一、课程与任课教师基本信息
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课程名称：过程模拟与优化 |
课程类别：必修课 □ 选修课 √ |
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总学时/周学时/学分：32/2/2 |
其中理论/上机学时：10/22 |
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授课时间：1-16 周 星期一 5-6 节 |
授课地点：7A-206 |
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开课单位：能源与化工系 适用专业班级：热能与动力工程2010级 |
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任课教师姓名：尹辉斌 |
职称： |
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联系电话：22862155 |
Email: yinhb@dgut.edu.cn |
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答疑时间、地点与方式：采用集体答疑与个别答疑相结合的形式，集体答疑的时间、地点与上课基本相同，个别答疑主要通过电子邮件与电话联系等方式。 |
二、课程简介
过程模拟与优化是热能与动力工程专业的专业基础选修课。本课程主要学习化工过程模拟的基本概念和方法，掌握利用Aspen Plus、PRO/II和Fluent等相关专业应用软件对实际化工过程进行模拟的步骤和技巧，其基本原理可广泛应用于化工、能源、环境等过程工业中的研究开发、设计、生产操作的控制与优化、技术改造。
三、课程目标
结合专业培养目标、本课程的基本内容以及基本特点，制定如下目标：
1．知识与技能目标：通过本课程的学习，掌握过程工业流程模拟和单元模拟中常见大型应用软件的基本使用，了解这些专业软件在实际工程中的应用，为培养科研人员和高级工程技术人才奠定基础。
2．过程与方法目标：在学习的过程中，强调系统工程观念，理解“过程分解－过程简化－过程综合”的处理思想，加强理论与实践的结合，使学生的思维和分析方法得到一定的训练，在此基础上进行归纳和总结，逐步形成科学的学习观和方法论。
3．情感、态度与价值观发展目标：通过本课程的学习，培养作为一个热能与动力工程技术人员必须具备的坚持不懈的学习精神、严谨治学的科学态度和积极向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。
四、与前后课程的联系
本课程是在前期学习热能与动力工程专业基础课程与专业课程（如传热传质学、流体力学、大学化学、化学工程导论等）的基础上，运用化学工程研究方法的基本原理，运用专业软件对流程和单元进行模拟，所涉及的方法与技巧可广泛应用于过程工业的研发、设计及优化中，从而进一步提高学生的系统工程理念、技术经济观念，也有助于后续课程的学习和理解。
五、教材选用与参考书
1．选用教材：《化工过程数值模拟及软件》，屈一新编，化学工业出版社，2011，第2版。
2．参考书：《计算机在化学化工的应用》，方利国编，化学工业出版社，2003，第1版。
六、课程进度表
表1 理论教学进程表
周
次 |
教学主题 |
要点与重点 |
要 求 |
学时 |
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1 |
过程模拟与优化概论 |
化学过程模拟层次、流程模拟与单元模拟的基本介绍 |
能理解和灵活应用 |
2 |
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2 |
Aspen界面介绍 |
Aspen Plus软件安装与启动、各个功能区界面的基本介绍 |
正确安装Aspen Plus软件，熟悉其界面功能 |
2 |
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3 |
Aspen基本操作 |
建立流程、模拟变量设置、数据浏览器、单元操作模块 |
了解Aspen的基本操作，并能灵活运用 |
2 |
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4 |
Aspen入门案例 |
甲醇塔的核算示例 |
进一步熟悉Aspen模拟的步骤和技巧 |
2 |
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5 |
Aspen精通1 |
全局信息输入、组分数据输入 |
能理解和灵活应用 |
2 |
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6 |
Aspen练习1 |
利用Aspen Plus模拟空气压缩过程 |
按示例步骤进行完整演练，总结归纳模拟方法 |
2 |
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7 |
Aspen精通2 |
物流数据输入、模块数据输入 |
能理解和灵活应用 |
2 |
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8 |
Aspen练习2 |
利用Aspen Plus对换热器进行模拟 |
按示例步骤进行完整演练，总结归纳模拟方法 |
2 |
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9 |
Aspen精通3 |
设计规定、模型分析工具、Aspen与Windows应用程序的交互操作 |
能理解和灵活应用 |
2 |
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10 |
Aspen练习3 |
利用Aspen Plus设计精馏塔 |
按示例步骤进行完整演练，总结归纳模拟方法 |
2 |
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11 |
PRO/II界面介绍 |
软件安装、基本功能、操作界面 |
正确安装PRO/II软件，熟悉其界面功能 |
2 |
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12 |
PRO/II基本操作 |
以闪蒸分离模拟为例熟悉PRO/II软件的基本操作方法与技巧 |
了解PRO/II的基本操作，并能灵活运用 |
2 |
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13 |
PRO/II练习1 |
利用PRO/II模拟甲醇回收流程 |
按示例步骤进行完整演练，总结归纳模拟方法 |
2 |
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14 |
PRO/II练习2 |
利用PRO/II模拟合成甲烷反应器 |
按示例步骤进行完整演练，总结归纳模拟方法 |
2 |
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15 |
单元模拟技术 |
单元模拟的基本流程、常用单元模拟软件的介绍及应用 |
能理解和灵活应用 |
2 |
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16 |
复 习 |
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2 |
七、教学方法
本课程属于实操性较强的一门课程，教学方式分课堂教学、课堂讨论和课程设计论文部分。其中，课堂教学主要采用启发式教学方法进行，并在课堂上进行互动讨论；通过学生在课外时间对教材或者模拟软件官方使用说明中提供的案例进行模仿练习，深入理解模拟方法，进而灵活应用到相关领域；并结合专业背景，针对一个典型的工业过程或者单元，利用所学的模拟软件进行模拟和优化，整理成课程设计论文作为考核方式。
八、对学生学习的总体要求
1．学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。
本课程主要学习几个大型专业应用软件，具有很强的实操性，首先要熟练模仿练习教材或其他资料中提供的案例，做到勤练多想，善于进行归纳总结，使所学知识条理化和系统化；做好课堂笔记，老师所讲的内容与教材往往不完全一致，部分是老师收集到的最新资料，注意将老师所讲内容与教材、参考资料的比较，以深刻理解和掌握教学内容。
2．学生必须阅读与选读的课外教学材料
①课外选读Aspen Plus、PRO/II软件官方使用说明文件；
②建议课外阅读运用Aspen Plus、PRO/II软件进行过程工业模拟优化的相关科技论文和学位论文。
3．学生完成本课程每周须耗费的时间。
为掌握本课程的主要内容，按约2:1的比例配比课外学时（预习、复习和完成老师布置的作业），学生完成本课程每周须耗费的最少时间为6小时。
4．学生的上课、实验、讨论、答疑、提交作业（论文）、单元测试、期末考试等方面的要求。
课前预习，不得无故缺席，课堂上认真听讲，做好笔记，积极参与教学互动，主动与老师探讨问题；课后认真复习，独立完成作业，计入平时成绩。勤于动脑动笔，认真演算习题，培养自己的分析和计算能力。
5．学生参与教学评价要求。
课程结束前1～2周内，按照学校统一安排，通过网上评教系统，回答调查问卷，实事求是地对本课程及任课教师的教学效果作出客观公正的评价，是学生应尽的责任和义务，对促进教师改进教学具有重要意义。
九、成绩评定方法及标准
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考核内容 |
评价标准及要求 |
权重 |
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到堂情况 |
不得无故缺席，上课勤做笔记，积极回答问题 |
10% |
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课堂讨论 |
认真准备，积极参与讨论 |
10% |
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完成作业 |
教师根据所讲内容以及需要延伸的内容，提出具体要求，布置相关作业，需独立、按时完成作业 |
10% |
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期末考核 |
以Aspen Plus或PRO/II或Fluent软件为工具，独立完成一个工艺流程（单元）的设计与优化，并将完整的模拟过程、结果及分析整理成课程设计论文作为期末考核 |
70% |
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期末考试方式 |
开卷□ 闭卷□ 课程论文√ 实操□ |
十、院（系）教学委员会审查意见
我院（系）教学委员会已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。
院（系）教学委员会主任签名： 日期： 年 月 日
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