化工系統(tǒng)工程教學大綱新模板

1、化工系統(tǒng)工程教學大綱一、課程基本信息課程名稱：化工系統(tǒng)工程課程類別：專業(yè)課學分/學時：2/32適用對象：化學工程與工藝開課單位：材料與化工學院/ 綜合與應用化學教研室二、課程設置目的與教學目標1、課程設置的目的本課程屬于專業(yè)必修課，化學工程與工藝專業(yè)的專業(yè)核心課，也適合化工類其他專業(yè)尤其是生物工程、制藥工程和冶金工程的學生選修。本課程以化工過程系統(tǒng)為研究對象，使學生初步掌握對過程進行模擬、分析、優(yōu)化和合成的系統(tǒng)工程方法，培養(yǎng)綜合運用化工基礎知識和專業(yè)知識處理實際問題的能力。2、教學目標讓學生了解化工系統(tǒng)工程是以系統(tǒng)(特別是大系統(tǒng))為對象的一門跨學科的邊緣學科，它是根據(jù)總體協(xié)調(diào)的需要，把自然科學

2、和社會科學中的某些思想、理論、策略、方法和手段等從橫向方面有效地組織起來應用于人類實踐中，是應用現(xiàn)代數(shù)學和電子計算機等工具對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和自動控制等功能進行分析研究，而達到最優(yōu)設計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標，是為更加合理地研制和運用系統(tǒng)而采取的各種組織管理技術的總稱。將化工生產(chǎn)過程作為一個綜合系統(tǒng)建立這個系統(tǒng)的數(shù)學模型，應用電子計算機技術研究化工過程的開發(fā)和最優(yōu)設計，對現(xiàn)有過程進行考察，以確定最優(yōu)操作條件和最優(yōu)控制方案，使選擇和設計的生產(chǎn)過程整體具有最大的經(jīng)濟效益。這就是化工系統(tǒng)工程所要討論的主要問題。讓學生掌握化工系統(tǒng)工程研究的是化工過程整體的特性，是關于設備結(jié)構(gòu)參數(shù)和

3、操作參數(shù)對化工過程整體影響的定量研究。讓學生熟悉化工系統(tǒng)工程的主要研究方法是模型方法，用數(shù)學模型，即數(shù)學方程來描述過程的特性。三、教學內(nèi)容及要求知 識 單 元知 識 點學時備注序號描 述序號描 述要求1緒論1系統(tǒng)工程與過程系統(tǒng)工程 熟悉4無2過程工業(yè)的特點和過程系統(tǒng)工程的基本術語掌握3過程系統(tǒng)工程的研究對象和內(nèi)容掌握4化工過程系統(tǒng)的模型構(gòu)造及其求解方法掌握5過程系統(tǒng)工程的應用及流程模擬系統(tǒng)簡介熟悉62化工單元過程的模型化及其單元模塊1模型化的基本概念熟悉42化工單元模型和模塊掌握3過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析1過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)描述熟悉42系統(tǒng)的分隔與塊間排序熟悉3不可再分塊的切斷與塊內(nèi)排序 掌握4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4、分析實例掌握5掌握4序貫模塊法1序貫模塊法迭代層次與系統(tǒng)自由度掌握22不可再分塊迭代的收斂方法熟悉3用序貫模塊法解設計問題掌握5聯(lián)立方程法1過程系統(tǒng)數(shù)學模型的特點熟悉42過程系統(tǒng)數(shù)學模型的建立掌握3聯(lián)立方程組中微分方程的處理掌握4初值的選取及變量物理意義的限制熟悉5過程系統(tǒng)非線性方程組的降階掌握6非線性方程組迭代解法掌握7聯(lián)立方程法的潛在優(yōu)勢掌握6聯(lián)立模塊法1聯(lián)立模塊法的基本思路及發(fā)展概況熟悉42兩種切斷方案及三種近似線性方程組掌握3線性化方法熟悉4聯(lián)立模塊法結(jié)構(gòu)分析的特點熟悉5聯(lián)立模塊法與序貴模塊法的比較掌握6三層法掌握7化工系統(tǒng)的最優(yōu)化1化工系統(tǒng)最優(yōu)化問題的數(shù)學描述熟悉42最優(yōu)化問題數(shù)學模

5、型的一般形式熟悉3最優(yōu)化數(shù)學方法分類熟悉4無約束最優(yōu)化方法了解5有約束多變量函數(shù)的最優(yōu)化方法了解8化工過程系統(tǒng)的合成1過程合成的基本概念熟悉62分離序列的合成熟悉3換熱網(wǎng)絡的合成熟悉四、教學基本要求1.掌握過程系統(tǒng)的概念，過程系統(tǒng)分析與合成的基本概念、基本原理與方法；2.掌握過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型、動態(tài)模型建立的基本原理，熟悉過程系統(tǒng)模擬與優(yōu)化的基本步驟與方法，掌握分離序列合成方法，熟練運行夾點技術進行換熱網(wǎng)絡合成；3.理解過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型、動態(tài)模型求解算法，明確過程系統(tǒng)操作調(diào)優(yōu)的原理、步驟和方法。明確間歇系統(tǒng)模擬、優(yōu)化與合成的特殊性；4.了解過程系統(tǒng)對象的特性，學科的發(fā)展，該領域的前沿及與其它學科

6、的關系。希望通過學習本課程使學生能夠了解化工系統(tǒng)分析與合成的基本概念和基本內(nèi)容，掌握化工系統(tǒng)分析和合成的基本方法，學會化工過程模擬軟件PRO/II的使用，能夠應用先進的過程模擬軟件從事化工過程模擬、分析和優(yōu)化。本課程屬于考試課，采用期末閉卷考試進行考核，總成績按期末測試卷面成績占70%，平時成績占30%加和統(tǒng)計。五、選用教材及主要參考資料教材：王弘軾，化工過程系統(tǒng)工程，清華大學出版社，2006年(第一版)。主要參考書：（1）楊友麒，實用化工系統(tǒng)工程，化學工業(yè)出版社，1989年；（2）楊冀宏，麻德賢，過程系統(tǒng)工程導論，烴加工出版社，1989年；（3）姚平經(jīng)，化工過程系統(tǒng)工程，大連理工大學出版社，1992年 (第一版)；（4）姚平經(jīng)，全過程系統(tǒng)能量優(yōu)化綜合（大連理工大學教授學術叢書，95卷），大連理工大學出版社, 1995年；（5）張瑞生，沈大才，化工系統(tǒng)工程基礎，華東化工學院出版社，1991年；（6）張建侯，化工過程分析與計算機模擬，化學工業(yè)出版社，1989年