基本介紹
- 中文名：化學反應工程
- 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
- 建設院校：天津大學
- 授課老師：辛峰、徐艷、王燕、王富民、蔡旺鋒、張旭斌、王軍政
- 授課平台：智慧樹網
- 首開時間：2019年春季
課程性質,課程背景,課程定位,適應專業,課程簡介,課程大綱,開課信息,教學計畫,教學目標,學習預備,考核標準,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
反應工程涉及的研究領域除傳統的熱化學反應工程以外，還包括生化反應工程、環境科學中的反應工程、新材料合成中的反應工程及小規模生產的微反應工程等新的學科分支。
課程定位
該課程是一門理論性與綜合性均很強的課程，是化工製藥類專業中僅有的幾門講授質變過程原理的課程之一，同時也是化學工程與工藝專業的主幹課程。
適應專業
該課程適用於化學工程與技術專業學生學習。
課程簡介
該課程共7章內容，第一章主要介紹反應工程的內容和套用；第二章介紹反應動力學基礎；第三章重點介紹反應器的設計與反應過程的分析與最佳化；第四章主要介紹反應的設計及反應過程分析與最佳化；第五章主要介紹了理想反應器的停留時間與分布、停留時間分布的類型、真實反應器的停留時間分布、停留時間分布的定量描述；第六章主要討論氣固催化反應過程中的傳質與傳熱對化學反應過程的影響；第七章本章主要討論了固定床催化反應器的類型和特點、反應器內的傳遞過程、以及反應器設計與最佳化等一系列工程問題。
課程大綱
第一章 緒論 1.1反應工程的內容和套用（I） 1.2反應工程的內容和套用（II） 1.3反應進程的量化描述（I） 1.4反應進程的量化描述（II） 1.5反應工程的模型放大方法（I） 1.6反應工程的模型放大方法（II） 第二章 反應動力學基礎 2.1反應速率 2.2反應速率方程 2.3反應速率常數和平衡常數 2.4反應溫度的最佳化 2.5複合反應 2.6恆容和變容反應的濃度計算 2.7理想吸附和真實吸附模型 2.8流固相催化反應本徵動力學 第三章 釜式反應器 3.1釜式反應器的特點及套用 3.2釜式反應器的數學模型 3.3等溫間歇釜式反應器（I） 3.4等溫間歇釜式反應器（II） 3.5變溫間歇釜式反應器 3.6連續釜式反應器（I） 3.7連續釜式反應器（II） 3.8連續釜式反應器的串聯與並聯（I） 3.9連續釜式反應器的串聯與並聯（II） 3.10釜式反應器中複合反應的收率與選擇性 3.11連續釜式反應器的定態操作 第四章 管式反應器 4.1管反應器及活塞流假定 | 4.2等溫理想管式反應器 4.3理想管式與釜式反應器比較 4.4循環反應器 4.5變溫理想管式反應器 4.6管式反應器的最佳溫度序列 第五章 停留時間分布與反應器的流動模型 5.1停留時間分布 5.2停留時間分布的實驗測定 5.3統計特徵值和理想流動模型 5.4離析流和多釜串聯模型 5.5軸向分散模型和早晚混合 第六章 多相系統中的化學反應與傳遞現象 6.1固體催化劑的巨觀結構和性質 6.2多相催化反應過程步驟 6.3流體與催化劑顆粒外表面間的傳質與傳熱 6.4外擴散對多相催化反應的影響（I） 6.5外擴散對多相催化反應的影響（II） 6.6氣體在多孔介質中的擴散 6.7多孔催化劑內反應組分的濃度分布 6.8內擴散有效因子 6.9其他形狀催化劑內擴散有效因子 6.10內擴散對複合反應選擇性的影響 6.11內外擴散都有影響時總有效因子 6.12多相催化反應過程中擴散影響的判定 6.13擴散干擾下的動力學假象 第七章 多相催化反應器的設計與分析 7.1固定床內的傳遞現象 7.2固定床反應器的數學模型 7.3絕熱式固定床反應器 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|
第1次開課 | 2019春夏 | 45學時 | 229人 |
第2次開課 | 2019秋冬 | 370人 | |
第3次開課 | 2020春夏 | 2502人 | |
第4次開課 | 2020秋冬 | 1108人 | |
第5次開課 | 2021春夏 | 522人 | |
第6次開課 | 2021秋冬 | 待定 | |
註：據智慧樹網顯示，該課程授課教師為辛峰、徐艷、王燕、王富民、蔡旺鋒、張旭斌、王軍政。 | |||
教學計畫
1.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，使學生理解反應進度、轉化率、收率和選擇性，化學計量關係和獨立反應數等化學計量學知識。
2.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，達成學習均相反應動力學，氣固相催化反應本徵動力學和巨觀動力學的反應動力學基礎知識的目標。
3.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，使學生充分掌握間歇反應器，全混流反應器，活塞流反應器三種理想反應器設計方程的建立和求解方法。
4.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，達成停留時間分布的實驗測定、定量描述及統計特徵值和理想反應器的停留時間分布的學習目標。
5.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，使學生掌握離析流模型，多釜串聯模型，軸向分散模型和反應器中流體的混合等知識。進而通過停留時間分布的描述，了解非理想流動模型和非理想反應器設計方法。
6.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，使學生掌握固定床內的傳遞現象，固定床反應器的數學模型及設計方法。
7.通過線上、線下以及課堂教學的混合模式，達成學會模型化描述反應器等溫操作、絕熱操作、換熱操作，反應器恆容與變容、間歇與連續操作，反應器定態操作和定態穩定性等反應器操作過程的目標。
教學目標
1.知識：通過物理化學和化工熱力學的學習，學生應掌握流體的PVT關係，物理和化學反應過程焓變及化學平衡的計算方法；通過傳遞過程原理的學習，應掌握傳遞模型的建立方法，傳質、傳熱係數的計算；通過高等數學和工程數學的學習，掌握微積分、常微分方程和機率論的基本內容。
2.能力：（1）理想反應器的設計方法；（2）停留時間分布的實驗測定和定量描述；（3）非理想流動模型和非理想反應器設計；（4）氣固催化固定床反應器設計；（5）反應器的操作。
3.素質：通過反應工程線上開放課程建設，豐富教學資源，激發學生學習的積極性和主動性，加強與中國國內外高校的教學資源共享，推動教學與信息技術的高度融合，全面提高教學質量，提高該校反應工程課程的影響力，使得教學內容能夠與社會需求接軌，教學資源能夠與全社會共享，在最大程度服務社會的同時，全面提高教學服務水平。
學習預備
學習資料
書名 | 作者 | 出版社時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|
2013年 | |||
《Reaction Engineering》 | Shaofen Li, Translated and updated by Lin Li and Feng Xin | 2018年9月 | Chemical Industry Press、Published by Elsevier Inc |
廖暉、辛峰、王富民 | 2003年 |
考核標準
平時成績30分
平時成績=學習進度分（5.0分）+學習行為分（25.0分）。
章測試成績10分
單項類目名稱 | 卷面分 | 單項滿分 |
|---|---|---|
第一章 單元測試 | 10 | 1.4 |
第二章 單元測試 | 10 | 1.4 |
第三章 單元測試 | 10 | 1.4 |
第四章 單元測試 | 10 | 1.4 |
第五章 單元測試 | 10 | 1.4 |
第六章 單元測試 | 10 | 1.4 |
第七章 單元測試 | 10 | 1.6 |
見面課成績20分
見面課成績得分=見面課實際得分/見面課總分*權值。
單項類目名稱 | 單項滿分 |
|---|---|
反應工程的研究和發展 | 5.0 |
理想釜式反應器 | 5.0 |
停留時間分布與連續反應器模型 | 5.0 |
多相催化反應的巨觀動力學 | 5.0 |
期末考試成績40分
期末考試得分=期末考試實際得分/期末考試總分*權值。
採用線上期末考試形式作為期末考試成績。
試卷：教程考試。
所獲榮譽
2004年，該課程被評為國家級精品課程；
2013年，該課程完成精品資源共享課建設；
2016年，該課程獲“國家級精品資源共享課”稱號；
