化工设计常规方法和内容

1普通高校《化工设计》教学方法和内容1.课程的定位《化工设计概论》课程为“化学工程与工艺”本科专业的必修课。通过本课程的学习，培养具有化学工程与工艺设计的基础知识和基本技能，能在化工、医药、轻工等部门从事工程设计、技术开发、生产管理、科学研究及教学等方面工作的高级工程技术人才。2.课程目标“化工设计”是化学工程与工艺专业及其他化工类专业的主干课。它综合运用已学过的专业基础课和专业课，如化工原理、物理化学、化工反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工技术经济学以及化工CAD等课程的知识，讨论分析化工工艺过程，学习化工过程及设备的设计和化工厂设计问题，是从理论过渡到工程实际的设计性课程。本课程培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，以及良好的主动获取知识的能力及分析解决问题的能力，还应该具备总览全局的战略眼光、指挥和完成复杂生产系统的能力、团结协作的精神和把握未来的创新意识。是使毕业生达到专业培养目标和学校办学定位的重要课程。(1)课程的主要目标是培养学生1)树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策，了解本国或本地区的实际经济发展情况，了解当前科技发展的新动态，根据现实情况和国家的长远规划，进行化工过程的设计。2)掌握化工设计过程的基本技能，学会从不同的过程中寻找事物的共性，探讨其基本规律和发展方向，将原来所学的基础知识和专业知识融会贯通，培养了学生的综合创新能力。3)学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力，为今后从事技术工作打下坚实的基础。2通过本课程的学习，学生不仅应具有扎实的基础知识、还要有分析解决实际问题的能力。通过培养学生创造性思维和灵活运用各方面知识来解决实际问题的能力。为工科大学生通向工程师铺平道路，为区域经济建设和社会进步培养高水平的技术人才。在教学内容上分为理论课、实训课及课程设计，理论课以讲授为主，结合课堂讨论、课堂练习、课外作业等方式，使学生打下扎实的理论基础。课程设计是在给定的工况条件下，由学生完成某种产品工艺设计。通过课程设计,可使学生巩固所学的基本知识,基础理论,熟悉并掌握设计计算方法、设备选择原则和工艺参数的优化能力，训练学生查阅文献并进行分析应用的基本技能;培养学生动手能力与实验技能。通过几年的实践表明，学生在毕业设计中的工艺设计能力有了明显的提高。通过校内实训、模拟精馏仿真等实践教学培养学生严谨、认真的科学态度，为开展毕业设计工作及今后的科研工作打下坚实基础，有效培养了学生的创新思维和提高了创新能力。本课程分为理论知识教学模块与实训课程设计实践。(2)主要理论知识教学内容包括1)绪论、第一章化工设计程序和内容(2学时)。介绍化工设计概念，设计前期工作工作步骤与内容，初步设计阶段工作内容与程序，施工图设计阶段工作内容与程序，车间工艺设计内容。2)第二章工艺流程设计(6学时)。介绍生产方法和工艺流程的选择，工艺流程设计，工艺流程图，典型设备的自控流程简介。3)第三章物料衡算与能量衡算(2学时)。介绍物料衡算，能量衡算的概念、分类；物料衡算的步骤及方法，热量衡算的步骤及方法。4)第四章设备的工艺设计与选型(4学时)。介绍化工设备选材原则；泵的设计与选型；气体输送、压缩设备的设计与选型；换热器的设计与选型；贮罐容器的设计与选型；塔设备的设计与选型；反应器的设计与选型；液固分离设备的选型；干燥设备的设计与选型；其它设备的选型。5)第五章车间布置设计（共6学时）。介绍车间布置设计的内容和程序；3土建基础知识，车间平面布置，车间设备布置，典型设备的布置方案，设备布置图。6)第六章管道设计与布置（共6学时）。介绍化工管道布置设计的任务和要求；管架和管道的布置原则，典型设备的管道布置，管道布置图。7)第七章向非工艺专业提供设计条件（共2学时）。介绍如何向土建、设备等专业提供设计条件。8)课堂讨论（2学时）。根据专题讲座内容和工艺流程设计，开展课堂讨论。(3)课程的重点1)构成化工工艺过程的基本要素——化学反应过程、分离过程和能量的交换过程的基本原理以及这些基本原理如何应用到现实的设计中。2)根据目标产品的工厂流程设计、车间设备及管道布置设计。(4)课程的难点1)由于学生缺乏实践经验，很难组织一个符合实际要求的化工生产工艺过程。如何运用所学的理论知识，解决化工设计中的实际问题，真正做到学以致用，培养学生的工程意识是本课程难点之一。2)本课程为综合运用学生所学的各门基础知识，渉及很多先修课程的内容，学生不懂得如何运用先修课程的知识来解决本课程的问题。(5)解决办法1)合理、科学地安排教学内容，注意课程内容的系统性。以实际生产过程为对象实施教学，深入分析典型的工艺过程，让学生了解化工生产过程整合的合理性和规范性。2)通过讨论课、典型工艺过程分析、大作业、课程设计等多种教学形式，让学生加强对实际生产的理解。3)大量采用录像、图片、动画等多媒体教学手段，使学生在课堂中形成现场感，结合生产实习，管道装置实训，工程中心装备观摩，仿真实习等，增强学4生的工程意识。4)通过短实践进行化工设计培训，来培养学生的创新意识，激发学生的学习兴趣，提高学生的分析问题和解决问题的能力。3．实践教学的设计思想与效果通过化工设计课程设计、毕业设计使学生进一步掌握化工设计的基本程序，方法，达到培养具有创新型、应用型人才的目的。初步培养解决实际问题的能力，为培养创新型人才打下初步的坚实基础。实验教学的总目标是培养基础厚、知识新、素质高、能力强的创新型应用型化工人才。（1）课程内容的全面系统性特色。课程不是仅教会学生使用计算机辅助化工设计的软件，而且从原理上让学生掌握化工设计的内容、步骤与方法，比国内同类课程多了物料及能量衡算原理、能量集成、绿色安全和化工系统工程等先进内容。（2）课堂讲授与设计实践相结合，增加了管道安装实训，化工装备观摩，仿真实习等内容。（3）多环节实践的紧密联系。在开设“化工设计概论”课程中，给学生布置有关化工设计的大作业，结课后接着做化工设计有关的课程设计，大四年级上完“化工设计概论”课程后，有部分学生再进行化工设计的毕业设计实践训练。4.实践（验）课教学内容(1)课程设计的思想、效果以及课程目标本课程的实践教学活动以理论教学为依托，在实践教学过程中加深理解和体会理论知识。实践教学以现实环境为依据，以培养学生综合运用所学知识的能力为目的，在实践教学活动中，倡导自主学习，注重实际能力的培养，鼓励创新精神。通过实际的设计训练巩固专业知识，提高学生的综合运用知识的能力。实践教学活动以课内教学与课外教学相结合的形式，课内实践教学以课程设计为主，以综合运用知识，融会贯通为主要目标。课外实践教学以综合实验和设计大赛为主，以倡导自主学习，鼓励创新为主要目标。5(2)课程设计目标：1)课程设计是一项实践性的教学环节,通过课程设计可以把课程内容综合运用到设计中,起到巩固深化,扩展及融会贯通的作用。2)通过课程设计,可使学生更加深掌握所学的基本知识,基本理论,熟悉并掌握方法,内容,步骤及工艺;训练学生查阅相关文献资料并进行处理与分析的基本技能;培养学生动手能力与实验技能。(3)通过理论与实践紧密结合,加强他们发现、分析与解决问题的能力,可以为毕业设计奠定基础，培养学生的独立工作能力。(3)课程内容:管道拆装实训实验:管道拆装实训实验（学时15）本课题目的以提高学生工程综合素质为主线，为了满足化工类人才培养总体日标要求，突出专业技能和实践技能的学习需要，我们结合专业的特点，坚持“理论知识够用，重点加大实验实训教学环节”的原则，提高实验实训环节的教学比重。并且在调整充实的同时使整个实验实训环节形成由基础到专业，由单元到综合，由实验到实训.由模拟到工业化等一套完整的系统体系。，确立了以工程观建设化工实训装置的理念，实训装置建设力求贴近工厂实际，拚弃那种纯粹验证性实验的装置，更加重视学生实训锻炼，拉近实训室与工厂车间、实训学习与生产操作的距离。显然，建设具有工程背景的化工实训装置是化工技能人才培养的有效途径。我们以实训装置建设的工程化、特色化、实用化和综合化为目标，通过各种手段将有关工程知识以直观的、易于接受的形式反映出来，使学生不出校门就能学到一定的工程实践知识。实训内容：设计装配一套简单的工程装置。安装二台离心泵（1开1备）向换热器中进料，料液再换热器流到贮罐再回到泵的入口。要求泵进口要装球阀，出口要截止阀、压力表，连接好管道，特别是法兰的连接，管道的试漏等。学生从拆装操作中强化了工程概念、了解到了化工设备与管道的连接方法、管件的密封原理及其重要性，同时提高了学生的动手能力。(4)实践(验)课程教学组织形式与教师指导方法:6实验小组是5人一组一套设备，由学生独立操作完成装配，每个实验时间为15学时。在指导上以人为本，师生互动；严格要求，启发式指导。在要求上通过了解实验，到做实验，到观察和分析实验，最后到研究和设计实验，让学生得到动手能力，观察问题和分析能力，创新能力的全面培养。通过实验让学生在三个层次上达到“三会”。第一层次是会操作，第二层次是会观察和分析，第三层次是会设计。通过上述教学实验的设计与实施，提高《化工设计概论》课的教学效果。一是使学生们进一步认识明确课程性质及特点，学习的主动性明显提高；二是学生动手能力、观察和分析问题的能力、设计和创新的意识和能力明显提高，利于学生整体综合素质的培养；三是理论联系实际，使学生对化工设计的基础理论把握得更深入、全面。(5)考核内容与方法:实训成绩分优、良、中、及格、不及格五个等级。评定标准如下：1)实训态度和遵守纪律及出勤情况。有严重违纪行为的无成绩。2)完成实训的质量。包括：动手能力成绩和图纸报告完成情况。创新与特点1)建立适应多专业、应用型人才培养模式的有特色的课程教学体系。2)利用现代化的教学手段和网络资源，充分调动学生的积极性，开阔学生的视野。3)灵活多样的教学方法和现代化的教学手段和网络资源的利用，充分调动学生的积极性，开阔学生的视野，有利于创新型人才的培养。4)充实了实验内容，以综合性、设计性实验培养学生多方面能力。实验室开放为学生提供了一个提高实际动手应用能力的良好实验环境。5.教学方法与手段课堂教学（包括教材内容和化工行业新技术新工艺的发展状况、科学研究的进展等）、专题报告（邀请大型化工企业生产和科研技术人员作现代化工前沿讲7座）、课堂讨论（以学生参与为主，围绕专题讲座内容和工艺流程设计展开），力求提高学生学习本课程的积极性，注重培养学生的创造性思维和能力。主讲教师都熟练掌握了PowerPoint软件的使用，各自都有一整套CAD课件，可以方便地扩充讲课内容，灵活调整讲课素材。所有课堂教学都安排在多媒体教室上课，通过采用PowerPoint电子课件授课，充分利用多媒体技术中多层开启的功能，让学生在不同界面从外到里、由浅入深地了解典型化工生产过程。无论是讲解工艺流程，还是主要工艺设备，在层层递进过程中，有利于吸引学生的注意力，调动学生思考问题的积极性，同时提高了教学效率。专题讲座也都备有电子讲稿，除讲座内容外，还有先进生产工艺的流程图、设备解剖图等，拓宽学生的视野，扩大知识面。本课程多年来一直采用闭卷考试，遵从重基础、考能力的原则，把握考试内容，组织考试试卷，以填空、判断、简答、分析说明为主，同时把工艺流程设计内容也纳入考试范围，适当留有让学生自己发挥的空间，避免死记硬背，大量减少计算题。化工设计概论课程强调的是理解和运用，分析说明题、工艺流程设计题，为学生充分发挥其主观能动性和灵活运用所学知识的能力提供了机会，促进学生平时认真学习，真正理解和掌握，而不是简单地死记硬背。课程建设负责人根据多年从事化工实际生产工作经验，结合地方化工企业化工产品的种类及人才需求情况，调整了化工设计概论的教学内容，制定了切实可行的教学计划，提出了将毕业实习、化工仿真实训与化工设计概论教学相结合教学理念，增加了能力训练和实践机会，提高学生分析问题、解决问题和动手操作的能力，同时还强化了学生工程意识和创新意识的培养。