学校新葡萄京娱乐场网址 旧版新葡萄京娱乐场网址 学院信箱 English

《化工原理课程设计》教学大纲

  • 发布者 Sophie 发布时间 2020年09月18日 11:00 浏览次数
  • 《化工原理课程设计》教学大纲

    一、课程基本信息

    课程代码: CHEM3106

    课程名称: 化工原理课程设计

    课程英文名称: Design of Unit Operations

    课程所属单位:化学与环境工程学院化工系化学工程与工艺教研室

    课程面向专业:化学工程与工艺

    课程性质: 必修

    先修课程: 高等数学、大学物理、物理化学、工程制图I、化工原理

    学时学分:学时 2周 学分2

    二、课程性质与目标

    化工原理课程设计是化学工程与工艺专业的一门必修实践课程,是化工原理课程的一个总结性和综合性的教学环节。通过对典型化工单元过程及设备的工程设计实践,培养学生综合运用《化工原理》课程和有关先修课程的知识,分析、解决化工实际问题,对学生进行一次化工设计的基本训练。

    通过化工原理课程设计,学生将在查阅技术资料、收集数据、工程计算及制图等方面获得较为综合的能力培养,从而为化工工艺课程设计和毕业设计等实践环节打下基础。

    本课程的主要课程目标为:

    1理解设计阶段划分及其设计目标和要素;掌握单元操作过程和单元设备设计的基本程序和方法。(支撑毕业要求指标点3.1);

    2、能够运用合理的设计计算方法进行工艺及设备设计;理解工艺参数与设备结构尺寸间的相互影响;理解化工单元过程及设备在操作、控制、安装等方面的技术要求和规范;在设计过程中体现创新意识。(支撑毕业要求指标点3.2);

    3能够利用工程图纸/计算说明书等形式规范展示化工单元过程的设计结果。(支撑毕业要求指标点3.4);

    表1 课程目标和毕业要求指标点对应关系

    毕业要求指标点

    指标点表述

    课程目标

    设计/开发解决方案3.1

    3.1 掌握化工单元操作过程的全周期、全流程设计思路和基本方法,能够根据特定工程需求确立设计/开发任务目标及关键因素。

    课程目标1理解设计阶段划分及其设计目标和要素;掌握单元操作过程和单元设备设计的基本程序和方法。

    设计/开发解决方案3.2

    3.2 能够针对设计/开发任务目标,实施单元或系统的工艺、装备和控制设计并体现出创新意识

    课程目标2能够运用合理的设计计算方法进行工艺及设备设计;理解工艺参数与设备结构尺寸间的相互影响;理解化工单元过程及设备在操作、控制、安装等方面的技术要求和规范;在设计过程中体现创新意识。

    设计/开发解决方案3.4

    3.4能够应用设计报告、说明书、工程图或计算机程序等化工专业范式展示设计结果

    课程目标3能够利用工程图纸/计算说明书等形式规范展示化工单元过程的设计结果。

    三、实践教学内容与要求

    (一)工艺过程设计方案的确定

    1、教学内容

    选定化工单元操作过程的工艺流程、主要工艺条件、主要设备的型式,并对其进行简要的论证和说明。

    2、教学要求

    熟悉化工单元操作过程的工艺流程、了解常见化工设备的特点等。

    (二)工艺过程计算

    1、教学内容

    化工单元操作过程工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算。

    2教学要求

    熟练掌握化工单元操作过程的物料衡算、热量衡算,确定单元操作过程涉及的主要工艺参数。

    (三)主要设备和辅助设备的设计计算及选型

    1、教学内容

    主要设备和典型辅助设备的主要结构尺寸计算和设计,以及管道、储罐、泵和部分换热器等辅助设备型号和规格的选定。

    2、教学要求

    熟练掌握主要设备结构的设计和工艺尺寸的计算。结构尺寸的设计计算,掌握主要辅助设备的设计和选型方法,了解管道等辅助设备的型号和规格,并对其进行合理选择。

    (四)设计图纸

    1、 教学内容

    带控制点的工艺流程图:以单线形式绘制,包括主要设备、辅助设备、管线、设备名称及位号、仪表及控制点、符号说明、标题栏等。

    主要设备的装配图:设备外轮廓、主要工艺及结构尺寸、技术特性表、技术要求、接管表和管口方位等。

    2、教学要求

    掌握带控制点工艺流程图的绘制和主要设备装配图的绘制方法。用A3图纸绘制单元操作过程的PID图1张和用A2图纸绘制主要设备装配图1张。

    以单线图的形式绘制,。

    (五)设计说明书

    1、教学内容

    设计说明书内容包括目录、任务书、设计方案说明、工艺过程设计计算、主要设备和辅助设备的设计计算和选型、设计结果汇总表、设计评述与对某些问题的讨论、参考资料、符号一览表

    2、教学要求

    掌握化工设计的基本程序和方法,学会用简洁的文字和适当的图表表示自己的设计思想。规范编写设计说明书1本。

    四、学时分配

    学时:2周

    五、教学环节与教学方法

    教学实施环节包括:

    (1)设计动员,指导教师向选题学生集中介绍设计任务,指导学生分析设计的目的和依据,使学生掌握化工设计的基本程序和方法。

    (2)学生根据设计任务,进行工艺和设备设计计算。在计算时,各种工艺参数的取舍要综合考虑各种影响因素,包括设计成本与环保要求等因素。在设计计算过程中,教师将学生按小组集合,共同分析讨论遇到的问题。通过反复的讨论,学生能发现设计中的不足并及时改正,提高他们解决实际工程问题的能力。

    (3)编写设计说明书、绘图。学生能用精练的语言、简洁的文字、规范的工程图纸来表达设计思想和设计结果。指导教师强调易于忽略的技术规范,培养学生严谨周密的设计风格。

    表2 课程目标及其实现方法

    课程目标

    课程对应内容

    实现方法

    课程目标1

    1.工艺过程设计方案的确定

    案例教学、指导阅读、实践学习

    在设计动员时,由教师以案例教学的模式,使学生了解化工原理课程设计的意义与要求。

    通过指导阅读,引导引导学生理解不同设计阶段目标其关键要素,熟悉化工设计的基本方法。

    学生根据设计任务,实践学习对典型化工单元工艺流程、主要工艺条件、主要设备的型式,并对其进行简要的论证和说明。掌握单元操作过程和单元设备设计的基本程序和方法。

    课程目标2

    2.工艺过程计算

    3主要设备和辅助设备的设计计算及选型

    师生讨论、指导阅读和实践学习。

    通过指导阅读和实践学习,使学生掌握工艺过程计算以及设备计算的主要方法及技巧。让学生理解工艺参数与设备结构尺寸间的相互影响;理解化工单元过程及设备在操作、控制、安装等方面的技术要求和规范。

    通过师生小组讨论,培养学生创新意识和批判性思维。

    课程目标3

    4设计图纸

    5设计说明书

    指导阅读、实践学习和师生讨论。

    通过指导阅读,使学生了解化工工程图纸的样式、要素和规范;通过实践学习,培养学生灵活运用工程图、设计说明书表达设计结果的能力;通过师生讨论,强化学生遵守技术要求和规范表达的意识和技能。

    六、课程考核评价

    课程考核成绩的考察根据学生的课程报告的质量综合评定成绩。实习成绩分为五等,即:优、良、中、及格、不及格。

    表3 课程报告成绩评分标准

    等级

    要求

    优秀

    各个课程目标评分的加权平均值大于等于90分

    良好

    各个课程目标评分的加权平均值大于等于80分

    中等

    各个课程目标评分的加权平均值大于等于70分

    及格

    各个课程目标评分的加权平均值大于等于60分

    不及格

    各个课程目标评分的加权平均值小于60分

    权重分布:课程目标1: 15%;课程目标2: 40%;课程目标3: 45%。

    表4 课程目标对应的考核内容及考核方式

    课程目标

    考核内容

    观测点

    评价标准

    课程目标1

    化工单元操作过程和设备设计的内容和方法。

    设计说明书中设计方案的论证说明;说明书中内容的完整性及其逻辑关系;图纸的完整性。

    90-100分:态度认真,积极参与讨论。按时完成课程设计,设计思路清晰,方案论证充分,论述合理;说明书内容完整、框架结构合理设计图纸完整、规范,

    80-89分:态度认真,按时完成课程设计。设计思路清晰,设计方案论证充分,论述合理,说明书内容完整,框架结构合理;设计图纸较完整。

    70-79分:态度较认真,按时完成课程设计。设计思路较清晰,框架结构较合理;设计方案论证较充分,论述合理;说明书内容较完整;设计图纸较规范,较好地完成课程设计相关任务。

    60-69分:态度一般,基本完成课程设计。设计思路较清晰,说明书框架结构基本合理;设计方案论证分析不充分;设计说明书和图纸较完整,但是设计说明书和图纸完成质量较差。

    <60分:态度较差,未完成课程设计。思路不清晰,框架结构不合理;无设计方案论证;图纸不完整有缺失;未达到课程设计的基本要求。

    课程目标2

    工艺过程计算,物料衡算、热量衡算;确定主要工艺参数。

    主要设备和辅助设备的设计计算及选型

    工艺过程设计计算:计算过程的完整性;计算方法、公式是否科学;工艺参数的选取是否合理;计算结果是否达到设计目的,符合生产实际。

    主要设备和辅助设备的设计计算和选型:内容是否完整;计算方法是否科学;计算结果合理;设备的型号、规格。

    90-100分:物料衡算与能量衡算思路清晰,计算方法正确,参数优化过程完整、分析充分合理,计算结果准确。设备设计和选型过程完整、方法科学、结果合理。

    80-89分:物料衡算与能量衡算思路清晰,计算方法正确,参数优化过程较完整、计算结果较准确。设备设计和选型过程完整、方法科学、结果合理。

    70-79分:物料衡算与能量衡算思路较清晰,计算方法基本正确,参数选择考察因素不全面,计算结果基本合理。主要设备设计选型过程完整、结果合理,部分附属设备未进行设计选型。

    60-69分:物料衡算与能量衡算思路基本清晰,计算方法基本正确,部分参数选择不合理,计算结果未进行充分的校核。主要设备设计选型过程基本完整、结果基本合理,部分附属设备未进行设计选型。

    <60分:物料衡算与能量衡算思路紊乱,计算方法错误,计算结果不合理。设备设计和选型过程不完整,主要设备设计和选型不合理,附属设备未进行设计选型。

    课程目标3

    工艺流程草图;带控制点的工艺流程图;主要设备装配图;设计说明书的书写规范。

    设计说明书的书写规范,语言表达技术标准;带控制点的工艺流程图、主要设备装配图。

    90-100分:设计说明书文字流畅、语言精炼准确、层次清晰;内容实事求是,凡引用的观点、数据或公式等均标注出处,图表格式规范。设计图纸完整、正确、规范,整体上质量高。

    80-89分:设计说明书文字流畅、语言准确;凡引用的观点、数据或公式等均标注出处,图表格式规范。设计图纸完整、规范,图纸整体质量较高。

    70-79分:设计说明书文字较流畅、语言准确、层次清晰;引用的观点、数据或公式等能标注出处,图表格式规范。设计图纸较完整、规范,图纸整体质量较好。

    60-69分:设计说明书文字较流畅、语言准确;图表格式规范。设计图纸基本完整、规范,图纸整体质量一般。

    <60分:设计说明书逻辑关系紊乱,内容不完整;图表格式错误。设计图纸不完整、不规范,图纸整体质量不达标。

    七、教材与主要参考书

    王国胜. 化工原理课程设计(第二版). 大连:大连理工大学出版社,2005.

    贾绍义,柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津:天津大学出版社,2002.

    郑晓梅. 化工制图. 北京:化学工业出版社,2002.

    时钧.化学工程手册( 上卷、下卷)北京:化学工业出版社,1996.

    陈敏恒,丛德滋,方图南等化工原理上下册(第4版),化学工业出版社, 2015.8

    陈英南,刘玉兰. 常用化工单元设备的设计. 上海:华东理工大学出版社,2005.

    八、课程目标及达成度评价

    课程目标达成度从学生个体达成情况和课程整体达成情况两方面评价,前者将作为评判学生是否达到毕业要求以及能否通过课程考核的依据;后者作为课程实施质量的评价及持续改进措施的依据。当参加课程考核的学生班级数为2个班时,样本集为所有学生;当参加课程考核的学生班级为3个班及以上时,样本集通过间隔采样获取(按照所有学生学号序列间隔采样)。学生个体达成度统计表和课程整体达成度统计表如表5和表6所示。

    表5 学生个体对课程目标的达成度统计表

    毕业要求指标点

    设计/开发解决方案3.1

    设计/开发解决方案3.2

    设计/开发解决方案3.4

    课程目标

    课程目标1

    课程目标2

    课程目标3

    评价环节

    课程设计说明书

    课程设计说明书

    课程设计说明书、设计图纸

    考核方式/观测点

    设计说明书中设计方案的论证说明;说明书中内容的完整性及其逻辑关系;图纸的完整性

    工艺过程设计计算;

    主要设备和辅助设备的设计计算和选型:

    设计说明书的书写规范,语言表达技术标准;带控制点的工艺流程图、主要设备装配图。

    学生甲

    学生乙

    学生丙

    ……

    表6 毕业要求指标点课程达成度评价和改进表

    课程名称

    化工原理课程设计

    课程负责人

    李云雁

    课程组成员

    刘晔、范国枝、王明明、游军杰

    毕业要求指标点

    课程目标

    子目标达成度

    达成度评价结论

    持续改进措施

    备注

    设计/开发解决方案3.1

    课程目标1

    理解设计阶段划分及其设计目标和要素;掌握单元操作过程和单元设备设计的基本程序和方法。

    设计/开发解决方案3.2

    课程目标2

    能够运用合理的设计计算方法进行工艺及设备设计;理解工艺参数与设备结构尺寸间的相互影响;理解化工单元过程及设备在操作、控制、安装等方面的技术要求和规范;在设计过程中体现创新意识。

    设计/开发解决方案3.4

    课程目标3

    能够利用工程图纸/计算说明书等形式规范展示化工单元过程的设计结果。

    课程负责人(签字)  

    化学与环境工程学院教学指导小组审核(签字)

    执笔人:游军杰

新葡萄京娱乐场网址