《化工热力学》课程教学大纲.docx

化工热力学教学大纲一、说明适用专业化学工程与工艺先修课程物理化学、化工原理、高等数学总学时48总学分3（-）本课程的目的、要求化工热力学是化学工程学的分支学科之一，是化学工程与工艺专业的一门专业课, 是学生在具备了物理化学、化工原理、高等数学等基础知识之后必修的技术基础课。 该课程把化学热力学的基本原理应用于化工技术领域，结合表征实际体系特性的状态方程、 逸度系数与活度系数模型进行各种热力学性质的计算。本课程旨在从化学工程的角度进一步学习化学热力学的基本定律和有关理论知识，研究 化工过程中各种能量的相互转化和有效利用及其各种物理、化学变化过程到达平衡时的热力 学性质，为别离过程、化学反响过程提供相平衡和化学平衡数据；使学生掌握热力学性质数 据的获取方法（查阅文献、建立数学模型、利用实验数据等），为化工过程的设计打下牢固 的基础。要求学生获得巩固的专业理论基础知识，能够培养和提高自己从事化工生产、设计 和科学研究工作的理论分析能力。（二）内容选取和实施中注意的问题化工热力学课程基于化学热力学与工程科学，但重点是应用，既运用各种己学的知 识，用工程观点系统地分析问题和解决问题的综合性质的课程。本课程强调工程观点、定量 运算和相关设计能力的训练。强调理论与实际的结合，通过节选相关的热力学案例分析来提 高学生分析问题与解决问题的能力。（三）教学方法以教师讲授为主，实施多媒体教学；学生自学为辅。（四）考核方式期末采取闭卷考试，成绩占80%,平时作业成绩占20%。（五）教学内容与学时分配教学章节教学内容学时安排备注1绪论22流体的P-V-T关系73单组元流体的热力学性质94均相混合物的热力学性质125化工过程的能量分析76蒸汽动力循环和制冷循环77相平衡48化学反响平衡自学二、大纲内容第一章绪论.化工热力学开展简介1 .化工热力学内容和应用.化工热力学的研究方法说明和要求：(1)要求：掌握化工热力学的基本概念，了解化工热力学研究范围和研究方法，了解化工热力学在 化学工程中的应用情况。(2)重点：熟悉化工热力学的主要任务。(3)难点：认识化工热力学的重要作用。第二章流体的P-V7关系.纯流体P-V7关系1 .气体状态方程：维里方程；RK方程；SRK方程；PR方程；多参数状态方程.比照态原理及其应用：比照态原理；偏心因子和三参数普遍化关系2 .真实气体混合物的P-V"关系：混合规那么与虚拟临界参数；气体混合物的第二维里系数; 混合物的状态方程.液体的P-V-T性质说明和要求：(1)要求：1 .熟悉纯物质的P-V-T相图及相图上的重要概念。2 .掌握维里方程及其应用，掌握R-K方程、SRK方程及P-R方程等三次型状态方程，能应 用三次型状态方程计算气体和液体的摩尔体积，了解多参数状态方程在化工过程中的应 用。3 .理解比照态原理，掌握偏心因子和三参数普遍化关系;.熟悉液体的P-V-T性质的计算及真实气体混合物性质的计算。(2)重点：运用二阶舍项的维里方程进行pVT计算；RK方程一般形式和迭代形式的使用；熟练运 用RK方程进行气体的pVT计算；偏心因子的概念；三参数的对应状态原理和压缩因子图的 使用；普遍化状态方程式解决实际流体的计算。(3)难点：维里方程的几种形式及维里系数的物理意义；偏心因子的概念；三参数的对应状态原理 和压缩因子图的使用；普遍化状态方程式解决实际流体的计算。第三章单组元流体的热力学性质.定组成体系热力学性质间基本关系式1 .单相体系热力学性质计算：焰变、端变的计算；参比态的选择；剩余性质的定义与计算;用状态方程和普遍化关系式，计算真实气热力学性质(逸度及逸度系数).两相系统的热力学性质及热力学图表：两相系统热力学性质；热力学性质图 说明和要求：(1)要求：1 .学会运用状态方程和普遍化关系式来计算能满足工程需要的流体的焰、端等热力学性质。2 .掌握由单相纯物质性质计算两相区纯物质性质的方法。3 .掌握工程上常用热力学图表的使用方法。(2)重点：剩余性质与流体的关系；剩余性质的计算并熟练运用剩余性质进行高压下焰变和 焙变的计算；状态方程法和比照态原理计算气体逸度系数的方法。(3)难点：剩余性质的计算并熟练运用剩余性质进行高压下焰变和焰变的计算;用状态方程法和对 比态原理计算气体逸度系数的方法。第四章均相混合物的热力学性质L化学位和偏摩尔性质4 .混合物的逸度与逸度系数：逸度和逸度系数的定义及物理意义；由H、S数据、状态方程 和普遍化关系计算单组分气体和液体逸度;气体混合物中组分逸度和组分逸度系数的定义 和基本计算方程；由状态方程计算组分逸度系数.理想溶液与标准态：理想溶液的逸度；两种标准状态(Lewis-Randall和Henry定律)； 理想溶液的特点和意义5 .活度及活度系数：定义和物理意义.混合过程性质变化及超额性质：超额自由焰和活度系数6 .活度系数与组成的关联说明和要求：(1)要求：1 .正确理解偏摩尔性质、化学位、逸度、混合性质变化、超额性质和标准态等概念。2 .掌握均相流体混合物热力学性质关系式，会使用活度系数关系式，了解由状态方程和混 合规那么推导混合物中组分逸度系数关系式的过程，学会逸度和逸度系数计算方法。3 .学会利用网上资源查找和计算热力学数据。(2)重点：掌握化学位、偏摩尔性质、逸度/逸度系数、活度/活度系数、混合性质变化、超额性质 等的定义和计算。(3)难点：逸度/逸度系数、混合性质变化、超额性质等的定义和计算。第五章化工过程的能量分析.热力学第一定律与能量平衡方程：热力学第一定律；稳定流动体系能量平衡方程及其在 化工过程中应用。1 .热功转换的不等价性和热力学第二定律.嫡：燧的定义及牖变计算；燧增原理；端平衡、焙产和牖流2 .理想功和损失功：理想功定义和稳流过程理想功；损失功的定义和计算.有效能及其计算：有效能定义；稳流体系有效能计算；有效能衡算及有效能效率 说明和要求：(1)要求：正确理解热力学第一定律和热力学第二定律，熟练掌握这两个基本定律在工程上的应 用，理解能量的可利用程度或品质的高低，明确认识能量损失不仅是数量上的损失，还包括 由于过程的不可逆性所导致的能量品级的降低。(2)重点:皤变的计算，并运用燧增原理(AS。)判断实际过程进行的方向和限度；理想功和损 失功的定义及其应用；有效能、有效能的衡算及其应用。(3)难点：有效能、有效能的衡算及其应用。第六章蒸汽动力循环和制冷循环.蒸汽动力循环：朗肯循环、朗肯循环的改进。1 .制冷循环：卡洛循环、蒸汽压缩制冷循环、吸收制冷循环。2 .气体绝热膨胀制冷原理：节流膨胀、对外作功的绝热膨胀。说明和要求：(1)要求：使学生能用热力学第一、二定律进行此二种循环热效应、制冷量、功耗和循环效率的计 算。通过对热效率、直接加热和利用制冷原理的供热效率等计算，让学生理解合理利用能源 的意义和途径。(2)重点：制冷原理的正确理解。理解同样的制冷原理可用于制冷和供热。(3)难点：蒸汽动力循环和制冷循环在T-S图的表示。第七章相平衡.相平衡判据与相律：相平衡判据、相律及其应用。1 .汽液平衡的基本问题及求解类型、汽液平衡热力学处理方法。2 .汽液平衡计算：低压汽液平衡计算、中压汽液平衡计算、闪蒸计算。3 .活度系数与组成关系式：正规溶液和无热溶液；Van Laar方程；局部组成概念和Wilson 方程。说明和要求：(1)要求：要求学生结合物理化学内容，掌握平衡条件和判据，相律及其应用。掌握完全互溶体系 在中低压下汽液平衡的计算思路，会应用活度系数与液相组成关系式。(2)重点：掌握平衡条件和判据，相律及其应用。(3)难点：活度系数模型，相平衡计算第八章化学反响平衡(自学)1 .化学反响的计量关系和反响进度。2 .化学反响平衡常数及有关计算。3 .工艺参数与平衡组成关系。说明和要求：(1)要求：要求学生掌握反响进度概念，对用逸度系数、活度系数等处理化学平衡的计算方法有初 步了解。(2)重点：化学反响平衡常数及有关计算。三、教材和主要参考书教材：马沛生，李永红主编.化工热力学(第二版).化学工业出版社,2013.主要参考书：1 .陈钟秀，顾飞燕.化工热力学（第二版）.化学工业出版社,2001.2 .高光华，童景山.化工热力学.清华大学出版社，2007.3 .金克新，赵传钧，马沛生.化工热力学.天津大学出版社，1990.4 .朱自强,化工热力学.化学工业出版社，1982.