《分离工程》课程实施大纲.docx
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1、分离工程课程实施大纲目录1 .教学理念1.课程介绍31.1 课程的性质31.2 课程在学科专业结构中的地位、作用31.3 课程的历史与文化传统41.4 课程的前沿及发展趋势51.5 课程与经济社会发展的关系61.6 课程内容可能涉及到的伦理与道德问题61.7 学习本课程的必要性7.教师简介错误!未定义书签。1.8 教师的职称、学历错误!未定义书签。1.9 教学背景错误!未定义书签。1.10 研究兴趣(方向)错误!未定义书签。2 .先修课程9.课程目标93 .课程内容103.1 课程的教学大纲103.2 教学重难点113.3 学时安排113.4 教学日历13.课程实施143.5 教学单元一(绪论
2、)14教学日期143.5.1 教学目标14教学内容143.5.2 教学过程14化学工程学科的两个基本问题化学工程学科的两个基本问题”过程的平衡,限度LA化工热力学研究的问题化学动力学化学动力学研 究化学反应的 动力学规律)反应过程和反应工程、研究的问题I化学反应工程 I研究实现过程 、 的设备、传递过程单元操作和 传递过程研A 究的问题 I餐递过程研究过程的速率与传递机理分离工程研究应用质量传递原理实现 组分分离的基本原理及工程化问题,. 是传递过程的一部分(单元操作侧重E过程的设备与工程问课程的历史与文化传统分离技术是随着化学工业的发展而逐渐形成和发展的,生产实践是分离工程 形成与发展的源泉
3、。早期的化学工厂是由化学家根据实验室研究结果直接建立的。 生产实践发现,生产用的大装置中的化学或物理过程与实验室玻璃器皿中的现象 有很大的不同。在不同产品的生产过程中,却有许多过程遵循相似的原理。由此 提出的单元操作原理奠定了化学工程学科最初的理论基础。随着大量的工业实践, 人们逐渐认识到,各种化工生产工艺,除了其中的核心即反应过程外,大都是由 为数不多的一些基本操作组成的。这些基本操作的知识对于化工过程的正确开发 和化工流程、装置的正常运行及经济性有重要的作用。在二十世纪初提出的单元 操作的概念指出:任何化工生产过程不论规模如何,皆可分解为一系列名为单元 操作的过程,例如粉碎、混合、加热、吸
4、收、冷凝、浸取、沉降、结晶、过滤等。 单元操作的概念包含了流体动力过程、传热过程、传质分离过程、热力过程、粉 体工程等许多化工生产过程中常见的操作和过程,传质分离过程是其重要组成部 分。单元操作概念的建立对化学工程的发展起了重大的作用0它对用于不同的化 学工艺中的同样的操作,以单元操作的概念抽象出来,对其共同规律进行研究。 通过对其基础研究、单元操作所用设备的结构、操作特性、设计计算方法及应用 开发等多方面的研究,为分离过程在化工工艺开发、化工过程放大、化工装置设12 .教学合约13.1 教师作出师德师风承诺作为一名光荣的人民教师,担负着教书育人的重任,为了认真履行教师职责, 严格遵守高等学校
5、教师职业道德规范;为了进一步明确授课教师对师德师风建 设应负的责任,努力提高授课教师师德师风建设的整体水平,特向全社会作出公 开承诺,全校教职工应在以下十方面履行职责,承担教育责任。1、实行师德师风建设目标管理责任制,授课教师都应严格执行学校关于加强师 德师风建设的各项规定,以德立身。2、爱国守法。热爱祖国,热爱人民,拥护中国共产党领导,拥护中国特色社会 主义制度。遵守宪法和法律法规,贯彻党和国家教育方针,依法履行教师职责, 维护社会稳定和校园和谐。不得有损害国家利益和不利于学生健康成长的言行。 3、切实提高依法执教的法制意识,全校教职工都要自觉学法、知法、守法,用 教师法、教育法、等有关政策
6、法规规范自己的教学工作。4、坚持开展以德立身,教学为本,情感育人的师德自律教育,铸师魂,修师德, 练师能,内强素质,外树形象。5、严谨治学。弘扬科学精神,勇于探索,追求真理,修正错误,精益求精。实 事求是,发扬民主,团结合作,协同创新。秉持学术良知,恪守学术规范。尊重 他人劳动和学术成果,维护学术自由和学术尊严。诚实守信,力戒浮躁。坚决抵 制学术失范和学术不端行为。6、模范遵守社会公德。为人师表,衣着整洁得体,语言规范健康,举止文明礼 貌,以自身的良好形象教育引导学生。7、尊重、爱护和信任学生,爱心育人,尊重学生人格,对学生不讽刺,不挖苦, 不辱骂,杜绝体罚和变相体罚行为。8、注重提高教育教学
7、效果。爱生敬业,勤奋工作,备好每一篇教案,上好每一 堂课,批好每一次作业,与学生谈好每一次话,以自己辛勤的劳动换取每一位学 生的成功。9、严格执行有关教育法规。不搞有偿家教,不向家长索要或暗示馈赠钱物,不 参与黄、赌、毒及一切封建迷信活动,教师不得请学生代批作业、试卷,代写学 生成绩册和评语等。10、自觉抓好自查自纠,围绕师德师风建设问题,定期进行自我对照,自我检查, 自我整改,主动听取接受学生家长、学校行风监督员等各方面的批评与建议,自 觉置于社会的监督之下。以上十条,特向学校和上课学生作出公开承诺,如有违法违纪,授课教师将 接受学校处罚,同时敬请学生、学校、行风监督员积极配合、支持,共同落
8、实以 上承诺。13.2 阅读课程实施大纲,理解其内容本课程实施大纲是对课程的教学内容、教学实施方案、师资基本情况、教学 方法及其他与本课程相关的内容说明。本课程实施大纲主要是面向学生,以学习 为中心,确保课程的每一个方面都能为学生的学习提供最为有效的支持。上课同 学应该认真阅读本课程实施大纲,明确本大纲具体的教学以及规范内容,同时遵 守课程实施大纲当中所确定的责任与义务。13.3 同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望本课程实施大纲由任课老师指定,教师对大纲中阐述的标准和期望能很好 地理解和执行。同时,希望上课同学也能将本大纲的要求贯穿本课程。13 .其他说明如果上课同学有对本课程实施的意见和
9、建议,欢迎大家提出,或对你自己 做更多介绍,以便我对你有更多了解。同时进度安排可能会根据实际授课情况有 所调整。计和在化工生产中的正确应用提供了较为完整的理论体系和经济高效的分离设 备,对促进化学工业的发展起到了重要的作用。同时,以此为基础发展起来了以 因次分析和相似论为基础的实验研究方法和以数学模型方法为基本的理论结合 实际的化学工程研究方法,也对化学工程学本身的发展作出了很大的贡献。自二十世纪五十年代以来,通过对化学工程的深入研究,提出了三传一反(动 量传递、热量传递、质量传递、化学反应工程)的概念。使分离工程建立在更基 本的质量传递的基础上,从界面的分子现象和基本流体力学现象进行分离工程
10、中 各单元操作的基础研究,并用定量的数学模型描述分离过程,用于分析已有的分 离设备,并用于设计新的过程和设备。由于计算机技术的飞速发展,使得从较基础的理论角度出发对分离过程和设 备进行研究成为可能,减少了误差和失真。对一些复杂的数学模型的开发并用于 分离过程的优化,使化工过程更趋成熟和完善。1.4 课程的前沿及发展趋势二十世纪下半叶掀起的新技术革命浪潮在人类文明和社会发展上将具有重 大的意义。在现代生物技术、环境科学、资源与能源科学、信息技术与材料科学 等高新科技的发展对分离工程提出了新的、更高的要求,有许多是传统分离技术 所无能为力的,分离工程发展与高新科技的结合是现实的迫切需求,也是分离工
11、 程面临的新的机遇和挑战。比如现代生物技术产品的商品化在很大程度上取决于能否将具有生物活性 的产品从组成复杂的、具有许多性质相似的杂质的稀溶液中经济有效地加以分离 纯化。此外,信息工业、生物技术和医药工业、材料工业的飞速发展向分离工程 提出了前所未有的纯度要求和分离精度要求;由于石油和天然气资源的逐渐枯竭, 能源结构在未来几十年内将面临重大的变化。新能源的发展要求分离工程提供新 的、经济有效的大规模分离方法;资源的开发向贫矿的利用转化以及海洋资源的 开发利用需要更经济有效的分离技术;环境保护对分离技术提出了持续的、不断 提高的需求;为了节约能源、降低设备投资和分离操作成本,对传统分离过程的 改
12、造或以新分离方法取代。分离技术的发展呈现出以下若干特点:竞争促进了分离过程的强化,新技 术的应用,剧烈的竞争加速了分离技术发展,促进了分离过程的强化;耦合分离技术引起重视,耦合分离技术因具有简化流程、提高收率和降低消耗的优点引 起人们的日益重视,耦合分离技术(化学吸收、化学萃取、反应精偏、膜反应器、 药物的控制释放等)在化工、生物工程、制药和新材料等高新技术领域成功应用 获得了良好的效益;信息技术推动了分离技术的发展;根据国情,加速分离 科学和技术的发展,发展趋势:传统分离技术改造,如精镭筛板塔改造为效率 更高的填料塔;新型分离过程开发,如分子蒸偏、新型萃取分离、反胶团萃取、 超临界萃取、新型
13、生物膜法、膜分离等新型分离技术等。分离与反应耦合以及 分离过程之间的耦合。1.5 课程与经济社会发展的关系分离工程是一门有关工程问题的学科,是解决如何将常见的化工分离技 术应用到工业生产过程中,是为选择一种经济可行的分离技术所服务的。因此经 济性是在选择分离技术时所必须要考虑的问题。另外,随着社会经济的快速发展, 人们对日益丰富的物质文化提出更加的要求。需要开发出更加环保、安全、绿色 化的化工产品;而这些产品的生产开发离不开绿色健康的分离技术的开发,所以 说分离技术的发展与经济社会发展密切相关。因此在分离工程的教学过程中 不仅需要给学生传递基本的分离理论和常见的分离技术,同时还需要与时俱进、
14、紧跟社会技术进步、将课程涉及新技术引入课程教学,尤其是针对一些新技术的 应用、社会发展热点问题,在课堂上开展讨论,引导学生思考解决问题的方法, 也能让学生切身体会所学知识并非空洞无物,而是能解决生活中实际问题的有用 技能,激发学生的学习热情。1.6 课程内容可能涉及到的伦理与道德问题随着技术的进步和人民生活水平的提高,目前科学技术中存在的伦理与道德 问题已经引起了人们的极大关注。化工学科研究领域十分广泛,与日常生活有着 紧密联系,因此课程教学过中应注意伦理和道德教育。分离工程作为本科主干基础学科,对未来培养国家后备工程人才起到关 键性的作用,而在此课程学习基础上,化学工程类科学研究才可能成为现
15、实。其 中科学研究是运用严密的科学方法,从事有目的、有计划、有系统的认识客观世 界,探索客观真理的活动过程,是对研究变量或指标的共同的本质的概括。而当 代“伦理”概念蕴含着西方文化的理性、科学、公共意志等属性,“道德”概念蕴含 6着更多的东方文化的情性、人文、个人修养等色彩。我们所讲的科学研究中的伦 理与道德,是科学研究者应当秉持的研究规则和行为规范,使伦理道德规范运用 到涉及科技活动现实的具体问题的规范问题。科学研究的基本任务是探索、认识 未知。理想的科学研究被描述为一个科学家求真、至善、至美的过程。在这个过 程中,科学家揭示着自然界的客观规律,开发应用有利于人类利益的技术,去追 求人类社会
16、的持续、和谐的发展。但是,理想状态只能是一个无限接近到无法到 达的状态,科学和现实社会可能会产生各种各样的冲突和矛盾,科学研究中的伦 理道德就成一个为人们关注的焦点。我们讲科学研究中的伦理与道德,并不是指 科技成果本身有什么伦理道德,而是指科学研究、技术探索过程中的伦理道德, 更是指科学研究应用到政治、经济、文化、军事领域之中产生的伦理道德问题。 而分离工程正是作为科学研究的基础知识学科,必须考虑“伦理”和相关的“道 德”问题。因此在教学过程中要注意正确引导学生理性看待这些环境问题,激发学生思 考如何处理目前面临的这些问题,而不是抱怨。同时,作为工程技术人才,在设 计和研究过中要严格按照国家有
17、关法律、标准和规范操作,尤其是涉及环境问题, 如三废的处理等要全面考虑。技术层面的伦理问题,主要引导学生从技术上思考 原料、过程到产品及产品残值涉及的伦理问题。如原料尽量少用或不采对人体和 环境有毒害物质;工艺过程尽量考虑节能、节水和减少原料消耗;产品残值的处 理尽量简单可行等。1.7 学习本课程的必要性分离工程是化学工程学科的重要组成部分,是化学工程与工艺专业的一 门专业必修课。通过本课程的学习,可以正确理解分离工程的有关基本概念和理 论;理解各概念之间的联系和应用;掌握分离工程的基本计算方法;能够理论联 系实际,灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。其教学内容是以化工生产中的分离过
18、程为研究对象,分离过程贯穿于整个化 工生产过程中,有着不可替代的作用,同时分离技术有着多样性和复杂性。因此, 本课程在学习分离过程基本理论、原理和方法的基础上,思考如何将精储、蒸发、 结晶、萃取等常见分离过程应用于化工过程中,学习如何针对不同混合物开发出 合适的分离技术,了解现代分离技术发展的动态,关注针对目前严峻的能源问题、 环境问题、资源问题分离技术所起的作用。因此学习好分离工程这门课程对 化工专业学生有着极其重要的必要性和实用性,是其在今后的化工工作中能够独 立发现问题、解决问题必然所在。3 .先修课程高等数学、大学物理、物理化学、化工原理和化工热力学。4 .课程目标(1)培养学生将物理
19、化学、化工原理、化工热力学等学科知识用于化学反应工 程学科的综合能力;(2)通过本课程的学习,使学生了解化学反应工程学科前沿,理解该学科理论 体系,掌握研究方法;(3)通过本课程的学习,使学生初步具有实现反应过程最优化的能力以及分析、 改进、开发设计反应器的能力。5 .课程内容6.1 课程的教学大纲第1章绪论(2学时)1.1 掌握的内容:分离过程在化工生产中的重要性;分类过程的分类;常用 的化工分离操作过程;分离过程研究和技术开发的历史、现状和未来。1.2 了解的内容:平衡分离过程和速率分离过程;工业上常用的基于平衡分 离过程的分离单元操作及其基本原理;分离媒介;典型应用实例。第2章 多组分分
20、离基础(12学时)2.1 掌握的内容:在“化工热力学”课程有关相平衡理论的基础上,掌握多组 分或复杂物系设计变量的确定方法,较为全面的了解化工过程中经常遇到的多组 分物系的气液平衡,即各种单级平衡过程的计算问题。熟练掌握多组分非理想体 系相平衡常数计算方法;泡点和露点计算;等温闪蒸和部分冷凝过程的计算。2.2 了解的内容:常用化工生产操作单元、装置和过程的设计变量的确定; 多组分物系的相平衡条件;平衡常数;分离因子。多组分物系的泡点方程、露点 方程;计算方法。等温闪蒸过程和部分冷凝过程。闪蒸方程;闪蒸过程的计算, 了解绝热闪蒸过程的计算。第3章精编(6学时)3.1 掌握的内容:多组分精储的基本
21、原理、流程及其简捷计算法,以及塔内 的流率、浓度和温度分布特点。3.2 了解的内容:恒沸精储、萃取精储和加盐精储等特殊精储过程原理及其 简捷计算方法。第4章吸收(6学时)4.1 掌握的内容:多组分吸收和解吸过程的基本原理、流程及其简捷计算法, 以及塔内的流率、浓度和温度分布特点。4.2 了解的内容:多组分吸收和解吸过程分析、简捷计算方法。第5章多组分多级分离的严格计算(4学时)5.1 掌握的内容:掌握建立平衡级理论模型的基本方法,三对角线矩阵方程 的托玛斯解法,精储过程计算的泡点法和流率加和法。5.2 了解的内容:托玛斯法解三对角矩阵方程;精储问题的求解。三对角矩 阵方程托玛斯解法计算精微过程
22、的泡点温度。了解精储计算的同时校正法和非平 衡级模型。第7章 其他分离过程(2学时)7.1 掌握的内容:各种新型分离技术的发展、研究及应用基本情况。7.2 了解的内容:了解部分已经工业化的新型分离技术的基本原理、主要特 点。新发展的技术及耦合技术的理论研究状况。6.2 教学重难点第一章绪论重点:分离过程基本概念、分类;平衡分离过程和速率分离过程。难点:平衡分离过程基本原理第二章多组分分离基础重点:常用化工生产操作单元、装置和过程的设计变量的确定;多组分物系的相 平衡条件;平衡常数;分离因子。多组分物系的泡点方程、露点方程;计算方法。 等温闪蒸过程和部分冷凝过程。闪蒸方程;闪蒸过程的计算。难点:
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