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衾孟
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1 化学反应工程教学大纲课程编号 : 课程性质 : 必修课程名称 : 化学反应工程学时 / 学分 : 48/3 英文名称 : Chemical Reaction Engineering 化学反应工程朱炳辰化学工业出版社选用教材 : 化学反应工程原理张濂等华东理工大学出版社先修课程 : 物理化学化工原理高等数学考核方式 : 闭卷笔试大纲执笔人 : XXXX 大纲审核人 : XXXX 适用专业 : 化学工程与工艺及相近专业一教学目标通过本课程的理论教学和实验训练, 使学生具备下列能力 : 1 能够运用数学物理物化和化工原理知识表达反应工程问题, 建立反应器和传递过程的数学模型, 并正确求解 2 能运用反应工程的思维方法, 判断反应器变量对评价指标的影响, 提出优化的解决方案 3 能够针对反应过程的特性, 确定反应器选型和操作条件, 进行工业反应器的设计优化 4 能设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验, 分析实验结果, 验证或拟合模型参数, 获取有效结论 5 能应用专业软件模拟和解决反应器设计和操作的问题, 了解模拟计算的原理及其局限性二课程目标与毕业要求的对应关系 1 工程知识毕业要求指标点课程目标 1 能将数学自然科学工程基础和专业知识运用到复杂化工问题的恰当表述中 ; 2 能针对一个系统或过程建立合适的数学模型, 并利用恰当的边界条件求解 1 能识别和判断复杂化工问题的关键环节和参数教学目标 1 2 问题分析 3 设计 / 开发解决方案 2 能认识到解决问题有多种方案可选择 4 能正确表达一个工程问题的解决方案 3 能够通过建模进行工艺计算和设备设计计算 4 能够集成单元过程进行工艺流程设计, 对流程设计方案进行优选, 体现创新意识教学目标 2 教学目标 3 1

2 4 研究 2 能够基于专业理论, 根据对象特征, 选择研究路线, 设计可行的实验方案 4 能正确采集整理实验数据, 对实验结果进行关联, 建模分析和解释, 获取合理有效的结论 5 使用现代工具 2 能正确选用专业模拟软件, 对化工过程进行模拟和优化, 理解其局限性教学目标 4 教学目标 5 二教学基本内容第一章 : 绪论介绍反应工程的研究对象, 研究目的和研究方法第二章 : 化学反应动力学与理想化学反应器 ( 支撑课程目标 1 2) 1 反应过程的技术指标转化率收率与选择性的定义, 化学反应速率的表示方式及相互关系, 反应速率的温度效应和活化能的意义, 及反应速率的浓度效应和级数的意义 2 可逆反应平行反应和串联反应的动力学特征, 掌握复杂反应系统反应组分的速率选择性和收率的模型计算方法 3 等温间歇反应器的计算模型, 及反应时间反应器体积的计算方法 4 管式平推流反应器的计算模型, 平推流反应器的停留时间空时和空速的概念及其应用要求学生 : 能根据化学反应的类型能正确地选择反应器的操作方式加料方式原料浓度及温度和温度序列第三章 : 连续流动反应器中的返混 ( 支撑课程目标 3 4 5) 1 全混流反应器的特征及计算方法定态下全混流反应器的数学模型, 定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算方法 2 循环反应器的特征及计算方法返混的概念起因返混造成的后果, 返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施返混与物料停留时间分布的关系, 停留时间分布的意义及其数学表达式, 及停留时间分布的测定方法 3 活塞流和全混流停留时间分布表达式轴向扩散模型多釜串联模型的建模方法和模型参数的确定方法要求学生 : 理解流体的微观混合与宏观混合及其对反应结果的影响, 会设计实验测定物料的停留时间分布能根据化学反应的不同类型能正确地选择反应器的组合方式加料方式原料浓度及操作温度第四章 : 非均相反应过程的质量传递 ( 支撑课程目标 1 2 4) 1 非均相反应过程的拟均相化处理方法, 多相反应过程的分析方法反应本征动力学颗粒动力学和床层动力学的概念及其实验测定方法 2

3 2 内外扩散阻力对多相催化反应速率选择性的影响扩散对表观反应级数及表观活化能的影响及其与相应本征反应级数和本征活化能之间的关系 3 等温多孔催化剂上反应扩散微分方程的建立和边界条件的确定及其求解方法, 内外效率因子的概念及一级反应内外效率因子的计算要求学生 : 理解内外扩散阻力对多相催化反应速率选择性的影响会正确选用实验设备, 设计实验方案测定反应本征动力学和宏观动力学数据, 建立动力学模型第五章 : 热量传递与反应器热稳定性 ( 支撑课程目标 2 4) 1 强放热反应的临界着火温度和临界熄火温度的概念, 及催化剂着火的条件绝热固定床反应器管式固定床反应器热稳定条件管式固定床反应器最大允许管径和最大允许温差局部稳定性和定态稳定性关系 2 催化剂颗粒尺度放热强弱的判据和管式反应器放热强弱的标志 3 催化剂颗粒管式固定床反应器全混流反应器热稳定性条件和多态特性, 全混流反应器的可控性要求学生 : 理解内外扩散阻力对多相催化反应速率选择性的影响会正确选用实验设备, 设计实验方案测定反应本征动力学和宏观动力学数据, 建立动力学模型第六章 : 工业反应器类型及设计开发 ( 支撑课程目标 3 5) 1 工业反应器的分类与基本特征 2 管式反应器搅拌反应器固定床反应器和流化床反应器的结构特征 3 各类工业反应器的开发设计方法, 反应器设计开发案例分析要求学生 : 了解各类工业反应器的特征, 能运用专业模拟软件进行管式反应器搅拌反应器固定床反应器的设计计算三建议教学进度 1. 绪论学时数 2 2. 化学反应动力学与理想化学反应器学时数连续流动反应器中的返混学时数非均相反应过程的质量传递学时数热量传递与反应器热稳定性学时数 8 6. 工业反应器基本类型及开发学时数 6 课内外时间约为 1:1.0~1.5 四教学方法 3

4 1. 阐述基本原理, 理论联系实际, 培养学生创新能力 2. 采用多媒体课件电子备课和传统教学相结合进行教学 3. 通过案例分析, 强调反应工程理论思维方法建立和应用 4. 理论教学与实验训练相结合, 强化学生工程观点的建立和工程分析能力的培养五考核方式闭卷笔试, 小设计平时成绩六成绩评定方法笔试成绩 60%, 小设计 20%, 平时成绩 20%( 含作业实验 ) 笔试相关小设计报告平时作业相关内容试题占分占分比例 % 占分比例 % 课程分目标达成评价方法比例 % 课程目标分目标达成度 ={0.6x( 分目标试课程目标课程目标课程目标课程目标题平均 / 分目标试题总分 )+0.2x ( 小设计分目标平均成绩 / 分目标总分 ) +0.2 x ( 分目标平时成绩 )}/ 分目标总分 ) 七教学参考书 1 工业反应过程的开发方法陈敏恒, 袁渭康, 华东化工学院出版社 2. 反应工程李绍芬主编化学工业出版社 3. 化学反应工程陈甘棠主编化学工业出版社 4. Chemical Reaction Engineering O.levenspil,John wiley & Sons,Inc.2nd.ed. 4

5 八评分标准评分标准课程教学目标优良中 / 及格不及格 1 能够运用数学物理物化和化工原理知识表达反应工程问题, 建立反应器和传递过程的数学模型, 并掌握求解方法能够准确的运用所学知识表达反应工程问题, 系统地掌握各类反应过程和传递过程数学模型的建构方法, 并正确求解能够合理的运用所学知识表达反应工程问题, 掌握各类反应过程和传递过程数学模型的建构方法, 并求解方法基本正确能够运用所学知识表达反应工程问题, 基本掌握反应过程和传递过程数学模型的建构和求解方法, 但不够准确表达反应工程问题出现基本概念错误, 部分了解反应过程和传递过程数学模型的建构和求解方法, 但不会合理运用 2 能运用反应工程的思维方法, 判断反应器变量对评价指标的影响, 提出优化的解决方案能灵活运用反应工程的思维方法, 准确识别反应过程的关键参数, 分析判断反应器变量对评价指标的影响, 提出优化的解决方案能运用反应工程的思维方法, 识别反应过程的关键参数, 能够分析判断反应器变量对结果的影响, 提出合理的解决方案具有反应工程的思维方法, 能识别反应过程的关键参数, 根据要求分析判断反应器变量对结果的影响, 但不够准确, 能提出的解决方案, 但存在缺陷未很好掌握反应工程的思维方法, 对反应过程的分析不着要领, 能够说明反应器变量对评价指标的影响, 但存在概念错误, 不能提出解决方案 5

6 3 能够针对反应过程的特性, 确定反应器选型和操作条件, 进行工业反应器的设计优化能够按照设计要求, 分析反应过程的特性, 合理确定反应器选型和操作条件, 独立开展工业反应器的设计和优化能够按照设计要求, 分析反应过程的特性, 较合理地确定反应器选型和操作条件, 能在教师指导下开展工业反应器的设计, 提出优化建议能够理解设计要求, 分析反应过程的特性, 确定反应器选型和操作条件, 能在教师指导下完成工业反应器的设计, 提出优化建议, 但比较浅显不能准确理解设计要求, 对反应过程的特性分析不着要领, 反应器选型和操作条件的确定依据不足, 对工业反应器的设计和优化的方法不当 4 能设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验, 分析实验结果, 验证或拟合模型参数, 获取有效结论能独立设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验, 正确采集实验数据, 合理分析实验结果, 拟合模型参数, 建立数学模型, 获取有效结论能设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验, 按照要求采集实验数据, 分析实验结果, 拟合模型参数, 建立数学模型, 获取合理结论能在教师指导下设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验 ; 能采集实验数据, 但数据不完整 ; 能分析实验结果形成实验结论, 但合理性存在问题未掌握设计并实施与化学反应工程相关的热模或冷模实验的方法, 或实验数据采集不够合理, 实验结果缺乏分析, 未正确拟合模型参数 5 能应用专业软件模拟和解决反应器设计和操作的问题, 了解模拟计算的原理及其局限性能正确选择和使用专业软件, 独立开展反应器设计计算和反应器操作条件的模拟优化, 掌握模拟计算的原理, 理解其局限性能在指导下正确选择和使用专业软件进行反应器设计计算和反应器操作条件的模拟优化, 掌握模拟计算的原理, 理解其局限性能在指导下选择和使用专业软件进行反应器设计计算和反应器操作条件的模拟优化, 了解模拟计算的原理及其局限性, 但独立使用软件的能力不足在反应器设计计算和反应器操作条件的设计优化中没有使用专业软件的意识和能力, 对专业软件的模拟计算的原理及其局限性不够理解 6

考试时间课程名称级人数考试地点机械工程 17 级卓越 1 30 D-386 机械工程 17 级卓越 2 30 D-386 自动化 17 级 1 30 D-3108 自动化 17 级 2 30 D-3108 电子信息工程 17 级 1 32 C-170 电子信息工程 17 级 2 32 C-242

考试时间课程名称级人数考试地点机械工程 17 级卓越 1 30 D-386 机械工程 17 级卓越 2 30 D-386 自动化 17 级 1 30 D-3108 自动化 17 级 2 30 D-3108 电子信息工程 17 级 1 32 C-170 电子信息工程 17 级 2 32 C-242 考试时间课程名称级人数考试地点纺织工程 17 级 1 26 D-282 纺织工程 17 级 2 28 D-282 纺织工程 17 级 3 29 D-284 纺织工程 17 级 4 29 D-284 纺织工程 17 级 5 28 D-286 纺织工程 17 级 6 26 D-286 高分子材料与工程 17 级 1 31 C-142 非织造材料与工程 17 级 1 24 D-2108 纺织工程 17