲授0.5自学资料

与化学位

偏摩尔性质的定义,偏摩尔性质与溶液性质间的关系.偏摩尔课后作业，

316.26.2偏廉尔性质Ml1讲授1

性质的计算，偏摩尔性质之间的依赖关系Gibbs-Duhem方程，自学资料

6.3混合变量（混课后作业/

326.3定义，混合熔变熔浓图及其应用.Ml0.5讲授0.5

合性质变化）自学资料

逸度与逸度系数的定义.纯气体逸度系数的计算,纯液体的逸

6.4逸度与逸度系度,混合物逸度系数的计算,溶液中组分的逸度和逸度系数的课后作业/

336.4Ml2讲授2

数定义及其计算,：昆合物的逸度与其组分逸度之间的关系,温自学资料

度'压力对逸度的影响。

346.56.5理想溶液理想溶液的定义理想溶液的特征及其关系式“Ml0.5讲授0.5自学资料

6.6活度与活度系活度与活度系数的定义,活度系数标准态的选择，活度系数与

356.6Ml0.5洪授0.5自学资料

数组成的关系“

课后作业/

366.76.7超额性质超额性质的定义超额Gibbs自由能和活度系数的关系。Ml1洪授1

自学资料

典型的活度系数膜型：Margules方程.vanLaar方程,Wilson

讲授、讨网上习题•,

376.86.8活度系数模型方程，NRTL和IMQUAC方程.基团贡献方程UNIFAC.以及常M1.W211

论自学资料

用活度系数模型的适用范困。

本货重点难点：相平衡的判据与相律.活度系数法计算汽液平

38菜Y第7卒相平衡衡的通式及简化低压下汽液平衡的计算，汽液平衡不同计算////

方法的特点与实际选择.

M1.M2.M讲授、讨

397.17.1相平衡基础相平衡判据.相率，0.50.5自学资料

3论

7.2互溶系统的汽汽液平衡的基本问题、求解类型和热力学处理方法，状态方程M1.M2.M

407.21讲授1自学资料

液平衡计算通式法，活度系数法，3

7.3汽液平衡的计多组分体系汽液平衡的计算，重点低压下汽液平衡的计算.活M1.M2.M课后作业/

417.32.5讲授2.5

算度系数模型中方程参数的确定，闪泰计算，3大作业

7.4Gibbs-Duhem讲授、讨课后作业/

■127.4汽液平衡数据的热力学一致性枪验。M2,M30.50.5

方程的应用论自学资料

7.5其他类型的相溶液的稳定性、液液平衡的计算.气体在液体中的溶解度（气讲授、讨

437.5M2,M31.51.5自学资料

平衡液平衡）.固体在超临界流体中的溶解度,固液平衡论

对于给定的物系及其条件，选用合适的状态方程或者活度系数

7.6用模拟软件计习题课、网上习题

447.6模型.计算多组分体系的相平衡问题。（自编程序计算或应用模M2,M333

算相平衡的应用讨论案例/复习

拟软件计算），讨论条件与过程安全的关系。

本至重点难点：化学平衡常数的计算以及温度、压力及反应物

45第8章化学反应平衡/////

的比例对平衡转化率的影响。化学反应与过程安全。

反应计员和反应去度.化学反应平衡的判据,标准Gibbs自由

讲授、讨

8.1化学反应平衡基硼能变化与平衡常数,平衡常数的计算.温度对平瘠常数的影Ml0.50.5自学资料

论

0塾

平衡常数与平衡组平衡浓度或平衡分压与化学反应平衡常数间的关系：气相反课后作业/

478.2Ml0.5讲授0.5

成［司的关系应，均相液相反应.自学

工艺参数对化学平讲授、讨课后作业/

488.3温度、压力、情性气体和反应物组成的影响。M311

衡组成的影响论自学

反应系统的相律和讲授、讨

8.4反应系统的相律Duhem理论。Ml0.50.5自学资料

Duhem理论论