全部课程 >化工节能原理与技术    Chemical energy conservation principle and technology

课程基本信息

课程编码:06B40820

课程类别:未设置

先修课程:无机化学、有机化学、物理化学、化工原理、反应工程、分离工程等

适用专业:能源化学工程专业

开课院部:化工与制药学院

课程负责人:汪铁林
课程教学团队:
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课程展示


课程简介

    化工节能原理与技术主要介绍化工节能的热力学原理、化工节能的新技术、新设备和新理论,包括单元过程与设备的节能技术,过程系统节能技术中的夹点技术,采用过程集成方法使新鲜水用量和废水排放量最小的水系统集成技术等。本课程的目的是通过介绍各种节能技术的应用,加深学生对基础知识的理解和应用,并同时讲授化工节能方面最新的研究成果,拓展学生的视野。因此,通过本课程的学习,使学生掌握一定的化工节能方面知识,为以后从事化工生产管理工作打好基础。

    Chemical energy conservation principle and technology mainly introduces the thermodynamic principle, new technology and theory of chemical energy conservation. It includes the unit process and energy-saving technology of equipment, pinch technology of process system, and application of water system integration technique which minimizes the amount the fresh water and waste water using process integration method. The purpose of this course is to introduce the application of energy-saving technology, deepen the understanding and application of basic knowledge, discuss the latest research results in the field of chemical energy conservation, and expand students’ horizons. Therefore, through this course, the students can master the basic knowledge of chemical energy conservation and lay a solid foundation for the chemical production management in the future.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

 

 

2

问题分析

通过对化工节能基本知识学习,掌握利用系统的理论知识,分析和制定具体化工生产过程的节能方案。

H

3

设计/开发解决方案

 

 

4

研究

能通过信息综合得到合理有效的结论,例如化工节能的热力学原理、节能设备的选择。

H

5

使用现代工具

 

 

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

面对世界人口不断增长和工业持续发展,能源越来越短缺的挑战,利用化工节能技术原理,使用符合节能效益的设备与工艺,将对能源的发展和应用产生重大影响。

M

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

 

 

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

化学工业是用能大户,通过不断的知识学习和更新,将化工节能原理有效的运用到化工领域中。

M

注:“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

总论

1.能源与能源的分类

2.化工节能的潜力与意义

3.节能的途径

1.结构节能

2.管理节能

2

理论讲授

节能的热力学原理

1.基本概念

2.能量与热力学第一定律

(1)闭口系统能量衡算式

(2)稳定流动开口系统能量衡算式

3.㶲和热力学第二定律

(1)热力学第二定律的几种表述

(2)熵的概念和孤立系统熵增原理

(3)热力学第二定律的熵衡算方程式

4.能量的㶲计算

(1)环境与物系的基准状态

(2)机械形式能量的㶲

(3)热量㶲

(4)封闭系统的㶲

(5)流动系统的㶲

(6)气体的扩散㶲

(7)元素和化合物的化学㶲

5.㶲损失和㶲衡算方程式

(1)㶲损失和㶲衡算方程式

(2)封闭系统的㶲衡算方程式

(3)流动系统的㶲衡算方程式

6. 装置的㶲效率和㶲损失系数

(1)㶲效率的一般定义

(2)㶲效率的不同形式

7.节能理论的新进展

1.热力学第一定律

2.热力学第二定律

3.㶲的计算

4.㶲衡算方程式

 

 6

理论讲授

化工单元过程与设备的节能

1.流体流动及流体输送机械

2.换热

(1)换热过程

(2)设备和管道的保温

3.蒸发

(1)多效蒸发

(2)额外蒸汽的引出

(3)二次蒸汽的再压缩

(4)冷凝水热量的利用

4.精馏

(1)预热进料

(2)塔釜液余热的利用

(3)塔顶蒸汽余热的回收利用

(4)多效精馏

(5)热泵精馏

(6)热偶精馏

5.干燥

6.反应

1.换热过程

2.蒸发

3.多效精馏

4.热泵精馏

 

 6

理论讲授

过程系统节能——夹点技术

1.夹点的形成及其意义

(1)温−焓图和复合曲线

(2)夹点的形成

(3)夹点的意义

2.换热网络设计目标

(1)能量目标

(2)换热单元数目目标

(3)换热网络面积目标

(4)经济目标

3.换热网络优化设计

4.换热网络改造综合

(1)换热网络的分析

(2)换热网络改造的设计目标

(3)受网络夹点控制装置的改造

5.蒸汽动力系统优化综合

6.分离系统优化综合

(1)精馏系统的热集成

(2)分离系统的合理设置

(3)不同分离过程的热集成

7.反应器的热集成

(1)反应器的热集成特性

(2)反应器的合理设置

8.间歇过程的热集成

1.夹点

2.换热网络

3.蒸汽动力系统

4.分离系统

6

理论讲授

水系统集成和氢系统集成

1.常用节水方法与用水单元模型

(1)常用节水方法

(2)用水单元模型

(3)负荷−浓度图与水极限曲线

2.水夹点的形成及其意义

(1)极限复合曲线

(2)水夹点的形成及其意义

3.用水网络的超结构及数学模型

(1)用水网络的超结构

(2)非线性数学模型

4.水直接回用水网络综合

5.再生回用与再生循环的水网络

6.具有中间水道的水网络结构

7.氢系统优化

1.用水单元模型

2.负荷−浓度图

3.水夹点

4.用水网络的描述

4

理论讲授

 

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

70

百分制,60分为及格

2

平时成绩

作业

3次

20

A(5)、B(4)、C(3)、D(2);字母表示等级,数值表示得分,以3次平均分计算入总分

3

4

5

6

平时表现

考勤4次

10

2次无故旷课,平时为0分

注:此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。

学生学习建议


(一)学习方法建议
1. 本课程涉及能源种类的面比较广,学生应借助学校图书馆或网络平台拓展知识面,增加对于知识理论的理解与贯通。
2. 借助学校工程实训中心平台或企业实践教学基地,利用拍摄照片或课外教学,加强学生对能源转化催化过程的理解。
(二)学生课外阅读参考资料
1. 雷志刚, 代成娜编著.《化工节能原理与技术》,北京: 化学工业出版社,2012年。
2. 栾国颜,刘艳杰,谢小银编著.《化工节能减排知识与技术问答》,北京: 化学工业出版社,2014年。

 

课程改革与建设

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