| 主要讲授过程模拟中选用的准确性较高的物性估算方法以及热力学性质,这对在模拟中选用合适的热力学模型是至关重要的。这些方法包括纯物质的热力学性质计算、混合物的热力学性质计算、气液及液液相平衡常数的计算、用于能量平衡的热性质的计算,最后,讲解分离过程中的热力学方法的应用,包括模型参数的查验、共沸点的确定、残留曲线及精馏边界和分区、萃取精馏及共沸精馏溶剂的选择。详述如下:(1)纯物质的P-V-T关系:热性质、理想气体、真实流体、辅助函数、剩余函数、逸度及逸度系数、相平衡、状态方程、维里方程、高精度状态方程、三次状态方程、归一化状态方程、高级三次状态方程;(2)纯物质性质的关联式与估算:特征物性常数、临界性质、偏心因子、常规沸点、熔点及凝固焓、标准焓及标准吉布斯自由能、与温度相关的物性、蒸汽压、液体密度、蒸发焓、理想气体热容、液体热容、传递性质关联式与估算、液体粘度、气体粘度、液体导热系数、气体导热系数、表面张力、扩散系数;(3)混合物的性质:混合时物性的变化、偏摩尔性质、Gibbs-Duhem 方程、理想气体混合物、理想溶液混合物、过量性质、混合物逸度、理想混合物的逸度、相平衡、活度及活度系数、状态方程用于混合物、维里方程、三次状态方程;(4)流体相平衡:热力学原理、活度系数的应用、使用gE模型计算气液相平衡、回归gE模型参数、检查VLE数据的热力学一致性、推荐的gE模型参数、采用状态方程计算气液相平衡、三次状态方程中二元参数的拟合、共沸行为出现的条件、气体在液体中的溶解、采用亨利常数计算气体在液体中的溶解度、采用状态方程计算气体在液体中的溶解度、气体溶解度的预测、液液相平衡、三元液液相平衡与温度的关系、液液相平衡与压力的关系、预测模型、正规溶液、基团贡献法、UNIFAC 法、改进的UNIFAC 法、UNIFAC 法及改进的UNIFAC 法的缺陷、预测型Soave-Redlich-Kwong (PSRK)状态方程、VTPR 基团贡献状态方程(5)热性质;卡洛里状态方程、内能与焓、熵、Helmholtz能及吉布斯能、过程模拟软件中的焓的表达、路径A:气体作为起始状态、路径B:液体作为起始状态、路径C:状态方程、化学反应中的卡洛里性质;(6)热力学在分离技术中的应用:模拟前检查模型参数、纯物质参数的检查、gE 模型参数的检查、多组元物系共沸点的查验、残留曲线、精馏边界、精馏分区、共沸精馏及萃取精馏溶剂的选择、其它分离过程溶剂的选择、基于溶剂的分离过程的选择。 |
| 鉴于国内尚不能找到合适的教材,本课程将取1本英文原版教材作为课程的主要参考资料:Jürgen Gmehling,Michael Kleiber,Bärbel Kolbe,et al. Chemical Thermodynamics for Process Simulation. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany. 2019.该书的中文名称为《用于过程模拟的化工热力学》,与本课程的名称及内容一致。本书800余页,内容丰富,本课程仅2天16学时,不可能全讲,但常用的内容基本上都可讲到。 |
| 附录2 参考书《Chemical Thermodynamics for Process Simulation》 |
| 李士雨,清华大学化工系本科毕业,天津大学化工系硕士、博士研究生毕业,化学工程专业。曾任天津大学化工学院院长助理、化工信息技术中心主任(5年),新疆石河子大学化工学院院长(援疆,2年),英国曼彻斯特大学访问教授(3年,其中1年全职,另2年兼职),现任天津大学化工学院教授,省部级教学名师,全国化工节能协会专家,北京能源与环境学会常务理事。研究方向为化工过程模拟、优化、集成。即,基于化工原理、化工热力学、分离工程、反应工程的基本原理,以化工系统工程技术,通过系统建模、优化与成熟设备的优化组合,提高化工过程系统能效,实现节能减排目标。擅长化工过程模拟、夹点技术、精馏塔及其序列优化、反应系统能量集成、蒸汽动力系统优化、全过程(Total Site)能量系统集成优化。既有扎实的理论基础,又有大型煤化工、石油化工、精细化工企业经验。获得国家级教学成果一等奖3项、二等奖2项,省部级教学成果一等奖10余项。出版学术专著或高校教材、软件8部(件),申请专利5项,发表学术论文80余篇。采用基于夹点分析的过程集成技术对煤化工、石油化工、精细化工、制药、电力、钢铁、造纸等过程工业进行系统节能潜力分析、节能机会识别以及节能方案制定,采用操作调优或者成熟设备的优化组合,一般可以给企业带来显著(10∽50%)的节能减排效果,技术成熟可靠。 |
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