《過程模擬與優化》課程教學大綱一、課程與任課教師基本信息課程名稱：過程模擬與優化課程類別：必修課□選修課√總學時/周學時/學分：32其中理論/上機學時：10/22授課時間：1-11周星期二3-4節；星期五3-4節（雙周）授課地點：7A-206開課單位：能源與化工系適用專業班級：熱能與動力工程2011級答疑時間、地點與方式：采用集體答疑與個別答疑相結合的形式，集體答疑的時間、地點與上課基本相同，個別答疑主要通過電子郵件與電話聯系等方式。二、課程簡介過程模擬與優化是熱能與動力工程專業的專業基礎選修課。本課程主要學習化工過程模擬的基本概念和方法，掌握利用AspenPlus、PRO/II和Fluent等相關專業應用軟件對實際化工過程進行模擬的步驟和技巧，其基本原理可廣泛應用于化工、能源、環境等過程工業中的研究開發、設計、生產操作的控制與優化、技術改造。三、課程目標結合專業培養目標、本課程的基本內容以及基本特點，制定如下目標：1．知識與技能目標：通過本課程的學習，掌握過程工業流程模擬和單元模擬中常見大型應用軟件的基本使用，了解這些專業軟件在實際工程中的應用，為培養科研人員和高級工程技術人才奠定基礎。2．過程與方法目標：在學習的過程中，強調系統工程觀念，理解“過程分解－過程簡化－過程綜合”的處理思想，加強理論與實踐的結合，使學生的思維和分析方法得到一定的訓練，在此基礎上進行歸納和總結，逐步形成科學的學習觀和方法論。3．情感、態度與價值觀發展目標：通過本課程的學習，培養作為一個熱能與動力工程技術人員必須具備的堅持不懈的學習精神、嚴謹治學的科學態度和積極向上的價值觀，為未來的學習、工作和生活奠定良好的基礎。四、與前后課程的聯系本課程是在前期學習熱能與動力工程專業基礎課程與專業課程（如傳熱傳質學、流體力學、大學化學、化學工程導論等）的基礎上，運用化學工程研究方法的基本原理，運用專業軟件對流程和單元進行模擬，所涉及的方法與技巧可廣泛應用于過程工業的研發、設計及優化中，從而進一步提高學生的系統工程理念、技術經濟觀念，也有助于后續課程的學習和理解。五、教材選用與參考書1．選用教材：《化工過程數值模擬及軟件》，屈一新編，化學工業出版社，2011，第2版。2．參考書：《計算機在化學化工的應用》，方利國編，化學工業出版社，2003，第1版。六、課程進度表表1理論教學進程表周次教學主題要點與重點要求學時1過程模擬與優化概論化學過程模擬層次、流程模擬與單元模擬的基本介紹能理解和靈活應用22Aspen基本操作AspenPlus軟件安裝與啟動、各個功能區界面的基本介紹；建立流程、模擬變量設置、數據瀏覽器、單元操作模塊正確安裝AspenPlus軟件，熟悉其界面功能；了解Aspen的基本操作，并能靈活運用43Aspen入門案例甲醇塔的核算示例進一步熟悉Aspen模擬的步驟和技巧24Aspen精通1Aspen練習1全局信息輸入、組分數據輸入；利用AspenPlus模擬空氣壓縮過程能理解和靈活應用；按示例步驟進行完整演練，總結歸納模擬方法45Aspen精通2物流數據輸入、模塊數據輸入能理解和靈活應用26Aspen練習2Aspen精通3利用AspenPlus對換熱器進行模擬；設計規定、模型分析工具、Aspen與Windows應用程序的交互操作按示例步驟進行完整演練，總結歸納模擬方法；能理解和靈活應用47Aspen練習3利用AspenPlus設計精餾塔按示例步驟進行完整演練，總結歸納模擬方法28PRO/II基本操作軟件安裝、基本功能、操作界面；以閃蒸分離模擬為例熟悉PRO/II軟件的基本操作方法與技巧正確安裝PRO/II軟件，熟悉其界面功能；了解PRO/II的基本操作，并能靈活運用49PRO/II練習1利用PRO/II模擬甲醇回收流程按示例步驟進行完整演練，總結歸納模擬方法210PRO/II練習2單元模擬技術利用PRO/II模擬合成甲烷反應器單元模擬的基本流程、常用單元模擬軟件的介紹及應用按示例步驟進行完整演練，總結歸納模擬方法；能理解和靈活應用411復習2七、教學方法本課程屬于實操性較強的一門課程，教學方式分課堂教學、課堂討論和課程設計論文部分。其中，課堂教學主要采用啟發式教學方法進行，并在課堂上進行互動討論；通過學生在課外時間對教材或者模擬軟件官方使用說明中提供的案例進行模仿練習，深入理解模擬方法，進而靈活應用到相關領域；并結合專業背景，針對一個典型的工業過程或者單元，利用所學的模擬軟件進行模擬和優化，整理成課程設計論文作為考核方式。八、對學生學習的總體要求1．學習本課程的方法、策略及教育資源的利用。本課程主要學習幾個大型專業應用軟件，具有很強的實操性，首先要熟練模仿練習教材或其他資料中提供的案例，做到勤練多想，善于進行歸納總結，使所學知識條理化和系統化；做好課堂筆記，老師所講的內容與教材往往不完全一致，部分是老師收集到的最新資料，注意將老師所講內容與教材、參考資料的比較，以深刻理解和掌握教學內容。2．學生必須閱讀與選讀的課外教學材料①課外選讀AspenPlus、PRO/II軟件官方使用說明文件；②建議課外閱讀運用AspenPlus、PRO/II軟件進行過程工業模擬優化的相關科技論文和學位論文。3．學生完成本課程每周須耗費的時間。為掌握本課程的主要內容，按約2:1的比例配比課外學時（預習、復習和完成老師布置的作業），學生完成本課程每周須耗費的最少時間為6小時。4．學生的上課、實驗、討論、答疑、提交作業（論文）、單元測試、期末考試等方面的要求。課前預習，不得無故缺席，課堂上認真聽講，做好筆記，積極參與教學互動，主動與老師探討問題；課后認真復習，獨立完成作業，計入平時成績。勤于動腦動筆，認真演算習題，培養自己的分析和計算能力。5．學生參與教學評價要求。課程結束前1～2周內，按照學校統一安排，通過網上評教系統，回答調查問卷，實事求是地對本課程及任課教師的教學效果作出客觀公正的評價，是學生應盡的責任和義務，對促進教師改進教學具有重要意義。九、成績評定方法及標準考核內容評價標準及要求權重到堂情況不得無故缺席，上課勤做筆記，積極回答問題10%課堂討論認真準備，積極參與討論10%完成作業教師根據所講內容以及需要延伸的內容，提出具體要求，布置相關作業，需獨立、按時完成作業10%期末考核以AspenPlus或PRO/II或Fluent軟件為工具，獨立完成一個工藝流程（單元）的設計與優化，并將完整的模擬過程、結果及分析