【免费下载】《化工热力学》课程教学大纲

《化工热力学》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：化工热力学课程英文名称：Chemical Engineering Thermodynamics课程编号：06131050课程类型：学科基础课总学时：54学分：3适用专业：化学工程与工艺先修课程：物理化学、化工原理开课院系：化工与制药学院二、课程的性质与任务化工热力学是化学工程学的一个重要分支，是化工类专业必修的专业基础课程。

它是化工过程研究、开发与设计的理论基础，是一门理论性与应用性均较强的课程。

该门课系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。

它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。

设置本课程，为了使考生能够掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；能利用化工热力学的方法对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。

三、课程教学基本要求通过本课程学习，要求1．正确理解化工热力学的有关基本概念和理论；2．理解各个概念之间的联系和应用；3．掌握化工热力学的基本计算方法；4．能理论联系实际，灵活分析和解决实际化工生产和设计中的有关问题。

四、理论教学内容和基本要求教学内容第一章绪论1.1 热力学发展简史1.2 化工热力学的主要研究内容1.3 化工热力学的研究方法及其发展1.4 化工热力学在化工中的重要性第二章流体的p-V-T关系2.1 纯物质的p –V –T关系2.2 气体的状态方程2.2.1理想气体状态2.2.2 维里方程2.2.3 立方型状态方程2.2.4 多参数状态方程2.3 对应态原理及其应用2.3.1 对比态原理2.3.2 三参数对应态原理2.3.3 普遍化状态方程2.4 真实气体混合物的p-V-T关系2.4.1 混合规则2.4.2气体混合物的虚拟临界性质2.4.2 气体混合的第二维里系数2.4.3 混合物的状态方程2.5液体的p –V -T关系2.5.1 饱和液体体积2.5.2 压缩液体（过冷液体）体积2.5.3 液体混合物的p –V -T关系第三章纯流体的热力学性质3.1 热力学性质间的关系3.1.1 热力学基本方程3.1.2 Maxwell关系式3.2焓变与熵变的计算3.2.1 热容3.2.2 理想气体的H、S、随T、p的变化3.2.3 真实气体的H、S随T、p的变化3.2.4 真实气体的焓变、熵变的计算3.2.5 蒸发焓与蒸发熵3.3 纯物质两相系统的热力学性质及热力学图表3.3.1 两相系统的热力学性质3.3.2 热力学性质图表第四章均相混合物热力学性质4.1变组成系统的热力学关系4.2 偏摩尔性质4.2.1 偏摩尔性质的引入及定义4.2.2 偏摩尔性质的热力学关系4.2.3 偏摩尔性质的计算4.2.4 Gibbs-Duhm方程4.3 混合过程性质变化4.3.1 混合过程性质变化4.3.2 混合过程的焓变化4.4 逸度和逸度系数4.4.1 逸度和逸度系数的定义4.4.2 混合物的逸度与其组元逸度之间的关系4.4.3 温度和压力对逸度的影响4.4.4 逸度和逸度系数的计算4.4.5 液体的逸度4.5 理想混合物4.5.1 理想混合物的提出4.5.2 理想混合物的混合性质变化4.6 活度和活度系数4.6.1 活度和活度系数4.6.2 活度系数标准态的选择4.6.3 超额性质4.7 活度系数模型4.7.1 正规溶液模型4.7.2 Whol型方程4.7.3 Redlish-Kister经验式4.7.4 无热溶液模型4.7.5 局部组成型方程第五章相平衡5.1 相平衡基础5.1.1 平衡判据5.1.2 相律5.2 互溶系统的汽液平衡关系式5.2.1 状态方程法5.2.2 活度系数法5.2.3 方法比较5.3 中低压下汽液平衡5.3.1中低压下二元汽液平衡相图5.3.2中低压下泡点、露点计算5.3.3 低压下汽液平衡的计算5.3.2 烃类的K值法和闪蒸计算5.4 高压下汽液平衡5.4.1 高压下汽液平衡相图5.4.2 高压下汽液平衡计算5.5 汽液平衡热力学一致性检验5.5.1 积分检验法（面积检验法）5.5.2 微分检验法（点检验法）5.6 平衡与稳定性5.7 其他类型的相平衡5.7.1 液液平衡5.7.2 汽液液平衡5.7.3 气液平衡5.7.4 固液平衡5.7.5 汽固平衡和超临界流体在固体（或液体）中的溶解度第六章化工过程能量分析6.1 热力学第一定律－能量转化与守恒方程6.1.1 能量的种类6.1.2 热力学第一定律－能量守恒的基本式6.1.3 封闭系统的热力学第一定律6.1.4 稳流系统的热力学第一定律及其应用6.2 热力学第二定律6.2.1 熵与熵增原理6.2.2 熵产生和熵平衡6.2.3 热机与能量品位6.3 理想功、损失功和热力学效率6.3.1 理想功6.3.2 损失功6.3.3 热力学效率6.4 有效能6.4.1 有效能定义6.4.2 稳流过程有效能计算6.4.3 不可逆过程的有效能损失6.4.4 有效能效率6.4 化工过程能量分析及合理用能第七章压缩、膨胀、动力循环与制冷循环7.1 气体的压缩7.2 膨胀过程7.2.1 节流膨胀7.2.2 绝热作功膨胀7.3 蒸汽动力循环7.3.1 Rankine循环及其热效率7.3.2 蒸汽参数对热效率的影响7.3.3 Rankine循环的改进7.4 制冷循环7.4.1 理想制冷循环7.4.2 蒸汽压缩制冷循环7.4.3 吸收式制冷循环7.4.4 喷射式制冷循环7.4.5 热泵及其应用7.4.6 深冷循环与气体液化7.5 制冷剂的选择第八章物性数据的估算（选讲）第九章环境热力学（选讲）基本要求第一章绪论了解：化工热力学的主要内容理解：“化工热力学”与“物理化学”的主要区别掌握：化工热力学的研究方法有经典热力学方法和分子热力学方法。

《化工热力学》课程教学大纲课程名称：化工热力学课程编码：18000036学时：48学时学分：3学分开课学期：第5学期课程类别：专业课课程性质：专业必修课适用专业：化工工艺先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、工程力学一、课程的性质、目的与任务《化工热力学》是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业基础课，也是该专业的主干课程。

热力学是一门研究能量、物质和它们之间相互作用规律的科学。

在化工生产以及化工过程的开发设计中有重要的意义。

该门课系统地介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法。

它以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。

它不但成为化工过程各环节进行理论分析的依据，而且提供了有效的计算方法，成为化学工程学的重要组成部分，是化学工程与工艺专业学生必须掌握的专业基础知识。

其主要任务是培养学生运用热力学原理分析和解决化工生产中有关能量转换、相变和化学变化的实际问题的能力，初步掌握化学过程设计与研究中获取物性数据，对化工过程进行有关计算的方法。

通过本课程的学习，使学生获得巩固的专业理论基础知识，并培养和提高学生从事专业生产管理，设计开发和科学研究工作的理论分析能力。

二、基本要求通过本课程的学习，应使学生掌握化工热力学的基本概念、理论和专业知识；能利用化工热力学的原理和模型对化工中涉及到的化学反应平衡原理、相平衡原理等进行分析和研究；能利用化工热力学的方法，对化工中涉及的物系的热力学性质和其它化工物性进行关联和推算；并学会利用化工热力学的基本理论对化工中能量进行分析等。

根据大纲要求，选用陈钟秀、顾飞燕和胡望明主编，化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材。

因为该教材与大纲要求基本适应。

化工热力学是一门理论性较强的课程，在教学方法上应以课堂讲授为主，对理论的讲授应注重学生对基本概念的理解，在理解的基础上明确重点公式的推导过程，及适用条件；并结合生产生活实例，培养学生分析、解决问题的能力。

《化工热力学》课程教学大纲一、大纲说明课程名称:化工热力学课程名称（英文）：Thermodynamics of chemical engineering适用专业：化学工程与工艺课程性质：专业必修课程总学时：54 其中理论课学时: 54 实验课学时:0学分：3先修课程：物理化学，化工原理二、本课程的地位、性质和任务本课程是化学工程学的重要组成部分，是化工过程研究、开发和设计的理论基础。

本课程是在学生学过物理化学，完成化工厂生产实习，并具备化工过程和设备的知识基础上讲授。

本课程任务是以热力学第一、二定律为基础，研究化工过程各种能量的相互转化及其有效利用，培养学生节约能源、合理利用能源的观点；研究各种物理和化学变化过程中达到平衡的理论极限、条件和状态，为分离过程、化学反应过程提供相平衡和化学平衡数据；使学生掌握热力学性质数据的获取方法，培养学生树立工程观点，养成实事求是、科学严谨的工作作风，提高理论联系实际的工程实践能力；为学习后续课程及毕业后参加实际工作奠定基础。

三、教学内容、教学要求第一章绪论（2学时）教学内容1.化工热力学研究范围和研究方法。

2.化工热力学在化学工业上应用。

3.名词和定义。

教学要求了解：化工热力学及其在化工中应用。

理解：化工热力学研究对象。

掌握：化工热力学研究的特点。

重点与难点重点：化工热力学研究的特点。

难点：通过大量举例使学生深刻认识化工热力学的重要作用。

第二章流体的 PVT 关系（6学时）教学内容1.纯流体PVT关系；P-V 图、P-T 图。

2.真实流体状态方程：维里方程、范德华方程、Redlich-Kwong 方程。

3.状态方程的选用。

4.对比态原理：对比态原理、偏心因子概念。

5.多组分流体的PVT关系。

教学要求了解：流体PVT关系,它是热力学性质的基础。

理解: PVT是可直接测量性质。

掌握: 其它热力学性质由PVT数据计算得到。

重点与难点重点：R-K 方程。

要求学生对此有清楚的了解，掌握其计算方法。

《化工热力学》课程教学大纲授课专业:化学工程与工艺学时数：72学分数：4一、课程的性质和目的本课程是在物理化学等先修课的基础上讲解的，本课程应在学生学过物理化学，经过工厂认识实习，并具备化工过程与设备的知识基础上讲授。

《化工热力学》是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业基础课,也是该专业的主干课程。

热力学是一门研究能量、物质和它们之间相互作用规律的科学。

在化工生产以及化工过程的开发设计中有重要的意义,它不但成为化工过程各环节进行理论分析的依据,而且提供了有效的计算方法,成为化学工程学的重要组成部分,是化学工程与工艺专业学生必须掌握的专业基础知识，其主要任务是培养学生运用热力学原理分析和解决化工生产过程中有关能量转换、相变和化学变化的实际问题的能力，初步掌握化学过程设计与研究中获取物性数据，对化工过程进行有关计算的方法，也为后继专业课的学习和进行化工过程研究、开发与设计奠定必要的理论基础。

本课程是双语教学，可引导化工工艺类各专业学生在学习了大学英语和专业英语的基础上，能以较快速度阅读、理解并掌握英语原著的精神，培养以英语做习题、回答问题与进行讨论的能力，进一步提高学生对英语的读、听和写的能力，熟悉科技英语的表达方式，有利于今后与国际同行的交流。

二、课程教学内容第一章绪论(10学时)主要内容：1、了解化工热力学的范围，化工热力学是如何形成一门专门的学科的，化工工程师要用化工热力学的知识去解决什么问题。

2、弄清一些基本概念(温度、力、能量、功……)的来历和定义，特别是质量与重量，重量与压力，热、功、能的相互关系和相互转换重点：化工热力学的一些基本概念难点：重量(力)与质量的区别，单位的转换，影响测温正确性的因素第二章：第一定律及其它基本概念(10学时)主要内容：1.证明功与热可互相转换的焦耳实验热与内能能量的不同形式(位能、动能、内能、化学能)基于能量守恒的热力学第一定律热容与比热2.封闭系统与稳定流动过程状态函数与焓第一定律的两种表达式3.热力学状态独立变量与相律4.平衡的概念可逆过程及其必须的条件重点：封闭系统与稳定流动过程第一定律表达；状态函数与焓难点：稳定流动过程第一定律；能量的可利用程度或品质高低的衡量第三章：纯流体的容量性质(12学时)主要内容：1.纯物质的PVT性质维里方程理想气体及其状态方程压缩因子2.维里方程的应用第二、第三维里系数二项与三项截项式应用范围3.立方型状态方程及其应用4.普遍化关系重点：理想气体与实际气体的差别，P-V-T相图及其相图上的重要概念，理想气体状态方程、维里方程截项式与三次状态方程的不同应用范围难点：均相混合物性质的计算，纯物质的临界点的数学特征约束状态方程常数的方法。

《化工热力学》教学大纲Chemica1EngineeringThermodynamics一、课程基本信息学时：48学分：3.0考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30%中文简介：化工热力学是化学工程学的重要分支之一，与化学反应工程、分离工程关系密切，它是化工过程研究、开发和设计的理论基础。

它是将热力学理论和化学现象相结合，用热力学的定律、原理、方法来研究物质的热性质、化学过程及物理变化实现的可能性、方向性及进行限度等问题。

课程的重点在于能量和组成的计算，主要包括P-V-T关系、逸度、活度、相平衡，并且还有部分工程热力学的内容，如热机原理、制冷原理及其相关计算等。

二、教学目的与要求化工热力学的原理和应用知识是从事化工过程研究、开发以及设计等方面工作必不可少的重要理论基础，是一门理论性与工程应用性均较强的课程。

化工热力学就是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，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、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。

本课程的任务是概括、深化热力学的基本定律和有关的理论知识，研究化工过程中各种能量的相互转化和有效利用，研究各种物理化学变化过程达到平衡的理论极限、条件或状态，从而使学生获得巩固的专业理论基础知识，培养和提高学生从事化工生产、设计和科学研究工作的理论分析能力。

三、教学方法与手段1、突出重点，把教师讲授与课堂讨论相结合。

2、精讲多练,把现代教育技术（PPt课件或CA1课件）与传统黑板板书相结合。

四、教学内容及目标重点与难点：节流效应，等牖膨胀效应；Rankine循环过程及其热效率的计算;Rankine循环过程改进。

衡量学习是否达到目标的标准：熟悉蒸汽动力循环中能力利用与消耗的计算；独立完成课后习题7-17、19、20O五、推荐教材和教学参考资源1.冯新,宣爱国凋彩荣.化工热力学（第一版）.北京：化学工业出版社，2010.2.张乃文,陈嘉宾,于志家.化工热力学.大连：大连理工大学出版社，2006.3.陈钟秀,顾飞燕,胡望明.化工热力学（第二版）.北京：化学工业出版社，2001.4.陈志新,蔡振云,胡望明.化工热力学.北京：化学工业出版社，2001.5.朱自强,徐讯.化工热力学（第二版）.北京：化学工业出版社，1991.。