Chemical Engineering Thermodynamics
一、课程基本信息
学 时:48
学 分:3.0
考核方式:考试,平时成绩占总成绩的30%
中文简介:化工热力学是化学工程学的重要分支之一,与化学反应工程、分离工程关系密切,它是化工过程研究、开发和设计的理论基础。它是将热力学理论和化学现象相结合,用热力学的定律、原理、方法来研究物质的热性质、化学过程及物理变化实现的可能性、方向性及进行限度等问题。课程的重点在于能量和组成的计算,主要包括p-V-T关系、逸度、活度、相平衡,并且还有部分工程热力学的内容,如热机原理、制冷原理及其相关计算等。
二、 教学目的与要求
化工热力学的原理和应用知识是从事化工过程研究、开发以及设计等方面工作必不可少的重要理论基础,是一门理论性与工程应用性均较强的课程。化工热力学就是运用经典热力学的原理,结合反映系统特征的模型,解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。
本课程的任务是概括、深化热力学的基本定律和有关的理论知识,研究化工过程中各种能量的相互转化和有效利用,研究各种物理化学变化过程达到平衡的理论极限、条件或状态,从而使学生获得巩固的专业理论基础知识,培养和提高学生从事化工生产、设计和科学研究工作的理论分析能力。
三、教学方法与手段
1、突出重点,把教师讲授与课堂讨论相结合。
2、精讲多练,把现代教育技术(ppt课件或CAI课件)与传统黑板板书相结合。
四、 教学内容及目标
教学内容 |
教学目标 |
学时 分配 |
第一章 绪论 |
了解 |
1 |
第二章 流体的p-V-T关系和状态方程 |
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5 |
1. 纯流体的p-V-T关系 |
掌握 |
1 |
2. 流体的状态方程 |
掌握 |
2 |
3. 对应态原理和普遍化关联式 |
理解 |
1 |
4. 液体的p-V-T关系 |
了解 |
0.5 |
5. 真实气体混合物的p-V-T关系 |
了解 |
0.5 |
重点与难点: 纯物质的p-V-T立体相图,纯物质的p-T图、p-V图和T-V图;Virial方程及其应用;对比态原理;偏心因子和三参数普遍化关系;混合规则。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 熟悉纯物质相图的特点;会用模型法计算纯物质的p-V-T数据;独立完成课后习题2-11、12。 |
第三章 纯流体的热力学性质计算 |
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6 |
1. 热力学性质间的关系 |
理解 |
1 |
2. 焓变和熵变的计算 |
掌握 |
2 |
3. 纯流体的热力学性质图和表 |
掌握 |
3 |
重点与难点: 热力学基本关系式、偏导数关系式和Maxwell方程;焓、熵和内能的普遍关系,剩余性质;干度,蒸汽的过热度,水的过冷度,温熵图。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 熟悉掌握热力学图、表的查法;会用剩余性质计算真实气体热力学性质;独立完成课后习题3-11、12、20、23、25、26。 |
第四章 溶液热力学性质的计算 |
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12 |
1. 均相敞开系统的热力学基本关系 |
理解 |
1 |
2. 偏摩尔性质 |
掌握 |
3 |
3. 混合变量 |
掌握 |
1 |
4. 逸度和逸度系数 |
掌握 |
3 |
5. 理想溶液 |
掌握 |
1 |
6. 活度和活度系数 |
掌握 |
2 |
7. 活度系数模型 |
理解 |
1 |
重点与难点: 化学位,偏摩尔性质定义及其计算;逸度和逸度系数的定义及其计算;活度和活度系数的定义及其计算;超额性质的定义及其计算。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 会用偏摩尔性质的方法计算混合物的逸度和逸度系数、活度和活度系数、超额性质;独立完成课后习题4-14、15、23、24、27、34。 |
第五章 相平衡 |
|
6 |
1. 相平衡基础 |
理解 |
1 |
2. 互溶系统的汽液平衡计算通式 |
掌握 |
2 |
3. 汽液平衡 |
理解 |
2 |
4. 汽液平衡数据的热力学一致性检验 |
了解 |
1 |
重点与难点: 相律;二元系统的相图;汽液平衡计算通式。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 会用相律分析系统的状态特点;化学体系汽液平衡的计算;独立完成课后习题5-13、14、17、22、33、46。 |
第六章 化工过程能量分析 |
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10 |
1. 热力学第一定律及其应用 |
掌握 |
2 |
2. 热力学第二定律及其应用 |
掌握 |
3 |
3. 理想功、损失功和热力学效率 |
掌握 |
2 |
4. 有效能 |
掌握 |
2 |
5. 化工过程能量分析及合理利用 |
理解 |
1 |
重点与难点: 热力学第一定律,能量平衡方程;热力学第二定律,熵与熵增原理,热温熵,熵产生,熵积累理想功,损失功,热力学效率;有效能与无效能;有效能效率。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 熟悉稳定流动体系能量平衡方程中各项意义,计算基准及其在工程上的应用,能量的有效利用;独立完成课后习题6-13、14、16、21、22、28、29、32、35。 |
第七章 压缩、膨胀、动力循环与制冷循环 |
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8 |
1. 气体的压缩 |
理解 |
1 |
2. 气体的膨胀 |
掌握 |
2 |
3. 蒸汽动力循环 |
掌握 |
4 |
4. 制冷循环 |
了解 |
1 |
重点与难点: 节流效应,等熵膨胀效应;Rankine循环过程及其热效率的计算;Rankine循环过程改进。 |
衡量学习是否达到目标的标准: 熟悉蒸汽动力循环中能力利用与消耗的计算;独立完成课后习题7-17、19、20。 |
五、推荐教材和教学参考资源
1. 冯新,宣爱国,周彩荣.化工热力学(第一版).北京:化学工业出版社,2010.
2. 张乃文,陈嘉宾,于志家.化工热力学.大连:大连理工大学出版社,2006.
3. 陈钟秀,顾飞燕,胡望明.化工热力学(第二版).北京:化学工业出版社,2001.
4. 陈志新,蔡振云,胡望明. 化工热力学.北京:化学工业出版社,2001.
5. 朱自强,徐讯.化工热力学(第二版).北京:化学工业出版社,1991.
大纲修订人:李英玲 修订日期:2017.12.18
大纲审定人: 审定日期: