化学反应工程
化学反应工程
5000+ 人选课
更新日期:2025/06/22
开课时间2025/02/17 - 2025/07/06
课程周期20 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

        《化学反应工程》是化学工程与工艺专业的核心课程,本课程是省级在线开放课程,主讲教师谢兴勇,淮阴工学院化学工程学院开课,适用化学工程与工艺专业本、专科学生,课程共32学时,2学分。

        化学反应工程是研究化学反应器或包含化学反应的化工单元设备的学科,是现代化学工程学科的重要学术基础,概括地讲,反应工程是结合反应装置,应用物理学、化学、工程学和经济学的基本原理与定律,采用现代科学计算方法与手段,综合研究、分析反应器中传递现象和化学反应耦合过程的基本规律,使化学反应能较优地实现工业化,或精细化的一门技术基础学科。具体来说,反应工程主要从工程或现场应用角度研究大规模或微型化系统的反应设备结构中,反应动力学与反应器内部(含催化剂)动量、质量、能量(热量,电荷)传递现象之间的相互作用关系,分析反应装置的特性,获得反应器体积设计、结构优化、和动态操作控制的原理和方法。

        学生学完本课程后,能对反应器内三传现象和化学反应速率之间的相互作用有深入的理解,掌握依靠数学模型方法对反应器分析的基本原理。能够建立反映反应器基本特征的数学模型。能够对等温操作的理想反应器进行体积设计;正确认识反应器流动模型,停留时间分布,和非理想反应器的数学描述,用于预测实际反应器的转化率;掌握等温催化剂,以及外扩散对多相反应过程影响的数学模型分析原理。懂得对实际非等温理想反应器作物料守恒和能量守恒耦合系统分析的计算方法。学习应用科学计算软件求解反应器二维数学模型耦合偏微分方程组,给出反应器内的空间场量,如流场、压力场,浓度场,和温度场,为反应器结构优化设计提供科学依据。对反应器操作过程受操作参数波动引起的动态现象和开停车过程的操作,掌握反应器非线性系统定态多重性分析的基本方法。

课程大纲

第一章 绪论

化学反应工程概述

反应器设计基础

第一章作业

第二章 反应动力学基础

化学反应速率与速率方程

温度对反应速率的影响

复合反应

反应速率方程的变换与积分

多相催化与吸附

多相催化反应动力学

动力学参数的确定

第二章作业

第一次单元测验

第三章 釜式反应器

等温间歇釜式反应器计算

等温间歇釜式反应器计算(复合反应)

连续釜式反应器的设计

釜式反应器中复合反应的收率与选择性

第三章作业

第四章 管式反应器

等温管式反应器设计

管式与釜式反应器反应体积的比较

管式反应器的最佳温度序列

第四章作业

第二次单元测验

第五章 停留时间分布与反应器的流动模型

停留时间分布概述

停留时间分布的实验测定

理想流动模型

非理想流动现象

几种非理想流动模型

第五章作业

第六章 多相系统中的化学反应与传递现象

多相催化反应过程步骤

流体与催化剂外表面间的传质与传热

多孔催化剂中的扩散与反应

扩散影响的判定

第六章作业

第七章 多相催化反应器的设计与分析

固定床内的传递现象

固定床反应器的数学模型

绝热及换热式固定床反应器设计

流化床反应器

第七章作业

第三次单元测验