《化工热力学》课程教学大纲（本科）.docx

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1、化工热力学(Chemical Engineering Thermodynamics)课程代码：13410078学 分：2学 时：32其中：课堂教学学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学 时:0 ）先修课程：高等数学、物理化学、化工原理适用专业：化学工程与工艺教 材：化工热力学，朱自强、吴有庭编著，化学工业出版社，2009年9月第 三版一、课程性质与课程目标（-）课程性质本课程为化学工程与工艺专业学生的必修课程，本课程的主要目的是运用热力学的知识解决复 杂化学工程的问题。培养学生进行过程的优化、化工过程的能量分析和能量衡算等能力。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标

2、。应包括知识目标和能力 目标。）课程目标1:能够运用热力学原理寻找解决复杂化学工程问题的途径，并能够对化工过程进行 改进。课程目标2：能够运用热力学知识进行化工过程方向与限度的判断，并进行过程优化。课程目标3：能够进行化工过程的能量分析和能量衡算，为化工节能提供解决途径。课程目标4：能够将热力学原理应用于解决蒸汽动力循环、气体压缩过程、溶液、流体相平衡 和化学反响平衡中的具体问题，并为相应过程提供优化和改进途径。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1-3、1-4、4-4、7-3o1 .毕业要求1-3：能将工程基础知识和数学模型用于推演、分析复杂化学

3、工程问题的解决途径并加以改进。2 .毕业要求1-4：能将相关知识和数学模型方法，用于化工专业工程问题解决方案的比拟和综合。3 .毕业要求4-4：能分析并解释实验结果，与理论模型进行比拟，并通过信息综合得到合理有效的结论。4 .毕业要求7-3：能够评价化工生产实践对环境、社会和可持续开展的影响。课程目标毕业要求指标课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4毕业要求1-3/毕业要求1-4毕业要求4-4毕业要求7-3注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也可标注“H、M、L”。二、课程内容与教学要求第1章绪论（一）课程内容1 .化工热力学的范畴和任务：概述化工热力学的开展，了解化工热力学的研

4、究范畴和在过程开 发中的作用。2 .化工热力学的特点和限制：了解和掌握经典热力学的特点，明确化工热力学是化学工程的基 础局部，了解分子热力学的基本要点。3 .化学工程师需要化工热力学：在化工产品的制备、别离提纯等各个环节中都需要利用热力学 知识、热力学数据和原理来解决相关的实际问题。（二）教学要求了解化工热力学所解决的具体问题，对本课程有一个总体的了解。（三）重点与难点1 .重点：无2 .难点：无3 2章流体的压力、体积、温度关系：状态方程（一）课程内容1 .纯流体的PVT行为：了解纯物质的p-T关系和p-V-T关系，掌握超临界流体；清楚临街等 温线在临界点处的斜率和曲率都等于零。2 .流体的

5、状态方程：掌握理想气体状态方程式、维里方程是、立方型方程式，并能够应用这些 方程式。3 .对应状态原理的应用：学习掌握普遍化状态方程式，掌握两参数对应状态原理和压缩因子图, 掌握偏心因子的概念，掌握三参数对应状态原理。4 .液体的p-V-T关系：掌握Rackett方程式、Yen-Woods关系式，掌握液体比照密度的定义。5 .真实气体混合物：学习和掌握混合规那么和组合规那么，学习Amagat定律和普遍化压缩因子图 联用。（二）教学要求1 .学会可测量性质P、V、T之间的理论及半经验理论关系及状态方程，熟记各种状态方程的 适用条件。2 .能熟练运用状态方程进行P、V、T计算。3 .能够运用工程上

6、P、V、T的简捷计算方法，即普遍化方法。（三）重点与难点.重点流体的状态方程。1 .难点混合规那么与组合规那么。第3章 纯流体的热力学性质计算（一）课程内容1 .热力学关系式：复习巩固热力学基本方程式和Maxwell关系式。2 .以T、p为变量的焰变和焙变计算：推导分别以T和p作为变量的焰和焰的函数式。3 .剩余性质：明确吉布斯函数式母函数，掌握剩余性质的定义和相关的热力学公式。4 .用剩余性质计算气体热力学性质：利用剩余性质表示真是气体的焰和蜡，弄够用普遍化关联 计算剩余性质，利用状态方程计算剩余性质。5 .液体的热力学性质：以T和p为变量表达焰变和燧变，以T和V为变量表达内能、上的变 化。

7、（二）教学要求1 .深刻理解流体热力学性质的内涵以及其作为本课程基础的重要性，理解可直接测量性质P、 V、T与不可直接测量性质H、U、A、G.之间的关系。2 .深入理解获取H、U、A、G等与P、V、T之间关系的基础及过程，掌握基本方程式。3 .理解引入剩余性质进行H、U、A、G等计算的重要性，掌握剩余性质与P、V、T的基本关 系及其计算方法。（三）重点与难点.重点焰变与崎变的计算。1 .难点剩余性质。第4章 热力学第一定律及其应用（一）课程内容1 .闭系非流动过程的能量平衡：复习掌握闭系非流动过程的能量衡算式。2 .开系流动过程的能量平衡：推导开系流动过程的能量衡算式，引出流动功与轴功的概念。

8、3 .稳流过程的能量平衡：学习开系稳流过程的能量衡算式，掌握稳流过程能量衡算式的简化形 式与应用，能够计算可逆轴功和实际轴功，掌握热量衡算的基本方法。4 .气体压缩过程：学会对压缩过程进行热力学分析，能够计算单级压缩过程可逆轴功，能够计 算多级压缩的可逆轴功，明确多级压缩节省功，并且使终温不至于过高的原理。了解叶轮式压缩机。（二）教学要求1 .深刻理解热力学第一定律的内涵，掌握其基本的衡算关系，重点掌握敞开体系的衡算式及各 种特殊体系的简化式；2 .能熟练地进行各种体系的能量衡算。（三）重点与难点.重点开系流动过程能量平衡式。1 .难点气体压缩过程第5章 热力循环一热力学第二定律及其应用（一）

9、课程内容1 .热力学第二定律：复习和掌握热力学第二定律以及上的概念，掌握热源、功源、热机，明确 功源没有焙变。2 .燧：复习掌握上的概念，学习焙流、熠产的概念，明确端产与过程的不可逆程度有关，学习 孤立系统、开系的端平衡式。3 .热力学图表及其应用：学会使用T-S图、h-s图等热力学图表。4 .蒸汽动力循环：掌握卡诺循环与朗肯循环，清楚为什么卡诺循环不能够付之于实践，掌握朗 肯循环的改进方法。5 .制冷：掌握制冷原理和逆卡诺循环，掌握蒸汽压缩制冷循环、吸收式制冷循环的原理，能够 选择制冷工质。6 .热泵：学习和掌握热泵的工作原理。（二）教学要求1 .深刻理解热力学第二定律的内涵及其三种说法的等

10、价性。2 .掌握端衡算的基本关系式。着重弄清蜡产、端流、体系焙变、物流端变的四个概念及其相互 关系。3 . 了解蒸汽动力循环、制冷循环的基本原理，弄清这两个传统典例在深入理解热力学第二定律 内涵中的作用。4 .掌握热力学函数表及其应用。（三）重点与难点.重点焙平衡式、蒸汽动力循环。1 .难点焙流、端产。第6章 化工过程热力学分析（一）课程内容1 .基础理论：掌握化工生产所涉及的几种形式能量掌握能量的级别和能量的贬质，掌握理想功 的概念并且能够计算理想功。2 .化工单元过程热力学分析：学会对流体流动过程、传热过程、别离过程化学反响过程等化工 单元过程进行热力学分析。3 .过程热力学分析的三种基本

11、方法：学习施和 的概念，掌握约束性平衡与非约束性平衡和能 记得概念，掌握烟的组成学会计算化学烟，能够区分烟和理想功，掌握两种损失和两种效率。掌握 三种常规的热力学分析方法，明确每种方法的具体应用。4 .节能理论从和合理用能：掌握合理用能的基本原理。（二）教学要求1 .弄清合理用能分析的实质，掌握单元操作及化工生产过程合理用能分析的方法。2 .重点理解理想功、损耗功概念，能熟练的进行各种过程理想功、损耗功的计算。3 .理解影响单元操作（流体流动、传热、蒸发、精偏等）经济性的敏感因素，掌握敏感性影响因素最经济的获取方法。4 .重点掌握化工生产过程合理用能的焙分析法，一般了解娴分析法。（三）重点与难

12、点.重点过程热力学分析三种方法。1 .难点烟和第7章 溶液热力学基础（-）课程内容1 .变组成体系的热力学性质：学习和掌握均相敞开系统的热力学关系式和化学为，掌握偏摩尔 性质，学会计算偏摩尔性质。2 .逸度和逸度系数：掌握逸度与逸度系数的定义，了解纯气体的逸度、凝聚态误会的逸度、混 合物中组分的逸度和逸度系数。3 .理想溶液和标准态：掌握理想溶液与标准态确实定。4 .均相液体混合时的性质变化：了解混合体积的变化、混合过程焰变和焰浓图、过量热力学性 质。5 .活度和活度系数：了解活度和活度系数的定义，了解温度压力对活度的影响。（二）教学要求1 .理解溶液与流体的本质区别，掌握溶液热力学性质的基本

13、关系；深入弄清化学位、偏摩尔性 质、逸度、逸度系数、活度、活度系数的概念及其物理意义，了解逸度及活度引入的实质。2 .掌握纯流体、混合物中组分的逸度或逸度系数与P、V、T的关系及其计算方法；掌握理想 溶液的特性，掌握理想溶液性质与实际溶液性质的关系及过量性质的概念。3 .掌握各种活度系数关系式及其适用条件，能熟练的应用这些关系式进行活度系数的计算。（三）重点与难点.重点理想溶液和标准态。1 .难点逸度、活度第8章流体相平衡（-）课程内容1 .相平衡的判据和处理方法：了解相平衡判据、学习吉布斯相律，了解状态方程法处理相平衡的方法。2 .汽液平衡：了解和掌握气液平衡的计算原理和方法3 .气液平衡：

14、区分气液平衡和汽液平衡，处理气液平衡中涉及到的具体问题。4 .液液平衡：了解液液平衡在化工别离过程中的重要性，了解液液平衡的相图。（二）教学要求1 .深刻理解相平衡是化工过程的重要基础，掌握相平衡的判据及相平衡的基本关系式。2 .掌握汽液平衡关系及其计算方法，能熟练的进行二元汽液平衡的计算，了解多元系汽液平衡 的计算。3 .掌握热力学一致性检验方法。（三）重点与难点.重点相平衡处理方法。1 .难点二元气液平衡的计算。第9章 化学反响平衡（一）课程内容1 .化学计量学和反响进度：掌握化学计量学和反响进度的定义。2 .均相化学反响平衡：学习化学反响平衡的判据和约束条件，学习化学反响平衡与温度的关系

15、, 学习真是气体的化学平衡。3 .非均相化学反响平衡：了解非均相化学反响平衡中的问题。4 .复杂化学平衡。（二）教学要求1. 了解化学计量方程与反响进度的定义。2 .认识化学反响平衡的处理方法。3 .能够处理复杂化学反响平衡系统的问题。（三）重点与难点.重点均相化学反响平衡。1 .难点非均相化学反响平衡三、学时分配及教学方法注：L课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;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章绪论10001讲授法1、 2、 3、 4第2章40004讲授法1、2、3第3章40004讲授法1、 2、 3、 4第4章50004讲授法

16、1、 2、 3、 4第5章60005讲授法1、 2、 3、 4第6章70007讲授法2、3、4第7章20002讲授法4第8章20002讲授法4第9章10001讲授法4合计32322.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案例 等教学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时作业留给学生适当的习题，主要考核学生对每节课知识点的复 习、理解和掌握程度，计算全部作业的平均成绩再按10% 计入课程总成绩。0.1考勤及课堂表现出勤率高，不无故旷课；无迟到早退现象；课堂上积极与 教师互动；课堂上活跃积极主动回答教师提出的问题。以 随机的形式，在每章内容进行中或

17、结束后，随堂测试，或 课堂随机提问的方式，主要考核学生课堂的听课效果和课 后及时复习消化本章知识的能力。0.1期末考试卷面成绩试卷题型包括判断题、选择题、填空题、问答题和计算题 等类型题目，以卷面成绩的80%计入课程总成绩。其中考 核化工热力学基础知识型题目占60%；考核针对化工热力 学基础问题综合分析与验证的能力题目占40%。0.8五、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .化工热力学，陈钟秀主编，化学工业出版社，1998年。2 .化工热力学，J.史密斯主编，世界图书出版公司北京公司，1995年。六.大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）1 .本课程中的实际状态不同于物理化学中的理想状态。2 .教师授课时应注重热力学理论与工程实际的联系，培养学生学会运用热力学理论解决复杂化 学工程问题的方法。3 .本课程的实验在化学工程与工艺专业实验中单独开设。2017年7月6日