《化工熱力學(xué)》教學(xué)大綱.docx

1、化工熱力學(xué)課程教學(xué)大綱課程代碼：CHET30I8課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)主干課程授課對象：化學(xué)工程、化工工藝等專業(yè)開課學(xué)期：秋季學(xué) 分：3學(xué)分指定教材：在本大綱的建議教材第1至4中選定一、課程的性質(zhì)和目的化工熱力學(xué)是化學(xué)工程的重要分支和基礎(chǔ)學(xué)科，是化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科生的一 門重要的專業(yè)基礎(chǔ)主干課程?；崃W(xué)的原理和應(yīng)用知識，是從事化工過程的研究、開發(fā) 以及設(shè)計等方面工作必不可少的重要理論基礎(chǔ)，是一門理論性與工程應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程。 它不但為化工過程各環(huán)節(jié)提供了理論分析的依據(jù)，而且提供了有效的計算方法，成為化學(xué)工 程學(xué)的重要組成部分，是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生必須掌握的專業(yè)基礎(chǔ)?；崃W(xué)其主要任

2、務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生運用熱力學(xué)原理，結(jié)合反映系統(tǒng)特征的模型，分析 和解決化工過程中有關(guān)能量轉(zhuǎn)換、相變和化學(xué)變化的實際問題的能力，初步掌握化工過程設(shè) 計與研究中獲取物性數(shù)據(jù)，對化工過程進(jìn)行有關(guān)計算的方法。也為后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)和進(jìn)行 化工過程研究、開發(fā)與設(shè)計奠定必要的理論基礎(chǔ)。本課程應(yīng)在學(xué)生學(xué)完物理化學(xué)、化工原理課程，經(jīng)過工廠認(rèn)識實習(xí)，具備了化工過程與 設(shè)備的知識基礎(chǔ)上講授。二、課程教學(xué)內(nèi)容第一章緒論（2學(xué)時）1-1化工熱力學(xué)的定義和用途1-2化工熱力學(xué)研究內(nèi)容和特點1-3化工熱力學(xué)的局限性1-4為何學(xué)和如何學(xué)好化工熱力學(xué)1-5化工熱力學(xué)和其它化學(xué)工程分支學(xué)科間的關(guān)系要求理解和掌握：1、化工熱力學(xué)的用途；

3、2、化工熱力學(xué)研究內(nèi)容、特點和局限性、3、 化工熱力學(xué)和其它化學(xué)工程分支學(xué)科間的關(guān)系。第二章 流體的PVT關(guān)系（6學(xué)時）2-1純物質(zhì)的PVT關(guān)系2-2氣體的狀態(tài)方程2-3對比態(tài)原理及其應(yīng)用2-4真實氣體混合物的PVT關(guān)系一一混合規(guī)則2-5液體的P-V-T性質(zhì)要求熟練掌握：1、純物質(zhì)的二維相圖（P-V圖等）；2、維里方程和R-K方程及其應(yīng)用； 3、PVT關(guān)系的普遍化計算方法（包括：普遍化第二維里系數(shù)法和三參數(shù)普遍化壓縮因子圖 法）：4、混合規(guī)則第三章流體的熱力學(xué)性質(zhì)（8學(xué)時）3.0引言3. 1熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系3.2熱力學(xué)性質(zhì)的計算3.3逸度與逸度系數(shù)3.4兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表要求熟

4、練掌握：1、熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系式2、剩余性質(zhì)的計算（包括：普遍化第二維里 系數(shù)法、三參數(shù)普遍化法）；3、剩余性質(zhì)法計算和，； 4、學(xué)會工程上常用熱力學(xué)圖表 的使用；5、純流體的逸度和逸度系數(shù)的計算。第四章流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)（8學(xué)時）§4.1變組成體系熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系式與化學(xué)位§ 4. 2偏摩爾性質(zhì)§4.3混合物的逸度和逸度系數(shù)§ 4.4理想溶液和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)§4.5活度和活度系數(shù)§4.6混合過程性質(zhì)變化§4.7超額性質(zhì)§4.8活度系數(shù)與組成的關(guān)聯(lián)要求熟練掌握：1、溶液的偏摩爾性質(zhì)；2、氣體混合物中組分i的分逸度計算：

5、3、活 度的定義和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇；4、溶液混合過程性質(zhì)變化及理想混合物；5、活度系數(shù)的獲取 方法及主要的活度系數(shù)方程。第五章化工過程的能量分析（9學(xué)時）§ 5.1能量平衡方程§5.2熱功間的轉(zhuǎn)化§5.3炳函數(shù)§5.4理想功、損失功及熱力學(xué)效率§ 5. 5火用與火無§ 5. 6火用衡算及火用效率§5.7化工過程與系統(tǒng)的火用分析要求熟練掌握：1、流動過程、封閉系統(tǒng)的總能量衡算式；2、穩(wěn)流過程的能量衡算方 程的導(dǎo)出及其在輸送、換熱和壓縮（膨脹）過程的應(yīng)用；3、卡諾原理及卡諾熱機(jī)的熱效率;4、炳產(chǎn)生概念、端產(chǎn)生的計算和炳增原理；5、理

6、想功、損失功的計算；6、穩(wěn)流過程的火 用、熱火用的計算；7、實際過程（流體輸送過程、傳熱過程）的火用損失； 第六章蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)（6學(xué)時）6- 1蒸汽動力循環(huán)6- 2節(jié)流膨脹與作外功的絕熱膨脹6- 3制冷循環(huán)要求熟練掌握：1、分析計算朗肯循環(huán)及提高熱效率的措施；2、逆向卡諾循環(huán)及蒸汽 壓縮制冷循環(huán)；3、節(jié)流膨脹及絕熱作功膨脹制冷原理。第七章相平衡（8學(xué)時）7- 1相平衡的判據(jù)與相律7- 2汽液平衡的相圖7- 3汽液平衡的計算7-4液液平衡7-5氣液平衡要求熟練掌握：1、相平衡準(zhǔn)則3、汽-液平衡的計算。第八章化學(xué)反應(yīng)平衡（5學(xué)時）8- 1化學(xué)反應(yīng)平衡基礎(chǔ)8- 2平衡常數(shù)與平衡組成間的關(guān)系

7、8- 3工藝參數(shù)對化學(xué)平衡組成的影響8-4反應(yīng)系統(tǒng)的相律和Duhem理論8-5復(fù)雜體系的化學(xué)反應(yīng)平衡要求熟練掌握：1、反應(yīng)進(jìn)度的概念、反應(yīng)系統(tǒng)的相律；2、平衡常數(shù)的定義及計算：3、 溫度、壓力等工藝參數(shù)對化學(xué)平衡的影響；4、等溫、絕熱復(fù)雜體系化學(xué)平衡的計算方法。三、各章課時分配表章序號章內(nèi)容學(xué)時數(shù)第一章2第二章流體的PVT關(guān)系6第三章流體的熱力學(xué)性質(zhì)8第四章流體混合物的熱力學(xué)性質(zhì)8第五章化工過程的能量分析8第六章蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)6第七章相平衡8第八章化學(xué)反應(yīng)平衡6機(jī)動2總計54四、課程教學(xué)的基本要求本課的教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂講授，學(xué)生自學(xué)，習(xí)題討論課，習(xí)題，答疑，期末考試。通過 上述基本教學(xué)

8、步驟，要求學(xué)生從熱力學(xué)第一、第二定律出發(fā)，掌握和了解化工過程中各種能 量的相互轉(zhuǎn)化和有效利用、掌握和了解物質(zhì)狀態(tài)變化與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系以及物理或化學(xué) 變化過程達(dá)到平衡的理論極限、條件或狀態(tài)。并能正確運用熱力學(xué)原理分析和解決化工生產(chǎn) 中有關(guān)能量轉(zhuǎn)換、相變和化學(xué)變化的實際問題的能力，初步掌握化學(xué)過程設(shè)計與研究中獲取 物性數(shù)據(jù)，對化工過程進(jìn)行有關(guān)計算的方法。也為后繼專業(yè)課的學(xué)習(xí)和進(jìn)行化工過程研究、 開發(fā)與設(shè)計奠定必要的理論基礎(chǔ)。本課程學(xué)時數(shù)為54學(xué)時，采用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)。采用平時成績與考試成績相結(jié)合 的考核方法，學(xué)生在完成作業(yè)、課堂討論等學(xué)習(xí)內(nèi)容后，獲得參加考試資格，考試方式為半 閉卷考試（可

9、帶入考試前任課教師規(guī)定準(zhǔn)備的相關(guān)資料）。五、課程的重點和難點1緒論重點：明確化工熱力學(xué)的主要任務(wù) 難點：認(rèn)識化工熱力學(xué)的重要作用 2流體的PVT關(guān)系重點：PR方程，以偏心因子為第三參數(shù)的普遍化法。難點：P-V圖、P-T圖上點線面的關(guān)系，各種狀態(tài)方程的特點，對比態(tài)原理的理解。3流體的熱力學(xué)性質(zhì)重點：剩余性質(zhì)的概念與計算 難點：根據(jù)實際需要選擇合適的計算方法 4溶液的熱力學(xué)性質(zhì)重點：利用偏摩爾性質(zhì)的定義和Gibbs-Duhem方程推導(dǎo)偏摩爾性質(zhì)與混合物性質(zhì)間的關(guān)系。 逸度系數(shù)的計算。難點：利用互聯(lián)網(wǎng)資源查找熱力學(xué)數(shù)據(jù)。查找和學(xué)會互聯(lián)網(wǎng)上計算熱力學(xué)性質(zhì)的免費軟件, 分析計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。5化工過程的

10、能量分析重點：穩(wěn)定流動體系能最平衡方程中各項意義，計算基準(zhǔn)及其在工程上的應(yīng)用。 難點：正確理解熱力學(xué)第二定律。6蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)重點：正確理解制冷原理，理解同樣的制冷原理可用于制冷和供熱。難點：蒸汽動力循環(huán)和制冷循環(huán)在T-S圖和P-H圖上的表示。7相平衡和化學(xué)平衡重點：中低壓下汽液平衡的計算難點：相平衡計算六、建議教材及教學(xué)參考書1 陳鐘秀、顧飛燕，化工熱力學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2001（第2版）。2 朱自強(qiáng)，吳有庭著，化工熱力學(xué)（第三版），化學(xué)工業(yè)出版社，20103 陳新志等著，化工熱力學(xué)（第三版），化學(xué)工業(yè)出版社，20094 馬沛生，李永紅主編，化工熱力學(xué)（通用型）第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，20095 化工熱力學(xué)導(dǎo)論,原著 J. M. Smith, and H. C. Van Ness, Introduction ChemicalEngineering Thermodynamics,