《化工计算技术》课程教学大纲（本科）.docx

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1、化工计算技术Computational in Chemical Engineering课程代码：13410077学 分：2学 时：32 (其中理论：32学时实验：0学时上机：0学时)先修课程：化工原理、化工热力学、高级语言程序设计、高等数学等适用专业：化学工程与工艺教 材：化工计算技术(自编讲义)一、课程性质与课程目标(-)课程性质化工计算技术是利用计算机作为工具，解决化工过程流体流动，传热,，多组分精微，化学反响 器的设计和模拟等等问题，以及为解决上述问题服务的化工数据库。通过学习该课程，使学生能够 对计算机在化学化工领域的应用和开展趋势有一个基本的了解，能够用计算机解决化学化工中的一 些问

2、题，具有比拟熟练的计算机编程，调试，并分析所得结果的初步能力，为化工过程模拟和化工 软件开发打下坚实的基础。(-)课程目标课程目标1：能够将数学、自然科学知识用于工程问题的分析与表述，针对一个系统或过程建 立合适的数学模型，并利用适宜的边界条件求解。课程目标2：能正确表达一个工程问题的解决方案。二、课程内容与教学要求第1章数值计算基础(-)课程内容1 .介绍复杂化学工程问题中常见数学模型及其数值求解方法，包括二分法和牛顿法求解非线性 方程、欧拉法和Runge-Kutta法求解常微分方程组等，为单元过程建模及其设计、模拟计算提供必备 的数学工具。2 .介绍化工计算技术的学习方法。(二)教学要求1

3、.熟悉非线性方程、常微分方程组的数值求解方法。2,熟练运用高级语言Visual C+或办公软件Excel求解常见的非线性方程、常微分方程组，能够 分析求解结果的精确度。第2章物性数据（-）课程内容1 .化工物性数据库的建立，包括数值型数据库与数据型数据库的建立方法。2,插值法计算物性数据，包括线性插值与抛物线插值方法。3.气液平衡数据，包括活度系数和逸度系数的计算等。（二）教学要求1 ,了解数据库技术，掌握数值型数据库与数据型数据库的原理、功能和建立方法，编写C语言 物性数据子程序。了解数据库在化学计算和化工设计模拟中的基本应用。2,掌握线性插值与二次插值数据处理方法，编写线性插值与二次插值数

4、据处理C语言子程序。3 .熟悉活度系数和逸度系数的计算，编写活度系数和逸度系数计算C语言子程序。第3章流体流动计算（一）课程内容L流体流动基本理论，包括不可压缩流体输送过程的数学模型、管路阻力与摩擦系数计算、可 压缩流体输送过程的数学模型。4 .简单管路计算，包括简单管路的设计计算、简单管路的模拟操作、气体流动的模拟操作等。5 .管路网络操作模拟，包括管路网络数学模型、编程要点等。（二）教学要求1 .熟悉简单管路的设计计算、模拟操作，熟悉气体流动的模拟操作，编写相应的C语言子程序, 编写管路流速模拟软件包。2 .熟悉管路网络操作模拟，编写相应的C语言子程序。3 4章传热计算（一）课程内容1 ,

5、翅片传热，包括翅片传热的数学模型与边界条件，求解结果。2 .套管换热器，包括套管换热器的数学模型、设计与模拟计算的步骤、局限性与改进方法。3 ,管壳式换热器，包括管壳式换热器的设计、管壳式换热器的操作模拟等。4.换热器系统的模拟，包括序贯换热器系统的模拟、带分支换热器系统的模拟和复杂换热器网络系统的模拟等。（二）教学要求1 .熟悉翅片传热计算、套管换热器的设计与模拟计算、管壳式换热器的设计与模拟计算，编写 相应的C语言子程序。2 .熟悉各种换热器系统的模拟方法，在第一章物性数据子程序、换热器模拟计算子程序的基础 上构建换热器系统模拟子程序。第5章多组分精储计算（-）课程内容1 .相平衡与平衡常

6、数计算方法。2 ,多组分物系泡点和露点计算。3 .闪蒸过程计算，包括等温闪蒸与绝热闪蒸的计算。4,多组分精储计算，包括多组分精微的简捷计算与严格计算。（二）教学要求1,熟悉不同物系平衡常数计算方法，基于第一章的活度系数子程序、逸度系数子程序，编写平 衡常数计算子程序。4 .熟悉多组分物系泡点和露点计算方法，编写相应的C语言子程序。5 .熟悉等温闪蒸计算方法，编写等温闪蒸C语言子程序，能够根据泡点和露点计算结果判别等 温闪蒸计算结果的正确性。4,熟悉多组分精微的简捷计算，了解多组分精储严格计算的基本方法，学会用ChemCAD软件 或Aspen Plus软件进行复杂多组分精储塔的严格模拟计算。第6

7、章化学反响器设计与模拟（一）课程内容1 .均相理想间歇反响器的数学模型及其求解。2 .均相理想活塞流反响器的数学模型及其求解。3 ,均相理想全混流反响器的数学模型及其求解。（二）教学要求1.熟悉各种理想反响器数学模型的建立方法与数值求解，能够进行各种理想反响器的设计与模 拟计算。2,能够对模拟计算结果进行分析，讨论反响器的操作工况。三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计第1章60006讲授法1第2章20002讲授法、讨论法1第3章60006研究型教学方法1、2第4章60006研究型教学方法1、2第5章60006研究型教学方法

8、1、2第6章60006研究型教学方法1、2合计32()0()32四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时成绩考勤和课堂表现0.3课后作业课后作业上机完成0.3期末考查开卷上机考试，一人一题0.4五、参考书目及学习资料1 .计算机化工辅助设计,孙岳明等著，科学出版社，2003年。2 .计算机在化学化工中的应用技术，赵文元，王亦军编著，科学出版社，2001年。3 .计算机化工辅助计算，浦伟光，华东理工大学出版社，2008年。4 .数值分析，李庆扬，华中理工大学出版社，1982年。六、大纲说明1 .每次课后根据习题的难易程度布置1-2道习题供学生上机编程练习之用。2 .本课程应鼓励学生携笔记本电脑到课堂，在课堂上完成问题的求解。2017年7月6日