化学反应工程(Chemical Reaction Engineering)

仙仙

        课程名：化学反应工程(Chemical Reaction Engineering)  学分：2  学时：32  
课程类别：专业教育选修课  
开课学院：食品学院  所属基层教学组织：
曾任课教师：
        课程大纲：
一、课程性质与目的
    化学反应工程是以工业规模的化学反应过程为研究对象，研究过程速率及其变化规律，宏观动力学因素对化学反应过程的影响，以实现工业反应过程开发、设计、放大和操作的优化。学习本门课程，学生应牢固地掌握化学反应工程中最基本的原理和计算方法，运用科学思维方法，增强提出问题、分析问题和解决问题的能力。课程教学将突出阐述反应工程理论思维方法，重点讨论影响反应结果的工程因素（如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等），并以开发实例进行分析，培养学生应用反应工程方法论解决实际问题的能力。
二、课程简介
    本课程为食品科学、环境工程、化学工程、化工工艺类及相近专业的专业基础选修课。化学反应工程涉及物理化学、化工热力学、传递过程、优化与控制等，知识领域广泛、内容新颖，对于培养学生的反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。
    课程教学突出阐述反应工程理论思维方法，重点讨论影响反应结果的工程因素（如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等），并结合开发实例进行分析，培养学生应用反应工程方法论解决实际问题的能力。通过课程的学习可以使学生了解自然科学在工程技术上的应用和拓展，掌握规模化生产所需要的基本工业技术，了解这些技术的发展趋势和应用技巧。
三、教学内容
第0章        绪论（2学时）
　　化学反应工程学的基本内容及研究方法；数学模型方法；三种工程放大方法。
第1章        气固相催化反应本征动力学（4学时）
　　化学计量学；间歇系统和连续系统的化学反应速率的表示方式；动力学方程；吸附等温方程；气固相催化反应本征动力学方程；温度对反应速率的影响及最佳温度。
第2章　气－固相催化反应宏观动力学（6学时）
气－固相催化反应宏观过程；气－固相催化反应过程中反应组分的浓度分布；内扩散效率因子，宏观动力学方程；催化剂颗粒内气体的扩散形式；球形催化剂颗粒内反应组分的“扩散－反应方程”；等温催化剂一级反应内扩散效率因子的解析解；非一级反应的近似解
第3章        理想流动反应器（6学时）
反应器中流体的流动模型；反应器设计的基本方程；活塞流模型，全混流模型；理想流动反应器及其组合的理论计算；
第4章         反应器中的混合及对反应的影响。（4学时）
混合状态分析，逗留时间分布，实验测定，逗留时间分布函数和分布密度；非理想流动模型；实际流动反应器的计算。
第5章    气固相催化反应工程（4学时）
气固相催化反应器的概述，固定床数学模型，催化反应过程进展
第6章    气－液反应及反应器（2学时）
　　气－液反应的平衡；气－液反应历程；Ｍ准数；增强因子；气－液反应动力学特征；气－液反应器概述；鼓泡反应器；气泡塔的操作状态；填料反应器。
第8章　流－固相非催化反应及反应器（4学时）
　　流－固相非催化反应的常用模型：整体模型，缩芯模型，微粒模型等；粒径不变时缩芯模型的反应速率；颗粒缩小时缩芯模型的反应速率；流－固相非催化反应器及其计算。
                          
四、教学基本要求
    《化学反应工程》是食品工程、环境工程、化学工程、化工工艺类及相近专业的一门专业选修课程。在培养学生综合素质的过程中有其特殊的地位和作用。学习化学反应工程课程应重点掌握化学反应动力学的基础知识和均相反应器的设计计算，掌握气-固相反应过程的宏观动力学及其反应器设计，了解停留时间分布和反应器的流动模型及气液反应器。
    理论课以讲授为主，辅助以电子教案和多媒体以及CAI课件。对于课程中不属于基本原理、基本方法和基本概念范畴的内容，鼓励学生自学并在课堂模拟教学及讨论。在教学方法和手段上采用现代教育技术，理论与实践相结合，促进学生掌握相关的教学内容。
五、教学方法
    本课程采用的教学媒体主要有：文字教材（包括主教材和学习指导书）、音像教材（磁带、光盘）、课件（包括主讲老师对全书的系统讲授，还有重要内容的文字提示与电子教学幻灯片）以及网上辅导（主要采用E-MAIL、BBS等形式）。
    考试主要采用开卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的记忆、掌握程度，对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。
    总评成绩：平时作业占15%、课堂讨论和出勤占15%、开卷考试占70%。
六、参考教材和阅读书目
参考教材：
1朱炳辰主编.化学反应工程（第三版）. 北京:化学工业出版社，2001.1
2袁渭康等，化学反应工程分析，华东理工大学出版社，1995.⒈
3李绍芬主编.反应工程（第二版）. 北京:化学工业出版社，2000.6
4 袁乃驹等，化学反应工程基础，清华大学出版社，1988
5史密斯著、王建华等译，化工动力学，成都科技大学出版社，1988
七、本课程与其它课程的联系与分工
    先行课程《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》等是本课程的基础。本课程与上述先行课程无内容上的重复，并起到承前启后的纽带作用。