反應(yīng)工程 教學(xué)大綱

PAGE56學(xué)時，3.5分一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)在化學(xué)工程與工藝專業(yè)的課程體系中，反應(yīng)工程，分離工程，傳遞過程原理，化工熱力學(xué)，化學(xué)工藝及化工系統(tǒng)工程是主要的專業(yè)基礎(chǔ)課。其中，反應(yīng)工程是一門綜合性和理論性都很強的課程，是化工類專業(yè)中僅有的幾門講授質(zhì)變過程原理的課程之一，同時也是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心課程。其綜合性體現(xiàn)在課程內(nèi)容涉及到化工熱力學(xué)、傳遞過程原理、數(shù)學(xué)及化工系統(tǒng)工程等方面的知識；理論性則表現(xiàn)為對反應(yīng)、傳遞和混合過程的宏觀及微觀行為的模型化描述。根據(jù)“厚基礎(chǔ)，寬專業(yè)”的教學(xué)指導(dǎo)方針，本科生反應(yīng)工程的授課內(nèi)容應(yīng)以傳授基礎(chǔ)理論和對具有代表性的反應(yīng)過程的工程分析為重點。課程內(nèi)容既要注重體現(xiàn)反應(yīng)工程的理論性和系統(tǒng)性，又要結(jié)合本科生的實際水平和應(yīng)達(dá)到的知識層次，在講解基礎(chǔ)理論的同時，適當(dāng)?shù)匾暌恍W(xué)科發(fā)展方向上的新的增長點?；A(chǔ)理論要限定在反應(yīng)工程的主干上，即對反應(yīng)動力學(xué)和理想反應(yīng)器要做全面細(xì)致地介紹，具有代表性的反應(yīng)過程可選取均相反應(yīng)和氣固相催化反應(yīng)，并通過反應(yīng)器的流動模型確定建立在理想反應(yīng)器基礎(chǔ)之上的真實反應(yīng)器模型。二、教學(xué)基本要求通過學(xué)習(xí)反應(yīng)工程，希望化學(xué)工程和化學(xué)工藝專業(yè)方向的本科生掌握反應(yīng)器設(shè)計的基礎(chǔ)理論和反應(yīng)器操作的基本方法。反應(yīng)工程的前導(dǎo)課程有物理化學(xué)、化工熱力學(xué)、傳遞過程原理、高等數(shù)學(xué)和工程數(shù)學(xué)等。通過物理化學(xué)和化工熱力學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握流體的PVT關(guān)系，物理和化學(xué)反應(yīng)過程焓變及化學(xué)平衡的計算方法；通過傳遞過程原理的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握傳遞模型的建立方法，傳質(zhì)、傳熱系數(shù)的計算；通過高等數(shù)學(xué)和工程數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)，掌握微積分、常微分方程和概率論的基本內(nèi)容。課堂教學(xué)應(yīng)以講課為主；課后學(xué)習(xí)應(yīng)以自學(xué)為主，教師答疑為輔。答疑的方式可多種多樣，教室答疑、網(wǎng)上答疑并舉。輔助教學(xué)包括輔助課堂教學(xué)和輔助課后自學(xué)兩個方面?，F(xiàn)階段的多媒體在制作周期、內(nèi)容修改等方面仍不能滿足即興發(fā)揮的要求，因此，黑板是必不可少的。本校反應(yīng)工程課程已部分采用多媒體技術(shù)。每堂課后均留有習(xí)題，每章的習(xí)題數(shù)量在5~10題。反應(yīng)工程課程的考試歷來遵循教考分離的原則，批改試卷采用流水作業(yè)的方式進(jìn)行。期中考試后，還將組織了反應(yīng)工程課程競賽。2003年開始，反應(yīng)工程被指定為本校化學(xué)工程專業(yè)研究生入學(xué)的復(fù)試課程。三、教學(xué)內(nèi)容1、化學(xué)計量學(xué)反應(yīng)進(jìn)度、轉(zhuǎn)化率、收率和選擇性，化學(xué)計量關(guān)系，獨立反應(yīng)數(shù)。2、反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)均相反應(yīng)動力學(xué)，氣固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)及宏觀動力學(xué)。3、理想反應(yīng)器間歇反應(yīng)器，全混流反應(yīng)器，活塞流反應(yīng)器4、停留時間分布停留時間分布的實驗測定、定量描述及統(tǒng)計特征值，理想反應(yīng)器的停留時間分布。5、非理想流動模型和非理想反應(yīng)器設(shè)計離析流模型，多釜串聯(lián)模型，軸向分散模型，反應(yīng)器中流體的混合。6、氣固催化固定床反應(yīng)器設(shè)計固定床內(nèi)的傳遞現(xiàn)象，固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型及設(shè)計方法。7、反應(yīng)器的操作反應(yīng)器的等溫操作、絕熱操作、換熱操作，反應(yīng)器的恒容與變?nèi)?、間歇與連續(xù)操作，反應(yīng)器的定態(tài)操作和定態(tài)穩(wěn)定性。四、學(xué)時分配1.緒論1.1化學(xué)反應(yīng)工程11.2化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率11.3化學(xué)反應(yīng)器的類型0.51.4化學(xué)反應(yīng)器的操作方式0.51.5反應(yīng)器設(shè)計的基本方程0.51.6工業(yè)反應(yīng)器的放大0.5學(xué)時數(shù)42.反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)2.1化學(xué)反應(yīng)速率1.52.2反應(yīng)速率方程1.52.3溫度對反應(yīng)速率的影響12.4復(fù)合反應(yīng)1.52.5反應(yīng)速率方程的變換與積分1.52.6多相催化與吸附12.7多相催化反應(yīng)動力學(xué)12.8動力學(xué)參數(shù)的確定1學(xué)時數(shù)103.釜式反應(yīng)器3.1釜式反應(yīng)器的物料衡算式13.2等溫間歇釜式反應(yīng)器的計算（單一反應(yīng)）13.3等溫間歇釜式反應(yīng)器的計算（復(fù)合反應(yīng)）1.53.4連續(xù)釜式反應(yīng)器的反應(yīng)體積0.53.5連續(xù)釜式反應(yīng)器的串聯(lián)與并聯(lián)23.6釜式反應(yīng)器中復(fù)合反應(yīng)的收率與選擇性1.53.7半間歇釜式反應(yīng)器0.53.8變溫間歇釜式反應(yīng)器13.9連續(xù)釜式反應(yīng)器的定態(tài)操作1學(xué)時數(shù)104管式反應(yīng)器4.1活塞流假定0.54.2等溫管式反應(yīng)器設(shè)計1.54.3管式與釜式反應(yīng)器反應(yīng)體積的比較1.54.4循環(huán)反應(yīng)器0.54.5變溫管式反應(yīng)器24.6管式反應(yīng)器的最佳溫度序列1學(xué)時數(shù)75.停留時間分布與反應(yīng)器的流動模型5.1停留時間分布1.55.2停留時間分布的實驗測定15.3停留時間分布的統(tǒng)計特征值0.55.4理想反應(yīng)器的停留時間分布15.5非理想流動現(xiàn)象15.6非理想流動模型2.55.7非理想反應(yīng)器的計算15.8流動反應(yīng)器中流體的混合0.5學(xué)時數(shù)96多相系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)與傳遞現(xiàn)象6.1多相催化反應(yīng)過程步驟16.2流體與催化劑外表面間的傳質(zhì)與傳熱26.3氣體在多孔介質(zhì)中的擴散16.4多孔催化劑中的擴散與反應(yīng)2.56.5內(nèi)擴散對復(fù)合反應(yīng)選擇性的影響0.56.6多相催化反應(yīng)過程中擴散影響的判定16.7擴散干擾下的動力學(xué)假象1學(xué)時數(shù)97多相催化反應(yīng)器的設(shè)計與分析7.1固定床內(nèi)的傳遞現(xiàn)象