《化工熱力學》教學大綱.docx

1、化工熱力學課程教學大綱課程代碼：CHET30I8課程類別：專業(yè)基礎主干課程授課對象：化學工程、化工工藝等專業(yè)開課學期：秋季學 分：3學分指定教材：在本大綱的建議教材第1至4中選定一、課程的性質和目的化工熱力學是化學工程的重要分支和基礎學科，是化學工程與工藝專業(yè)本科生的一 門重要的專業(yè)基礎主干課程?；崃W的原理和應用知識，是從事化工過程的研究、開發(fā) 以及設計等方面工作必不可少的重要理論基礎，是一門理論性與工程應用性均較強的課程。 它不但為化工過程各環(huán)節(jié)提供了理論分析的依據(jù)，而且提供了有效的計算方法，成為化學工 程學的重要組成部分，是化學工程與工藝專業(yè)學生必須掌握的專業(yè)基礎。化工熱力學其主要任

2、務是培養(yǎng)學生運用熱力學原理，結合反映系統(tǒng)特征的模型，分析 和解決化工過程中有關能量轉換、相變和化學變化的實際問題的能力，初步掌握化工過程設 計與研究中獲取物性數(shù)據(jù)，對化工過程進行有關計算的方法。也為后繼專業(yè)課的學習和進行 化工過程研究、開發(fā)與設計奠定必要的理論基礎。本課程應在學生學完物理化學、化工原理課程，經過工廠認識實習，具備了化工過程與 設備的知識基礎上講授。二、課程教學內容第一章緒論（2學時）1-1化工熱力學的定義和用途1-2化工熱力學研究內容和特點1-3化工熱力學的局限性1-4為何學和如何學好化工熱力學1-5化工熱力學和其它化學工程分支學科間的關系要求理解和掌握：1、化工熱力學的用途；

3、2、化工熱力學研究內容、特點和局限性、3、 化工熱力學和其它化學工程分支學科間的關系。第二章 流體的PVT關系（6學時）2-1純物質的PVT關系2-2氣體的狀態(tài)方程2-3對比態(tài)原理及其應用2-4真實氣體混合物的PVT關系一一混合規(guī)則2-5液體的P-V-T性質要求熟練掌握：1、純物質的二維相圖（P-V圖等）；2、維里方程和R-K方程及其應用； 3、PVT關系的普遍化計算方法（包括：普遍化第二維里系數(shù)法和三參數(shù)普遍化壓縮因子圖 法）：4、混合規(guī)則第三章流體的熱力學性質（8學時）3.0引言3. 1熱力學性質間的關系3.2熱力學性質的計算3.3逸度與逸度系數(shù)3.4兩相系統(tǒng)的熱力學性質及熱力學圖表要求熟

4、練掌握：1、熱力學函數(shù)的關系式2、剩余性質的計算（包括：普遍化第二維里 系數(shù)法、三參數(shù)普遍化法）；3、剩余性質法計算和，； 4、學會工程上常用熱力學圖表 的使用；5、純流體的逸度和逸度系數(shù)的計算。第四章流體混合物的熱力學性質（8學時）§4.1變組成體系熱力學性質間的關系式與化學位§ 4. 2偏摩爾性質§4.3混合物的逸度和逸度系數(shù)§ 4.4理想溶液和標準態(tài)§4.5活度和活度系數(shù)§4.6混合過程性質變化§4.7超額性質§4.8活度系數(shù)與組成的關聯(lián)要求熟練掌握：1、溶液的偏摩爾性質；2、氣體混合物中組分i的分逸度計算：

5、3、活 度的定義和標準態(tài)的選擇；4、溶液混合過程性質變化及理想混合物；5、活度系數(shù)的獲取 方法及主要的活度系數(shù)方程。第五章化工過程的能量分析（9學時）§ 5.1能量平衡方程§5.2熱功間的轉化§5.3炳函數(shù)§5.4理想功、損失功及熱力學效率§ 5. 5火用與火無§ 5. 6火用衡算及火用效率§5.7化工過程與系統(tǒng)的火用分析要求熟練掌握：1、流動過程、封閉系統(tǒng)的總能量衡算式；2、穩(wěn)流過程的能量衡算方 程的導出及其在輸送、換熱和壓縮（膨脹）過程的應用；3、卡諾原理及卡諾熱機的熱效率;4、炳產生概念、端產生的計算和炳增原理；5、理

6、想功、損失功的計算；6、穩(wěn)流過程的火 用、熱火用的計算；7、實際過程（流體輸送過程、傳熱過程）的火用損失； 第六章蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)（6學時）6- 1蒸汽動力循環(huán)6- 2節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹6- 3制冷循環(huán)要求熟練掌握：1、分析計算朗肯循環(huán)及提高熱效率的措施；2、逆向卡諾循環(huán)及蒸汽 壓縮制冷循環(huán)；3、節(jié)流膨脹及絕熱作功膨脹制冷原理。第七章相平衡（8學時）7- 1相平衡的判據(jù)與相律7- 2汽液平衡的相圖7- 3汽液平衡的計算7-4液液平衡7-5氣液平衡要求熟練掌握：1、相平衡準則3、汽-液平衡的計算。第八章化學反應平衡（5學時）8- 1化學反應平衡基礎8- 2平衡常數(shù)與平衡組成間的關系

7、8- 3工藝參數(shù)對化學平衡組成的影響8-4反應系統(tǒng)的相律和Duhem理論8-5復雜體系的化學反應平衡要求熟練掌握：1、反應進度的概念、反應系統(tǒng)的相律；2、平衡常數(shù)的定義及計算：3、 溫度、壓力等工藝參數(shù)對化學平衡的影響；4、等溫、絕熱復雜體系化學平衡的計算方法。三、各章課時分配表章序號章內容學時數(shù)第一章2第二章流體的PVT關系6第三章流體的熱力學性質8第四章流體混合物的熱力學性質8第五章化工過程的能量分析8第六章蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)6第七章相平衡8第八章化學反應平衡6機動2總計54四、課程教學的基本要求本課的教學環(huán)節(jié)包括課堂講授，學生自學，習題討論課，習題，答疑，期末考試。通過 上述基本教學

8、步驟，要求學生從熱力學第一、第二定律出發(fā)，掌握和了解化工過程中各種能 量的相互轉化和有效利用、掌握和了解物質狀態(tài)變化與物質性質之間的關系以及物理或化學 變化過程達到平衡的理論極限、條件或狀態(tài)。并能正確運用熱力學原理分析和解決化工生產 中有關能量轉換、相變和化學變化的實際問題的能力，初步掌握化學過程設計與研究中獲取 物性數(shù)據(jù)，對化工過程進行有關計算的方法。也為后繼專業(yè)課的學習和進行化工過程研究、 開發(fā)與設計奠定必要的理論基礎。本課程學時數(shù)為54學時，采用多媒體課件進行教學。采用平時成績與考試成績相結合 的考核方法，學生在完成作業(yè)、課堂討論等學習內容后，獲得參加考試資格，考試方式為半 閉卷考試（可

9、帶入考試前任課教師規(guī)定準備的相關資料）。五、課程的重點和難點1緒論重點：明確化工熱力學的主要任務 難點：認識化工熱力學的重要作用 2流體的PVT關系重點：PR方程，以偏心因子為第三參數(shù)的普遍化法。難點：P-V圖、P-T圖上點線面的關系，各種狀態(tài)方程的特點，對比態(tài)原理的理解。3流體的熱力學性質重點：剩余性質的概念與計算 難點：根據(jù)實際需要選擇合適的計算方法 4溶液的熱力學性質重點：利用偏摩爾性質的定義和Gibbs-Duhem方程推導偏摩爾性質與混合物性質間的關系。 逸度系數(shù)的計算。難點：利用互聯(lián)網(wǎng)資源查找熱力學數(shù)據(jù)。查找和學會互聯(lián)網(wǎng)上計算熱力學性質的免費軟件, 分析計算結果的準確性。5化工過程的

10、能量分析重點：穩(wěn)定流動體系能最平衡方程中各項意義，計算基準及其在工程上的應用。 難點：正確理解熱力學第二定律。6蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)重點：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：蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)在T-S圖和P-H圖上的表示。7相平衡和化學平衡重點：中低壓下汽液平衡的計算難點：相平衡計算六、建議教材及教學參考書1 陳鐘秀、顧飛燕，化工熱力學，化學工業(yè)出版社，2001（第2版）。2 朱自強，吳有庭著，化工熱力學（第三版），化學工業(yè)出版社，20103 陳新志等著，化工熱力學（第三版），化學工業(yè)出版社，20094 馬沛生，李永紅主編，化工熱力學（通用型）第二版，化學工業(yè)出版社，20095 化工熱力學導論,原著 J. M. Smith, and H. C. Van Ness, Introduction ChemicalEngineering Thermodynamics,