化工仿真及应用课程教学大纲

《化工仿真及应用实验》课程教学大纲课程编号：MA3120

课程名称：化工仿真及应用实验英文名称： Chemical Engineering Simulation

and application experiment

学分/学时：1/32 课程性质：必修

适用专业：应用化学建议开设学期： 6 学期

先修课程：化工基础开课单位：先进材料与纳米科技学院

一、课程的教学目标与任务

通过实验教学，使学生掌握化工实验的基本方法和测量技术及计算机在化学工程基础实

验教学中的应用；加深理解课堂理论教学内容，更重要的是培养学生的工程观念，对学生进

行实验方法、实验技能的训练；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，为将来从事科学

研究和解决工程实际问题打下良好的基础。

二、课程具体内容及基本要求

（一）精馏塔单元仿真实验（3学时）

1.基本要求

（1）了解精馏过程的工作流程、主体设备及其名称、各类测量仪表的作用；

（2）熟练掌握精馏过程的开车、停车、以及处理常见事故能力，培养操作精馏塔的基本技能；

（3）熟练掌握精馏过程的控制调节，使学生初步形成精馏过程的分析能力和岗位技能；

（4）掌握操作温度和压力对塔顶和塔底组分的影响。

2.重点、难点

重点：精馏过程的开车、停车、以及处理常见事故能力；精馏过程的分析能力

难点：精馏过程的分析能力

（二）气体混合物吸收解吸单元仿真实验（3学时）

1.基本要求

（1）熟悉吸收解吸过程的工作流程、主体设备及其名称、各类测量仪表的作用；

（2）熟练掌握吸收解吸过程的开车、停车、以及处理常见事故能力；

（3）熟练掌握吸收解吸过程的控制调节，培养操作吸收塔的基本技能；

（4）掌握温度和压强对吸收解吸过程的影响。

2.重点、难点

重点：吸收解吸过程的开车、停车、以及处理常见事故能力；吸收解吸过程的控制调节，

培养操作吸收塔的基本技能

难点：吸收解吸过程的开车、停车、以及处理常见事故能力

（三）合成氨工艺仿真实验（8学时）

1.基本要求

（1）通过使用合成氨生产仿真软件，进一步学习合成氨生产工艺原理与流程。

（2）熟悉工艺步骤与重要参数，了解计算机控制系统对大型化工生产过程的作用。

（3）通过操作计算机进行仿真实习，初步掌握生产中开停车，正常操作，事故处理等环节的内容，了解仿真与实际控制之间的关系，培养生产安全意识。

（4）通过实验学习，提高理论联系实际和严谨求实的工作作风，以及独立思考与综合解决问题的能力。

2.重点、难点

重点：合成氨生产中开车、停车、以及处理常见事故能力；仿真与实际控制之间的关系；合成氨生产中计算机控制系统对大型化工生产过程的作用

难点：合成氨生产过程中的开车、停车、以及处理常见事故能力

（四）计算机辅助设计塔板负荷性能图（4学时）

1.基本要求

（1）通过实验主要使学生掌握板式塔塔板主要结构尺寸的设计步骤，明确各参数之间的关系；

（2）通过编程计算出塔板的主要结构尺寸，并绘制出塔板负荷性能图；

（3）进行板面设计和塔板流体力学计算。

2.重点、难点

重点：通过编程计算出塔板的主要结构尺寸，并绘制出塔板负荷性能图

难点：板式塔塔板主要结构尺寸的设计步骤

（五）不可压缩流体稳态流动伯努利方程实验（3学时）

1.基本要求

（1）理解流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系；

（2）进一步掌握有压管流中，流动液体能量转换特性；

（3）掌握流速、流量、压强等动水力学水流要素的实际量测技能。

2.重点、难点

重点：有压管流中，流动液体能量转换特性

难点：流速、流量、压强等动水力学水流要素的实际量测技能

（六）流量计性能测定实验（3学时）

1.基本要求

（1）掌握流量计性能测试的一般实验方法；

（2）验证文丘里流量计的孔流系数与雷诺数的关系曲线；

（3）验证孔板流量计的孔流系数与雷诺数的关系曲线。

2.重点、难点

重点：掌握流量计性能测试的一般实验方法

难点：孔板流量计的孔流系数与雷诺数的关系曲线

（七）流体阻力测定实验（4学时）

1.基本要求

（1）识别组成管路的各种管件，并了解其作用；

（2）掌握光滑管的直管阻力和直管摩擦系数的测定原理和方法；

（3）了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律，测定Re-λ间的关系；

（4）测定阀门全开或半开时的局部阻力和局部阻力系数 。

2.重点、难点

重点：光滑管的直管阻力和直管摩擦系数的测定原理和方法；阀门全开或半开时的局部阻力和局部阻力系数测定方法

难点：光滑管的直管阻力和直管摩擦系数的测定原理和方法；阀门全开或半开时的局部阻力和局部阻力系数测定方法

（八）空气-水蒸气对流传热系数测定实验（4学时）

1.基本要求

（1）压力传感器、孔板流量计、温度传感器等的认识及使用；

（2）努塞尔数与雷诺数关系曲线测定实验；

（3）对流传热系数α测定实验；

（4）总传热系数K测定实验。

2.重点、难点

重点：努塞尔数与雷诺数关系曲线测定；对流传热系数α测定；总传热系数K测定

难点：对流传热系数α测定；总传热系数K测定

三、教学安排及方式

总学时 32学时，其中：讲授 0 学时，实验32 学时。

四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点

本课程通过本课程内容的学习，使学生掌握化工实验的基本方法和测量技术及计算机在化学工程基础实验教学中的应用；加深理解课堂理论教学内容，更重要的是培养学生的工程观念，对学生进行实验方法、实验技能的训练；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，为将来从事科学研究和解决工程实际问题打下良好的基础。

本课程各教学环节对人才培养目标的贡献点见下表。