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校内实践

《化工原理课程设计》课程教学大纲

2021年03月08日 14:33  点击:[]

课程编码:

070000206

学分:

2

课程类别:

实践环节

学时:

2周

课程性质:

专业综合实践

考核方式:

考查

英文名称:

Course Design of Principles of Chemical Engineering

使用教材:

化工原理课程设计,柴诚敬、贾绍义主编,高等教育出版社,2015.10

先修要求:

化工原理、化工原理实验

编制依据:

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

适用专业:

化学工程与工艺,制药工程、生物制药、酿酒工程参照执行

适用年级:

2018级

授课学期:

第5学期

归属单位:

化学工程学院

编制时间:

2021.02

执笔人:

张妙鹤

审核人:

罗孜

一、课程简介

化工原理课程设计是一门重要的实践课程,是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程所学知识,完成以化工单元操作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,化工原理课程设计是提高学生实际工作能力的重要教学环节。

二、课程目标

通过本课程的实践训练,学生应具备以下能力:

1.掌握换热器/精馏塔等基本化工单元的工艺计算与设备计算方法;

2.基于设计对象所处的外部环境与多因素条件,通过查阅技术资料、搜集数据,综合确定设计对象的关键参数;

3.掌握常见化工单元设备设计的流程与技术规范;

4.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;掌握化工制图的基本知识,对学生进行绘图基本技能训练;

5.在进行单元设备设计时能够考虑工艺与设备参数与费用、能耗的关系。

三、课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求

观测指标

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

3.4能够将社会、健康、安全、法律、文化、环境及可持续发展理念贯穿于设计环节中;

目标2

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3

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4

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5

四、教学安排

化工原理课程设计应以化工单元操作的典型设备为对象,课程设计题目尽量从科研和生产实际中选题,主要内容包含列管换热器的设计、板式精馏塔的设计两个内容,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

设计方案简介

1

2,3,4,5

2

主要设备工艺设计计算

2

1,3,4

3

典型辅助设备的选型和计算

2

1,4

4

工艺流程图

1

3,4

5

设备装配图绘制

2

2,3,4

6

设计说明书编写

2

1,2,3,4,5

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,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.准确而迅速地进行主要设备的设计计算,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.主要设备图结构基本合理,图面清晰,基本符合规范化要求。

六、课程设计的内容

化工原理课程设计应以化工单元操作的典型设备为对象,课程设计的题目尽量从科研和生产实际中选题。化工原理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设备的型式进行简要的论述。

2.主要设备的工艺设计计算:包括物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。

3.典型辅助设备的选型和计算:包括典型辅助设备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。同时附主要设备结构图。

课程设计的题目类型及选题要求:

化工原理课程设计应以重要的化工单元操作及典型设备为对象,学生可选择列管换热器的设计和精馏塔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.列管换热器设计

包括载热体最佳出口温度的确定(优化设计)、热量衡算、所需面积计算、换热器结构尺寸的设计计算和换热器的传热验算等;最终编写出换热器的设计说明书、绘制换热器设备结构图。

2.精馏塔设计

包括精馏塔塔型选择、精馏方案的选择和流程的确定、精馏操作条件的选择与确定、精馏过程物料恒算和热量恒算、精馏塔结构尺寸的设计计算和精馏塔简单的机械设计等;最终编写出精馏塔的设计说明书、绘制精馏塔的设备结构图。

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




20


20

目标2

3.4

10



10


25

目标3

6.1




15

15

30

目标4

10.1


5


10

15

25

目标5

11.3



5

5


10

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2:基于设计对象所处的外部环境与多因素条件,通过查阅技术资料、搜集数据,综合确定设计对象的关键参数;

出勤率达到100%,积极查阅相关设计内容的基本原理及计算公式,能正确选择工艺把参数。

出勤率不低于90%,比较积极查阅有关设计内容的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

4.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;掌握化工制图的基本知识,对学生进行绘图基本技能训练;

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

5.在进行单元设备设计时能够考虑工艺与设备参数与设备费用、操作费用的关系。

在关于节能降耗的专题课堂讨论,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。

在关于节能降耗的专题课堂讨论,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。

在关于节能降耗的专题课堂讨论,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。

在关于节能降耗的专题课堂讨论,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:掌握换热器/精馏塔等基本化工单元的工艺计算与设备计算方法;

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。

10

目标2:基于设计对象所处的外部环境与多因素条件,通过查阅技术资料、搜集数据,综合确定设计对象的关键参数;

控制指标明确,安全环保规程符合规定,单元设备简单的工艺流程科学规范;各类设备结构的优缺点掌握到位,设备型式选择科学合理。

控制指标较明确,安全环保规程基本符合规定,单元设备简单的工艺流程科学规范

各类设备结构的优缺点基本掌握,设备型式选择基本合理。

控制指标存在少量错误,安全环保规程基本符合规定,单元设备简单的工艺流程较为规范;各类设备结构的优缺点基本掌握不全,设备型式选择少欠科学性。

控制指标存在错误较多,安全环保规程不符合规定,单元设备简单的工艺流程不够规范;各类设备结构的优缺点掌握不全,设备型式选择欠缺科学性。

10

目标3:掌握常见化工单元设备设计的流程与技术规范;

说明书中有关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规完全符合规范,设备设计符合国内最优发展趋势,高效稳定,性能校核抗波动性能好。

说明书中有关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规基本符合规范,设备设计基本符合国内最优发展趋势,性能校核抗波动性能较好。

说明书中有关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规有少量不符合规范,设备性能校核显示有一定的抗波动能力。

说明书中有关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规存在大量不符合规范之处,设备类型陈旧,波动性能力差。

15

目标4: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;掌握化工制图的基本知识,对学生进行绘图基本技能训练;

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。

10

目标5:在进行单元设备设计时能够考虑工艺与设备参数与费用、能耗的关系。

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)设备装配图

课程目标

评价标准

权重

(%)

90~100

80~89

60~79

0~59

目标3:掌握常见化工单元设备设计的流程与技术规范;

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。

15

目标4: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;掌握化工制图的基本知识,对学生进行绘图基本技能训练;

图纸设计符合安全和环境标准,能够将节能减排的理念很好地融入其中,有关换热网络的设计规范正确。

图纸设计基本符合安全和环境标准,能够将节能减排的理念融入其中,有关换热网络的设计基本正确。

图纸设计基本符合安全和环境标准,能够将少量节能减排的理念融入其中,有关换热网络的设计有少量错误。

图纸设计基本不符合安全和环境标准,未能将节能减排的理念融入其中,未有关换热网络的相关设计。

15

八、课外阅读与参考资料

[1]李功样,陈兰英,崔英德主编.常用化工单元设备设计(第二版).华南理工大学出版社,2009

[2]匡国柱,史启才主编.化工单元过程及设备课程设计(第二版).化学工业出版社,2008.

[3]王瑶,张晓冬主编.化工单元过程及设备课程设计(第三版).化学工业出版社,2013

[4]付家新,王为国,肖稳发主编.化工原理课程设计(典型化工单元操作设备设计).化学工业出版社,2012

[5]许文林主编.化工单元操作及设备课程设计--板式精馏塔的设计.科学出版社,2013

[6]王卫东主编.化工原理课程设计.化学工业出版社,2011

[7]张瑞林,冯杰主编.化工制图与AutoCAD绘图实例.中国石化出版社有限公司,2013

[8]方利国主编.计算机辅助化工制图与设计.化学工业出版社,2010

[9]《化学工程手册》编辑委员会,《化学工程手册》,北京:化学工业出版社,2005;

[10]国家医药管理局上海医药设计院,《化学工艺设计手册》,北京:化学工业出版社,2002;

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