《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《化學(xué)工程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號：11180019英文名稱：FundamentalsofChemicalEngineering學(xué)分：2.5學(xué)時：總學(xué)時40學(xué)時，其中理論40學(xué)時，實踐0學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課程授課對象：高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：化學(xué)化工學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)本課程是在先修課程基礎(chǔ)上開設(shè)的一門工程基礎(chǔ)課程，主要介紹流體流動與輸送、傳熱、精餾、傳質(zhì)與吸收等常見的單元操作和化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)知識，包括相關(guān)理論、計算方法和設(shè)計基礎(chǔ)，以及典型設(shè)備的原理、構(gòu)造和選型依據(jù)，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)及從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)1：專業(yè)知識方面，通過學(xué)習(xí)動量、熱量和質(zhì)量傳遞過程的基礎(chǔ)理論、主要單元操作原理和計算方法、典型過程設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工藝計算、以及化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)基本概念和理論，使學(xué)生認(rèn)識和掌握化工生產(chǎn)中涉及的主要過程的科學(xué)原理、計算方法和設(shè)計基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2：專業(yè)能力方面，熟練運(yùn)用化學(xué)工程的基本原理，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的具體要求，對各單元操作、典型反應(yīng)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，對典型過程工程設(shè)備具備基本的選型設(shè)計能力。課程目標(biāo)3：專業(yè)素養(yǎng)方面，認(rèn)識過程工程科學(xué)，具備工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)意識，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的思維方法和應(yīng)用技術(shù)開發(fā)能力。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)權(quán)重1.2能針對材料生產(chǎn)與加工領(lǐng)域等問題建立數(shù)學(xué)模型并求解；課程目標(biāo)1M2.2能基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)材料生產(chǎn)和加工領(lǐng)域復(fù)雜工程問題；課程目標(biāo)2H3.1掌握工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設(shè)計/開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設(shè)計目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素；課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1化學(xué)工程學(xué)科與課程介紹、重要基礎(chǔ)概念了解課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)要求，熟悉化學(xué)工程學(xué)科的有關(guān)基本概念。培養(yǎng)學(xué)生不畏挑戰(zhàn)、勇于探索的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。重點：化學(xué)工程學(xué)科的有關(guān)基本概念。難點：單位換算。1集中講授課程目標(biāo)12流體的流動與輸送熟練掌握流體靜力學(xué)方程、連續(xù)性方程和柏努利方程及其應(yīng)用，掌握流體的流動類型及其判斷，熟悉邊界層和流動阻力的關(guān)系，掌握流體流動阻力、簡單管路的計算。掌握離心泵的性能參數(shù)、泵的特性曲線、工作點和流量調(diào)節(jié)，了解離心泵安裝高度的確定原則和離心泵的選型。熟悉往復(fù)泵的工作原理和流量調(diào)節(jié)。培養(yǎng)學(xué)生不畏挑戰(zhàn)、勇于探索的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。重點：流體靜力學(xué)方程、連續(xù)性方程、機(jī)械能衡算方程的物理意義、適用條件及其應(yīng)用；離心泵的特性曲線及其影響因素，管路特性曲線方程。難點：管道系統(tǒng)摩擦阻力、局部阻力和總阻力的計算方法；離心泵工作點的改變，離心泵安裝高度與汽蝕余量。10集中講授課程目標(biāo)1、2、33傳熱過程和傳熱設(shè)備掌握熱傳導(dǎo)的基本原理和傅立葉定律、平壁與圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)計算；掌握對流傳熱的基本原理、牛頓冷卻定律、對流給熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式的用法和條件；熟練運(yùn)用傳熱基本方程并對熱負(fù)荷、平均溫度差、總傳熱系數(shù)進(jìn)行計算；能夠根據(jù)計算結(jié)果及工藝要求選用合適的換熱器，了解列管換熱器的結(jié)構(gòu)特點及其應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生不畏挑戰(zhàn)、勇于探索的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。重點：傅立葉定律及其應(yīng)用，牛頓冷卻定律和對流傳熱系數(shù)的主要影響因素，流體在圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流傳熱及對流傳熱系數(shù)的計算，換熱器的熱負(fù)荷、對數(shù)平均溫度差、總傳熱系數(shù)等計算。難點：對流傳熱系數(shù)的量綱分析，換熱器的總傳熱系數(shù)與對流傳熱系數(shù)的關(guān)系及其應(yīng)用。8集中講授課程目標(biāo)1、2、34精餾操作了解傳質(zhì)分離過程，熟悉相圖和相平衡方程，掌握精餾原理；熟悉全塔物料衡算，了解五種進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)；掌握平衡線、精餾段和提餾段操作線；掌握全回流、最小回流比和加料板的概念，熟悉相關(guān)計算；熟悉圖解法、逐板計算法求解理論塔板數(shù)的方法。培養(yǎng)學(xué)生不畏挑戰(zhàn)、勇于探索的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。重點：氣液相平衡及相平衡方程，精餾段、提餾段操作線方程，理論板層數(shù)計算中的逐板計算和圖解法，回流比的確定。難點：精餾原理在精餾塔中的實現(xiàn)，逐板計算理論塔板層數(shù)，加料板位置的確定。6集中講授課程目標(biāo)1、2、35吸收與氣液傳質(zhì)設(shè)備熟悉分子擴(kuò)散、對流擴(kuò)散和雙膜理論；掌握亨利定律及其在吸收過程中的應(yīng)用；熟悉吸收速率方程和傳質(zhì)系數(shù)；掌握吸收劑用量的計算，熟悉傳質(zhì)單元法計算填料層高度的方法，了解傳質(zhì)單元數(shù)的計算。了解填料塔結(jié)構(gòu)，熟悉常用填料類型；了解板式塔結(jié)構(gòu)，熟悉常用塔板類型。培養(yǎng)學(xué)生不畏挑戰(zhàn)、勇于探索的科學(xué)精神及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。重點：傳質(zhì)基本原理，亨利定律及其三種形式，等溫單組分低濃度物理吸收過程的簡單計算（吸收劑用量和填料層高度的計算）。難點：傳質(zhì)機(jī)理與吸收速率方程，傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)的計算。8集中講授課程目標(biāo)1、2、36化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)導(dǎo)論了解化學(xué)反應(yīng)器的分類，熟悉幾種典型反應(yīng)器，掌握理想流動模型與非理想流動模型，熟悉均相反應(yīng)器的計算與優(yōu)化選擇，掌握物料返混合、停留時間分布及其測定，熟悉典型反應(yīng)器中的停留時間分布及計算，了解擴(kuò)散模型和氣固相催化反應(yīng)器。培養(yǎng)學(xué)生不畏挑戰(zhàn)、勇于探索的科學(xué)精神及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。重點：理想流動模型與非理想流動模型，物料返混合、停留時間分布及其測定，典型反應(yīng)器中的停留時間分布及計算。難點：均相反應(yīng)器的計算與優(yōu)化選擇。7集中講授課程目標(biāo)1、2、3合計40四、課程教學(xué)方法主要采用集中講授、案例分析等方法進(jìn)行教學(xué)。學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占60%、平時作業(yè)成績占20%、課堂表現(xiàn)成績占20%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計1平時作業(yè)0200202課堂表現(xiàn)2000203期末考試30201060課程目標(biāo)對應(yīng)分值504010100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)1.平時作業(yè)成績評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)獨(dú)立按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠熟練利用基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)方程分析工程問題、提出解決方案。獨(dú)立按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)方程分析工程問題、提出解決方案。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位?；究梢岳没A(chǔ)知識和數(shù)學(xué)方程分析工程問題、提出解決方案。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用基礎(chǔ)知識和數(shù)學(xué)方程分析工程問題、提出解決方案。2.課堂表現(xiàn)評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課堂考勤、互動與提問、習(xí)題課等情況進(jìn)行評分，采用百分制計分，總分100分。具體評價標(biāo)準(zhǔn)：課堂考勤情況：每遲到一次扣5分、無故缺勤一次扣10分?；优c提問、習(xí)題課表現(xiàn)：分為優(yōu)（90-100分）、良（70-89分）、中（60-69分）、差（59分以下）四等。3.期末試卷考核與評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計期末考核試題，綜合檢驗學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。采用百分制計分，總分100分。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《化學(xué)工程基礎(chǔ)》（第3版），武漢大學(xué)主編，高等教育出版社，2016年11月版；2．《化學(xué)工程基礎(chǔ)》（第3版），李德華主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2017年8月版。（二）參考資料1．《化工原理》（上、