化工热力学知识点

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2.基本概念和知识点:两相系统的热力学性质,热力学性质图表。
3.能力要求:了解热力学性质图、表的制作原理,会使用热力学性质图或表进行计算。
第四章均相混合物热力学性质
本章学习目的与要求:
理解化学位的概念,掌握变组成体系的热力学基本方程;理解偏摩尔性质的概念,掌握偏摩尔性质的热力学关系、Gibbs-Duhem方程及计算方法;理解混合过程性质变化的概念,掌握混合过程性质变化的计算方法;理解逸度和逸度系数的概念,掌握纯物质逸度系数的计算方法,了解混合物组元逸度系数和液体逸度的计算方法;理解理想溶液和标准态的概念,掌握理想溶液混合性质变化的计算方法;理解活度、活度系数和标准态、超额性质的概念,掌握超额Gibbs自由能的计算方法;了解正规溶液模型和局部组成型方程,掌握Wohl型方程和Wilson方程的计算方法。
(2)陈新志,蔡振云,胡望明.《化工热力学》第二版,北京:化学工业出版社,2005.8
(3)施云海.《化工热力学学习指导及模拟试题集萃》,上海:华东理工大学出版社,2007.3
(4)陈新志,蔡振云,夏薇.《化工热力学习题精解》,北京:科学出版社,2002
(5)童景山.《化工热力学》,北京:清华大学出版社,1995
第一节热力学第一定律
1.主要内容:封闭系统的热力学第一定律,稳流系统的热力学第一定律及其应用。
2.基本概念和知识点:能量守恒的基本式,封闭系统和稳流系统的热力学第一定律及其应用。
3.能力要求:掌握不同体系的能量平衡式,并能进行有关计算。
第二节热力学第二定律
1.主要内容:熵与熵增原理,熵产生与熵平衡式。
第五节理想溶液
1.主要内容:理想溶液,理想溶液的混合性质变化。
2.基本概念和知识点:理想溶液和标准态,理想溶液的混合性质变化。
3.能力要求:理解理想溶液和标准态的概念,掌握理想溶液混合性质变化的计算方法。
第六节活度和活度系数
1.主要内容:活度和活度系数,活度系数标准态的选择,超额性质。
2.基本概念和知识点:活度和活度系数,活度系数标准态的选择,超额性质。
3.能力要求:理解混合过程性质变化的概念,掌握混合过程性质变化的计算方法。
第四节逸度和逸度系数
1.主要内容:逸度和逸度系数的定义,逸度和逸度系数的计算。
2.基本概念和知识点:逸度和逸度系数,逸度和逸度系数的计算。
3.能力要求:理解逸度和逸度系数的概念,掌握纯物质逸度系数的计算方法,了解混合物组元逸度系数和液体逸度的计算方法。
3.能力要求:掌握采用状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。
第三节对比态原理及其应用
1.主要内容:三参数对比态原理,普遍化状态方程。
2.基本概念和知识点:对比态原理,以ω作为第三参数的对比态原理,普遍化第二维里系数。
3.能力要求:了解对比态原理,掌握用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法。
第四节真实气体混合物的PVT关系
源自文库第三节蒸气动力循环
1.主要内容:Rankine循环及其热效率,蒸汽参数对热效率的影响,Rankine循环的改进。
2.基本概念和知识点:Rankine循环及其热效率,蒸汽参数对热效率的影响,Rankine循环的改进。
3.能力要求:了解蒸气动力循环的基本过程,掌握Rankine循环的热力学分析方法。
第四节*制冷循环
2.基本概念和知识点:相平衡判据,相律。
3.能力要求:理解相平衡判据和相律。
第二节互溶系统的汽液平衡关系式
1.主要内容:状态方程法,活度系数法。
2.基本概念和知识点:状态方程法,活度系数法。
3.能力要求:掌握用活度系数法表示的汽液平衡计算通式。
第三节中低压下汽液平衡
1.主要内容:中、低压下二元汽液平衡相图,中、低压下泡点和露点的计算,低压下汽液平衡的计算。
第四节有效能
1.主要内容:有效能,稳流过程有效能计算,有效能损失,有效能效率。
2.基本概念和知识点:有效能,稳流过程中物理有效能的计算,有效能损失,有效能效率。
3.能力要求:理解有效能和有效能效率等的概念,掌握有效能和有效能效率的计算。
第五节化工过程能量分析及合理用能
1.主要内容:能量衡算法,理想功与损耗功法,有效能衡算法。
第一节气体的压缩
1.主要内容:等温压缩,绝热压缩,多变压缩。
2.基本概念和知识点:等温压缩,绝热压缩,多变压缩。
3.能力要求:了解气体的压缩过程,掌握压缩功的计算方法。
第二节膨胀过程
1.主要内容:节流膨胀,绝热做功膨胀。
2.基本概念和知识点:节流膨胀,绝热做功膨胀。
3.能力要求:理解膨胀过程,掌握膨胀过程中功的计算方法。
一、课程简介
化工热力学是化学工程学科的一个重要分支,是化工类专业学生必修的基础技术课程。
化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理、定理及其应用,是解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡计算、能量的有效利用等实际问题的。
二、教学目的
培养学生运用热力学定律和有关理论知识,初步掌握化学工程设计与研究中获取物性数据;对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法,以及对化工过程进行热力学分析的基本能力,为后续专业课的学习及参加实际工作奠定基础。
六、执行大纲使用说明
1.根据学科发展,可适当调整相关内容。
2.教学方法
本课程主要采用课堂讲授、自学和作业的方式授课。本课程的主要教学环节如下:
(1)课堂讲授:讲授是本课的重要教学环节,是主要的教学方式之一,采用讲授和自学、PPT课件和板书相结合的方式进行教学。课后,学生可以上网浏览该课程网站进行自主学习。
2.基本概念和知识点:等温汽液平衡数据,等压汽液平衡数据。
3.能力要求:掌握汽液平衡数据的热力学一致性检验的方法。
第六章化工过程能量分析
本章学习目的与要求:
掌握不同体系的能量平衡式,并能进行有关计算;理解热力学第二定律的定性表述方式,掌握用熵增原理及熵平衡式进行分析和计算的方法;理解理想功、损耗功与热力学效率的概念,掌握理想功、损耗功与热力学效率的计算方法;理解有效能和有效能效率等的概念,掌握有效能和有效能效率的计算;了解能量衡算法、理想功与损耗功法、有效能衡算法在过程热力学分析中的应用。
2.基本概念和知识点:能量衡算法,理想功与损耗功法,有效能衡算法。
3.能力要求:了解能量衡算法、理想功与损耗功法、有效能衡算法在过程热力学分析中的应用。
第七章压缩、膨胀、蒸气动力循环与制冷循环
本章学习目的与要求:
了解气体的压缩过程,掌握压缩功的计算方法;理解膨胀过程,掌握膨胀过程中功的计算方法;了解蒸气动力循环的基本过程,掌握Rankine循环的热力学分析方法;了解制冷循环过程。
2.基本概念和知识点:中、低压下泡点和露点的计算,低压下汽液平衡的计算,烃类系统的K值法和闪蒸计算。
3.能力要求:了解中、低压下二元汽液平衡相图,理解中、低压下泡点和露点的计算过程,掌握低压下汽液平衡的计算方法,了解烃类系统的K值法和闪蒸计算的方法。
第四节汽液平衡数据的热力学一致性检验
1.主要内容:积分检验法。
化工过程能量分析
12
第七章
*压缩、膨胀、蒸气动力循环与制冷循环
4
此章节内容可适当调整
总学时
教学46学时;机动2学时
共48学时
五、选用教材及参考书目
1.选用教材及参考书目
马沛生主编的《化工热力学》,第1版北京:化学工业出版社,2005. 6
(1)朱自强,徐汛.《化工热力学》第二版,北京:化学工业出版社,1991 .6
四、教学内容
第一章绪论
本章学习目的与要求:
了解化工热力学的发展简史、主要内容及研究方法。
第二章流体的P-V-T关系
本章学习目的与要求:
了解纯物质PVT的有关相图中点、线、面的物理意义,掌握临界点的物理意义及其数学特征;理解理想气体的基本概念和数学表达方法,掌握采用状态方程式计算纯物质PVT性质的方法;了解对比态原理,掌握用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法;了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。
1.主要内容:理想制冷循环,蒸气压缩制冷循环。
2.基本概念和知识点:理想制冷循环,蒸气压缩制冷循环。
3.能力要求:了解制冷循环过程。
建议教学时间分配表
章节
内容
学时数
备注
理论部分
第一章
绪论
1
第二章
流体的P-V-T关系
5
第三章
纯物质(流体)的热力学性质
6
第四章
均相混合物热力学性质
10
第五章
相平衡
8
第六章
第一节纯物质的PVT关系
1.主要内容:P-V相图,流体。
2.基本概念和知识点:临界点。
3.能力要求:掌握临界点的物理意义及其数学特征。
第二节气体的状态方程式
1.主要内容:理想气体状态方程,维里方程,R-K方程。
2.基本概念和知识点:理想气体的数学表达方法,维里方程,van der Waals方程,R-K方程。
2.基本概念和知识点:偏摩尔性质,偏摩尔性质的热力学关系,偏摩尔性质的计算,Gibbs-Duhem方程。
3.能力要求:理解偏摩尔性质的概念,掌握偏摩尔性质的热力学关系、Gibbs-Duhem方程及计算方法。
第三节混合过程性质变化
1.主要内容:混合过程性质变化,混合过程的焓变化。
2.基本概念和知识点:混合过程性质变化,混合过程的焓变化。
3.能力要求:理解活度、活度系数和标准态、超额性质的概念,掌握超额Gibbs自由能的计算方法。
第七节活度系数模型
1.主要内容:正规溶液模型,Wohl型方程,局部组成型方程。
2.基本概念和知识点:正规溶液,Wohl型方程,Wilson方程。
3.能力要求:了解正规溶液模型和局部组成型方程,掌握Wohl型方程和Wilson方程的计算方法。
2.基本概念和知识点:热容,剩余性质,真实气体焓变与熵变的计算,蒸发焓与蒸发熵。
3.能力要求:理解热容和剩余性质的概念,了解蒸发焓与蒸发熵的计算方法,掌握用状态方程和三参数对比态原理计算焓变与熵变的方法。
第三节纯物质两相系统的热力学性质及热力学图表
1.主要内容:两相系统的热力学性质,热力学性质图表。
第一节热力学性质间的关系
1.主要内容:热力学基本方程,Maxwell关系式。
2.基本概念和知识点:热力学基本方程,Maxwell关系式及应用。
3.能力要求:理解Maxwell关系式,掌握热力学性质间的基本关系式和用P-V-T推算其他热力学性质的关系式。
第二节焓变与熵变的计算
1.主要内容:热容,理想气体的H、S随T、P的变化,真实气体的H、S随T、P的变化,真实气体焓变与熵变的计算。
三、教学要求
化工热力学是在基本热力学关系基础上,重点讨论能量关系和组成关系。本课程学习需要具备一定背景知识,如高等数学和物理化学等方面的基础知识。采用灵活的课程教学方法,使学生能正确理解基本概念,熟练掌握各种基本公式的应用领域及应用技巧,掌握化学工程设计与研究中求取物性数据与平衡数据的各种方法。以课堂讲解、自学和作业等多种方式进行。
第一节变组成体系的热力学关系
1.主要内容:变组成体系的热力学关系式。
2.基本概念和知识点:均相敞开系统的热力学基本关系式,化学位。
3.能力要求:理解化学位的概念,掌握均相敞开系统的热力学基本关系式。
第二节偏摩尔性质
1.主要内容:偏摩尔性质,偏摩尔性质的热力学关系,偏摩尔性质的计算,Gibbs-Duhem方程。
2.基本概念和知识点:熵与熵增原理,熵产生与熵平衡式。
3.能力要求:理解热力学第二定律的定性表述方式,掌握用熵增原理及熵平衡式进行分析和计算的方法。
第三节理想功、损耗功与热力学效率
1.主要内容:理想功,损耗功,热力学效率。
2.基本概念和知识点:理想功,损耗功,热力学效率。
3.能力要求:理解理想功、损耗功与热力学效率的概念,掌握理想功、损耗功与热力学效率的计算方法。
第五章相平衡
本章学习目的与要求:
理解相平衡判据和相律;掌握用活度系数法表示的汽液平衡计算通式;了解中、低压下二元汽液平衡相图,理解中、低压下泡点和露点的计算过程,掌握低压下汽液平衡的计算方法;了解烃类系统的K值法和闪蒸计算的方法;掌握汽液平衡数据的热力学一致性检验的方法。
第一节相平衡基础
1.主要内容:相平衡判据,相律。
1.主要内容:混合规则,气体混合物的虚拟临界参数,气体混合物的第二维里系数。
2.基本概念和知识点:气体混合物的虚拟临界参数,气体混合物的第二维里系数。
3.能力要求:了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。
第三章纯物质(流体)的热力学性质
本章学习目的与要求:
理解Maxwell关系式,掌握热力学性质间的基本关系式和用P-V-T推算其他热力学性质的关系式;理解热容和剩余性质的概念,了解蒸发焓与蒸发熵的计算方法,掌握用状态方程和三参数对应态原理计算焓变与熵变的方法;了解热力学性质图、表的制作原理,会使用热力学性质图或表进行计算。
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