化工節(jié)能技術(shù)課程教學(xué)大綱.doc

目 錄化工節(jié)能技術(shù)1分離過程選論3化工流程機(jī)械5高等化工熱力學(xué)7化學(xué)反應(yīng)工程選論910 / 11化工節(jié)能技術(shù)課程教學(xué)大綱課程名稱 (中文)：化工節(jié)能技術(shù) 學(xué)分?jǐn)?shù)： 2學(xué)分課程名稱 (英文)：Energy-saving Technology in Chemical Engineering 課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)：32（最低要求） 上機(jī)（實(shí)驗(yàn)）時(shí)數(shù)：2小時(shí)課外學(xué)時(shí)數(shù)：4 （最低要求） 教學(xué)方式：課堂授課 + （上機(jī)） 教學(xué)要求： 學(xué)生學(xué)完本課程后，應(yīng)達(dá)到下列要求1. 掌握可逆過程、火用、夾點(diǎn)等重要的基本概念。2. 掌握能量轉(zhuǎn)換遵循的基本定律。3. 掌握單元過程和能量系統(tǒng)用能狀況的基本分析及計(jì)算方法，以及提高能量利用經(jīng)濟(jì)性的基本原則和主要途徑。4. 逐步樹立工程觀點(diǎn)，具有對實(shí)際問題建立能量系統(tǒng)模型的能力,并能用理論分析解決與化工節(jié)能有關(guān)的實(shí)際問題。課程內(nèi)容簡介 ( 500字以內(nèi))：化工節(jié)能技術(shù)是研究節(jié)能的原理以及化學(xué)工程中常用的節(jié)能技術(shù)的一門課程。主要包括熱力學(xué)第一定律和第二定律，能量的火用計(jì)算，火用損失與火用衡算方程式，裝置的火用效率與火用損失系數(shù)；流體流動與流體輸送機(jī)械、換熱、蒸發(fā)、精餾、干燥、反應(yīng)等化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能；過程系統(tǒng)節(jié)能中的夾點(diǎn)技術(shù)，夾點(diǎn)的形成及其意義，換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo)，換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化綜合，蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化綜合。課程大綱（具體到章、節(jié)、小節(jié)）：第1章 總論 1.1 能源與能源的分類 1.2 節(jié)能的途徑第2章 節(jié)能的熱力學(xué)原理2.1 基本概念2.2 能量與熱力學(xué)第一定律2.3 火用與熱力學(xué)第二定律2.4 能量的火用計(jì)算2.5 火用損失與火用衡算方程式2.6 裝置的火用效率與火用損失系數(shù)2.7 節(jié)能理論的新進(jìn)展第3章 化工單元過程與設(shè)備的節(jié)能3.1 流體流動與流體輸送機(jī)械3.2 換熱3.3 蒸發(fā)3.4 精餾3.5 干燥3.6 反應(yīng)第4章 過程系統(tǒng)節(jié)能夾點(diǎn)技術(shù)4.1 夾點(diǎn)的形成及其意義4.2 換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo)4.3 換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4 換熱網(wǎng)絡(luò)改造綜合4.5 蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化綜合4.6 分離系統(tǒng)優(yōu)化綜合4.7 反應(yīng)器的熱集成 . 參考教材名稱：馮霄，化工節(jié)能原理與技術(shù)，第2版，化學(xué)工業(yè)出版社，2004。主要參考書：1) 趙冠春、錢立倫，火用分析及其應(yīng)用，高等教育出版社，1984。2) Smith, R., Chemical Process Design, McGraw-Hill, Inc., 19943）平田光穗等，實(shí)用化工節(jié)能技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，1988。預(yù)修課程（最低要求）：化工熱力學(xué)或工程熱力學(xué)、化工原理適用專業(yè)：化學(xué)工程、化工機(jī)械傳熱傳質(zhì)與分離過程選論課程教學(xué)大綱課程名稱：傳熱傳質(zhì)與分離過程選論 學(xué)分?jǐn)?shù)： 2學(xué)分課程名稱：Selections of Heat and Mass Transfer and Chemical Separation processes 課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)：32 上機(jī)（實(shí)驗(yàn)）時(shí)數(shù)：課外學(xué)時(shí)數(shù)：4 教學(xué)方式：課堂授課 教學(xué)要求： 使學(xué)生掌握本課程的基本特征和所涉及的基本內(nèi)容，正確理解有關(guān)傳熱傳質(zhì)及分離工程的基本概念和理論，理解各個(gè)概念之間的聯(lián)系和應(yīng)用，掌握基本計(jì)算方法。能理論聯(lián)系實(shí)際，靈活分析和解決實(shí)際化工生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中的有關(guān)問題。課程內(nèi)容簡介：該課程利用物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、傳遞過程等課程中有關(guān)相平衡熱力學(xué)、動力學(xué)機(jī)理、傳熱、傳質(zhì)理論來研究化工生產(chǎn)實(shí)際中復(fù)雜物系的分離提純過程，闡述熱量和質(zhì)量傳遞過程和分離過程中的現(xiàn)象、基本概念、基本規(guī)律和計(jì)算方法，為分離過程的選擇、特性分析和計(jì)算奠定基礎(chǔ)，并從分離過程的共性出發(fā)，討論各種分離方法的熱量質(zhì)量的傳遞特征。強(qiáng)調(diào)工程和工藝的相結(jié)合，進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析能力的訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常見分離過程的基本原理、特點(diǎn)及適用性、簡捷和嚴(yán)格計(jì)算法等，通過對不同分離過程和方法的對比，了解其不同的適用性，并通過了解前沿研究熱點(diǎn)來強(qiáng)化啟發(fā)改進(jìn)途徑和思路。課程大綱：第1章 緒論了解分離過程在化工生產(chǎn)中的重要性；分離過程的分類；常用的化工分離操作過程。1.1 分離過程在化工生產(chǎn)中的重要性 1.2分離過程的分類和特點(diǎn)1.2.1平衡分離過程和速率分離過程1.2.2分離媒介；1.2.3典型應(yīng)用實(shí)例。第2章 單級平衡過程熟練掌握多組分非理想體系平衡常數(shù)計(jì)算方法；泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算；等溫閃蒸和部分冷凝過程的計(jì)算，了解絕熱閃蒸過程的計(jì)算。2.1相平衡2.1.1 相平衡常數(shù)概念2.1.2 多組分體系相平衡常數(shù)計(jì)算2.2多組分物系的泡點(diǎn)和露點(diǎn)計(jì)算2.2.1多組分物系的泡點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)壓力的計(jì)算2.2.2多組分物系的露點(diǎn)溫度和露點(diǎn)壓力的計(jì)算2.3閃蒸過程的計(jì)算2.3.1等溫閃蒸過程和部分冷凝過程的計(jì)算第3章 多組分多級分離過程分析與簡捷計(jì)算3.1多組分或復(fù)雜物系設(shè)計(jì)變量3.2多組分精餾過程3.2.1塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點(diǎn)3.2.2流程及簡捷計(jì)算方法3.3吸收與蒸出過程3.3.1塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點(diǎn)3.3.2流程及簡捷計(jì)算方法3.4萃取過程3.4.1塔內(nèi)的流率、濃度和溫度分布特點(diǎn)3.4.2流程及簡捷計(jì)算方法第4章 多組分多級分離的嚴(yán)格計(jì)算4.1平衡級的理論模型建立4.2逐級計(jì)算法4.3三對角矩陣法4.3.1三對角線矩陣方程的托瑪斯解法4.3.2精餾過程的泡點(diǎn)計(jì)算法4.3.3吸收和蒸出過程的流率加和法第5章 分離過程的節(jié)能掌握；精餾過程的節(jié)能技術(shù)和分離順序的選擇。5.1分離的最小功和熱力學(xué)效率5.1.1實(shí)際分離過程的有效能損失5.1.2有效能衡算方程。5.2精餾的節(jié)能技術(shù)5.3分離順序的選擇參考教材名稱：劉家祺主編：分離過程，北京：化工出版社，2002年。主要參考書：1. J.D. Seader, E.J. Henley 編：Separation Process Principles，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002年；2. 賈紹義，柴誠敬主編：化工傳質(zhì)與分離過程，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001年；3. 鄧修,吳俊生編：化工分離工程， 北京：科學(xué)出版社，2000年；4. 劉芙蓉等編著：分離過程及系統(tǒng)模擬，北京：科學(xué)出版社，2001。預(yù)修課程（最低要求）：物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、傳遞過程適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝專業(yè) 化工流程機(jī)械課程教學(xué)大綱課程名稱 (中文)：化工流程機(jī)械 學(xué)分?jǐn)?shù)： 3學(xué)分課程名稱 (英文)：CHEMICAL MACHINERY 課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)：64（最低要求） 課外學(xué)時(shí)數(shù)：10 （最低要求） 教學(xué)方式：課堂授課 教學(xué)要求：1、 了解化工流程機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域、種類、用途、特點(diǎn)及其詳細(xì)的分類方法，了解化工流程機(jī)械的發(fā)展歷程及其技術(shù)發(fā)展趨勢。2、 掌握容積型壓縮機(jī)的基本工作原理，熱動力特性、調(diào)節(jié)與控制方法、數(shù)值模擬的方法，重點(diǎn)是曲柄連桿式活塞壓縮機(jī)及常見的幾種回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。要求具備這類機(jī)械的運(yùn)行管理、故障分析，理論研究等能力。3、 掌握速度型壓縮機(jī)的基本工作原理，熱動力特性、調(diào)節(jié)與控制方法、數(shù)值分析理論，包括離心壓縮機(jī)和軸流壓縮機(jī)。要求具備這類機(jī)械的運(yùn)行管理、故障分析、理論研究等能力。4、 掌握各種液體泵的基本工作原理，熱動力特性、調(diào)節(jié)與控制方法、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論等，包括各種速度型和容積型液泵。要求具備這類機(jī)械的選型、運(yùn)行管理、故障分析等能力。課程內(nèi)容簡介 ( 500字以內(nèi))：介紹化工流程常用的主要機(jī)械設(shè)備的原理與工作特點(diǎn)、典型機(jī)械工作過程的數(shù)值模擬方法、典型流程機(jī)械的參數(shù)控制與能量調(diào)節(jié)。主要機(jī)械設(shè)備包括空氣動力用壓縮機(jī)及系統(tǒng)、制冷壓縮機(jī)及系統(tǒng)、化工流程離心壓縮機(jī)與軸流壓縮機(jī)、化工流程用循環(huán)泵。課外自學(xué)內(nèi)容：典型機(jī)械與設(shè)備的數(shù)學(xué)建模、數(shù)值仿真，國內(nèi)外研究文獻(xiàn)綜述。課程大綱（具體到章、節(jié)、小節(jié)）：第一章：緒論1、 化工流程機(jī)械的定義2、 化工流程機(jī)械的分類3、 化工流程機(jī)械的用途4、 化工流程機(jī)械的特點(diǎn)5、 流體機(jī)械的發(fā)展趨勢第二章：容積式壓縮機(jī)1、 熱力學(xué)原理與熱力性能2、 動力學(xué)原理3、 氣閥與工作腔密封4、 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、 回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)6、 附屬系統(tǒng)7、 調(diào)節(jié)、控制及選型8、 真空泵簡介第三章：速度式壓縮機(jī)1、 葉輪機(jī)械的流體力學(xué)與熱力學(xué)基礎(chǔ)2、 離心式壓縮機(jī)3、 軸流式壓縮機(jī)4、 性能、調(diào)節(jié)、控制與選型5、 葉輪式原動機(jī)簡介第四章：液體泵1、 泵的分類及用途2、 離心泵的典型結(jié)構(gòu)與工作原理3、 離心泵的工作特征與調(diào)節(jié)4、 其他泵概述5、 泵的選用參考教材名稱：1姜培正 主編，化工流程機(jī)械，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20002郁永章 主編，容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000主要參考書：預(yù)修課程（最低要求）：熱工基礎(chǔ)，化工原理，化工熱力學(xué)適用專業(yè)：化工機(jī)械高等化工熱力學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱 (中文)：高等化工熱力學(xué) 學(xué)分?jǐn)?shù)： 2學(xué)分課程名稱 (英文)：Chemical Engineering Thermodynamics 課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)：32（最低要求） 上機(jī)（實(shí)驗(yàn)）時(shí)數(shù)：2小時(shí)課外學(xué)時(shí)數(shù)：4 （最低要求） 教學(xué)方式：課堂授課 + （上機(jī)、實(shí)驗(yàn)） 教學(xué)要求： 通過本課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立起以熱力學(xué)兩大定律為基礎(chǔ)發(fā)展而來的溶液熱力學(xué)知識體系，進(jìn)一步向相平衡和化學(xué)平衡的應(yīng)用，掌握熱力學(xué)研究的方法和學(xué)科的特殊性，為產(chǎn)品的合成、分離和學(xué)術(shù)研究奠定良好的基礎(chǔ)。課程內(nèi)容簡介 ( 500字以內(nèi))：本課程是面對化學(xué)工程與工藝、石油化工、環(huán)境工程、能源轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域的工程碩士研究生開設(shè)的課程。課程以流體溶液的熱力學(xué)為主要內(nèi)容，通過對定組成體系、變組成體系的焓、熵、Gibbs自由焓以及逸度、活度等的熱力學(xué)性質(zhì)的討論，建立起溶液熱力學(xué)的理論和實(shí)踐應(yīng)用的主體框架。使學(xué)生能夠在所從事的專業(yè)中應(yīng)用溶液理論以及由此而建立的模型結(jié)果，解決研究方向中的有關(guān)問題如熱力學(xué)數(shù)據(jù)、VLE以及化學(xué)平衡等打好基礎(chǔ)。課程大綱（具體到章、節(jié)、小節(jié)）：第1章 基礎(chǔ)知識。1 1 熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系；12 流體的PVT關(guān)系。第2章 定組成體系的熱力學(xué)性質(zhì)。21 H、S的基本計(jì)算式；22 剩余性質(zhì)及其計(jì)算；23 熱力學(xué)圖表及其熱力循環(huán)簡介；24 純組分的逸度及逸度系數(shù)。第3章 變組成體系的熱力學(xué)性質(zhì)。31 開系的溶液性質(zhì)關(guān)系，化學(xué)位；32 偏摩爾性質(zhì)及其計(jì)算；33 理想溶液和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)；34 混合性質(zhì)及其Mm的應(yīng)用；35 超額性質(zhì)及ME與其他熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系；36 溶液理論簡介；37 活度系數(shù)方程。第4章 溶液熱力學(xué)的應(yīng)用。41 對相平衡的應(yīng)用；42 對化學(xué)平衡的應(yīng)用。教材名稱：朱自強(qiáng)，徐 汛 合編化工熱力學(xué)(第二版)參考教材名稱：J.M.Smith, H.C.Van Ness, M.M.Abbott, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (Sixth Edition). 化學(xué)工業(yè)出版社，2002年預(yù)修課程（最低要求）： 物理化學(xué) 高等數(shù)學(xué)適用專業(yè)：化學(xué)工程、環(huán)境工程和能源化工等專業(yè)的工程碩士?；瘜W(xué)反應(yīng)工程選論課程教學(xué)大綱課程名稱 (中文)：化學(xué)反應(yīng)工程選論 學(xué)分?jǐn)?shù)： 2學(xué)分課程名稱 (英文)：Selected Topics of Chemical Reaction Engineering課內(nèi)學(xué)時(shí)數(shù)：32（最低要求） 上機(jī)（實(shí)驗(yàn)）時(shí)數(shù)：4小時(shí)課外學(xué)時(shí)數(shù)：4 （最低要求） 教學(xué)方式：課堂授課 + （上機(jī)、實(shí)驗(yàn)） 教學(xué)要求：使學(xué)生在掌握化學(xué)反應(yīng)工程課程的基本特征、基本內(nèi)容，基本理論以及基本計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，掌握復(fù)雜反應(yīng)體系分析的思路、策略。能理論聯(lián)系實(shí)際，靈活分析和解決實(shí)際化工生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中與反應(yīng)有關(guān)的問題。課程內(nèi)容簡介：本課程主要通過化學(xué)反應(yīng)體系的工程分析，均相反應(yīng)過程分析，非均相反應(yīng)過程分析，化學(xué)反應(yīng)器分析，反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型建立與解析，新型反應(yīng)過程分析等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握化學(xué)反應(yīng)工程分析的理論和方法，“三傳”與反應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系規(guī)律等，從而具備各種新型反應(yīng)過程的開發(fā)能力。 課程大綱：第一章 化學(xué)反應(yīng)體系的工程分析1.1反應(yīng)體系的化學(xué)計(jì)量學(xué)分析1.2反應(yīng)體系的化學(xué)平衡分析1.3工程反應(yīng)動力學(xué)及其數(shù)學(xué)描述1.4工程反應(yīng)動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法第二章 理想均相反應(yīng)器分析2.1理想間歇反應(yīng)器2.2理想連續(xù)流動反應(yīng)器2.3全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性 2.4全混流反應(yīng)器的開車第三章 化學(xué)反應(yīng)器中的混合現(xiàn)象3.1宏觀混合與微觀混合3.2返混及其對反應(yīng)的影響3.3非理想連續(xù)流動反應(yīng)器3.4物系聚集狀態(tài)對化學(xué)反應(yīng)的影響3.5化學(xué)反應(yīng)器的預(yù)混合問題3.6混合對聚會反應(yīng)器選型的影響第四章 氣固相反應(yīng)和反應(yīng)器分析4.1本征動力學(xué)與表觀動力學(xué)4.2外部傳遞對氣固相催化反應(yīng)過程的影響4.3內(nèi)部傳遞對氣固相催化反應(yīng)過程的影響4.4外部傳遞和內(nèi)部傳遞的綜合影響4.5流固相非催化反應(yīng)過程4.6氣固相反應(yīng)器的分類和選型第五章 氣固相反應(yīng)器的模型化5.1反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型方法概述5.2固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型5.3擬均相一維模型的求解（常微分方程模型的求解）5.4擬均相二維模型的求解5.5固定床反應(yīng)器的熱特性5.6流化床反應(yīng)器的模型化第六章 氣液相反應(yīng)和反應(yīng)器分析6.1氣液相反應(yīng)動力學(xué)6.2氣液相反應(yīng)器的分類和選型6.3氣液相反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算第七章 氣液固三相反應(yīng)和反應(yīng)器分析7.1氣液固三相反應(yīng)動力學(xué)7.2氣液固三相反應(yīng)器的分類和選型7.3三相反應(yīng)器的計(jì)算第八章 復(fù)雜反應(yīng)體系的動力學(xué)分析8.1單分子可逆反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)分析8.2復(fù)雜反應(yīng)體系的集總動力學(xué)