《化工热力学》课程标准

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1、化工热力学课程标准英文名称：Chemical Engineering Thermodynamics 课程编号：409032040适用专业：应用化学 本科 学分数：2一、课程性质所属一级学科化学工程，二级学科化学工程基础学科。化工热力学是应用化学专业的重要专业方向课程。该课程包括化工基础理论，热力学案例分析、化工节能创新等化工技能，是化工类专业教学体系和人才培养体系中比较重要的专业课。先修课程为高等数学 、 物理化学 、 化工原理等。二、课程理念1、该课程是化学工程的精髓化工热力学课程属于工学学科门类下化学工程学科，是化工过程研究、开发和设计的理论基础，在科研和生产领域具有不可缺少的地位。它是从

2、化学工程的角度，分析并给出化工过程经历的实质性变化，在原理和计算方法上指导各种化工过程的进行和优化。该课程是应用化学专业的重要专业方向课程，是化学工程的精髓，是所有单元操作的基础，是化工原理 、 反应工程 、 化工分离过程等课程的基础和指导。该课程在化学化工类人才培养中起着重要的承前启后、由基础到专业的桥梁作用，是化工类人才持续深造和研究开发必须打好的知识功底。2、理论与工程应用相结合，培养学生的工程与开发能力该课程定位为工程学科专业方向课，故在培养学生科学素质的同时，始终强调工程能力的培养，将化工热力学理论，模型与工程应用融为一体，旨在培养学生能够应用和建立热力学模型解决化学工程和工艺开发中

3、的问题。3、砸实热力学知识，培养学生扎实的学习能力和创造能力该课程是以化工热力学、工程热力学和统计热力学为学科基础，以计算机及其技术为工具，培养学生从热力学角度分析解决现代化工技术的复杂工程问题。为了培养创新型高素质人才，既要给学生以干粮扎实的热力学知识，又要给学生以猎枪获取和创造知识的能力。4、重视过程与动态评价采用平时表现与考试成绩相结合的评价理念。学生在完成课后作业、课堂讨论、口试等内容和环节后，获得参加考试资格。知识和能力之间应树立一种内在联系，多看重教学过程中学生的参与程度和提高程度，不把期末考试作为教学评价的唯一标准，坚持“过程评价 ”和“动态评价”。三、课程目标总目标：通过介绍化

4、工热力学的起源、现状和发展，使学生了解热力学在化工过程中的主要实际应用；引导学生构建化工热力学课程的知识网络，使学生掌握化工热力学的基本概念和基本原理，利用化工热力学的方法对化工中物系的热力学性质和其它化工物性进行关联及推算，利用化工热力学的原理和模型进行化工过程能量、相平衡分析和研究；训练学生理论联系实际的思维，使学生具备利用热力学知识分析解决化工领域中有关实际问题的初步能力，形成基本知识扎实、应用能力突出的专业素养。分目标：内容单元 知识目标 能力目标 文化素质目标第一章绪论了解热力学的发展简史，化工热力学的主要研究内容和研究方法，化工热使学生了解化工热力学的发展方向是从分子水平考虑问开阔

5、学生专业视野，培养与不同领域对话和沟通的力学与其他学科的联系。 题，培养其热力学学习的科学思维能力。素质。第二章流体的 p-V-T 关系了解纯物质的二维相图。掌握维里方程和 R-K 方程及其应用，p-V-T 关系的普遍化计算方法（普遍化第二维里系数法和普遍化压缩因子法） ，气体混合物的混合规则。了解液体 p-V-T 关系。通过本章学习，掌握使用状态方程和对比态原理研究流体 p-V-T 关系的方法，具备较强的计算流体 p-V-T 性质的能力，以及初步的计算机编程思路。授课中强调基础知识的重要性，使学生明白“不积跬步无以至千里” ，不能忽视知识的逐步积累。第三章纯流体的热力学性质理解热力学性质间的

6、关系。掌握热力学性质间的计算，逸度与逸度系数的计算。了解两相系统的热力学性质及图表，热力学性质计算的最新进展。通过本章学习，掌握各热力学性质间的关系，进而学会计算一个实际过程的焓变和熵变，并学会一些热力学性质图表的应用。使学生通过化工热力学特有的严密演绎，锻炼逻辑思维和中国自古以来缺少的演绎能力。第四章溶液的热力学性质掌握变组成体系热力学性质间的关系，混合物的逸度与逸度系数的计算，活度与活度系数的计算，活度系数与组成关联的几种常见模型。理解偏摩尔性质，理想溶液和标准态的概念，超额性质和混合过程性质变化的概念。掌握逸度、活度系数的计算方法。能够运用热力学原理来描述化工和能源等工业生产中多组分混合

7、物体系组成对性质的影响。培养学生不断扩展知识面、增强独立思考的能力。能运用化工热力学的方法对物系的各类性质进行关联和推算。第五章化工过程的能量分析了解能量平衡方程，功热间的转化，熵函数的概念。理解理想功、损失功及热力学效率的应用。掌握有效能及其计算，化工过程与系统的有效能分析能运用热力学的第一、第二定律，利用理想功、有效能等概念对化工中能量的转换、传递和使用进行热力学分析，揭示出能量利用的薄弱环节。使学生有根植于心底的“合理利用能源和资源”概念。第六章蒸汽动力循环与制冷循环掌握蒸汽动力循环，节流膨胀与对外作功的绝热膨胀和制冷循环的原理，计算。掌握动力循环和制冷循环的工作原理和能量转化步骤，能对

8、这两类循环进行热力学分析。结合中国节能减排大环境，使学生了解节能研究新进展，增强其节能意识。第七章相平衡了解平衡的判据，汽液平衡的相图。掌握汽液平衡的计算。了解液液平衡，气液平衡。应用化工热力学的知识处理汽液平衡计算（主要是泡、露点的计算） 。相平衡计算需要将平衡准则与表达混合物系统特征的模型结合才能完成。要求学生抓住主要矛盾，合理简化平衡准则，综合运用所学知识解决问题。四、课程内容本课程的主要知识体系以教师讲授为主，学生自学为辅。注重理论联系实际，反映最新的研究成果。课程内容的选定围绕化学化工类应用型人才培养，在课程目标指导下因材施教、注重实效。拓展性内容知识单元 基础性内容 提高性内容深度

9、拓展 宽度拓展第一章 化工热力学的内容 热力学的发展简史 化工热力学与 学科之间互有联系，绪论 化工热力学的研究方法 其他学科的联系树立大化工观念。第二章流体的 p-V-T 关系纯物质的 p-V-T 关系气体的状态方程对比态原理及其应用真实气体混合物 pVT 关系液体的 p-V-T 性质 状态方程混合规则的发展状态方程的发展展示学者孜孜不倦、学无止境的精神态度。第三章纯流体的热力学性质热力学性质间的关系热力学性质间的计算逸度与逸度系数两相系统的热力学性质及图表热力学性质计算的最新进展热力学特有的严密演绎，锻炼学生逻辑思维和演绎能力。第四章溶液的热力学性质变组成体系热力学性质间关系偏摩尔性质混合

10、物的逸度与逸度系数活度与活度系数理想溶液和标准态超额性质混合过程性质变化活度系数与组成关联的几种常见模型培养学生不断扩展知识面、增强独立思考的能力。第五章化工过程的能量分析能量平衡方程功热间的转化熵函数理想功、损失功及热力学效率有效能及其计算过程的不可逆性和有效能损失有效能衡算方程及有效能效率化工过程与系统的有效能分析使学生有“合理利用能源和资源”概念和热力学分析能力。第六章蒸汽动力循环与制冷循环Rankine 循环及其热效率节流膨胀与对外作功绝热膨胀单级蒸汽压缩制冷循环Rankine 循环的改进多级蒸汽压缩制冷吸收式制冷节能研究最新进展结合中国节能减排大环境，增强学生其节能意识。第七章相平衡

11、平衡的判据汽液平衡的相图汽液平衡的计算液液平衡气液平衡多元体系的相图及其应用抓住主要矛盾，合理简化平衡准则，综合运用所学知识解决问题。五、课程实施1、课时安排本课程理论教学 32 课时。学时安排章节总学时 理论讲授学时 讨论教学学时第一章 绪论 1 1 0第二章 流体的 p-V-T 关系 5 4 1第三章 纯流体的热力学性质 4 4 0第四章 溶液的热力学性质 8 7 1第五章 化工过程的能量分析 4 4 0第六章 蒸汽动力循环与制冷循环 4 4 0第七章 相平衡 6 4 22、教学建议化工热力学课程采用多媒体教学。利用新的教育媒体，丰富的表现形式，给教学提供良好的平台。同时结合传统教学形式，

12、在黑板上展示重要结论的推导过程，更能使师生在讨论、分析问题上加强沟通和联系。通过多种教学方法和手段的结合，以保证并提高教学质量。课堂教学环境中，教师采用启发式教学，尽量选取与生产实际联系紧密的案例。在教学内容上，以突出重点，精讲多练为原则。习题与案例是理论联系实际的最直接体现，是巩固工程观点的重要途径。习题的选择，一要加强题目的思想性，帮助学生加深对基本教学内容的理解；二是加强题目的真实性，强调工程应用，力求反映化工生产的真实情景。3、学业考核与评定考核内容：知识单元 了解 理解 掌握第一章绪论化工热力学的基本术语，研究内容和方法。第二章流体的 p-V-T 关系多参数状态方程在化工过程中的应用

13、。液体的 p-V-T 性质。纯物质的 p-V-T 相图及相图上的重要概念。对比态原理的概念。R-K 方程、SRK 方程及 P-R 方程等立方型状态方程的应用。维里方程及其应用。偏心因子和三参数普遍化状态方程的应用。气体混合物的混合规则和状态方程。第三章纯流体的热力学性质压焓图、温熵图以及 p-V-T 相图之间的相互对应关系。Maxwell 关系式。剩余性质的概念。纯流体逸度与逸度系数的概念。用热力学性质间的基本方程和 p-V-T 推算其他热力学性质间的关系。应用剩余性质、状态方程计算焓变和熵变的方法。纯物质逸度系数的计算方法。第四章溶液的热力学性质偏摩尔性质、化学位、逸度与逸度系数、活度及活度

14、系数、理想溶液及标准态概念。混合过程性质变化、超额性质。正规溶液模型和局部组成型方程、Wohl 型方程和 Wilson 方程。变组成体系的热力学基本方程。Gibbs-Duhem 方程。混合物组元逸度系数和液体逸度的计算方法。活度系数的计算，与组成的关联式。第五章化工过程的能量分析用熵增原理及熵平衡式进行分析和计算的方法。有效能衡算法在过程热力学分析中的应用。热力学第二定律的定性表述方式。有效能、有效能效率概念。不同体系的能量平衡式，并能进行有关计算，及其在实际中的应用。理想功、损耗功与热力学效率的计算方法。理想功、损失功与热力学效率的概念。第六章蒸汽动力循环与制冷循环深冷循环。合理利用能源的意

15、义和途径。蒸汽动力循环、制冷循环的基本过程。Rankine 循环的改进。吸收式制冷循环。将热力学第一定律应用于动力循环和制冷循环中，进行热量、制冷量、功耗和循环效率的热力学分析和计算方法。第七章 汽液平衡的二元体系的 相平衡的判据。 汽液平衡计算的原理和基本步骤。相平衡 p-T 图，p-x-y 图以及 T-x-y 图。汽液平衡数据的热力学一致性检验的原理。考核标准：采用平时成绩与考试成绩相结合的考核方法，学生在完成作业、课堂讨论等学习内容后，获得参加考试资格。期末总成绩中，平时成绩占 30%（作业：15%，出勤：15%） ，考试成绩占 70%。由于化工热力学的理论性较强，有众多的公式，难以记忆

16、。如果采取闭卷考试的形式，学生要花费很多的时间和精力去记忆公式，难免让学生本末倒置，顾此失彼。而考试的目的在于使学生对教学内容有全面的理解，突出重点和实用性，因此采用了开卷考试，学生可带入考试前规定准备的资料。期末考试的试卷题型包括选择题、填空题、简答题、计算题等。命题的原则是：基础知识一般要占60%左右，灵活性的题目要占 20%左右，有一定难度的题目要占 20%左右。六、教材建设选用及参考书目教材陈钟秀，顾飞燕，胡望明.化工热力学M.北京：化学工业出版社， 2009.参考书胡英.近代化工热力学应用研究的新进展M.上海：上海科学技术文献出版社， 1994.马沛生等.化工热力学（通用型）M.北京：化学工业出版社， 2005.-