化工熱力學(xué)課程教學(xué)大綱

1、化工熱力學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：化工熱力學(xué)課程類型 :專業(yè)課總 學(xué) 時(shí)： 54講課學(xué)時(shí)：54實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 0學(xué)分： 3適用對(duì)象 :化學(xué)工程、化學(xué)工藝、 有機(jī)化工、石油加工技術(shù)先修課程：物理化學(xué)、化工工藝學(xué)、化工原理、高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言一、 課程性質(zhì)、目的與任務(wù)化工熱力學(xué)是化學(xué)工程的重要分支和基礎(chǔ)學(xué)科，是化工工藝專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。化工熱力學(xué)的原理和應(yīng)用知識(shí)， 是從事化工過程的研究、 開發(fā)以及設(shè)計(jì)等方面工作必不可少的重要理論基礎(chǔ)，是一門理論性與工程應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程?；?熱力學(xué)就是運(yùn)用經(jīng)典熱力學(xué)的原理， 結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型， 解決工業(yè)過程 （特別是化工過程） 中熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算和預(yù)

2、測(cè)、 相平衡和化學(xué)平衡計(jì)算、 能量的有效利用等實(shí)際問題。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和解決化工過程的實(shí)際問題打下牢固的基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本要求設(shè)置本課程， 為了使學(xué)生能夠掌握化工熱力學(xué)的基本概念；能利用化工熱力學(xué)的原理和模型計(jì)算化工中涉及熱力學(xué)數(shù)據(jù)，能夠利用相平衡原理和化學(xué)反應(yīng)平衡原理分析問題；學(xué)習(xí)能量分析的基本方法。通過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：（ 1）理解化工熱力學(xué)的基本概念和基本原理；（ 2）根據(jù)所要解決問題的性質(zhì)，選擇和使用計(jì)算流體熱力學(xué)性質(zhì)的數(shù)學(xué)模型；（ 3）計(jì)算化工過程的能量變化；（ 4）計(jì)算純流體和混合物的相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡；（ 5）了解熱力學(xué)在化工過程中的主要實(shí)際應(yīng)用。三、教學(xué)內(nèi)容及要求教學(xué)內(nèi)容

3、教學(xué)要求1 緒論（ 1）化工熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)介掌握化工熱力學(xué)的基本概念，了解化工熱（ 2）化工熱力學(xué)內(nèi)容和應(yīng)用力學(xué)研究范圍和研究方法，了解化工熱力（ 3）化工熱力學(xué)的研究方法學(xué)在化學(xué)工程中的應(yīng)用情況。2 流體的 PVT關(guān)系1. 熟悉純物質(zhì)的P-V-T 相圖及相圖上的重（ 1）純流體PVT 關(guān)系要概念。（ 2）真實(shí)氣體狀態(tài)方程：維里方程；RK方程；2. 掌握維里方程及其應(yīng)用，掌握 R-K 方程、SRk 方程； PR方程；多參數(shù)狀態(tài)方程。SRK 方程及 P-R 方程等三次型狀態(tài)方程。（3）對(duì)比態(tài)原理及其應(yīng)用：對(duì)比態(tài)原理；偏心能應(yīng)用三次型狀態(tài)方程計(jì)算氣體和液體的因子和三參數(shù)普遍化關(guān)系。摩爾體積，了解多參

4、數(shù)狀態(tài)方程在化工過1（ 4）混合規(guī)則程中的應(yīng)用。（ 5）液體的 P-V-T 性質(zhì)3. 理解對(duì)比態(tài)原理，掌握偏心因子和三參（ 6）流體的飽和熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)普遍化關(guān)系。學(xué)會(huì)用按Antoine方程計(jì)算飽和蒸汽壓。會(huì)用二元插值法求熱力學(xué)數(shù)據(jù)。4. 熟悉液體的P-V-T 性質(zhì)的計(jì)算及真實(shí)氣體混合物性質(zhì)的計(jì)算。3 流體的熱力學(xué)性質(zhì)（ 1）定組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間基本關(guān)系式。1. 學(xué)會(huì)運(yùn)用狀態(tài)方程和普遍化關(guān)系式來計(jì)（2）單相體系熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算：焓變、熵變的算能滿足工程需要的流體的焓、熵等熱力計(jì)算；參比態(tài)的選擇；剩余性質(zhì)的定義與計(jì)算；學(xué)性質(zhì)。用狀態(tài)方程和普遍化關(guān)系式計(jì)算真實(shí)氣熱力學(xué)性2. 掌握由單相純物質(zhì)性質(zhì)計(jì)算

5、兩相區(qū)純物質(zhì)。質(zhì)性質(zhì)的方法。（ 3）兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表：兩3. 掌握工程上常用熱力學(xué)圖表的使用方相系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)；熱力學(xué)性質(zhì)圖；水的性質(zhì)表。法。4 化工過程的能量分析（ 1）熱力學(xué)第一定律與能量平衡方程：熱力學(xué)第一定律；穩(wěn)定流動(dòng)體系能量平衡方程及其在化1. 正確理解熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二工過程中應(yīng)用。定律，熟練掌握這兩個(gè)基本定律在工程上（ 2）熱功轉(zhuǎn)換的不等價(jià)性和熱力學(xué)第二定律。的應(yīng)用。（ 3）熵：熵的定義及熵變計(jì)算；熵增原理；熵2. 理解能量的可利用程度或品質(zhì)的高低，平衡、熵產(chǎn)和熵流。明確認(rèn)識(shí)能量損失不僅是數(shù)量上的損失，（ 4）理想功和損失功：理想功定義和穩(wěn)流過程還包括由于

6、過程的不可逆性所導(dǎo)致的能量理想功；損失功的定義和計(jì)算。品級(jí)的降低。（5）有效能及其計(jì)算：有效能定義；穩(wěn)流體系有效能計(jì)算；有效能衡算及有效能效率。5 蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)（ 1）蒸汽動(dòng)力循環(huán)：朗肯循環(huán)；朗肯循環(huán)的改掌握將熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于動(dòng)力循環(huán)和進(jìn)。制冷循環(huán)中，進(jìn)行熱量、制冷量、功耗和（ 2）制冷循環(huán)：蒸汽壓縮制冷循環(huán)；吸收制冷循循環(huán)效率的計(jì)算，進(jìn)一步理解合理利用能環(huán)。源的意義和途徑。（ 3）節(jié)流膨脹與對(duì)外作功的絕熱膨脹26 溶液的熱力學(xué)性質(zhì)（ 1）變組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間關(guān)系式和化學(xué)位。（ 2）偏摩爾性質(zhì)的定義和物理定義。（ 3）逸度和逸度系數(shù)：逸度和逸度系數(shù)的定義及物理意義； 由 H 、

7、S 數(shù)據(jù)、 狀態(tài)方程和普遍化關(guān)系1. 正確理解偏摩爾性質(zhì)、化學(xué)位、逸度、計(jì)算單組分氣體和液體逸度；氣體混合物中組混合性質(zhì)變化、 超額性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等概念。分逸度和組分逸度系數(shù)的定義和基本計(jì)算方程；2. 掌握均相流體混合物熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系由狀態(tài)方程計(jì)算組分逸度系數(shù)。式，會(huì)使用活度系數(shù)關(guān)系式。（ 4）理想溶液：理想溶液的逸度；兩種標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)3. 了解由狀態(tài)方程和混合規(guī)則推導(dǎo)混合物（ Lewis-Randall和 Henry 定律）；理想溶液的特中組分逸度系數(shù)關(guān)系式的過程，學(xué)會(huì)逸度點(diǎn)和意義。和逸度系數(shù)計(jì)算方法。學(xué)會(huì)利用網(wǎng)上資源（ 5）混合性質(zhì)變化：定義；理想溶液的混合性質(zhì)查找和計(jì)算熱力學(xué)數(shù)據(jù)。變化。（ 6

8、）活度和活度系數(shù)：定義和物理意義。（ 7）超額性質(zhì)：定義和物理意義；超額自由焓和活度系數(shù)。（ 8）利用互聯(lián)網(wǎng)資源查找和計(jì)算熱力學(xué)數(shù)據(jù)。7. 相平衡（ 1）相平衡判據(jù)與相律（ 2）汽液平衡的基本問題、求解類型和熱力學(xué)1. 掌握不同形式的二元汽液相圖，了解一處理方法般正偏差、一般負(fù)偏差和具有共沸點(diǎn)系統(tǒng)（ 3）汽液平衡計(jì)算：低壓汽液平衡計(jì)算；用活的相圖特征。度系數(shù)法進(jìn)行汽液平衡計(jì)算；用狀態(tài)方程2. 掌握汽液平衡關(guān)系式及其應(yīng)用。法進(jìn)行汽液平衡計(jì)算；閃蒸計(jì)算。3. 掌握完全互溶體系在中低壓下汽液平衡（ 4）活度系數(shù)與組成關(guān)系式：正規(guī)溶液和無熱的計(jì)算方法，能借助于軟件用活度系數(shù)法溶液； Redlich-K

9、ister經(jīng)驗(yàn)式； Wohl 型和狀態(tài)方程法進(jìn)行汽液平衡計(jì)算。方程；局部組成概念和Wilson 方程。8. 化學(xué)平衡熟悉化學(xué)平衡判據(jù)、反應(yīng)進(jìn)度、化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)平衡基礎(chǔ)：化學(xué)平衡判據(jù)；化學(xué)反應(yīng)的常數(shù)及其對(duì)氣體反應(yīng)的應(yīng)用。計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度；化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)及計(jì)算四、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)1 緒論重點(diǎn)：明確化工熱力學(xué)的主要任務(wù)難點(diǎn)：認(rèn)識(shí)化工熱力學(xué)的重要作用2 流體的 PVT 關(guān)系重點(diǎn)： PR方程，以偏心因子為第三參數(shù)的普遍化法。3難點(diǎn) ： P-V 圖、 P-T 圖上點(diǎn)線面的關(guān)系，各種狀態(tài)方程的特點(diǎn)，對(duì)比態(tài)原理的理解。3 流體的熱力學(xué)性質(zhì)重點(diǎn)：剩余性質(zhì)的概念與計(jì)算難點(diǎn) : 根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的計(jì)算方法

10、4 化工過程的能量分析重點(diǎn)：穩(wěn)定流動(dòng)體系能量平衡方程中各項(xiàng)意義，計(jì)算基準(zhǔn)及其在工程上的應(yīng)用。難點(diǎn)：正確理解熱力學(xué)第二定律。5 蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)重點(diǎn)：正確理解制冷原理，理解同樣的制冷原理可用于制冷和供熱。難點(diǎn)：蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)在T-S 圖和 P-H 圖上的表示。6 溶液的熱力學(xué)性質(zhì)重點(diǎn)：利用偏摩爾性質(zhì)的定義和Gibbs-Duhem 方程推導(dǎo)偏摩爾性質(zhì)與混合物性質(zhì)間的關(guān)系。逸度系數(shù)的計(jì)算。難點(diǎn)：利用互聯(lián)網(wǎng)資源查找熱力學(xué)數(shù)據(jù)。查找和學(xué)會(huì)互聯(lián)網(wǎng)上計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)的免費(fèi)軟件，分析計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。7 相平衡和化學(xué)平衡重點(diǎn)：中低壓下汽液平衡的計(jì)算難點(diǎn) ：相平衡計(jì)算五、學(xué)時(shí)分配序號(hào)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配講授 實(shí)驗(yàn) 上機(jī) CAI備注1第一章緒論222第二章流體的 PVT關(guān)系663第三章流體的熱力學(xué)性質(zhì)664第四章化工過程的能量分析10105第五章蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷88循環(huán)6第六章溶液的熱力學(xué)性質(zhì)10107第七章相平衡668第八章化學(xué)反應(yīng)平衡66合計(jì)5454六、課程考核辦法1.本課程為必修考試科目；2.本課程采用總評(píng)成績(jī)?cè)u(píng)定方法，期末考試卷面成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)占30%。七、教材與主要參考書教材： 陳鐘秀 , 顧飛燕 . 化工熱力學(xué) ,