化工熱力學(xué)教學(xué)大綱

1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請指正?；崃W(xué)教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱：化工熱力學(xué)課程英文名稱：Chemical Engineering Thermodynamics課程編號：06131050課程類型：學(xué)科基礎(chǔ)課總 學(xué) 時：54學(xué) 分：3 適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝先修課程：物理化學(xué)、化工原理開課院系：化工與制藥學(xué)院二、課程的性質(zhì)與任務(wù) 化工熱力學(xué)是化學(xué)工程學(xué)的一個重要分支，是化工類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它是化工過程研究、開發(fā)與設(shè)計的理論基礎(chǔ)，是一門理論性與應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程。該門課系統(tǒng)地介紹了將熱力學(xué)原理應(yīng)用于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域的研究方法。它以熱力學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ)

2、，研究化工過程中各種能量的相互轉(zhuǎn)化及其有效利用，深刻闡述了各種物理和化學(xué)變化過程達(dá)到平衡的理論極限、條件和狀態(tài)。設(shè)置本課程，為了使考生能夠掌握化工熱力學(xué)的基本概念、理論和專業(yè)知識；能利用化工熱力學(xué)的原理和模型對化工中涉及到的化學(xué)反應(yīng)平衡原理、相平衡原理等進(jìn)行分析和研究；能利用化工熱力學(xué)的方法對化工中涉及的物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其它化工物性進(jìn)行關(guān)聯(lián)和推算；并學(xué)會利用化工熱力學(xué)的基本理論對化工中能量進(jìn)行分析等。三、課程教學(xué)基本要求通過本課程學(xué)習(xí)，要求1正確理解化工熱力學(xué)的有關(guān)基本概念和理論；2理解各個概念之間的聯(lián)系和應(yīng)用；3掌握化工熱力學(xué)的基本計算方法；4能理論聯(lián)系實際，靈活分析和解決實際化工生產(chǎn)和設(shè)

3、計中的有關(guān)問題。四、理論教學(xué)內(nèi)容和基本要求教學(xué)內(nèi)容第一章 緒論1.1 熱力學(xué)發(fā)展簡史1.2 化工熱力學(xué)的主要研究內(nèi)容1.3 化工熱力學(xué)的研究方法及其發(fā)展1.4 化工熱力學(xué)在化工中的重要性第二章 流體的p-V-T關(guān)系2.1 純物質(zhì)的p V T關(guān)系2.2 氣體的狀態(tài)方程2.2.1理想氣體狀態(tài)2.2.2 維里方程2.2.3 立方型狀態(tài)方程2.2.4 多參數(shù)狀態(tài)方程2.3 對應(yīng)態(tài)原理及其應(yīng)用2.3.1 對比態(tài)原理2.3.2 三參數(shù)對應(yīng)態(tài)原理2.3.3 普遍化狀態(tài)方程2.4 真實氣體混合物的p-V-T關(guān)系2.4.1 混合規(guī)則2.4.2氣體混合物的虛擬臨界性質(zhì)2.4.2 氣體混合的第二維里系數(shù)2.4.3

4、混合物的狀態(tài)方程2.5液體的p V -T關(guān)系 2.5.1 飽和液體體積 2.5.2 壓縮液體（過冷液體）體積 2.5.3 液體混合物的p V -T關(guān)系第三章 純流體的熱力學(xué)性質(zhì)3.1 熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系3.1.1 熱力學(xué)基本方程3.1.2 Maxwell關(guān)系式3.2焓變與熵變的計算 3.2.1 熱容3.2.2 理想氣體的H、S、隨T、p的變化3.2.3 真實氣體的H、S隨T、p的變化3.2.4 真實氣體的焓變、熵變的計算3.2.5 蒸發(fā)焓與蒸發(fā)熵3.3 純物質(zhì)兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表3.3.1 兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)3.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)圖表第四章 均相混合物熱力學(xué)性質(zhì)4.1變組成系統(tǒng)的

5、熱力學(xué)關(guān)系4.2 偏摩爾性質(zhì)4.2.1 偏摩爾性質(zhì)的引入及定義4.2.2 偏摩爾性質(zhì)的熱力學(xué)關(guān)系4.2.3 偏摩爾性質(zhì)的計算4.2.4 Gibbs-Duhm方程 4.3 混合過程性質(zhì)變化4.3.1 混合過程性質(zhì)變化4.3.2 混合過程的焓變化4.4 逸度和逸度系數(shù)4.4.1 逸度和逸度系數(shù)的定義4.4.2 混合物的逸度與其組元逸度之間的關(guān)系4.4.3 溫度和壓力對逸度的影響4.4.4 逸度和逸度系數(shù)的計算4.4.5 液體的逸度 4.5 理想混合物 4.5.1 理想混合物的提出 4.5.2 理想混合物的混合性質(zhì)變化4.6 活度和活度系數(shù)4.6.1 活度和活度系數(shù)4.6.2 活度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇4

6、.6.3 超額性質(zhì)4.7 活度系數(shù)模型 4.7.1 正規(guī)溶液模型 4.7.2 Whol型方程4.7.3 Redlish-Kister經(jīng)驗式4.7.4 無熱溶液模型4.7.5 局部組成型方程第五章 相平衡5.1 相平衡基礎(chǔ) 5.1.1 平衡判據(jù) 5.1.2 相律5.2 互溶系統(tǒng)的汽液平衡關(guān)系式 5.2.1 狀態(tài)方程法 5.2.2 活度系數(shù)法 5.2.3 方法比較5.3 中低壓下汽液平衡 5.3.1中低壓下二元汽液平衡相圖 5.3.2中低壓下泡點、露點計算 5.3.3 低壓下汽液平衡的計算 5.3.2 烴類的K值法和閃蒸計算5.4 高壓下汽液平衡 5.4.1 高壓下汽液平衡相圖 5.4.2 高壓下

7、汽液平衡計算5.5 汽液平衡熱力學(xué)一致性檢驗5.5.1 積分檢驗法（面積檢驗法） 5.5.2 微分檢驗法（點檢驗法）5.6 平衡與穩(wěn)定性5.7 其他類型的相平衡 5.7.1 液液平衡 5.7.2 汽液液平衡 5.7.3 氣液平衡 5.7.4 固液平衡 5.7.5 汽固平衡和超臨界流體在固體（或液體）中的溶解度第六章 化工過程能量分析6.1 熱力學(xué)第一定律能量轉(zhuǎn)化與守恒方程 6.1.1 能量的種類 6.1.2 熱力學(xué)第一定律能量守恒的基本式 6.1.3 封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律 6.1.4 穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用6.2 熱力學(xué)第二定律 6.2.1 熵與熵增原理 6.2.2 熵產(chǎn)生和熵平

8、衡 6.2.3 熱機(jī)與能量品位6.3 理想功、損失功和熱力學(xué)效率 6.3.1 理想功 6.3.2 損失功 6.3.3 熱力學(xué)效率6.4 有效能 6.4.1 有效能定義 6.4.2 穩(wěn)流過程有效能計算 6.4.3 不可逆過程的有效能損失 6.4.4 有效能效率6.4 化工過程能量分析及合理用能第七章 壓縮、膨脹、動力循環(huán)與制冷循環(huán)7.1 氣體的壓縮7.2 膨脹過程 7.2.1 節(jié)流膨脹 7.2.2 絕熱作功膨脹7.3 蒸汽動力循環(huán)7.3.1 Rankine循環(huán)及其熱效率 7.3.2 蒸汽參數(shù)對熱效率的影響7.3.3 Rankine循環(huán)的改進(jìn)7.4 制冷循環(huán)7.4.1 理想制冷循環(huán)7.4.2 蒸汽

9、壓縮制冷循環(huán)7.4.3 吸收式制冷循環(huán)7.4.4 噴射式制冷循環(huán)7.4.5 熱泵及其應(yīng)用7.4.6 深冷循環(huán)與氣體液化7.5 制冷劑的選擇第八章 物性數(shù)據(jù)的估算（選講）第九章 環(huán)境熱力學(xué)（選講）基本要求第一章 緒論了解：化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容理解：“化工熱力學(xué)”與“物理化學(xué)”的主要區(qū)別掌握：化工熱力學(xué)的研究方法有經(jīng)典熱力學(xué)方法和分子熱力學(xué)方法。第二章 流體的p-V-T關(guān)系了解：（1）維里方程的幾種形式（2）維里系數(shù)的物理意義（3）多參數(shù)狀態(tài)方程（4）Lydersen 三參數(shù)壓縮因子圖（5）液體的PVT關(guān)系理解：（1）RK方程的迭代形式及應(yīng)用（2）對比態(tài)原理（3）氣體混合物的虛擬臨界參數(shù)掌握：（1

10、）偏心因子（2）三參數(shù)壓縮因子圖（3）Pitzer 普遍化壓縮因子圖（4）普遍化第二維里系數(shù) （5）液體的純經(jīng)驗的PVT關(guān)系 （6）Kay規(guī)則重難點：（1）立方型狀態(tài)方程的普遍特點及計算（2）三參數(shù)壓縮因子圖（3）氣體混合物的第二維里系數(shù)及應(yīng)用（4）R-K方程的混合規(guī)則第三章 純流體的熱力學(xué)性質(zhì)通過本章學(xué)習(xí)，掌握各熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系，進(jìn)而學(xué)會計算一個實際過程的焓變和熵變，并學(xué)會一些熱力學(xué)性質(zhì)圖表的應(yīng)用。了解：（1）Helmholtz方程（2）敞開系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程（3）Maxwell關(guān)系式（4）理想氣體焓變和熵變計算（次重點）（5）理想氣體焓和熵隨溫度、壓力的變化關(guān)系式理解：（1）封閉系統(tǒng)熱力

11、學(xué)基本方程（2）麥克斯韋關(guān)系式的用途（3）剩余性質(zhì)的概念（重點）（4）利用維里方程計算剩余性質(zhì)掌握：（1）剩余焓、剩余熵與P、V、T的關(guān)系式（2）對于一個實際過程，設(shè)計焓變和熵變的計算途徑（3）利用狀態(tài)方程計算焓變和熵變（重點）（4）利用R-K方程計算剩余性質(zhì)（5）利用普遍化關(guān)聯(lián)式計算焓變和熵變（重點）（6）利用普遍化第二維里系數(shù)計算剩余焓和剩余熵（7）利用Pitzer三參數(shù)焓熵圖計算剩余焓和剩余熵（8）蒸發(fā)焓與蒸發(fā)熵（重點）（9）T-S圖的形狀和構(gòu)成（10）T-S圖的制作及使用：（11）水蒸氣表的構(gòu)成及使用第四章 均相混合物熱力學(xué)性質(zhì)通過本章學(xué)習(xí)，能理解流體混合物的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)，正確理解和

12、使用混合物中組元的逸度與活度的概念，為相平衡的計算打下基礎(chǔ)。了解：（1）變組成系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程（2）偏摩爾量的定義及提出的意義（3）理想混合物的定義（4）理想混合物的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)（5）逸度與逸度系數(shù)的概念（重點）（6）逸度系數(shù)與PVT的關(guān)系式（7）活度的定義（8）活度系數(shù)（9）正規(guī)混合物的概念及方程適用條件（10）無熱混合物的概念及方程適用條件（11）半經(jīng)驗型活度系數(shù)方程（重點）理解：（1）化學(xué)勢（位）的概念（2）混合性質(zhì)的概念（重點） （3）混合性質(zhì)與偏摩爾量的關(guān)系（4）理想溶液及其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（重點）（5）利用R-K方程計算純物質(zhì)的逸度系數(shù)（6）利用普遍化的第二維里系數(shù)計算逸度系數(shù)（7）利

13、用三參數(shù)普遍化逸度系數(shù)圖計算逸度系數(shù)（8）溫度對逸度的影響（9）壓力對逸度的影響（11）活度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇（12）超額性質(zhì)的定義（13）局部組成的概念（14）基團(tuán)貢獻(xiàn)法掌握：（1）偏摩爾量的計算（重點）（2）作圖法計算偏摩爾量（3）二元截距法計算偏摩爾量（4）吉布斯杜亥姆方程（重點）（5）混合體積變化和混合焓變的計算（6）純液體逸度的計算式（7）Margulas方程的應(yīng)用及適用條件（8）Van Laar方程的應(yīng)用及適用條件（9）基于局部組成的活度系數(shù)方程（重點）（10）Wilson 方程（11）NRTL方程第五章 相平衡通過本章學(xué)習(xí)，能學(xué)會應(yīng)用化工熱力學(xué)的知識處理汽液平衡計算（主要是泡、露點

14、的計算），并能處理一些簡單的液液平衡問題。了解：（1）平衡判據(jù)（重點）（2）相對揮發(fā)度（3）相平衡常數(shù)（4）泡、露點的概念（5）汽液平衡相圖的類型、構(gòu)成等（6）高壓汽液平衡相圖的特點（7）“逆向”現(xiàn)象（8）汽液平衡一致性校驗的依據(jù)（重點）（9）液液平衡判據(jù)（重點） （10）各種二元及三元的液液平衡相圖（11）汽液液平衡（12）氣液平衡（13）固液平衡理解：（1）相平衡的五個判據(jù)（2）相律（重點）（3）高壓汽液平衡的幾個基本關(guān)系式（4）高壓相平衡計算（次重點）（5）二元液液平衡計算的基本關(guān)系式及簡單計算（6）三元液液平衡的計算（次重點） （7）三元液液平衡計算的基本關(guān)系式 掌握：（1）低壓下汽液

15、平衡的表達(dá)式及計算（2）中低壓下泡、露點計算（重點）（3）K值法（重點）（4）狀態(tài)方程法計算高壓汽液平衡（5）活度系數(shù)法計算高壓汽液平衡（6）K值法計算高壓汽液平衡第六章 化工過程能量分析通過本章學(xué)習(xí)，能夠了解熱力學(xué)分析中的基本概念及基本方法，會應(yīng)用熱力學(xué)第一定律等分析實際問題。了解：（1）穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律（2）熵與熵增原理（3）理想功的概念及定義 （4）損失功的概念（5）熱力學(xué)效率（重點）理解：（1）可逆軸功 （2）實際軸功（3）熵產(chǎn)生（4）熵流（5）能級（6）熱力學(xué)死態(tài)及有效能的概念（7）有效能與理想功的關(guān)系掌握：（1）穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式及簡化形式（2）軸功的計算（3

16、）熱量衡算（4）熵平衡方程式（5）物理有效能的概念（6）化學(xué)有效能的概念（7）有效能平衡方程式及有效能分析（重點）第七章 壓縮、膨脹、動力循環(huán)與制冷循環(huán)通過本章學(xué)習(xí)，了解基本的冷凍循環(huán)及深度冷凍循環(huán)，并能運用熱力學(xué)性質(zhì)圖表進(jìn)行簡單的冷凍計算。了解：（1）制冷循環(huán)的原理（重點）（2）逆卡諾循環(huán)制冷的循環(huán)過程（3）吸收式制冷循環(huán)（次重點） （4）吸收式制冷的循環(huán)途徑與實現(xiàn)制冷的原理（5）制冷工質(zhì)的選擇（次重點）（6）深度制冷的概念（次重點）（7）深度制冷的概念及用途 （8）林德循環(huán)的過程及實現(xiàn)深度制冷的原理（9）克勞特循環(huán)的過程及實現(xiàn)深度制冷的原理理解：（1）制冷能力、制冷系數(shù)等概念（2）蒸汽壓縮制冷循環(huán)（重點）（3）蒸汽壓縮制冷循環(huán)的途徑與實現(xiàn)制冷的原理掌握：應(yīng)用熱力學(xué)性質(zhì)圖表計算制冷問題第八章 物性數(shù)據(jù)的估算（選講）第九章 環(huán)境熱力學(xué)（選講）五、實驗教學(xué)內(nèi)容和基本要求（無）六、課外教學(xué)內(nèi)容和基本要求（無）七、有關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求1熟知考試大綱對課程提出的總要求和各章的知識點。2應(yīng)掌握各知識點要求達(dá)到的能力層次，并深刻理解對各知識點的考核目標(biāo)。3注意對考生應(yīng)