聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)教學(xué)大綱

《聚合反映工程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱(chēng)：聚合反映工程基礎(chǔ)課程英文名稱(chēng)：TheBasicofPolymerizationReactionEngineering課程編號(hào)：課程類(lèi)型：專(zhuān)業(yè)（方向）課總學(xué)時(shí)：54實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：4課外學(xué)時(shí)：0學(xué)分：3合用專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝（四年級(jí)本科）先修課程：物理化學(xué)、化工原理、高分子化學(xué)、高分子物理開(kāi)課院系：化工與制藥學(xué)院化學(xué)工藝學(xué)科部二、課程的性質(zhì)與任務(wù)《聚合反映工程基礎(chǔ)》是化學(xué)工程及工藝專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課，重要講授聚合反映器。以攪拌聚合釜為重點(diǎn)。討論聚合過(guò)程（流動(dòng)、混合、傳熱等物理過(guò)程及聚合反映過(guò)程）對(duì)聚合反映器設(shè)計(jì)和操作控制規(guī)定。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)該課程后，應(yīng)理解聚合反映器的設(shè)計(jì)、操作和控制的基本辦法。能夠根據(jù)聚合物性能規(guī)定合理擬定聚合反映器的設(shè)計(jì)、操作和控制條件。三、課程教學(xué)基本規(guī)定學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后應(yīng)達(dá)成以下規(guī)定：1．掌握抱負(fù)反映器的設(shè)計(jì)和分析辦法。2．掌握聚合反映過(guò)程動(dòng)力學(xué)分析辦法。3．對(duì)不同類(lèi)型的化學(xué)反映選擇適宜的反映器和反映器操作方式。4．理解抱負(fù)流動(dòng)反映器和抱負(fù)流動(dòng)反映器的差別5．掌握持續(xù)流動(dòng)反映器的熱穩(wěn)定性原理6．理解實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中聚合反映器。7．理解聚合反映器的放大。四、理論教學(xué)內(nèi)容和基本規(guī)定緒論（1）聚合反映工程基礎(chǔ)的重要內(nèi)容（2）聚合反映工程發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀化學(xué)反映工程基礎(chǔ)（一）化學(xué)反映和反映器分類(lèi)（1）化學(xué)反映和分類(lèi)（2）反映速率（3）反映器的分類(lèi)（4）持續(xù)流動(dòng)反映器內(nèi)流體流動(dòng)的兩種抱負(fù)型態(tài)基本規(guī)定：1．理解：化學(xué)反映的分類(lèi)掌握：反映速率的體現(xiàn)和定義2．理解：反映器分類(lèi)方法理解：持續(xù)流動(dòng)反映器內(nèi)流體流動(dòng)的兩種抱負(fù)型態(tài)（二）均相反映動(dòng)力學(xué)（1）等溫恒容單一反映動(dòng)力學(xué)方程式（2）復(fù)合反映（3）等溫變?nèi)葸^(guò)程基本規(guī)定：1．掌握：等溫恒容單一反映溫度對(duì)反映速率的影響2．掌握：復(fù)合反映動(dòng)力學(xué)方程式的建立與解析3．理解：等溫變?nèi)葸^(guò)程（三）抱負(fù)反映器的設(shè)計(jì)（1）抱負(fù)反映器設(shè)計(jì)的基本原理（2）間歇反映器（3）平推流反映器（4）抱負(fù)混合反映器（5）多級(jí)串聯(lián)抱負(fù)混合反映器（6）反映器型式和操作辦法的評(píng)比和選擇基本規(guī)定：1．掌握：抱負(fù)反映器設(shè)計(jì)的基本原理理解：抱負(fù)反映器的物料平衡方程和熱量平衡方程2．掌握：間歇反映器的設(shè)計(jì)方程理解：間歇反映器的微分物料平衡方程理解：間歇反映器的微分熱量平衡方程3．掌握：平推流反映器的設(shè)計(jì)方程理解：平推流反映器的微分物料平衡方程理解：平推流反映器的微分熱量平衡方程4．掌握：抱負(fù)混合反映器的設(shè)計(jì)方程理解：抱負(fù)混合反映器的基本假設(shè)5．掌握：多級(jí)串聯(lián)抱負(fù)混合反映器的設(shè)計(jì)計(jì)算理解：圖解法設(shè)計(jì)和計(jì)算多級(jí)串聯(lián)抱負(fù)混合反映器6．掌握：反映器型式和操作辦法的評(píng)比和選擇理解：根據(jù)化學(xué)反映的類(lèi)型采用的操作方略（四）抱負(fù)混合反映器的熱穩(wěn)定性（1）熱穩(wěn)定性原理（2）影響熱穩(wěn)定性的因素（3）T與TW間的最大溫差基本規(guī)定：1．理解：抱負(fù)混合反映器的熱穩(wěn)定性原理掌握：抱負(fù)混合反映器的物料平衡方程和熱量平衡方程及定態(tài)操作分析2．理解：影響熱穩(wěn)定性的因素掌握：抱負(fù)混合反映器的熱穩(wěn)定性與操作因素的關(guān)系理解：抱負(fù)混合反映器操作的多態(tài)現(xiàn)象3．掌握：T與TW間的最大溫差的計(jì)算理解：抱負(fù)混合反映器的熱穩(wěn)定性判據(jù)（五）持續(xù)流動(dòng)反映器的停留時(shí)間分布（1）停留時(shí)間分布表達(dá)辦法（2）停留時(shí)間分布的測(cè)定（3）停留時(shí)間分布的數(shù)字特性基本規(guī)定：1．掌握：停留時(shí)間分布的表達(dá)辦法理解：停留時(shí)間分布的意義2．掌握：停留時(shí)間分布函數(shù)的測(cè)定辦法理解：階躍法和脈沖法測(cè)定停留時(shí)間分布函數(shù)的原理3．掌握：停留時(shí)間分布的數(shù)字特性理解：無(wú)因次平均停留時(shí)間和方差的意義、計(jì)算、用途（六）流動(dòng)模型（1）抱負(fù)流動(dòng)模型（2）非抱負(fù)流動(dòng)模型基本規(guī)定：1．掌握：抱負(fù)流動(dòng)模型的建立掌握：抱負(fù)流動(dòng)模型數(shù)字特性的解析辦法2．理解：非抱負(fù)流動(dòng)模型的建立理解：非抱負(fù)流動(dòng)模型數(shù)字特性的解析辦法（七）停留時(shí)間分布與化學(xué)反映（1）反映器內(nèi)流體的混合狀態(tài)（2）微觀混合反映器的計(jì)算（3）宏觀混合反映器的計(jì)算基本規(guī)定：1．理解：反映器內(nèi)流體的混合狀態(tài)2．掌握：微觀混合反映器的計(jì)算3．掌握：宏觀混合反映器的計(jì)算聚合反映工程分析（一）概述（1）聚合反映過(guò)程的特點(diǎn)（2）聚合反映過(guò)程的目的函數(shù)基本規(guī)定：1．理解：聚合反映過(guò)程的特點(diǎn)2．理解：聚合反映過(guò)程的目的函數(shù)（二）聚合反映速度的工程分析（1）活性鏈濃度[P.]與聚合反映機(jī)理（2）平均聚合度與反映機(jī)理基本規(guī)定：1．理解：活性鏈濃度[P.]與聚合反映機(jī)理的關(guān)系掌握：活性鏈濃度[P.]的計(jì)算辦法2．掌握：平均聚合度與反映機(jī)理的關(guān)系（三）聚合物的聚合度及聚合度分布表達(dá)法（1）平均聚合度（2）瞬時(shí)聚合度（3）聚合度分布函數(shù)基本規(guī)定：1．掌握：幾個(gè)平均聚合度的表達(dá)辦法理解：距法表達(dá)的平均聚合度2．掌握：幾個(gè)瞬時(shí)聚合度的表達(dá)辦法掌握：反映機(jī)理與瞬時(shí)聚合度3．掌握：聚合度分布函數(shù)的表達(dá)辦法（四）連鎖聚合反映的平均聚合度及聚合度分布（1）間歇聚合時(shí)的聚合度分布（2）持續(xù)聚合時(shí)的聚合度分布基本規(guī)定：1．掌握：連鎖聚合反映間歇聚合時(shí)的瞬時(shí)聚合度和產(chǎn)品聚合度及其分布理解：連鎖聚合反映機(jī)理與聚合度及其分布2．掌握：持續(xù)聚合時(shí)的聚合度及其分布理解：多級(jí)串聯(lián)持續(xù)聚合釜時(shí)的聚合度及其分布（五）粘度對(duì)聚合反映的影響基本規(guī)定：1．理解：粘度對(duì)聚合反映的聚合度及其分布的影響（六）均相自由基共聚（1）間歇共聚操作（2）半間歇共聚操作（3）持續(xù)共聚操作基本規(guī)定：1．理解：均相自由基共聚合動(dòng)力學(xué)方程的建立理解：均相自由基共聚合動(dòng)力學(xué)分析的基本假設(shè)掌握：均相自由基共聚物平均聚合度及構(gòu)成分布的計(jì)算2．掌握：半間歇共聚操作時(shí)均相自由基共聚物平均聚合度及構(gòu)成分布的計(jì)算理解：半間歇共聚操作時(shí)均相自由基共聚體系體積收縮與單體構(gòu)成的關(guān)系3．理解：持續(xù)共聚操作時(shí)的聚合度及其分布（七）縮聚反映基本規(guī)定：1．掌握：用微分方程法建立縮聚反映動(dòng)力學(xué)方程2．掌握：線性縮聚反映的聚合度及其分布的體現(xiàn)（八）非均相聚合反映（1）間歇乳液聚合（2）持續(xù)乳液聚合（3）乳液聚合反映器設(shè)計(jì)要點(diǎn)基本規(guī)定：1．掌握：間歇乳液聚合動(dòng)力學(xué)分析理解：間歇乳液聚合的基本假設(shè)2．理解：持續(xù)乳液聚合過(guò)程的特點(diǎn)理解：持續(xù)乳液聚合過(guò)程動(dòng)力學(xué)（九）流動(dòng)與混合對(duì)聚合度分布的影響（1）返混的影響（2）混合尺寸的影響基本規(guī)定：1．理解：流動(dòng)與混合對(duì)聚合度分布的影響2．理解：混合尺寸對(duì)聚合度分布的影響（十）聚合過(guò)程的調(diào)節(jié)與控制（1）溫度的調(diào)控（2）聚合速率的調(diào)控（3）聚合度與聚合度分布的調(diào)控（4）粒徑及粒徑分布的調(diào)控基本規(guī)定：1．理解：聚合過(guò)程溫度的調(diào)控2．理解：聚合過(guò)程聚合速率的調(diào)控3．理解：聚合過(guò)程聚合度與聚合度分布的調(diào)控4．理解：聚合物粒徑及粒徑分布的調(diào)控化工流變學(xué)基礎(chǔ)（一）非牛頓流體（1）牛頓粘性定律和流動(dòng)曲線（2）非牛頓流體的分類(lèi)基本規(guī)定：1．理解：牛頓粘性定律和流動(dòng)曲線2．理解：非牛頓流體的分類(lèi)（二）非牛頓流體的流變特性（1）非牛頓流體的表觀粘度（2）高聚物溶液的流變特性（3）懸浮液的流變特性基本規(guī)定：1．理解：非牛頓流體的表觀粘度的定義2．理解：高聚物溶液的流變特性3．理解：懸浮液的流變特性（三）非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)的分析（1）流動(dòng)分析（2）表觀粘度及雷諾數(shù)（3）流量（4）平均流速與流速分布（5）壓力降基本規(guī)定：1．掌握：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)的分析理解：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的表觀粘度及雷諾數(shù)2．掌握：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的流量計(jì)算3．理解：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的平均流速與流速分布4．理解：非牛頓流體在圓管中層流流動(dòng)時(shí)的壓力降計(jì)算（四）非牛頓流體在圓管中的湍流流動(dòng)基本規(guī)定：1．理解：非牛頓流體在圓管中的湍流流動(dòng)時(shí)的流量、平均流速與流速分布、壓力降的計(jì)算（五）非牛頓流體流變性的測(cè)量（1）落球粘度計(jì)（2）旋轉(zhuǎn)錐板粘度計(jì)（3）旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)（4）毛細(xì)管擠出流變儀基本規(guī)定：1．理解：落球粘度計(jì)測(cè)量聚合物粘度的原理2．掌握：旋轉(zhuǎn)錐板粘度計(jì)測(cè)量聚合物粘度的原理與應(yīng)用3．掌握：旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)測(cè)量聚合物粘度的原理與應(yīng)用4．理解：毛細(xì)管擠出流變儀攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合（一）概述基本規(guī)定：1．理解：攪拌應(yīng)含有的混合、攪動(dòng)、懸浮、分散的功效（二）攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況（1）循環(huán)流動(dòng)與剪切流動(dòng)（2）攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)（3）擋板與導(dǎo)流筒基本規(guī)定：1．理解：攪拌釜內(nèi)流體的循環(huán)流動(dòng)與剪切流動(dòng)2．理解：攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)3．理解：擋板與導(dǎo)流筒的作用（三）攪拌器的構(gòu)形與選擇（1）攪拌器的構(gòu)形（2）攪拌器的選用基本規(guī)定：1．理解：攪拌器的構(gòu)形2．理解：攪拌器的選用（四）攪拌功率的計(jì)算（1）攪拌過(guò)程的因次分析（2）均相流體攪拌功率的計(jì)算（3）非均相體系攪拌功率計(jì)算（4）非牛頓流體的攪拌基本規(guī)定：1．理解：攪拌過(guò)程的因次分析2．理解：均相流體攪拌功率的計(jì)算3．理解：非均相體系攪拌功率計(jì)算4．理解：非牛頓流體的攪拌（五）攪拌器的流動(dòng)特性及轉(zhuǎn)速的擬定（1）攪拌器的循環(huán)特性（2）攪拌轉(zhuǎn)速的擬定基本規(guī)定：1．理解：攪拌器的循環(huán)特性2．理解：攪拌轉(zhuǎn)速的擬定（六）攪拌器的混合特性（1）混合機(jī)理及混合特性（2）混合時(shí)間的計(jì)算基本規(guī)定：1．理解：混合機(jī)理及混合特性2．理解：混合時(shí)間的計(jì)算（七）攪拌釜中的分散過(guò)程（1）攪拌釜內(nèi)的液-液分散與合并（2）攪拌對(duì)聚合物顆粒特性的影響基本規(guī)定：1．理解：攪拌釜內(nèi)的液-液分散與合并理解：攪拌釜中的分散過(guò)程的韋伯準(zhǔn)數(shù)2．理解：攪拌對(duì)聚合物顆粒特性的影響攪拌聚合釜中的傳熱與傳質(zhì)（一）聚合過(guò)程的傳熱問(wèn)題基本規(guī)定：1．理解：聚合過(guò)程的傳熱問(wèn)題的重要性（二）攪拌聚合釜的幾個(gè)傳熱方式基本規(guī)定：1．理解：攪拌聚合釜的幾個(gè)傳熱方式（三）攪拌聚合釜的傳熱計(jì)算（1）均相液體的傳熱（2）非均相體系的傳熱（3）非牛頓流體的傳熱（4）攪拌聚合釜總傳熱系數(shù)的計(jì)算基本規(guī)定：1．理解：均相液體的傳熱計(jì)算2．理解：非均相體系的傳熱計(jì)算3．理解：非牛頓流體的傳熱計(jì)算4．理解：攪拌聚合釜總傳熱系數(shù)的計(jì)算（四）攪拌釜內(nèi)的傳質(zhì)過(guò)程（1）分散體系的傳質(zhì)膜系數(shù)（2）伴有相間傳質(zhì)的聚合反映基本規(guī)定：1．理解：分散體系的傳質(zhì)膜系數(shù)2．理解：伴有相間傳質(zhì)的聚合反映（五）聚合反映釜的安全操作基本規(guī)定：1．理解：聚合反映釜的安全操作攪拌聚合釜的放大（一）概述基本規(guī)定：1．理解：攪拌聚合釜的放大的重要性（二）攪拌聚合釜的傳熱放大基本規(guī)定：1．理解：攪拌聚合釜的傳熱放大理解：傳熱分系數(shù)在攪拌聚合釜放大后的變化（三）攪拌聚合釜的攪拌放大基本規(guī)定：1．理解：攪拌聚合釜的攪拌放大2．理解：攪拌器的N與D的關(guān)系（四）非幾何相似放大基本規(guī)定：1．理解：攪拌聚合釜的非幾何相似放大（五）放大準(zhǔn)則的擬定（1）按幾何相似理論擬定放大準(zhǔn)則（2）按非幾何相似理論擬定放大準(zhǔn)則基本規(guī)定：1．掌握：按幾何相似理論擬定放大準(zhǔn)則的辦法2．理解：按非幾何相似理論擬定放大準(zhǔn)則聚合過(guò)程及聚合反映器（一）工業(yè)聚合辦法基本規(guī)定：1．理解：工業(yè)聚合辦法（二）聚合反映器（1）釜式聚合反映器（2）塔式聚合反映器（3）管式聚合反映器（4）特殊型聚合反映基本規(guī)定：1．理解：釜式聚合反映器2．理解：塔式聚合反映器3．理解：管式聚合反映器4．理解：特殊型聚合反映器（三）聚合反映器的選擇原則基本規(guī)定：1．理解：聚合反映器的選擇原則（四）聚合過(guò)程實(shí)例（1）苯乙烯持續(xù)本體聚合（2）高壓聚乙烯（3）丙烯淤漿聚合基本規(guī)定：1．理解：苯乙烯持續(xù)本體聚合2．理解：高壓聚乙烯3．理解：丙烯淤漿聚合五、有關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的規(guī)定本課程教學(xué)方式重要為課堂教學(xué)，部分章節(jié)的例題和習(xí)題應(yīng)上機(jī)求解。每章結(jié)束安排習(xí)題。作業(yè)全收全改。本課程為本專(zhuān)業(yè)的學(xué)位課程，閉卷考試。本課程總評(píng)成績(jī)構(gòu)成：考試卷面成績(jī)占80%，平時(shí)成績(jī)占20%。六、學(xué)時(shí)分派建議根據(jù)下列表格格式按章節(jié)簡(jiǎn)要填寫(xiě)重要內(nèi)容、學(xué)時(shí)分派和作業(yè)題量等。章節(jié)重要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分派作業(yè)題量備注講授實(shí)驗(yàn)