《化工熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱

《化工熱力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程基本信息課程編號(hào)A02050520課程名稱(chēng)化工熱力學(xué)適用專(zhuān)業(yè)化學(xué)工程與工藝前期課程高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，物理化學(xué)課程類(lèi)別公共課□基礎(chǔ)課□學(xué)科基礎(chǔ)課（必修□選修?）專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課（選修□必修□）專(zhuān)業(yè)課（必修□選修□）總學(xué)時(shí)40實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0總學(xué)分2.5開(kāi)課學(xué)期第5學(xué)期二、課程簡(jiǎn)介《化工熱力學(xué)》是化工工程與工藝專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是研究化工反應(yīng)和分離過(guò)程的基本理論和基本分析方法，要求掌握熱力學(xué)第一、第二定律等基本原理，狀態(tài)方程和活度系數(shù)模型，并應(yīng)用于化工過(guò)程的分析方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程，以及從事相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)和科學(xué)研究工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將理解和掌握通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型獲取熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)的方法，通過(guò)各種物理和化學(xué)變化過(guò)程達(dá)到平衡的理論極限、條件和狀態(tài)獲取相平衡和化學(xué)平衡數(shù)據(jù)的方法，以及化工過(guò)程中各種能量的相互轉(zhuǎn)化及其有效利用等相關(guān)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約資源、合理利用能源的工程觀點(diǎn)，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，提高理論聯(lián)系實(shí)際的工程實(shí)踐能力。Chemicalengineeringthermodynamicsisanimportantsubjectbasiccourseofchemicalengineeringandtechnologyandrelatedspecialty.Thecourseisstudiedthebasictheoryandanalysismethodsofchemicalreactionandseparationprocess,requiredtomasterthebasicprinciplesuchasthefirstandsecondlawofthermodynamics,themodelsuchasequationofstateandthecorrelationofactivitycoefficientandcomposition,andtheirapplicationtothechemicalprocess,whichwilllayasolidtheoreticalbasisforlearningthefollow-upcourses,aswellasintherelatedfieldofengineeringandscientificresearchwork.Throughlearningofthiscourse,studentswillunderstandandgrasptogetthedataofthermodynamicpropertiesbyestablishingmathematicalmodelsandthedataofphaseequilibriumandchemicalequilibriumthroughbalancetheory,conditions,andlimitintheprocessofavarietyofphysicalandchemicalchanges,themutualtransformationandeffectiveuseamongallkindsofenergiesintheprocessofthechemicalindustry.Theywillalsobetrainedtheengineeringpointofviewofsaveresourcesandrationalutilizationenergy,scientificexperimentalmethods,andtoimprovetheabilityofengineeringpractice.三、理論教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配第1章緒論（本章總學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)）1.1熱力學(xué)的由來(lái)及發(fā)展（0.25學(xué)時(shí)）1.2化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容（0.5學(xué)時(shí)）1.3幾個(gè)典型化工計(jì)算中的化工熱力學(xué)（0.5學(xué)時(shí)）1.4化工熱力學(xué)的發(fā)展（0.25學(xué)時(shí)）1.5化工熱力學(xué)的學(xué)習(xí)方法（0.5學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：明確化工熱力學(xué)的主要任務(wù)，掌握化工熱力學(xué)研究的特點(diǎn)。本章的難點(diǎn)：認(rèn)識(shí)化工熱力學(xué)的重要作用，掌握化工熱力學(xué)的研究方法。第2章流體的PVT關(guān)系（本章總學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)）2.1流體的PVT關(guān)系及其重要性（0.5學(xué)時(shí)）2.2純物質(zhì)PVT相圖（1學(xué)時(shí)）2.3對(duì)比態(tài)原理及其在PVT關(guān)系中的應(yīng)用（0.5學(xué)時(shí)）2.4流體的狀態(tài)方程（1學(xué)時(shí)）2.5普遍化狀態(tài)方程（2學(xué)時(shí)）2.6流體PVT關(guān)系的比較（0.5學(xué)時(shí)）2.7真實(shí)流體混合物的PVT關(guān)系（0.5學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：立方型狀態(tài)方程及普遍化狀態(tài)方程的形式及應(yīng)用，偏心因子的概念，三參數(shù)對(duì)應(yīng)態(tài)原理，以偏心因子為第三參數(shù)的普遍化法。本章的難點(diǎn)：P-V圖、P-T圖上點(diǎn)線(xiàn)面的關(guān)系，各種狀態(tài)方程模型的特點(diǎn)，對(duì)比態(tài)原理思想的理解，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的計(jì)算方法。第3章焓、熵、熱容與溫度、壓力的關(guān)系（本章總學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)）3.1化工計(jì)算中的焓和熵（0.5學(xué)時(shí)）3.2熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系（0.5學(xué)時(shí)）3.3熱容（0.5學(xué)時(shí)）3.4不同溫度、壓力下的單相流體焓變的計(jì)算（1學(xué)時(shí)）3.5不同溫度、壓力下的單相流體熵變的計(jì)算；1學(xué)時(shí)3.6蒸汽壓和蒸發(fā)焓；0.5學(xué)時(shí)3.7熱力學(xué)性質(zhì)圖表；2學(xué)時(shí)本章的重點(diǎn)：定組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間基本關(guān)系式，剩余性質(zhì)概念及計(jì)算，工程上常用熱力學(xué)圖表的使用方法。本章的難點(diǎn)：計(jì)算真實(shí)氣體在不同溫度，壓力下的焓變和熵變，熱力學(xué)性質(zhì)圖表中數(shù)據(jù)的分布規(guī)律，利用圖表數(shù)據(jù)計(jì)算鍋爐、換熱器、壓縮機(jī)或膨脹機(jī)的焓變和熵變。第4章偏摩爾性質(zhì)、逸度和活度（本章總學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)）4.1變組成系統(tǒng)熱力學(xué)關(guān)系（0.5學(xué)時(shí)）4.2偏摩爾性質(zhì)（1學(xué)時(shí)）4.3逸度和逸度系數(shù)（1學(xué)時(shí)）4.4混合過(guò)程性質(zhì)變化（0.5學(xué)時(shí)）4.5理想溶液（1學(xué)時(shí)）4.6活度與活度系數(shù)（1學(xué)時(shí)）4.7活度系數(shù)與組成關(guān)聯(lián)式（1學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：偏摩爾性質(zhì)、化學(xué)位、逸度、混合性質(zhì)變化、超額性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)等概念，均相流體混合物熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系式，利用偏摩爾性質(zhì)的定義和Gibbs-Duhem方程，靈活推導(dǎo)偏摩爾性質(zhì)與混合物性質(zhì)間的關(guān)系，活度系數(shù)與組成關(guān)系式（活度系數(shù)模型）。本章的難點(diǎn)：逸度和逸度系數(shù)的計(jì)算，活度系數(shù)個(gè)計(jì)算，利用活度系數(shù)模型估算各種物質(zhì)的物性參數(shù)。第5章相平衡（本章總學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)）5.1概論（0.25學(xué)時(shí)）5.2相平衡基礎(chǔ)（0.5學(xué)時(shí)）5.3汽液平衡相圖（0.5學(xué)時(shí)）5.4中、低壓下汽液平衡的計(jì)算（1學(xué)時(shí)）5.5相平衡在化工中的應(yīng)用實(shí)例（1.75學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：平衡條件和判據(jù)，相律及其應(yīng)用，完全互溶體系在中低壓下汽液平衡的計(jì)算方法。本章的難點(diǎn)：中低壓下汽液平衡的計(jì)算方法第6章反應(yīng)熱與反應(yīng)平衡（本章總學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)）6.1燃燒焓、生成焓與反應(yīng)熱（1學(xué)時(shí)）6.2化學(xué)反應(yīng)平衡（1學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)平衡條件和判據(jù)及其應(yīng)用，各種化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算。本章的難點(diǎn)：各種化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算第7章化工過(guò)程能量分析（本章總學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)）7.1能量守恒與轉(zhuǎn)化—熱力學(xué)第一定律（1學(xué)時(shí)）7.2能量的質(zhì)量和級(jí)別（1學(xué)時(shí)）7.3理想功、損失功、有效能（2學(xué)時(shí)）7.4化工過(guò)程能量的熱力學(xué)分析方法及合理用能（4學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：熱力學(xué)第一、第二定律及其在工程上的應(yīng)用，熱效應(yīng)、熵平衡、理想功、損失功、熱力學(xué)效率等概念及計(jì)算方法。本章的難點(diǎn)：利用熵增原理和各種效率對(duì)化工過(guò)程的能量進(jìn)行熱力學(xué)分析，指出過(guò)程中哪些設(shè)備或單元操作的不可逆性導(dǎo)致能量的降級(jí)空間大，指導(dǎo)節(jié)能。第8章壓縮蒸汽動(dòng)力循環(huán)與制冷（本章總學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)）8.1氣體的壓縮（1學(xué)時(shí)）8.2膨脹過(guò)程（1學(xué)時(shí)）8.3蒸汽動(dòng)力循環(huán)（2學(xué)時(shí)）8.4制冷循環(huán)（2學(xué)時(shí)）本章的重點(diǎn)：正確理解制冷原理，計(jì)算循環(huán)熱效應(yīng)、制冷量、功耗和循環(huán)效率。本章的難點(diǎn)：掌握T-S圖中表示蒸汽動(dòng)力循環(huán)和制冷循環(huán)，指出合理利用能源的途徑。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配無(wú)五、作業(yè)及要求作業(yè)量：每學(xué)時(shí)一題形式：家庭作業(yè)上交方式：一周一交六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定采取的考核方式：閉卷考試考試成績(jī)（70%）+出勤考核（10%）+平時(shí)作業(yè)（20%）七、教材及主要參考資料教材：馬沛生，夏淑倩，邱挺，陳效寧.化工熱力學(xué)教程.北京：高等教育出版社.2011.主要參考資料：[1]董新法.化工熱力學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2009.[2](美)史密斯著，劉洪來(lái)，陸小華，陳新志等譯.化工熱力學(xué)導(dǎo)論-(原著第七版)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008.[3]馬沛生.化工熱力學(xué)（通用型）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005.[4]施云海.化工熱力學(xué).上海：華東理工大學(xué)出版社.2007.[5]褚毓桐.化工基礎(chǔ)熱力學(xué).北京：中國(guó)石化出版社.1991.[6]鄭丹星.流體與過(guò)程熱力學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2005.[7]陳新志.化工熱力