《聚合反映工程基礎》教學大綱一、課程基本信息課程中文名稱：聚合反映工程基礎課程英文名稱：TheBasicofPolymerizationReactionEngineering課程編號：課程類型：專業（方向）課總學時：54實驗學時：0上機學時：4課外學時：0學分：3合用專業：化學工程與工藝（四年級本科）先修課程：物理化學、化工原理、高分子化學、高分子物理開課院系：化工與制藥學院化學工藝學科部二、課程的性質與任務《聚合反映工程基礎》是化學工程及工藝專業的一門重要專業課，重要講授聚合反映器。以攪拌聚合釜為重點。討論聚合過程（流動、混合、傳熱等物理過程及聚合反映過程）對聚合反映器設計和操作控制規定。學生通過學習該課程后，應理解聚合反映器的設計、操作和控制的基本辦法。能夠根據聚合物性能規定合理擬定聚合反映器的設計、操作和控制條件。三、課程教學基本規定學生學習本課程后應達成以下規定：1．掌握抱負反映器的設計和分析辦法。2．掌握聚合反映過程動力學分析辦法。3．對不同類型的化學反映選擇適宜的反映器和反映器操作方式。4．理解抱負流動反映器和抱負流動反映器的差別5．掌握持續流動反映器的熱穩定性原理6．理解實際生產過程中聚合反映器。7．理解聚合反映器的放大。四、理論教學內容和基本規定緒論（1）聚合反映工程基礎的重要內容（2）聚合反映工程發展的歷史及現狀化學反映工程基礎（一）化學反映和反映器分類（1）化學反映和分類（2）反映速率（3）反映器的分類（4）持續流動反映器內流體流動的兩種抱負型態基本規定：1．理解：化學反映的分類掌握：反映速率的體現和定義2．理解：反映器分類方法理解：持續流動反映器內流體流動的兩種抱負型態（二）均相反映動力學（1）等溫恒容單一反映動力學方程式（2）復合反映（3）等溫變容過程基本規定：1．掌握：等溫恒容單一反映溫度對反映速率的影響2．掌握：復合反映動力學方程式的建立與解析3．理解：等溫變容過程（三）抱負反映器的設計（1）抱負反映器設計的基本原理（2）間歇反映器（3）平推流反映器（4）抱負混合反映器（5）多級串聯抱負混合反映器（6）反映器型式和操作辦法的評比和選擇基本規定：1．掌握：抱負反映器設計的基本原理理解：抱負反映器的物料平衡方程和熱量平衡方程2．掌握：間歇反映器的設計方程理解：間歇反映器的微分物料平衡方程理解：間歇反映器的微分熱量平衡方程3．掌握：平推流反映器的設計方程理解：平推流反映器的微分物料平衡方程理解：平推流反映器的微分熱量平衡方程4．掌握：抱負混合反映器的設計方程理解：抱負混合反映器的基本假設5．掌握：多級串聯抱負混合反映器的設計計算理解：圖解法設計和計算多級串聯抱負混合反映器6．掌握：反映器型式和操作辦法的評比和選擇理解：根據化學反映的類型采用的操作方略（四）抱負混合反映器的熱穩定性（1）熱穩定性原理（2）影響熱穩定性的因素（3）T與TW間的最大溫差基本規定：1．理解：抱負混合反映器的熱穩定性原理掌握：抱負混合反映器的物料平衡方程和熱量平衡方程及定態操作分析2．理解：影響熱穩定性的因素掌握：抱負混合反映器的熱穩定性與操作因素的關系理解：抱負混合反映器操作的多態現象3．掌握：T與TW間的最大溫差的計算理解：抱負混合反映器的熱穩定性判據（五）持續流動反映器的停留時間分布（1）停留時間分布表達辦法（2）停留時間分布的測定（3）停留時間分布的數字特性基本規定：1．掌握：停留時間分布的表達辦法理解：停留時間分布的意義2．掌握：停留時間分布函數的測定辦法理解：階躍法和脈沖法測定停留時間分布函數的原理3．掌握：停留時間分布的數字特性理解：無因次平均停留時間和方差的意義、計算、用途（六）流動模型（1）抱負流動模型（2）非抱負流動模型基本規定：1．掌握：抱負流動模型的建立掌握：抱負流動模型數字特性的解析辦法2．理解：非抱負流動模型的建立理解：非抱負流動模型數字特性的解析辦法（七）停留時間分布與化學反映（1）反映器內流體的混合狀態（2）微觀混合反映器的計算（3）宏觀混合反映器的計算基本規定：1．理解：反映器內流體的混合狀態2．掌握：微觀混合反映器的計算3．掌握：宏觀混合反映器的計算聚合反映工程分析（一）概述（1）聚合反映過程的特點（2）聚合反映過程的目的函數基本規定：1．理解：聚合反映過程的特點2．理解：聚合反映過程的目的函數（二）聚合反映速度的工程分析（1）活性鏈濃度[P.]與聚合反映機理（2）平均聚合度與反映機理基本規定：1．理解：活性鏈濃度[P.]與聚合反映機理的關系掌握：活性鏈濃度[P.]的計算辦法2．掌握：平均聚合度與反映機理的關系（三）聚合物的聚合度及聚合度分布表達法（1）平均聚合度（2）瞬時聚合度（3）聚合度分布函數基本規定：1．掌握：幾個平均聚合度的表達辦法理解：距法表達的平均聚合度2．掌握：幾個瞬時聚合度的表達辦法掌握：反映機理與瞬時聚合度3．掌握：聚合度分布函數的表達辦法（四）連鎖聚合反映的平均聚合度及聚合度分布（1）間歇聚合時的聚合度分布（2）持續聚合時的聚合度分布基本規定：1．掌握：連鎖聚合反映間歇聚合時的瞬時聚合度和產品聚合度及其分布理解：連鎖聚合反映機理與聚合度及其分布2．掌握：持續聚合時的聚合度及其分布理解：多級串聯持續聚合釜時的聚合度及其分布（五）粘度對聚合反映的影響基本規定：1．理解：粘度對聚合反映的聚合度及其分布的影響（六）均相自由基共聚（1）間歇共聚操作（2）半間歇共聚操作（3）持續共聚操作基本規定：1．理解：均相自由基共聚合動力學方程的建立理解：均相自由基共聚合動力學分析的基本假設掌握：均相自由基共聚物平均聚合度及構成分布的計算2．掌握：半間歇共聚操作時均相自由基共聚物平均聚合度及構成分布的計算理解：半間歇共聚操作時均相自由基共聚體系體積收縮與單體構成的關系3．理解：持續共聚操作時的聚合度及其分布（七）縮聚反映基本規定：1．掌握：用微分方程法建立縮聚反映動力學方程2．掌握：線性縮聚反映的聚合度及其分布的體現（八）非均相聚合反映（1）間歇乳液聚合（2）持續乳液聚合（3）乳液聚合反映器設計要點基本規定：1．掌握：間歇乳液聚合動力學分析理解：間歇乳液聚合的基本假設2．理解：持續乳液聚合過程的特點理解：持續乳液聚合過程動力學（九）流動與混合對聚合度分布的影響（1）返混的影響（2）混合尺寸的影響基本規定：1．理解：流動與混合對聚合度分布的影響2．理解：混合尺寸對聚合度分布的影響（十）聚合過程的調節與控制（1）溫度的調控（2）聚合速率的調控（3）聚合度與聚合度分布的調控（4）粒徑及粒徑分布的調控基本規定：1．理解：聚合過程溫度的調控2．理解：聚合過程聚合速率的調控3．理解：聚合過程聚合度與聚合度分布的調控4．理解：聚合物粒徑及粒徑分布的調控化工流變學基礎（一）非牛頓流體（1）牛頓粘性定律和流動曲線（2）非牛頓流體的分類基本規定：1．理解：牛頓粘性定律和流動曲線2．理解：非牛頓流體的分類（二）非牛頓流體的流變特性（1）非牛頓流體的表觀粘度（2）高聚物溶液的流變特性（3）懸浮液的流變特性基本規定：1．理解：非牛頓流體的表觀粘度的定義2．理解：高聚物溶液的流變特性3．理解：懸浮液的流變特性（三）非牛頓流體在圓管中層流流動的分析（1）流動分析（2）表觀粘度及雷諾數（3）流量（4）平均流速與流速分布（5）壓力降基本規定：1．掌握：非牛頓流體在圓管中層流流動的分析理解：非牛頓流體在圓管中層流流動時的表觀粘度及雷諾數2．掌握：非牛頓流體在圓管中層流流動時的流量計算3．理解：非牛頓流體在圓管中層流流動時的平均流速與流速分布4．理解：非牛頓流體在圓管中層流流動時的壓力降計算（四）非牛頓流體在圓管中的湍流流動基本規定：1．理解：非牛頓流體在圓管中的湍流流動時的流量、平均流速與流速分布、壓力降的計算（五）非牛頓流體流變性的測量（1）落球粘度計（2）旋轉錐板粘度計（3）旋轉圓筒粘度計（4）毛細管擠出流變儀基本規定：1．理解：落球粘度計測量聚合物粘度的原理2．掌握：旋轉錐板粘度計測量聚合物粘度的原理與應用3．掌握：旋轉圓筒粘度計測量聚合物粘度的原理與應用4．理解：毛細管擠出流變儀攪拌聚合釜內流體的流動與混合（一）概述基本規定：1．理解：攪拌應含有的混合、攪動、懸浮、分散的功效（二）攪拌釜內流體的流動狀況（1）循環流動與剪切流動（2）攪拌雷諾數與流態（3）擋板與導流筒基本規定：1．理解：攪拌釜內流體的循環流動與剪切流動2．理解：攪拌雷諾數與流態3．理解：擋板與導流筒的作用（三）攪拌器的構形與選擇（1）攪拌器的構形（2）攪拌器的選用基本規定：1．理解：攪拌器的構形2．理解：攪拌器的選用（四）攪拌功率的計算（1）攪拌過程的因次分析（2）均相流體攪拌功率的計算（3）非均相體系攪拌功率計算（4）非牛頓流體的攪拌基本規定：1．理解：攪拌過程的因次分析2．理解：均相流體攪拌功率的計算3．理解：非均相體系攪拌功率計算4．理解：非牛頓流體的攪拌（五）攪拌器的流動特性及轉速的擬定（1）攪拌器的循環特性（2）攪拌轉速的擬定基本規定：1．理解：攪拌器的循環特性2．理解：攪拌轉速的擬定（六）攪拌器的混合特性（1）混合機理及混合特性（2）混合時間的計算基本規定：1．理解：混合機理及混合特性2．理解：混合時間的計算（七）攪拌釜中的分散過程（1）攪拌釜內的液-液分散與合并（2）攪拌對聚合物顆粒特性的影響基本規定：1．理解：攪拌釜內的液-液分散與合并理解：攪拌釜中的分散過程的韋伯準數2．理解：攪拌對聚合物顆粒特性的影響攪拌聚合釜中的傳熱與傳質（一）聚合過程的傳熱問題基本規定：1．理解：聚合過程的傳熱問題的重要性（二）攪拌聚合釜的幾個傳熱方式基本規定：1．理解：攪拌聚合釜的幾個傳熱方式（三）攪拌聚合釜的傳熱計算（1）均相液體的傳熱（2）非均相體系的傳熱（3）非牛頓流體的傳熱（4）攪拌聚合釜總傳熱系數的計算基本規定：1．理解：均相液體的傳熱計算2．理解：非均相體系的傳熱計算3．理解：非牛頓流體的傳熱計算4．理解：攪拌聚合釜總傳熱系數的計算（四）攪拌釜內的傳質過程（1）分散體系的傳質膜系數（2）伴有相間傳質的聚合反映基本規定：1．理解：分散體系的傳質膜系數2．理解：伴有相間傳質的聚合反映（五）聚合反映釜的安全操作基本規定：1．理解：聚合反映釜的安全操作攪拌聚合釜的放大（一）概述基本規定：1．理解：攪拌聚合釜的放大的重要性（二）攪拌聚合釜的傳熱放大基本規定：1．理解：攪拌聚合釜的傳熱放大理解：傳熱分系數在攪拌聚合釜放大后的變化（三）攪拌聚合釜的攪拌放大基本規定：1．理解：攪拌聚合釜的攪拌放大2．理解：攪拌器的N與D的關系（四）非幾何相似放大基本規定：1．理解：攪拌聚合釜的非幾何相似放大（五）放大準則的擬定（1）按幾何相似理論擬定放大準則（2）按非幾何相似理論擬定放大準則基本規定：1．掌握：按幾何相似理論擬定放大準則的辦法2．理解：按非幾何相似理論擬定放大準則聚合過程及聚合反映器（一）工業聚合辦法基本規定：1．理解：工業聚合辦法（二）聚合反映器（1）釜式聚合反映器（2）塔式聚合反映器（3）管式聚合反映器（4）特殊型聚合反映基本規定：1．理解：釜式聚合反映器2．理解：塔式聚合反映器3．理解：管式聚合反映器4．理解：特殊型聚合反映器（三）聚合反映器的選擇原則基本規定：1．理解：聚合反映器的選擇原則（四）聚合過程實例（1）苯乙烯持續本體聚合（2）高壓聚乙烯（3）丙烯淤漿聚合基本規定：1．理解：苯乙烯持續本體聚合2．理解：高壓聚乙烯3．理解：丙烯淤漿聚合五、有關教學環節的規定本課程教學方式重要為課堂教學，部分章節的例題和習題應上機求解。每章結束安排習題。作業全收全改。本課程為本專業的學位課程，閉卷考試。本課程總評成績構成：考試卷面成績占80%，平時成績占20%。六、學時分派建議根據下列表格格式按章節簡要填寫重要內容、學時分派和作業題量等。章節重要內容各教學環節學時分派作業題量備注講授實驗