SPOC学校专有课程
化工热力学基础(16级过程装备与控制工程1班2班)
第1次开课
开课时间: 2019年03月08日 ~ 2019年06月16日
学时安排: 2-4小时每周
当前开课已结束 已有 66 人参加
立即自学
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spContent=《化工热力学基础》是化学工程领域重要的学科分支,是过程装备与控制工程专业的专业基础课。该课程是化工过程和装置开发、研究、设计的理论基础和计算必备工具,通过该课程的学习为化工过程控制专业的学生打下一个好的专业基础。
《化工热力学基础》是化学工程领域重要的学科分支,是过程装备与控制工程专业的专业基础课。该课程是化工过程和装置开发、研究、设计的理论基础和计算必备工具,通过该课程的学习为化工过程控制专业的学生打下一个好的专业基础。
—— 课程团队
课程概述

化工热力学课程是化学工程领域重要的学科分支,是过程控制专业的基础课。在该课程中,不仅要学习化工热力学的基本原理、概念、模型等知识,而且需要学会结合化工原理、数学等相关知识处理化学工程体系中有关能量计算和物质平衡计算的问题。总之,该课程是化工过程和装置开发、研究、设计的理论基础和计算必备工具,是化学反应工程、分离工程、化工设计、化工安全、化学工艺学等课程的基础。

本课程的目的是使学生能够掌握,通过PVT关系,可以使过程控制专业学习者明白,压力、体积的计算值与测量值之间的区别与联系。通过热力学性质的计算模型的建立,明白哪些热力学性质是可以通过实际测量来得到的,哪些热力学性质只能通过计算来得到,数值的准确性对过程和装备的影响程度的大小。通过热、功转化学习,明白热、功的等价性与区别,通过热、功转换在蒸汽动力循环,气体压缩、制冷循环、热泵循环等过程中的应用,使学生掌握热、功转化和能量转化的规律,了解如何通过控制某些物理条件变化来实现预设目标,为过程控制变量的选择和过程控制方法的建立奠定基础。

授课目标

 


1. 掌握与化工过程中流体热力学性质相关的基本概念和理论,熟练掌握化工热力学第一定律,热力学第二定律,化工过程中热力学性质间的基本关系和计算模型。


2. 能够应用热力学函数关系、热力学基本定律等知识对化工过程中的能量计算、物质平衡计算等工程问题进行识别、分析和表达,并获得有效结论。


3. 能够根据化学工艺要求,结合流体pVT关系,提出化工过程管道、换热设备、塔的再沸器和冷凝器等设备的设计方案,并能在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全以及环境等因素。


4. 能够针对化工实验结果数据,选择合适的热力学理论和模型进行分析和解释,获得有效结论。


5. 能够根据系统设计需求,进行团队合作,撰写实验和设计方案,能够清晰的进行陈述发言表达自己的设计思想,与他人进行沟通和交流。


 

 

成绩 要求

 

本课程采用百分制计分,主要包括以下几个部分:

 

1)平时单元测验25%,为客观题;

2)平时单元作业20%,为主观题;

(3)课程报告占5%,撰写一篇课程报告,可以在线或离线进行,可以是ppt文件,专题视频、或者文字报告;

(4)期末考试采用离线进行,成绩占50%。


课程大纲

第3-4周 绪论及流体的pvt关系

1.1 热力学学科的发展

1.2 热力学课程

1.3 课程学习的方法和要求

2.1 流体的pvt关系概述

2.2 流体的状态方程概述

2.3 维里型状态方程

2.4 立方型状态方程(van der Waals,RK)

2.5 其他立方型状态方程

2.6 立方型状态方程数值求解

2.7 立方型状态方程迭代求解

第 3-4 周 单元测验

第 3-4 周 单元作业

第5-6周 流体的pvt关系

流体pvt关系分享报告

2.8 多参数状态方程

2.9 对应状态原理简介

2.10 偏心因子与其对应状态原理

2.11 普遍化状态方程

2.12 混合规则及虚拟临界参数

2.13 维里方程混合规则

2.14 立方型状态方程混合规则

2.15 液体pvt关系

2.16 流体pvt关系总结

第 5-6 周 单元测验

第 5-6 周 单元作业

第 7-8 周 纯流体的热力学性质

3.1 热力学基本方程

3.2 Maxwell关系式

3.3 热容

3.4 理想气体焓变的计算

3.5 理想气体熵变的计算

3.6 剩余性质

第 7-8 周测验题

第 7-8 周 单元作业

第 9-10 周 纯流体的热力学性质

纯流体热力学性质分享报告

3.7 剩余焓的计算

3.8 剩余熵的计算

3.9 蒸发焓和蒸发熵

3.10 过程焓变和熵变计算举例

3.11 热力学性质图

3.12 水蒸气表

第 9-10 周 单元测验

第 9-10 周 单元作业

第11-12 周 热力学基本定律

4.1  热力学第一定律

4.2 热力学第二定律

4.3 能量的质量和级别,4.4 理想功、损失功与热力学效率,4.4 理想功、损失功与热力学效率,4.7  合理用能的基本原则

4.8  气体的压缩

第 11-12 周 单元测验

第 11-12 周 单元作业

第13-14 周 气体膨胀、制冷循环和热泵循环

分享报告

4.9  气体的膨胀

4.10 水蒸气及蒸汽动力循环

4.11  制冷循环

4.12  热泵及其应用

4.13 深冷循环及气体液化

4.14  制冷剂和载冷剂的选择

第13-14 周 单元测验

第 13-14 周 单元作业

第 15 周 复习 提交课程报告

第 16 周 考试

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预备知识

物理化学(上册)相关热力学基本概念:热力学基本函数的定义、热力学性质及其相互关系、体系-环境、广度性质-强度性质、理想气体行为。

参考资料

教材:化工热力学(通用型)第二版(十一五规划教材),马沛生、李永红主编,化学工业出版社,2009

参考书:

1. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6th Edition, Smith J.M., Van Ness H. C., Abbott M.M., McGraw-Hill, Inc., 2001.

2. Chemical and Engineering Thermodynamics, 3rd Edition, Sandler, S. I., John Wiley & Sons, Inc., NY (1999)

3. 陈钟秀,顾飞燕等编,《化工热力学》,化学工业出版社,2001

4. 陈新志,蔡振云,胡望明编,《化工热力学》,科学出版社,2001

5. 冯新等编,《化工热力学》,化工出版社,2009年

6. Molecular thermodynamics of fluid-phase equilibria, Prausnitz, J M,Rudiger N L, de Azevedo E D, N.J. Prentice,  Hall PTR, c1999.

7. 马沛生,《化工数据》,北京,中国石化出版社


源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

天津大学
2 位授课老师
杨长生

杨长生

副教授

夏淑倩

夏淑倩

教授

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