聚合反应工程基础教学大纲

《聚合反映工程基础》教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：聚合反映工程基础课程英文名称：TheBasicofPolymerizationReactionEngineering课程编号：课程类型：专业（方向）课总学时：54实验学时：0上机学时：4课外学时：0学分：3合用专业：化学工程与工艺（四年级本科）先修课程：物理化学、化工原理、高分子化学、高分子物理开课院系：化工与制药学院化学工艺学科部二、课程的性质与任务《聚合反映工程基础》是化学工程及工艺专业的一门重要专业课，重要讲授聚合反映器。以搅拌聚合釜为重点。讨论聚合过程（流动、混合、传热等物理过程及聚合反映过程）对聚合反映器设计和操作控制规定。学生通过学习该课程后，应理解聚合反映器的设计、操作和控制的基本办法。能够根据聚合物性能规定合理拟定聚合反映器的设计、操作和控制条件。三、课程教学基本规定学生学习本课程后应达成以下规定：1．掌握抱负反映器的设计和分析办法。2．掌握聚合反映过程动力学分析办法。3．对不同类型的化学反映选择适宜的反映器和反映器操作方式。4．理解抱负流动反映器和抱负流动反映器的差别5．掌握持续流动反映器的热稳定性原理6．理解实际生产过程中聚合反映器。7．理解聚合反映器的放大。四、理论教学内容和基本规定绪论（1）聚合反映工程基础的重要内容（2）聚合反映工程发展的历史及现状化学反映工程基础（一）化学反映和反映器分类（1）化学反映和分类（2）反映速率（3）反映器的分类（4）持续流动反映器内流体流动的两种抱负型态基本规定：1．理解：化学反映的分类掌握：反映速率的体现和定义2．理解：反映器分类方法理解：持续流动反映器内流体流动的两种抱负型态（二）均相反映动力学（1）等温恒容单一反映动力学方程式（2）复合反映（3）等温变容过程基本规定：1．掌握：等温恒容单一反映温度对反映速率的影响2．掌握：复合反映动力学方程式的建立与解析3．理解：等温变容过程（三）抱负反映器的设计（1）抱负反映器设计的基本原理（2）间歇反映器（3）平推流反映器（4）抱负混合反映器（5）多级串联抱负混合反映器（6）反映器型式和操作办法的评比和选择基本规定：1．掌握：抱负反映器设计的基本原理理解：抱负反映器的物料平衡方程和热量平衡方程2．掌握：间歇反映器的设计方程理解：间歇反映器的微分物料平衡方程理解：间歇反映器的微分热量平衡方程3．掌握：平推流反映器的设计方程理解：平推流反映器的微分物料平衡方程理解：平推流反映器的微分热量平衡方程4．掌握：抱负混合反映器的设计方程理解：抱负混合反映器的基本假设5．掌握：多级串联抱负混合反映器的设计计算理解：图解法设计和计算多级串联抱负混合反映器6．掌握：反映器型式和操作办法的评比和选择理解：根据化学反映的类型采用的操作方略（四）抱负混合反映器的热稳定性（1）热稳定性原理（2）影响热稳定性的因素（3）T与TW间的最大温差基本规定：1．理解：抱负混合反映器的热稳定性原理掌握：抱负混合反映器的物料平衡方程和热量平衡方程及定态操作分析2．理解：影响热稳定性的因素掌握：抱负混合反映器的热稳定性与操作因素的关系理解：抱负混合反映器操作的多态现象3．掌握：T与TW间的最大温差的计算理解：抱负混合反映器的热稳定性判据（五）持续流动反映器的停留时间分布（1）停留时间分布表达办法（2）停留时间分布的测定（3）停留时间分布的数字特性基本规定：1．掌握：停留时间分布的表达办法理解：停留时间分布的意义2．掌握：停留时间分布函数的测定办法理解：阶跃法和脉冲法测定停留时间分布函数的原理3．掌握：停留时间分布的数字特性理解：无因次平均停留时间和方差的意义、计算、用途（六）流动模型（1）抱负流动模型（2）非抱负流动模型基本规定：1．掌握：抱负流动模型的建立掌握：抱负流动模型数字特性的解析办法2．理解：非抱负流动模型的建立理解：非抱负流动模型数字特性的解析办法（七）停留时间分布与化学反映（1）反映器内流体的混合状态（2）微观混合反映器的计算（3）宏观混合反映器的计算基本规定：1．理解：反映器内流体的混合状态2．掌握：微观混合反映器的计算3．掌握：宏观混合反映器的计算聚合反映工程分析（一）概述（1）聚合反映过程的特点（2）聚合反映过程的目的函数基本规定：1．理解：聚合反映过程的特点2．理解：聚合反映过程的目的函数（二）聚合反映速度的工程分析（1）活性链浓度[P.]与聚合反映机理（2）平均聚合度与反映机理基本规定：1．理解：活性链浓度[P.]与聚合反映机理的关系掌握：活性链浓度[P.]的计算办法2．掌握：平均聚合度与反映机理的关系（三）聚合物的聚合度及聚合度分布表达法（1）平均聚合度（2）瞬时聚合度（3）聚合度分布函数基本规定：1．掌握：几个平均聚合度的表达办法理解：距法表达的平均聚合度2．掌握：几个瞬时聚合度的表达办法掌握：反映机理与瞬时聚合度3．掌握：聚合度分布函数的表达办法（四）连锁聚合反映的平均聚合度及聚合度分布（1）间歇聚合时的聚合度分布（2）持续聚合时的聚合度分布基本规定：1．掌握：连锁聚合反映间歇聚合时的瞬时聚合度和产品聚合度及其分布理解：连锁聚合反映机理与聚合度及其分布2．掌握：持续聚合时的聚合度及其分布理解：多级串联持续聚合釜时的聚合度及其分布（五）粘度对聚合反映的影响基本规定：1．理解：粘度对聚合反映的聚合度及其分布的影响（六）均相自由基共聚（1）间歇共聚操作（2）半间歇共聚操作（3）持续共聚操作基本规定：1．理解：均相自由基共聚合动力学方程的建立理解：均相自由基共聚合动力学分析的基本假设掌握：均相自由基共聚物平均聚合度及构成分布的计算2．掌握：半间歇共聚操作时均相自由基共聚物平均聚合度及构成分布的计算理解：半间歇共聚操作时均相自由基共聚体系体积收缩与单体构成的关系3．理解：持续共聚操作时的聚合度及其分布（七）缩聚反映基本规定：1．掌握：用微分方程法建立缩聚反映动力学方程2．掌握：线性缩聚反映的聚合度及其分布的体现（八）非均相聚合反映（1）间歇乳液聚合（2）持续乳液聚合（3）乳液聚合反映器设计要点基本规定：1．掌握：间歇乳液聚合动力学分析理解：间歇乳液聚合的基本假设2．理解：持续乳液聚合过程的特点理解：持续乳液聚合过程动力学（九）流动与混合对聚合度分布的影响（1）返混的影响（2）混合尺寸的影响基本规定：1．理解：流动与混合对聚合度分布的影响2．理解：混合尺寸对聚合度分布的影响（十）聚合过程的调节与控制（1）温度的调控（2）聚合速率的调控（3）聚合度与聚合度分布的调控（4）粒径及粒径分布的调控基本规定：1．理解：聚合过程温度的调控2．理解：聚合过程聚合速率的调控3．理解：聚合过程聚合度与聚合度分布的调控4．理解：聚合物粒径及粒径分布的调控化工流变学基础（一）非牛顿流体（1）牛顿粘性定律和流动曲线（2）非牛顿流体的分类基本规定：1．理解：牛顿粘性定律和流动曲线2．理解：非牛顿流体的分类（二）非牛顿流体的流变特性（1）非牛顿流体的表观粘度（2）高聚物溶液的流变特性（3）悬浮液的流变特性基本规定：1．理解：非牛顿流体的表观粘度的定义2．理解：高聚物溶液的流变特性3．理解：悬浮液的流变特性（三）非牛顿流体在圆管中层流流动的分析（1）流动分析（2）表观粘度及雷诺数（3）流量（4）平均流速与流速分布（5）压力降基本规定：1．掌握：非牛顿流体在圆管中层流流动的分析理解：非牛顿流体在圆管中层流流动时的表观粘度及雷诺数2．掌握：非牛顿流体在圆管中层流流动时的流量计算3．理解：非牛顿流体在圆管中层流流动时的平均流速与流速分布4．理解：非牛顿流体在圆管中层流流动时的压力降计算（四）非牛顿流体在圆管中的湍流流动基本规定：1．理解：非牛顿流体在圆管中的湍流流动时的流量、平均流速与流速分布、压力降的计算（五）非牛顿流体流变性的测量（1）落球粘度计（2）旋转锥板粘度计（3）旋转圆筒粘度计（4）毛细管挤出流变仪基本规定：1．理解：落球粘度计测量聚合物粘度的原理2．掌握：旋转锥板粘度计测量聚合物粘度的原理与应用3．掌握：旋转圆筒粘度计测量聚合物粘度的原理与应用4．理解：毛细管挤出流变仪搅拌聚合釜内流体的流动与混合（一）概述基本规定：1．理解：搅拌应含有的混合、搅动、悬浮、分散的功效（二）搅拌釜内流体的流动状况（1）循环流动与剪切流动（2）搅拌雷诺数与流态（3）挡板与导流筒基本规定：1．理解：搅拌釜内流体的循环流动与剪切流动2．理解：搅拌雷诺数与流态3．理解：挡板与导流筒的作用（三）搅拌器的构形与选择（1）搅拌器的构形（2）搅拌器的选用基本规定：1．理解：搅拌器的构形2．理解：搅拌器的选用（四）搅拌功率的计算（1）搅拌过程的因次分析（2）均相流体搅拌功率的计算（3）非均相体系搅拌功率计算（4）非牛顿流体的搅拌基本规定：1．理解：搅拌过程的因次分析2．理解：均相流体搅拌功率的计算3．理解：非均相体系搅拌功率计算4．理解：非牛顿流体的搅拌（五）搅拌器的流动特性及转速的拟定（1）搅拌器的循环特性（2）搅拌转速的拟定基本规定：1．理解：搅拌器的循环特性2．理解：搅拌转速的拟定（六）搅拌器的混合特性（1）混合机理及混合特性（2）混合时间的计算基本规定：1．理解：混合机理及混合特性2．理解：混合时间的计算（七）搅拌釜中的分散过程（1）搅拌釜内的液-液分散与合并（2）搅拌对聚合物颗粒特性的影响基本规定：1．理解：搅拌釜内的液-液分散与合并理解：搅拌釜中的分散过程的韦伯准数2．理解：搅拌对聚合物颗粒特性的影响搅拌聚合釜中的传热与传质（一）聚合过程的传热问题基本规定：1．理解：聚合过程的传热问题的重要性（二）搅拌聚合釜的几个传热方式基本规定：1．理解：搅拌聚合釜的几个传热方式（三）搅拌聚合釜的传热计算（1）均相液体的传热（2）非均相体系的传热（3）非牛顿流体的传热（4）搅拌聚合釜总传热系数的计算基本规定：1．理解：均相液体的传热计算2．理解：非均相体系的传热计算3．理解：非牛顿流体的传热计算4．理解：搅拌聚合釜总传热系数的计算（四）搅拌釜内的传质过程（1）分散体系的传质膜系数（2）伴有相间传质的聚合反映基本规定：1．理解：分散体系的传质膜系数2．理解：伴有相间传质的聚合反映（五）聚合反映釜的安全操作基本规定：1．理解：聚合反映釜的安全操作搅拌聚合釜的放大（一）概述基本规定：1．理解：搅拌聚合釜的放大的重要性（二）搅拌聚合釜的传热放大基本规定：1．理解：搅拌聚合釜的传热放大理解：传热分系数在搅拌聚合釜放大后的变化（三）搅拌聚合釜的搅拌放大基本规定：1．理解：搅拌聚合釜的搅拌放大2．理解：搅拌器的N与D的关系（四）非几何相似放大基本规定：1．理解：搅拌聚合釜的非几何相似放大（五）放大准则的拟定（1）按几何相似理论拟定放大准则（2）按非几何相似理论拟定放大准则基本规定：1．掌握：按几何相似理论拟定放大准则的办法2．理解：按非几何相似理论拟定放大准则聚合过程及聚合反映器（一）工业聚合办法基本规定：1．理解：工业聚合办法（二）聚合反映器（1）釜式聚合反映器（2）塔式聚合反映器（3）管式聚合反映器（4）特殊型聚合反映基本规定：1．理解：釜式聚合反映器2．理解：塔式聚合反映器3．理解：管式聚合反映器4．理解：特殊型聚合反映器（三）聚合反映器的选择原则基本规定：1．理解：聚合反映器的选择原则（四）聚合过程实例（1）苯乙烯持续本体聚合（2）高压聚乙烯（3）丙烯淤浆聚合基本规定：1．理解：苯乙烯持续本体聚合2．理解：高压聚乙烯3．理解：丙烯淤浆聚合五、有关教学环节的规定本课程教学方式重要为课堂教学，部分章节的例题和习题应上机求解。每章结束安排习题。作业全收全改。本课程为本专业的学位课程，闭卷考试。本课程总评成绩构成：考试卷面成绩占80%，平时成绩占20%。六、学时分派建议根据下列表格格式按章节简要填写重要内容、学时分派和作业题量等。章节重要内容各教学环节学时分派作业题量备注讲授实验