《化工节能技术》课程教学大纲

《化工节能技术》课程教学大纲

化工节能技术1

分离过程选论4

化工流程机械7

高等化工热力学 10

化学反应工程选论12

《化工节能技术》课程教学大纲

课程名称(中文)：化工节能技术

学分数：2学分

课程名称(英文)：Energy-saving Technology in Chemical Engineering

课内学时数：32（最低要求）上机（实验）时数：2小时

课外学时数：4 （最低要求）

教学方式：课堂授课+ （上机）

教学要求：

学生学完本课程后，应达到下列要求

把握可逆过程、火用、夹点等重要的差不多概念。

把握能量转换遵循的差不多定律。

把握单元过程和能量系统用能状况的差不多分析及运算方法，以及提升能量利用经济性的差不多原则和要紧途径。

逐步树立工程观点，具有对实际咨询题建立能量系统模型的能力,并能用理论分析解决与化工节能有关的实际咨询题。

课程内容简介( 500字以内)：

化工节能技术是研究节能的原理以及化学工程中常用的节能技术的一门课程。要紧包括热力学第一定律和第二定律，能量的火用运算，火用缺失与火用衡算方程式，装置的火用效率与火用缺失系数；流体流淌与流体输送机械、换热、蒸发、精馏、干燥、反应等化工单元过程与设备的节能；过程系统节能中的夹点技术，夹点的形成及其意义，换热网络设计目标，换热网络优化综合，蒸汽动力系统优化综合。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

第1章总论

1.1 能源与能源的分类

1.2 节能的途径

第2章节能的热力学原理

2.1 差不多概念

2.2 能量与热力学第一定律

2.3 火用与热力学第二定律

2.4 能量的火用运算

2.5 火用缺失与火用衡算方程式

2.6 装置的火用效率与火用缺失系数

2.7 节能理论的新进展

第3章化工单元过程与设备的节能

3.1 流体流淌与流体输送机械

3.2 换热

3.3 蒸发

3.4 精馏

3.5 干燥

3.6 反应

第4章过程系统节能—夹点技术

4.1 夹点的形成及其意义

4.2 换热网络设计目标

4.3 换热网络优化设计

4.4 换热网络改造综合

4.5 蒸汽动力系统优化综合

4.6 分离系统优化综合

4.7 反应器的热集成

…..

参考教材名称：冯霄，《化工节能原理与技术》，第2版，化学工业出版社，2004。

要紧参考书：

1) 赵冠春、钞票立伦，《火用分析及其应用》，高等教育出版社，1984。

2) Smith, R., 《Chemical Process Design》, McGraw-Hill, Inc., 1994 3）平田光穗等，《有用化工节能技术》，化学工业出版社，1988。

预修课程（最低要求）：化工热力学或工程热力学、化工原理

适用专业：化学工程、化工机械

《传热传质与分离过程选论》课程教学大纲

课程名称：传热传质与分离过程选论学分数：2学分

课程名称：Selections of Heat and Mass Transfer and Chemical Separ ation processes

课内学时数：32 上机（实验）时数：

课外学时数：4

教学方式：课堂授课

教学要求：

使学生把握本课程的差不多特点和所涉及的差不多内容，正确明白得有关传热传质及分离工程的差不多概念和理论，明白得各个概念之间的联系和应用，把握差不多运算方法。能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关咨询题。

课程内容简介：

该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程等课程中有关相平稳热力学、动力学机理、传热、传质理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离提纯过程，阐述热量和质量传递过程和分离过程中的现象、差不多概念、差不多规律和运算方法，为分离过程的选择、特性分析和运算奠定基础，并从分离过程的共性动身，讨论各种分离方法的热量质量的传递特点。强调工程和工艺的相结合，进行设计和分析能力的训练，强调理论联系实际。通过本课程学习，使学生把握常见分离过程的差不多原理、特点及适用性、简捷和严格运算法等，通过对不同分离过程和方法的对比，了解其不同的适用性，并通过了解前沿研究热点来强化启发改进途径和思路。

课程大纲：

第1章绪论

了解分离过程在化工生产中的重要性；分离过程的分类；常用的化工分离操作过程。

1.1 分离过程在化工生产中的重要性

1.2分离过程的分类和特点

1.2.1平稳分离过程和速率分离过程

1.2.2分离媒介；

1.2.3典型应用实例。

第2章单级平稳过程

熟练把握多组分非理想体系平稳常数运算方法；泡点和露点运算；等温闪蒸和部分冷凝过程的运算，了解绝热闪蒸过程的运算。

2.1相平稳

2.1.1 相平稳常数概念

2.1.2 多组分体系相平稳常数运算

2.2多组分物系的泡点和露点运算

2.2.1多组分物系的泡点温度和泡点压力的运算

2.2.2多组分物系的露点温度和露点压力的运算

2.3闪蒸过程的运算

2.3.1等温闪蒸过程和部分冷凝过程的运算

第3章多组分多级分离过程分析与简捷运算

3.1多组分或复杂物系设计变量

3.2多组分精馏过程

3.2.1塔内的流率、浓度和温度分布特点

3.2.2流程及简捷运算方法

3.3吸取与蒸出过程

3.3.1塔内的流率、浓度和温度分布特点

3.3.2流程及简捷运算方法

3.4萃取过程

3.4.1塔内的流率、浓度和温度分布特点

3.4.2流程及简捷运算方法

第4章多组分多级分离的严格运算

4.1平稳级的理论模型建立

4.2逐级运算法

4.3三对角矩阵法

4.3.1三对角线矩阵方程的托玛斯解法

4.3.2精馏过程的泡点运算法

4.3.3吸取和蒸出过程的流率加和法

第5章分离过程的节能

把握；精馏过程的节能技术和分离顺序的选择。

5.1分离的最小功和热力学效率

5.1.1实际分离过程的有效能缺失

5.1.2有效能衡算方程。

5.2精馏的节能技术

5.3分离顺序的选择

参考教材名称：刘家祺主编：《分离过程》，北京：化工出版社，2002年。

要紧参考书：

J.D. Seader, E.J. Henley 编：《Separation Process Principles》，北京：化学工业出版社，2002年；

贾绍义，柴诚敬主编：《化工传质与分离过程》，北京：化学工业出版社，2001年；

邓修,吴俊生编：《化工分离工程》，北京：科学出版社，2000年；

刘芙蓉等编著：《分离过程及系统模拟》，北京：科学出版社，2001。

预修课程（最低要求）：物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程适用专业：化学工程与工艺专业

《化工流程机械》课程教学大纲

课程名称(中文)：化工流程机械学分数：

3学分

课程名称(英文)：CHEMICAL MACHINERY

课内学时数：64（最低要求）

课外学时数：10 （最低要求）

教学方式：课堂授课

教学要求：

了解化工流程机械的应用领域、种类、用途、特点及其详细的分类方法，了解化工流程机械的进展历程及其技术进展趋势。

把握容积型压缩机的差不多工作原理，热动力特性、调剂与操纵方法、数值模拟的方法，重点是曲柄连杆式活塞压缩机及常见的几种回转式压缩机。要求具备这类机械的运行治理、故障分析，理论研究等能力。

把握速度型压缩机的差不多工作原理，热动力特性、调剂与操纵方法、数值分析理论，包括离心压缩机和轴流压缩机。要求具备这类机械的运行治理、故障分析、理论研究等能力。

把握各种液体泵的差不多工作原理，热动力特性、调剂与操纵方法、现代设计理论等，包括各种速度型和容积型液泵。要求具备这类机械的选型、运行治理、故障分析等能力。

课程内容简介( 500字以内)：

介绍化工流程常用的要紧机械设备的原理与工作特点、典型机械工作过程的数值模拟方法、典型流程机械的参数操纵与能量调剂。要紧机械设备包括空气动力用压缩机及系统、制冷压缩机及系统、化工流程离心压缩机与轴流压缩机、化工流程用循环泵。

课外自学内容：典型机械与设备的数学建模、数值仿真，国内外研究文献综述。

课程大纲（具体到章、节、小节）：第一章：绪论

化工流程机械的定义

化工流程机械的分类

化工流程机械的用途

化工流程机械的特点

流体机械的进展趋势

第二章：容积式压缩机

热力学原理与热力性能

动力学原理

气阀与工作腔密封

总体结构设计

回转式压缩机

附属系统

调剂、操纵及选型

真空泵简介

第三章：速度式压缩机

叶轮机械的流体力学与热力学基础离心式压缩机

轴流式压缩机

性能、调剂、操纵与选型

叶轮式原动机简介

第四章：液体泵

泵的分类及用途

离心泵的典型结构与工作原理

离心泵的工作特点与调剂

其他泵概述

泵的选用

参考教材名称：

1．姜培正主编，化工流程机械，北京：化学工业出版社，2000

2．郁永章主编，容积式压缩机技术手册，北京：机械工业出版社，2 000

要紧参考书：

预修课程（最低要求）：热工基础，化工原理，化工热力学

适用专业：化工机械

《高等化工热力学》课程教学大纲

课程名称(中文)：高等化工热力学学分数：

2学分

课程名称(英文)：Chemical Engineering Thermodynamics

课内学时数：32（最低要求）上机（实验）时数：2小时

课外学时数：4 （最低要求）

教学方式：课堂授课+ （上机、实验）

教学要求：

通过本课程的系统学习，使学生建立起以热力学两大定律为基础进展而来的溶液热力学知识体系，进一步向相平稳和化学平稳的应用，把握热力学研究的方法和学科的专门性，为产品的合成、分离和学术研究奠定良好的基础。

课程内容简介( 500字以内)：

本课程是面对化学工程与工艺、石油化工、环境工程、能源转化等领域的工程硕士研究生开设的课程。课程以流体溶液的热力学为要紧内容，通过对定组成体系、变组成体系的焓、熵、Gibbs自由焓以及逸度、活度等的热力学性质的讨论，建立起溶液热力学的理论和实践应用的主体框架。使学生能够在所从事的专业中应用溶液理论以及由此而建立的模型结果，解决研究方向中的有关咨询题如热力学数据、VLE以及化学平稳等打好基础。

课程大纲（具体到章、节、小节）：

基础知识。

1 热力学函数之间的关系；

流体的PVT关系。

定组成体系的热力学性质。

H、S的差不多运算式；

剩余性质及其运算；

热力学图表及其热力循环简介；

纯组分的逸度及逸度系数。

第3章变组成体系的热力学性质。

开系的溶液性质关系，化学位；

偏摩尔性质及其运算；

理想溶液和标准态；

混合性质及其Mm的应用；

超额性质及ME与其他热力学性质关系；

溶液理论简介；

活度系数方程。

第4章溶液热力学的应用。

对相平稳的应用；

对化学平稳的应用。

教材名称：朱自强，徐汛合编《化工热力学》(第二版)

参考教材名称：J.M.Smith, H.C.Van Ness, M.M.Abbott, Introduction t o Chemical Engineering Thermodynamics (Sixth Edition). 化学工业出版社，2002年

预修课程（最低要求）：物理化学高等数学

适用专业：化学工程、环境工程和能源化工等专业的工程硕士。

《化学反应工程选论》课程教学大纲

课程名称(中文)：化学反应工程选论

学分数：2学分

课程名称(英文)：Selected Topics of Chemical Reaction Engineering 课内学时数：32（最低要求）上机（实验）时数：4小时

课外学时数：4 （最低要求）

教学方式：课堂授课+ （上机、实验）

教学要求：

使学生在把握化学反应工程课程的差不多特点、差不多内容，差不多理论以及差不多运算方法的基础上，把握复杂反应体系分析的思路、策略。能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中与反应有关的咨询题。

课程内容简介：

本课程要紧通过化学反应体系的工程分析，均相反应过程分析，非均相反应过程分析，化学反应器分析，反应器数学模型建立与解析，新型反应过程分析等内容的学习，使学生把握化学反应工程分析的理论和方法，“三传”与反应的内在联系规律等，从而具备各种新型反应过程的开发能力。

课程大纲：

化学反应体系的工程分析

1.1反应体系的化学计量学分析

1.2反应体系的化学平稳分析

1.3工程反应动力学及其数学描述

1.4工程反应动力学的实验研究方法

理想均相反应器分析

2.1理想间歇反应器

2.2理想连续流淌反应器

2.3全混流反应器的热稳固性

2.4全混流反应器的开车

化学反应器中的混合现象

3.1宏观混合与微观混合

3.2返混及其对反应的阻碍

3.3非理想连续流淌反应器

3.4物系集合状态对化学反应的阻碍

3.5化学反应器的预混合咨询题

3.6混合对聚会反应器选型的阻碍

气固相反应和反应器分析

4.1本征动力学与表观动力学

4.2外部传递对气固相催化反应过程的阻碍

4.3内部传递对气固相催化反应过程的阻碍

4.4外部传递和内部传递的综合阻碍

4.5流固相非催化反应过程

4.6气固相反应器的分类和选型

气固相反应器的模型化

5.1反应器数学模型方法概述

5.2固定床反应器的数学模型

5.3拟均相一维模型的求解（常微分方程模型的求解）5.4拟均相二维模型的求解

5.5固定床反应器的热特性

5.6流化床反应器的模型化

气液相反应和反应器分析

6.1气液相反应动力学

6.2气液相反应器的分类和选型

6.3气液相反应器的设计运算

气液固三相反应和反应器分析

7.1气液固三相反应动力学

7.2气液固三相反应器的分类和选型

7.3三相反应器的运算

复杂反应体系的动力学分析

8.1单分子可逆反应网络的动力学分析

8.2复杂反应体系的集总动力学模型

催化剂失活

9.1催化剂失活的机理

9.2催化剂失活的数学描述

9.3独立失活催化反应器的运算

9.4具有复杂失活机理的固定床催化反应器

参考教材名称：朱开宏，袁谓康主编：《化学反应工程分析》第二版：高等教育出版社。

要紧参考书：

1) 陈甘棠主编：《化学反应工程》第二版：化学工业出版社，1998年；

2) 朱柄辰，翁慧新，朱子彬主编《催化反应工程》，中国石化出版社，2000

3）Octave Levenspiel 主编《CHEMICAL REACTION ENGINEERIN G》，

化学工业出版社2002年

预修课程（最低要求）：化工热力学，化工原理，化学反应工程原理

适用专业：化学工程、化工机械