1、化工熱力學(xué)教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱：化工熱力學(xué)課程英文名稱：ChemicalEngineeringThermodynamics課程編號(hào)：06131050課程類型：學(xué)科基礎(chǔ)課總學(xué)時(shí)：54學(xué)分：3適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝先修課程：物理化學(xué)、化工原理開課院系：化工與制藥學(xué)院二、課程的性質(zhì)與任務(wù)化工熱力學(xué)是化學(xué)工程學(xué)的一個(gè)重要分支，是化工類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它是化工過程研究、開發(fā)與設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，是一門理論性與應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程。該門課系統(tǒng)地介紹了將熱力學(xué)原理應(yīng)用于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域的研究方法。它以熱力學(xué)第一、第二定律為基礎(chǔ)，研究化工過程中各種能量的相互轉(zhuǎn)化及其有效利用，深刻闡述了各種

2、物理和化學(xué)變化過程達(dá)到平衡的理論極限、條件和狀態(tài)。設(shè)置本課程，為了使考生能夠掌握化工熱力學(xué)的基本概念、理論和專業(yè)知識(shí)；能利用化工熱力學(xué)的原理和模型對(duì)化工中涉及到的化學(xué)反應(yīng)平衡原理、相平衡原理等進(jìn)行分析和研究；能利用化工熱力學(xué)的方法對(duì)化工中涉及的物系的熱力學(xué)性質(zhì)和其它化工物性進(jìn)行關(guān)聯(lián)和推算；并學(xué)會(huì)利用化工熱力學(xué)的基本理論對(duì)化工中能量進(jìn)行分析等。三、課程教學(xué)基本要求通過本課程學(xué)習(xí)，要求1 .正確理解化工熱力學(xué)的有關(guān)基本概念和理論；2 .理解各個(gè)概念之間的聯(lián)系和應(yīng)用；3 .掌握化工熱力學(xué)的基本計(jì)算方法；4 .能理論聯(lián)系實(shí)際，靈活分析和解決實(shí)際化工生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中的有關(guān)問題。四、理論教學(xué)內(nèi)容和基本要求教學(xué)

3、內(nèi)容第一章緒論熱力學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史化工熱力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容化工熱力學(xué)的研究方法及其發(fā)展化工熱力學(xué)在化工中的重要性第二章流體的p-V-T關(guān)系純物質(zhì)的pVk關(guān)系氣體的狀態(tài)方程2.2.1 理想氣體狀態(tài)2.2.2 維里方程2.2.3 立方型狀態(tài)方程2.2.4 多參數(shù)狀態(tài)方程對(duì)應(yīng)態(tài)原理及其應(yīng)用2.3.1 對(duì)比態(tài)原理2.3.2 三參數(shù)對(duì)應(yīng)態(tài)原理2.3.3 普遍化狀態(tài)方程真實(shí)氣體混合物的p-V-T關(guān)系2.4.1 混合規(guī)則2.4.2 氣體混合物的虛擬臨界性質(zhì)2.4.3 氣體混合的第二維里系數(shù)2.4.4 混合物的狀態(tài)方程液體的pN-T關(guān)系2.5.1 飽和液體體積2.5.2 壓縮液體（過冷液體）體積2.5.3 液體混合

4、物的pV-T關(guān)系第三章純流體的熱力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系3.1.1 熱力學(xué)基本方程3.1.2 Maxwell關(guān)系式始變與嫡變的計(jì)算3.2.1 熱容3.2.2 理想氣體的H、S、隨T、p的變化3.2.3 真實(shí)氣體的H、S隨T、p的變化3.2.4 真實(shí)氣體的始變、嫡變的計(jì)算3.2.5 蒸發(fā)給與蒸發(fā)嫡純物質(zhì)兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)及熱力學(xué)圖表3.3.1 兩相系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)3.3.2 熱力學(xué)性質(zhì)圖表第四章均相混合物熱力學(xué)性質(zhì)變組成系統(tǒng)的熱力學(xué)關(guān)系偏摩爾性質(zhì)4.2.1 偏摩爾性質(zhì)的引入及定義4.2.2 偏摩爾性質(zhì)的熱力學(xué)關(guān)系4.2.3 偏摩爾性質(zhì)的計(jì)算4.2.4 Gibbs-Duhm方程混合過程性質(zhì)變化

5、4.3.1 混合過程性質(zhì)變化4.3.2 混合過程的始變化逸度和逸度系數(shù)4.4.1 逸度和逸度系數(shù)的定義4.4.2 混合物的逸度與其組元逸度之間的關(guān)系4.4.3 溫度和壓力對(duì)逸度的影響4.4.4 逸度和逸度系數(shù)的計(jì)算4.4.5 液體的逸度理想混合物4.5.1 理想混合物的提出4.5.2 理想混合物的混合性質(zhì)變化活度和活度系數(shù)4.6.1 活度和活度系數(shù)4.6.2 活度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇4.6.3 超額性質(zhì)活度系數(shù)模型4.7.1 正規(guī)溶液模型4.7.2 Whol型方程4.7.3 Redlish-Kister經(jīng)驗(yàn)式4.7.4 無熱溶液模型4.7.5 局部組成型方程第五章相平衡相平衡基礎(chǔ)5.1.1 平衡判

6、據(jù)5.1.2 相律互溶系統(tǒng)的汽液平衡關(guān)系式5.2.1 狀態(tài)方程法5.2.2 活度系數(shù)法5.2.3 方法比較中低壓下汽液平衡5.3.1 中低壓下二元汽液平衡相圖5.3.2 中低壓下泡點(diǎn)、露點(diǎn)計(jì)算5.3.3 低壓下汽液平衡的計(jì)算5.3.4 炫類的K值法和閃蒸計(jì)算高壓下汽液平衡5.4.1 高壓下汽液平衡相圖5.4.2 高壓下汽液平衡計(jì)算汽液平衡熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)5.5.1 積分檢驗(yàn)法（面積檢驗(yàn)法）5.5.2 微分檢驗(yàn)法（點(diǎn)檢驗(yàn)法）平衡與穩(wěn)定性其他類型的相平衡5.7.1 液液平衡5.7.2 汽液液平衡5.7.3 氣液平衡5.7.4 固液平衡5.7.5 汽固平衡和超臨界流體在固體（或液體）中的溶解度第六章

7、化工過程能量分析熱力學(xué)第一定律-能量轉(zhuǎn)化與守恒方程6.1,1能量的種類6.1.2 熱力學(xué)第一定律能量守恒的基本式6.1.3 封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律6.1.4 穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用熱力學(xué)第二定律6.2,1嫡與嫡增原理6.2.2 嫡產(chǎn)生和嫡平衡6.2.3 熱機(jī)與能量品位理想功、損失功和熱力學(xué)效率6.3.1 理想功6.3.2 損失功6.3.3 熱力學(xué)效率有效能6.4.1 有效能定義6.4.2 穩(wěn)流過程有效能計(jì)算6.4.3 不可逆過程的有效能損失6.4.4 有效能效率化工過程能量分析及合理用能第七章壓縮、膨脹、動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)氣體的壓縮膨脹過程7.2.1 節(jié)流膨脹7.2.2 絕熱作功膨

8、脹蒸汽動(dòng)力循環(huán)7.3.1 Rankine循環(huán)及其熱效率7.3.2 蒸汽參數(shù)對(duì)熱效率的影響7.3.3 Rankine循環(huán)的改進(jìn)制冷循環(huán)7.4.1 理想制冷循環(huán)7.4.2 蒸汽壓縮制冷循環(huán)7.4.3 吸收式制冷循環(huán)7.4.4 噴射式制冷循環(huán)7.4.5 熱泵及其應(yīng)用7.4.6 深冷循環(huán)與氣體液化制冷劑的選擇第八章物性數(shù)據(jù)的估算(選講)第九章環(huán)境熱力學(xué)(選講)基本要求第一章緒論了解：化工熱力學(xué)的主要內(nèi)容理解：“化工熱力學(xué)”與“物理化學(xué)”的主要區(qū)別掌握：化工熱力學(xué)的研究方法有經(jīng)典熱力學(xué)方法和分子熱力學(xué)方法。第二章流體的p-V-T關(guān)系了解：(1)維里方程的幾種形式(2)維里系數(shù)的物理意義(3)多參數(shù)狀態(tài)方

9、程(4)Lydersen三參數(shù)壓縮因子圖(5)液體的PVT關(guān)系理解：(1)RK方程的迭代形式及應(yīng)用(2)對(duì)比態(tài)原理(3)氣體混合物的虛擬臨界參數(shù)掌握：(1)偏心因子(2)三參數(shù)壓縮因子圖(3) Pitzer普遍化壓縮因子圖(4)普遍化第二維里系數(shù)(5)液體的純經(jīng)驗(yàn)的PVT關(guān)系(6)Kay熱則重難點(diǎn)：(1)立方型狀態(tài)方程的普遍特點(diǎn)及計(jì)算(2)三參數(shù)壓縮因子圖(3)氣體混合物的第二維里系數(shù)及應(yīng)用(4) R-K方程的混合規(guī)則第三章純流體的熱力學(xué)性質(zhì)通過本章學(xué)習(xí)，掌握各熱力學(xué)性質(zhì)間的關(guān)系，進(jìn)而學(xué)會(huì)計(jì)算一個(gè)實(shí)際過程的始變和嫡變，并學(xué)會(huì)一些熱力學(xué)性質(zhì)圖表的應(yīng)用。了解：(1)Helmholtz方程(2)敞開

10、系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程(3)Maxwell關(guān)系式(4)理想氣體始變和嫡變計(jì)算(次重點(diǎn))(5)理想氣體始和嫡隨溫度、壓力的變化關(guān)系式理解：(1)封閉系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程(2)麥克斯韋關(guān)系式的用途(3)剩余性質(zhì)的概念(重點(diǎn))(4)利用維里方程計(jì)算剩余性質(zhì)掌握：(1)剩余始、剩余嫡與P、V、T的關(guān)系式(2)對(duì)于一個(gè)實(shí)際過程，設(shè)計(jì)始變和嫡變的計(jì)算途徑(3)利用狀態(tài)方程計(jì)算始變和嫡變(重點(diǎn))利用R-K方程計(jì)算剩余件質(zhì)(5)利用普遍化關(guān)聯(lián)式計(jì)算始變和嫡變(重點(diǎn))(6)利用普遍化第二維里系數(shù)計(jì)算剩余始和剩余嫡(7)利用Pitzer三參數(shù)始燧圖計(jì)算剩余始和剩余燧(8)蒸發(fā)給與蒸發(fā)嫡(重點(diǎn))(9)T-S圖的形狀和構(gòu)成

11、(10)T-S圖的制作及使用：(11)水蒸氣表的構(gòu)成及使用第四章均相混合物熱力學(xué)性質(zhì)通過本章學(xué)習(xí)，能理解流體混合物的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)，正確理解和使用混合物中組元的逸度與活度的概念，為相平衡的計(jì)算打下基礎(chǔ)。了解：(1)變組成系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程(2)偏摩爾量的定義及提出的意義(3)理想混合物的定義(4)理想混合物的相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)(5)逸度與逸度系數(shù)的概念(重點(diǎn))(6)逸度系數(shù)與PVT的關(guān)系式(7)活度的定義(8)活度系數(shù)(9)正規(guī)混合物的概念及方程適用條件(10)無熱混合物的概念及方程適用條件(11)半經(jīng)驗(yàn)型活度系數(shù)方程(重點(diǎn))理解：(1)化學(xué)勢(shì)(位)的概念(2)混合性質(zhì)的概念(重點(diǎn))(3)混合性

12、質(zhì)與偏摩爾量的關(guān)系(4)理想溶液及其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)(重點(diǎn))(5)利用R-K方程計(jì)算純物質(zhì)的逸度系數(shù)(6)利用普遍化的第二維里系數(shù)計(jì)算逸度系數(shù)(7)利用三參數(shù)普遍化逸度系數(shù)圖計(jì)算逸度系數(shù)(8)溫度對(duì)逸度的影響(9)壓力對(duì)逸度的影響(11)活度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇(12)超額性質(zhì)的定義(13)局部組成的概念(14)基團(tuán)貢獻(xiàn)法掌握：(1)偏摩爾量的計(jì)算(重點(diǎn))(2)作圖法計(jì)算偏摩爾量(3)二元截距法計(jì)算偏摩爾量(4)吉布斯一杜亥姆方程(重點(diǎn))(5)混合體積變化和混合始變的計(jì)算(6)純液體逸度的計(jì)算式(7)Maroulas方程的應(yīng)用及適用條件(8)VanLaar方程的應(yīng)用及適用條件(9)基于局部組成的活度系數(shù)方程

13、(重點(diǎn))(10)Wilson方程(11)NRTL方程第五章相平衡通過本章學(xué)習(xí)，能學(xué)會(huì)應(yīng)用化工熱力學(xué)的知識(shí)處理汽液平衡計(jì)算(主要是泡、露點(diǎn)的計(jì)算)，并能處理一些簡(jiǎn)單的液液平衡問題。了解：(1)平衡判據(jù)(重點(diǎn))(2)相對(duì)揮發(fā)度(3)相平衡常數(shù)(4)泡、露點(diǎn)的概念(5)汽液平衡相圖的類型、構(gòu)成等(6)高壓汽液平衡相圖的特點(diǎn)(7)“逆向”現(xiàn)象(8)汽液平衡一致性校驗(yàn)的依據(jù)(重點(diǎn))(9)液液平衡判據(jù)(重點(diǎn))(10)各種二元及三元的液液平衡相圖(11)汽液液平衡(12)氣液平衡(13)固液平衡理解：(1)相平衡的五個(gè)判據(jù)(2)相律(重點(diǎn))(3)高壓汽液平衡的幾個(gè)基本關(guān)系式(4)高壓相平衡計(jì)算(次重點(diǎn))(5

14、)二元液液平衡計(jì)算的基本關(guān)系式及簡(jiǎn)單計(jì)算(6)三元液液平衡的計(jì)算(次重點(diǎn))(7)三元液液平衡計(jì)算的基本關(guān)系式掌握：(1)低壓下汽液平衡的表達(dá)式及計(jì)算(2)中低壓下泡、露點(diǎn)計(jì)算(重點(diǎn))(3)K值法(重點(diǎn))(4)狀態(tài)方程法計(jì)算高壓汽液平衡(5)活度系數(shù)法計(jì)算高壓汽液平衡(6)K值法計(jì)算高壓汽液平衡第六章化工過程能量分析通過本章學(xué)習(xí)，能夠了解熱力學(xué)分析中的基本概念及基本方法，會(huì)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律等分析實(shí)際問題。了解：(1)穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律(2)嫡與嫡增原理(3)理想功的概念及定義(4)損失功的概念(5)熱力學(xué)效率(重點(diǎn))理解：(1)可逆軸功(2)實(shí)際軸功(3)嫡產(chǎn)生(4)嫡流(5)能級(jí)(6)

15、熱力學(xué)死態(tài)及有效能的概念(7)有效能與理想功的關(guān)系掌握：(1)穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式及簡(jiǎn)化形式(2)軸功的計(jì)算(3)熱量衡算(4)嫡平衡方程式(5)物理有效能的概念(6)化學(xué)有效酢的概念(7)有效能平衡方程式及有效能分析(重點(diǎn))第七章壓縮、膨脹、動(dòng)力循環(huán)與制冷循環(huán)通過本章學(xué)習(xí)，了解基本的冷凍循環(huán)及深度冷凍循環(huán)，并能運(yùn)用熱力學(xué)性質(zhì)圖表進(jìn)行簡(jiǎn)單的冷凍計(jì)算。了解：(1)制冷循環(huán)的原理(重點(diǎn))(2)逆卡諾循環(huán)制冷的循環(huán)過程(3)吸收式制冷循環(huán)(次重點(diǎn))(4)吸收式制冷的循環(huán)途徑與實(shí)現(xiàn)制冷的原理(5)制冷工質(zhì)的選擇(次重點(diǎn))(6)深度制冷的概念(次重點(diǎn))(7)深度制冷的概念及用途(8)林德循環(huán)的過程及實(shí)現(xiàn)深度制冷的原理(9)克勞特循環(huán)的過程及實(shí)現(xiàn)深度制冷的原理理解：(1)制冷能力、制冷系數(shù)等概念(2)蒸汽壓縮制冷循環(huán)(重點(diǎn))(3)蒸汽壓縮制冷循環(huán)的途徑與實(shí)現(xiàn)制冷的原理掌握：應(yīng)用熱力學(xué)性質(zhì)圖表計(jì)算制冷問題第八章物性數(shù)據(jù)的估算(選講)第九章環(huán)境熱力學(xué)(選講)五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和基本要求(無)六、課外教學(xué)內(nèi)容和基本要求(無)七、有關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求1 .熟知考試大綱對(duì)課程提出的總要求和各章的知識(shí)點(diǎn)。2 .應(yīng)掌握各知識(shí)點(diǎn)要求達(dá)到的能力層次，并深刻理解對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的考核目標(biāo)。3 .注意對(duì)考生應(yīng)