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化学反应工程

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Overview

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一、课程简介

  反应工程是一门工程科学,是化学工程与技术学科的关键核心课程。它利用自然科学的基本原理,考察、解释和处理化学工程的实际问题。在分析比较的基础上,运用理论推演、结合工程实践,研究工业化学反应过程的宏观规律并建立数学模型,以应用于工程设计及放大,在化工、生物、环境、材料、制药、电子等领域发挥着重要的作用。

课程内容既要注重体现化学反应工程的理论性、系统性和完整性,又要结合学生的实际水平和应达到的知识层次,在讲解基础理论的同时,适当地引申一些学科发展方向上的新的增长点。

二、教学目标

  通过本课程的系统深入的学习,学生应牢固地掌握反应器设计的基础理论和反应器操作的基本方法。根据“重基础,宽专业”的教学指导方针,在授课过程中,以基本原理、基本概念、基本算法为主线,结合典型的化学反应工程实例分析,从而使学生学会并掌握针对化学反应工程问题的方程组或算法的构建,并借助现代化计算软件实现方程组或算法的数值解,进而培养和提升学生通过分析、计算并最终解决工程问题的能力。将工程与社会核心价值观、优秀传统文化和大国工匠精神等内容通过“立德树人”的“德、智、体、美、劳”全面贯穿课程教学全过程,实现“德技兼修”的课程培养目标,使学生成为“德才兼备”全面发展的人才。

  课程目标细分如下:

  课程目标1:用科学哲学范式:公理、假设、逻辑、检验,引领和管理学习。掌握系统体、化学反应速率、转化率、反应选择性、基元反应等与反应器分析及设计密切相关的基本概念或知识点。

  课程目标2:深刻理解各类理想反应器模型及非理想反应器模型,熟练掌握等温和非等温反应器的设计计算方法;

  课程目标3:理解多种反应器的组合问题和反应过程优化方法,学会构建复合反应过程的算法;掌握气固相催化反应器的设计,弄清宏观动力学与微观动力学问题;掌握反应器的非理想行为诊断与停留时间分布概念。

  课程目标4:掌握反应动力学数据的测定及数据处理方法,掌握常微分方程和积分的数值计算方法,学会一些常用计算软件(如Polymath, Matlab等)的使用,用于各类反应过程的设计计算。

三、课程目标与教学内容和方法的对应关系

  课程教学以课堂教学为主,以自学、课堂讨论、课后作业、团组大作业、学习笔记等多种教学方法为辅。

  课堂教学主要通过对反应工程的基本原理、过程建模和计算方法的讲授,并结合工程实际问题融入工程背景介绍,使同学们能理解反应工程的基本学习方法,提高学习的兴趣,初步了解反应工程的理论体系、思维方式和研究方法,初步掌握反应过程研究、反应器设计的有关基本知识。通过本课程方法论的学习,如数学模型方法、实验研究方法和数值计算方法等,使学生具备处理工程问题的能力。通过本课程知识系统的学习,培养学生运用所学知识解决工程问题的科学思维能力和创新思维能力,包括进行工程计算的能力、运用技术经济观点分析和解决工程实际问题的能力。通过课程专业学习与思政结合,把培育和践行社会主义核心价值观落实到经济发展实践和工程应用中。




Syllabus

  • 【基础篇】-第一章 绪论
    • 1.1 绪论
  • 【基础篇】-第二章 摩尔衡算
    • 2.1 通用摩尔衡算方程
    • 2.2 理想反应器
  • 【基础篇】-第三章 稳态等温反应器
    • 3.1 转化率与设计方程
    • 3.2 反应器设计方程的应用
    • 3.3.1 转化率和化学计量学
    • 3.3.2 间歇系统和流动系统
    • 3.4.1 反应器的设计步骤
    • 3.4.2 间歇反应器和流动反应器
    • 3.5.1 复合反应定义及关键参数
    • 3.5.2 复杂反应的求解
  • 【基础篇】-第四章 稳态非等温反应器
    • 4.1 能量衡算与非等温流动反应器
    • 4.2 平衡转化率
  • 【基础篇】-第五章 催化和催化反应
    • 5.1 催化反应步骤
    • 5.2 反应速率方程
    • 5.3 外扩散
    • 5.4 内扩散
  • 【基础篇】-第六章 非理想反应器
    • 6.1.1 停留时间分布函数的测定方法
    • 6.1.2 理想反应器的停留时间分布
    • 6.2.1 离散模型
    • 6.2.2 多釜串联模型
  • 【进阶篇】-第一章 绪论
    • 1.1 绪论
  • 【进阶篇】-第二章 超重力反应技术
    • 2.1 超重力反应技术(1)
    • 2.2 超重力反应技术(2)
    • 2.3 超重力反应技术(3)
  • 【进阶篇】-第三章 微反应技术
    • 3.1 微反应技术概述
    • 3.2 微设备的制造
    • 3.3 微尺度流动与混合、分散
    • 3.4 微尺度传递性能
    • 3.5 微反应技术的应用
  • 【进阶篇】-第四章 规整结构催化剂及反应技术
    • 4.1 概述
    • 4.2 规整结构催化剂及反应技术(2)
    • 4.3 规整结构催化剂及反应技术(3)
    • 4.4 规整结构催化剂及反应技术(4)
  • 【进阶篇】-第五章 反应与分离耦合技术
    • 5.1 反应与分离耦合技术(1)
    • 5.2 反应与分离耦合技术 (2)
    • 5.3 反应与分离耦合技术(3)
  • 【进阶篇】-第六章 射流反应技术
    • 6.1 射流基本概念
    • 6.2 射流反应器流体力学特性
    • 6.3 射流反应器的应用案例
  • 【进阶篇】-第七章 微波反应技术
    • 7.1 微波反应技术概述
    • 7.2 微波反应装置
    • 7.3 微波强化作用
    • 7.4 微波反应技术应用
  • 参考教材
    • 课程课件
      • 课程作业
        • 进阶篇讨论
          • 期末考试

            Taught by

            Zhejiang University of Technology

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