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校内实践

《反应工程课程设计》教学大纲

2020年05月08日 14:30  点击:[]


课程编号:

0700000212

学分:

1

课程类别:

专业综合实践

学时:

1周

课程性质:

必修课

考核方式:

考查

英文名称:

Course Design of Reaction Engineering

使用教材:

杨雷库,刘宝鸿主编,《化学反应器》(第三版)化学工业出版社,2012.1

先修要求:

高等数学、线性代数、大学物理、物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程

编制依据:

九州网页版,九州(中国)官方化学工程与工艺本科人才培养方案(2017年修订)

适用专业:

化学工程与工艺

适用年级:

2018级

授课学期:

第6学期

归属单位:

化学工程学院

编制时间:

2020.2

执笔人:

郭俊江

审核人:

葛武杰

一、课程简介

《反应工程课程设计》是一门重要的实践课程,是综合运用《化学反应工程》课程和有关先修课程所学知识,完成以反应器设计为主的一次设计实践。通过课程设计,对学生进行设计技能的基本训练,培养学生综合运用所学的书本知识解决实际问题的能力,也为毕业设计打下基础。因此,反应工程课程设计是提高学生实际工作能力的重要教学环节。

反应工程课程以“化学工程与工艺相关课程教学基本要求”为依据,达到以下目的:1.使学生掌握课程设计的基本程序与方法;2.结合设计课题,培养学生查阅有关技术资料及物性参数的获取信息能力;3.通过查阅技术资料,选用设计计算公式或经验值,搜集数据,分析器件材料的选择、工艺参数与结构尺寸间的相互影响,增强学生分析问题、解决问题的能力;4.对学生进行反应工程课程设计的基本训练,使学生了解一般反应器设计的基本内容与要求;5.通过编写设计说明书,提高学生文字表达能力,掌握撰写技术文件的有关要求;6.了解一般CAD制图基本要求,对学生进行绘图基本技能训练。

二、课程目标

通过本课程的理论学习,学生应具备以下能力:

1.用辩证唯物主义的观点,从化学反应动力学以及动量、热量、质量传递过程的角度理解工业规模的反应过程的一般性规律,并掌握典型反应器的基本结构及工艺原理。

2.针对典型的反应器及化工过程,根据其物理原理建立相应的数学模型,并利用工艺条件对模型进行求解。

3.通过反应器的选型与工艺计算,完成设计、开发、操作、强化、管理等任务,运用反应工程的思维方法,判断反应器变量对评价指标的影响,提出优化的解决方案。

4.掌握反应器设计常用研究方法,并能查阅工程手册获取所需参数,能够建立常见反应器和一般化工过程的数学模型,并进行工程计算。

5.能够基于专业理论,根据对象特征,选择研究路线,设计实验方案、构建实验系统,安全开展实验并正确采集数据。

三、课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求

指标点

课程目标

R3设计/开发解决方案

3.2能够通过建立模型进行化工单元的工艺计算和设备计算;

目标1

R6工程与社会

6.1熟悉化工领域相关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规,了解企业的管理系统;

目标2

R10沟通

10.1掌握化工技术领域科技文献、报告和设计文稿的写作方法,并能将内容有效表达给业界或公众。

目标3

R11项目管理

11.3能够将工程管理与经济决策的基本原理运用于化工项目决策、产品开发、过程实施等环节中。

目标4

四、教学安排

反应工程课程设计主要以化学反应的核心场所反应器为对象,课程设计题目尽量从科研和生产实际中选题,主要内容包含釜式反应器设计、固定床反应器设计两个内容,学生按任课教师安排自行选择题目之一进行工程设计,设计过程及内容均应包含以下几个方面的内容:

序号

设计内容

学时分配(天)

支撑课程目标

1

纪律表现

0

1

2

设计日志

0.5

3

3

随堂提问

0.5

4

4

设计说明书

6

1,2,3,4

5

工程图纸

3

1,2,3,4

五、课程设计的基本要求

1.要求设计者接收设计任务书后,运用所学知识,经详细、全面考虑,确定设计方案,选用计算公式、经验公式或经验值,认真收集查取相关的物性参数。

2.正确选用设计参数,树立从技术上可行和经济上合理两方面考虑的工程观点,兼顾操作维修的方便和环境保护的要求,从总体上得到最佳结果。

3.准确而迅速地进行反应器的设计计算,以确保在规定时间内完成设计任务。

4.设计说明书的编写,应按照课程设计教学大纲规定及设计任务要求,用精炼的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果,做到设计内容完整,设计合理,计算正确,叙述层析分明,条理清楚。

5.反应器图纸结构基本合理,图面清晰,基本符合规范化要求。

六、课程设计的内容

反应工程课程设计应以典型化工反应器为对象,课程设计的题目尽量从科研和生产实际中选题。反应工程课程设计内容主要包括以下几个方面:

1.设计方案简介:包括对给定或选定的主要器件的设计原则、设计思路进行简要的论述。

2.典型化工反应器的工艺设计和计算:包括物料衡算和热量衡算、设备的选型及结构设计。

3.典型设备的选型和计算:包括典型化工反应器的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。

4.主要设备工艺条件图:包括设备的主要工艺尺寸。

5.编写设计说明书:掌握设计说明书的编写方法和格式。包括设计任务书、目录、设计方案简介与评述、主要设备设计及计算、设计结果总汇,设计结果的自我评价和结束语、参考文献等,要求整个设计内容全部用计算机打字排版、打印。同时附带典型化工反应器图纸。

课程设计的题目类型及选题要求:

反应工程课程设计应以典型的化工反应器为对象,学生主要是对间歇反应釜设计和固定床反应器设计两类题目中的任一个进行设计。题目的内容与要求如下:

1.间歇反应釜的设计

包括设备选型、物料衡算等;最终编写出间歇反应器的设计说明书、绘制间歇反应釜设备结构图。

2.固定床反应器设计

包括设备选型、物料衡算等;最终编写出固定床反应器的设计说明书、绘制间固定床反应器设备结构图。

七、课程考核

1.成绩构成

课程目标

支撑毕业要求指标点

平时考核(20%)

说明书

(50%)

工程图纸(30%)

总计

纪律

表现

设计

日志

随堂

提问

目标1

3.2

10



20

12

42

目标2

6.1




5

9

14

目标3

10.1


5


15

6

26

目标4

11.3



5

10

3

18

合计

10

5

5

50

30

100

1.评价方式与标准

1)纪律表现:包含考勤,设计过程中学习积极性等。

课程目标

评价标准

权重

(%)

90~100

80~89

60~79

0~59

目标1:能够通过建立模型进行化工单元的工艺计算和设备计算;

出勤率达到100%,积极查阅相关设计内容的法律法规、安全规范、环保标准以及基本原理及计算公式,能正确选择工艺参数。

出勤率不低于90%,比较积极查阅有关设计内容的法律法规、安全规范、环保标准以及基本原理及计算公式,工艺参数无原则性错误。

出勤率不低于80%,查阅有关设计内容的法律法规、安全规范、环保标准以及基本原理及计算公式积极性尚可,工艺参数有少量错误。

出勤率低于80%,查阅相有关设计内容的法律法规、安全规范、环保标准以及基本原理及计算公式积极性尚可,工艺参数错误超半数。

10

2)设计日志

课程目标

评价标准

权重

(%)

90~100

80~89

60~79

0~59

目标3:掌握化工技术领域科技文献、报告和设计文稿的写作方法,并能将内容有效表达给业界或公众。

科技文献阅读量不低于30篇,设计过程进度合理,语言表达精练准确。

科技文献阅读量不低于20篇,设计过程进度较为合理,语言表达基本正确。

科技文献阅读量不低于10篇,设计过程进度稍显缓慢,语言表达不够准确。

科技文献阅读量低于8篇,设计过程进度缓慢,语言表达错误较多。

5

3)随堂提问:

课程目标

评价标准

权重

(%)

90~100

80~89

60~79

0~59

目标4:能够将工程管理与经济决策的基本原理运用于化工项目决策、产品开发、过程实施等环节中。

在关于反应器设计的专题课堂讨论,发言积极,对基本原理与概念的表述清晰无误,方案正确合理。

在关于反应器设计的专题课堂讨论,发言较积极,对基本原理与概念的表述存在非原则性错误,方案较为合理。

在关于反应器设计的专题课堂讨论,发言不够积极,对基本原理与概念的表述有不少错误,方案设计不合理之处较多。

在关于反应器设计的专题课堂讨论,发言很不积极,对基本原理与概念的表述不清,无法提出方案。

5

4)设计说明书

课程目标

评价标准

权重

(%)

90~100

80~89

60~79

0~59

目标1:能够通过建立模型进行化工单元的工艺计算和设备计算;

工艺流程选择科学合理,主体设备的物料和热量衡算正确,设备特征尺寸计算、流体力学验算合理正确。设备型式及主要尺寸计算正确,设计设备各零部件的结构尺寸计算正确,部件尺寸计算完整。辅助设备的计算与选型完全正确。

工艺流程选择合理,主体设备的物料和热量衡算基本正确,设备特征尺寸计算、流体力学验算合理。设备型式及主要尺寸计算正确,设计设备各零部件的结构尺寸计算错误较少,辅助设备的计算与选型节本正确。

工艺流程选择基本合理,主体设备的物料和热量衡算基本正确,设备特征尺寸计算、流体力学验算存在少量错误,设备型式及主要尺寸计算、设计设备各零部件的结构尺寸计算、计算与选型存在少量错误。

工艺流程选择不够合理,主体设备的物料和热量衡算,设备特征尺寸计算、流体力学验算合理,设备型式及主要尺寸计算正确,设计设备各零部件的结构尺寸计算、计算与选型存在较多错误。

20

目标2:熟悉化工领域相关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规,了解企业的管理系统;

能够很好的基于相关背景知识对设计过程进行合理分析,并较好的评价了复杂工程问题和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,深刻理解应承担的责任,以及对环境、社会可持续发展的影响。

能够较好的基于相关背景知识对设计过程进行合理分析,评价了复杂工程问题和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,理解应承担的责任,以及对环境、社会可持续发展的影响。

能够基于相关背景知识对设计过程进行合理分析,简单评价了复杂工程问题和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,但对应承担的责任,以及对环境、社会可持续发展的影响理解不够深刻。

不能够基于相关背景知识对设计过程进行合理分析,未评价了复杂工程问题和解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,对应承担的责任,以及对环境、社会可持续发展的影响不理解。

5

目标3:掌握化工技术领域科技文献、报告和设计文稿的写作方法,并能将内容有效表达给业界或公众。

设计说明书行文流畅,语言流畅,表达正确无歧义,无错别字,排版美观。

设计说明书行文基本流畅,语言基本通顺,表达正确无歧义,无错别字,排版较为美观。

设计说明书基本流畅,语言基本通顺,表达有少量歧义,有少量错别字,排版较为美观。

设计说明书行文不够流畅,语言不够通顺,表达歧义之处较多,错别字躲,排版不美观。

15

目标4:能够将工程管理与经济决策的基本原理运用于化工项目决策、产品开发、过程实施等环节中。

设计过程中很好的融入了节能减排的概念,设备设计完全符合安全和环境标准,设备结构新颖,性能稳定,优化合理。

设计过程中较好的融入了节能减排的概念,设备设计基本符合安全和环境标准,设备结构较新颖,性能较稳定,优化较合理。

设计过程中较好的融入了少量节能减排的概念,设备设计基本符合安全和环境标准,设备不够新颖,但性能较稳定,优化较合理。

设计过程基本没有融入少量节能减排的概念,设备设计有不符合安全和环境标准之处,设备不够新颖,性能较不稳定,优化不合理。

5

5)工程图纸

课程目标

评价标准

权重

(%)

90~100

80~89

60~79

0~59

目标1:能够通过建立模型进行化工单元的工艺计算和设备计算;

建立的反应器模型合理,尺寸计算准确,设备模型符合现代化工及绿色化工理念,并很好设计了自动化控制方案。

建立的反应器模型基本合理,尺寸计算基本准确,设备模型符合现代化工及绿色化工理念,设计了自动化控制方案。

建立的反应器基本合理,尺寸计算基本准确,设备模型不符合现代化工及绿色化工理念,未设计自动化控制方案。

建立的反应器模型不合理,尺寸计算不准确,设备模型不符合现代化工及绿色化工理念,未设计自动化控制方案。

12

目标2:熟悉化工领域相关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规,了解企业的管理系统;

反应器设备图符合绿色化工理念、在设计过程中能够将环保、安全等理念完美融合。

反应器设备图基本绿色化工理念、在设计过程中能够将环保、安全等理念节本融合。

反应器设备图融合了少量绿色化工理念、在设计过程中基本能够将环保、安全等理念节本融合。

流反应器设备图不符合绿色化工理念、在设计过程中未考虑将环保、安全等理念。

9

目标3:掌握化工技术领域科技文献、报告和设计文稿的写作方法,并能将内容有效表达给业界或公众。

图面布置合理,画法无误,比例尺选择正确,标注准确无误,完全符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

图面布置基本合理,画法基本无误,比例尺选择基本正确,标注准确,基本完全符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

图面布置不够合理,画法有少量错误,比例尺选择正确,标注存在少量错误,基本符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

图面布置不合理,画法错误较多,比例尺选择不正确,标注存在大量错误,基本不符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

6

目标4:能够将工程管理与经济决策的基本原理运用于化工项目决策、产品开发、过程实施等环节中。

图面布置合理,画法无误,比例尺选择正确,标注准确无误,完全符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

图面布置基本合理,画法基本无误,比例尺选择基本正确,标注准确,基本完全符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

图面布置不够合理,画法有少量错误,比例尺选择正确,标注存在少量错误,基本符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

图面布置不合理,画法错误较多,比例尺选择不正确,标注存在大量错误,基本不符合化工设备图纸相关规范及技术标准。

3

七、课外阅读与参考资料

使用教材:杨雷库,刘宝鸿主编,《化学反应器》(第三版)化学工业出版社,2012.1.

参考书目:

1.化学反应工程(第五版),北京,化学工业出版社,朱炳辰主编,2011

2.王许云,王晓红,田红景编,《化工原理课程设计》,化学工业出版社,2012.7。

3.匡国柱,史启才编著,《化工单元操作及设备课程设计》,化学工业出版社,2005。

4.谭天恩,窦梅等编著,《化工原理》(第四版)(上、下册),化学工业出版社,2013.5。

5.马沛生,夏淑倩,夏清编著,《化工物性数据简明手册》,化学工业出版社,2013.7。

6.大连理工大学化工原理教研室编,《化工原理课程设计》,大连理工大学出版社,1996。

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