《化學反應工程2》課程教學大綱

《化學反應工程2》教學大綱一、課程基本信息課程名稱化學反應工程Chemical?Reaction?Engineering課程編碼CHM121421020開課院部化學工程學院課程團隊（未設置）學分2.0課內學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時0適用專業(yè)應用化學授課語言中文先修課程物理化學（2-1）、化工原理（2-1）、化工原理（2-2）、物理化學（2-2）課程簡介（限選）化學反應工程是一門研究化學反應的工程問題的科學，研究利用化學反應動力學、熱力學，結合各種反應器內質量守恒、流動狀況、質量和熱量傳遞現象來設計和分析工業(yè)反應器。本課程是應用化學專業(yè)的選修課，通過課程學習，學生能夠達到以下教學目標：（1）學會由動力學實驗建立反應動力學方程的基本方法；（2）掌握等溫操作的間歇釜、全混流和平推流三種理想反應器設計計算方法。能進行單一反應的反應器篩選和計算，并對流動反應器的串并聯組合進行設計計算；（3）學會各種復合反應定性分析方法、掌握平行反應反應器的轉化率和收率定量計算方法；（4）掌握利用停留時間分布函數分析反應器內流動狀況，了解非理想流動反應器的相關數學模型，并掌握用多釜串聯模型進行非理想流動反應器的設計計算。ChemicalReactionEngineeringisconcernedwiththeengineeringaspectsofchemicalreactiononacommercialscale.Thegoalofthiscourseisforstudentstolearnanddevelopanunderstandingofhowreactionkinetics,materialbalance,thermodynamics,flowpatternsandmassandheattransfercanbeintegratedandusedtodesignandanalyzechemicalreactors.Thiscourseisdesignedasanelectivecourseforappliedchemistrydiscipline,andtaughtbilingually.Oncompletionofthestudy,studentsshouldbeableto:(1)Learnthemethodtodevelopthereactionrateequationbasedonkineticexperimentaldata；(2)Masterthedesignofthreeidealreactors,i.e.batchreactor,mixedflowreactorandplugflowreactor,andknowhowtodesignthereactorforsinglereactionsincludingsizecomparisonofsinglereactorsandcalculationofflowreactorsinseries/parallel;(3)Understandhowtoanalyzemultiplereactionsqualitatively,andlearnthemethodsofquantitativecalculationofparallelreactionstoobtaintheconversionandtheyieldofeachproduct;(4)LearntheuseofRTDtoanalyzeflowpatternsinreactors,understandtherelevantmathematicalmodelsofnon-idealflowreactors,andknowthecalculationofnon-idealflowreactorbasedontanks-in-seriesmodel.負責人大綱執(zhí)筆人，審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：學會由動力學實驗建立反應動力學方程的基本方法；掌握等溫操作的三種理想反應器設計計算方法。能進行單一反應的反應器篩選和計算，并對流動反應器的串并聯組合進行設計計算是2M2目標2：掌握復合反應的反應器分析和計算方法，掌握停留時間分布函數，能夠利用其進行反應器流動狀況的分析，了解非理想流動模型是三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)11第1章化學反應工程概述化學反應工程的基本任務；化學反應速率的定義及影響因素。////21.11.1化學反應工程的研究對象及任務化學反應工程的研究對象及任務；M11講授、討論1自學31.21.2化學反應器的分類化學反應的分類、反應器器的分類及特點M11講授、討論1課后作業(yè)、自學42第2章均相反應動力學反應速率定義、影響反應速率的因素、單一反應動力學方程建立的基本方法////52.12.1反應速率和反應動力學方程反應速率定義，阿侖尼烏斯方程，冪函數型式動力學方程，反應級數，速率常數M11講授、討論1自學62.22.2單一反應動力學方程建立積分法，微分法M11.5講授、討論1.5自學72.32.3等溫變容過程等溫變容過程分析，膨脹率M10.5講授、討論0.5作業(yè)/自學83第3章理想反應器三種理想反應器的內涵；三種理想反應器的設計方程及其計算方法////93.13.1反應器的物料平衡及能量平衡物平，能平，空時，空速M11講授、討論1自學103.23.2理想的間歇式反應器理想的間歇式反應器的內涵；物料平衡/設計方程M13講授、討論3自學113.33.3全混流反應器全混流反應器的物料平衡/設計方程，圖解表示M13講授、討論3自學123.43.4平推流反應器平推流反應器的物料平衡/設計方程；圖解表示，三種理想反應器的對比M13講授、討論3作業(yè)/自學134第4章單一反應的反應器設計單一反應的反應器評選方法；反應器的串并聯問題；流動反應器串聯的Levenspiel圖解法////144.14.1單一反應的反應器選擇單個平推流和全混流反應器的對比M21講授、討論1自學154.24.2流動反應器串并聯問題平推流反應器的串并聯；等體積的全混流反應器的串聯；反應器串聯的圖解法M23講授、討論3調研/自學165第5章復合反應的反應器設計復合反應介紹、串聯反應、平行反應產物分布定性分析、平行反應反應器的定量計算////175.15.1平行反應產物分布定性分析濃度、溫度影響及反應器選擇M22講授、討論2自學185.25.2平行反應的定量計算轉化率、收率、選擇性M22講授、討論2自學196第6章非理想流動及非理想流動反應器模型停留時間分布（RTD）含義、測定流體RTD/E函數、理想流動反應器的RTD、反應器的流動狀況診斷分析方法、利用多釜串聯模型進行非理想反應器的計算////206.16.1流體的停留時間分布流體的停留時間分布（RTD）；獲取E函數的實驗方法M22講授、討論2自學216.26.2反應器的流動狀況分析理想流動，非理想流動M23講授、討論3自學226.36.3非理想流動反應器模型軸向分散模型；多級混合流模型M24講授、討論4作業(yè)/自學四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每章布置1~2次作業(yè)，平均每次作業(yè)3道題以上。2.成績采用百分制，根據作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對化學反應工程基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力,題型主要有作圖、分析和計算題。50%2課堂表現課上隨機提問，結合講授內容考查學生對知識的掌握和綜合運用能力。10%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。3.主要考核學生對化學反應工程基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題，選擇題，簡答題、分析題、計算題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)50%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案90%以上正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案75%以上正確。C-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案60%以上正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂2M1課堂表現10%A-課上積極發(fā)言，能準確地回答問題，觀點正確。B-課上能夠主動發(fā)言，能基本準確地回答問題，并有較好的觀點。C-課上能夠主動發(fā)言，能回答問題但存在一定錯誤。D-課上發(fā)言少，問題回答困難3M1期末考試40%按試卷評分標準4M2平時作業(yè)50%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案90%以上正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案75%以上正確。C-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案60%以上正確。D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂5M2課堂表現10%A-課上積極發(fā)言，能準確地回答問題，觀點正確。B-課上能夠主動發(fā)言，能基本準確地回答問題，并有較好的觀點。C-課上能夠主動發(fā)言，能回答問題但存在一定錯誤。D-課上發(fā)言少，問題回答困難6M2期末考試40%按試卷評分標準評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-