伦敦大学学院化学工程课程辅导哪些内容

伦敦大学学院化学工程课程，这个广泛的、跨学科的项目提供了灵活的培训，为追求最广泛职业发展机会的学生提供了独特的机会，包括从工艺、工厂和设备的设计、建造和安装，到产品的制造和营销，再到研究和开发，以及人力和资源的管理和行政工作。

化学工程课程辅导内容

化学工程导论(CENG0002)

目标：

提供化学过程分析的基本原理。

学习成果：

完成此模块后，学生应：

具备基本化学过程性质的知识;

理解基本的过程分析和问题解决程序。

大纲：

化学过程的定义

过程分析和建模

物理量和过程变量

带有或不带有反应的物质平衡

单相和多相系统

能量平衡

联合质量和能量平衡

过程安全

传递现象(CENG0003)

目标：

介绍传递现象的原理，将动量、热量和质量传递视为一个统一的主题，并培养应用这些原理进行过程设备设计和规范的技能。

培养解决流体流动、热量和质量传递问题的技能。

学习成果：

完成此模块后，学生应：

通过分子运动和对流了解动量、热量和质量传递的机制;

了解层流和湍流之间的性质和区别;

理解压力的概念以及测量压力差的仪器;

理解物理相似性的概念，并能够为放大实验设计实验;

能够使用宏观平衡方程计算系统中的属性的平均值;

能够使用微观平衡方程计算系统中的属性轮廓;

具备动量、热量和质量传递系数、膜和整体系数的知识;

理解流量测量装置。

大纲：

传递过程和流体的性质，层流和湍流

流体静力学，压力测量，浮力

尺寸分析和相似性，巴克汉姆的Π定理

质量、动量和能量方程，伯努利方程

层流和固体中的动量、热量和质量传递

湍流流动中的传递：湍流流动的特性

动量、热量和质量传递系数

由于粗糙和配件引起的摩擦损失

Whitman质量传递的双膜理论

热力学(CENG0004)

目标：

覆盖化工工程师需要学习的经典热力学主要原理，以研究与化工行业相关的设计和操作过程所需的工程和化学知识。

学习成果：

完成此模块后，学生应：

能够展示对热力学基本事实、概念、理论和原则的知识和理解;

具备将适当的科学、工程和数学工具应用于解决热力学问题的知识;

了解热力学基础理论的更广泛跨学科背景，包括其在工程设计和解决实际问题中的应用。

大纲：

基本原理和基本定义

热力学第一定律

内能、焓和热容量

状态方程

热力学第二定律

自发变化和平衡的标准

可逆和不可逆工作的定义

流体的热力学性质

压缩机和制冷系统的热力学

气体液化和动力循环

相平衡简介

逸度和活度

溶液热力学简介

物理化学(CENG0005)

目标：

提供适用于化工工程更广泛领域，特别是化学反应工程和工艺设计，尤其是与可持续发展相关的应用的物理化学坚实基础。

学习成果：

完成此模块后，学生应：

理解物质的基本事实，包括原子和分子结构及其在材料性质中的表现;

具备化学热力学的定义和概念的知识，并能在估算性质和相平衡问题中应用它们;

理解化学动力学的原理和概念;

能够应用建模和实验技术估算复杂反应系统的动力学参数。

大纲：

物态和分子相互作用

涉及气体、液体和固体的物质方面

相转变

能量流和熵

原子图像、分子相互作用和结构测定

化学反应动力学和平衡

气相反应的动力学和机理

催化反应的动力学和机理

反应器的物质平衡

反应速率理论

复杂反应

光化学

实验方法

计算建模与分析(CENG0006)

目标：

提供支持化学工程研究的核心计算和建模技能，重点是通过整合计算、建模理论和工程实践来对系统进行建模和分析。

学习成果：

完成此模块后，学生应：

具备并能够使用一系列用于过程设计和模拟的建模策略、计算方法和工具的知识;

理解用于解决简单代数和微分方程集以及线性规划问题的数值方法;

了解计算工具在建立管理策略中的作用。

大纲：

化学工程过程设计和模拟的数学模型的发展

非线性方程、微分方程、优化的基本理论知识

设计和模拟的工具

数学建模与分析1 (ENGF0003)

数学建模与分析I帮助您发展对核心数学概念以及支持工程实践的建模和分析技能的理解。无论您的专业是什么，该模块都将帮助您发展职业生涯中所需的数学工具和方法。

该模块的交付方式采用混合学习方法，整合了视频录制的讲座材料、每周现场教程、结构化的在线Moodle 活动和资源，以及使用MATLAB 等数学工具进行计算机编程和模拟。在教程中，您将处理强化教学概念并介绍数学如何应用于工程背景的工程场景。课程作业将侧重于将每周教授的数学概念应用于从UCL所有工程学科中获取的实际工程问题。

预期学习成果

通过参与所有学习活动，到达模块结束时，您应该能够：

·认识到数学思想嵌入在工程背景中的方式

·在数学框架中表示现实世界的工程系统

·识别、理解和应用一系列数学概念，包括估计、微积分、线性代数、微分方程、数值方法和统计学，以分析特定问题并确定实现解决方案所需的适当数学

·使用适当的计算机建模技术在MATLAB 中高效解决和评估工程系统的性能

·将数学模型的输出行为与感兴趣的底层物理或概念模型联系起来

·在团队中协作和独立进行工程问题解决

·以对各种观众有效和适当的方式呈现和解释数学结果，包括非数学工程观众。

设计与专业技能II (CENG0007)

目标：

该模块旨在向学生提供各种真实的工程问题和经验，以促进专业价值观和行为，并将化学工程理论置于现实背景中。

选择的情景主题将与其他二年级模块中教授的材料相关。

学习成果：

完成本模块后，学生应：

·理解对工程设计师重要的问题，支持其设计技能的发展，如决策、团队组织、思想发展、概念测试、材料选择、工程判断等;

·理解环境、社会和社会发展之间的关系;

·能够在过程设计中进行简单的可持续评估;

·能够识别危险并了解固有安全设计的概念;

·理解化学工程师操作的法律框架

大纲：

该课程包括四个专业设计项目(情景)，旨在补充并在适当的情况下扩展整个二年级模块提供的学习机会。学生将面临真实的工程挑战，旨在探索设计周期的不同方面并模拟真实世界的专业实践。情景将由工程科学学院和外部来源(如适用)提供的材料、课程和/或在线材料补充。每个情景将包括不同组合的实际工程和设计技能、系统集成、道德、管理和可持续性。

工程实验(CENG0008)

目标：

·通过使用实验室设备加强其他模块的讲座内容;

·提供有关设备组装、操作和拆卸的实际经验;

·促进安全的实验室工作方法;

·培养实验、团队合作和沟通技能

学习成果：

完成后，预计学生将：

·熟悉各种工艺设备，如搅拌容器、填料塔、泵等;

·熟悉使用流量测量设备，并能测量流速;

·熟悉使用压力测量设备，并能测量压力差;

·能够组装和拆卸流水线;

·能够进行实验并收集数据;

·了解并能够计算实验误差;

·进行数据分析并与理论进行比较;

·能够口头、书面或海报形式展示他们的工作;

·知道如何撰写技术报告;

·已经发展了团队合作的技能

大纲：

该模块包括讲座、实验和演讲。

讲座包括实验室安全、实验方法和工程信息的演示。

对于实验，学生通常以小组形式进行，涉及以下主题：

·传输性质

·泵送和流动

·尺寸分析和放大

·球体的阻力系数

·填料塔

·流水线的组装和操作

·传热

过程传热(CENG0009)

目标：

·在稳态和非稳态传热原理、相变传热和辐射传热方面提供广泛的学习;

·培养设计实际传热设备的技能，重点是提高效率和利用可再生能源。

学习成果：

完成后，预计学生将：

·能够理解传热过程中存在的物理现象;

·能够计算或估算传热系数;

·熟悉传热设备设计的程序;

·了解换热器中的压降和污垢因素;

·选择合适的换热器以满足所需的传热速率或传热面积

大纲：

·传热的关键机制：传导、对流和辐射

·傅立叶定律;圆柱和球壳中的传导

·推导瞬态和多维情况的传热导数方程

·求解一维瞬态传热导数方程的方法;集总传热系数;

·迫流传热;自然对流;传热系数的相关性

·热辐射;气体中的辐射传热

·蒸发和沸腾

·冷凝;膜冷凝

·换热器;冷凝器和再沸器;对数平均温度差

·直接接触气固换热器

分离过程I (CENG0010)

目标：

·提供对流体分离过程原理的理解;

·培养在可持续性和可持续发展背景下设计实际流体分离设备的技能;

·提供对过程模拟的基本理解

学习成果：

完成后，预计学生将：

·能够理解涉及流体过程的质量和热传递现象;

·熟悉在可持续性和可持续发展背景下设计流体分离设备的程序;

·能够选择合适的流体分离过程以满足所需的分离性能;

·能够模拟简单的稳态过程流程图和质量传递操作

大纲：

·质量传递基础，包括驱动力、理想级、质量传递单元、级效率;以及为了质量传递而进行两相接触的方法;

重点关注蒸馏、吸收和萃取，考虑：

·热力学性质的估算

·设计和分析方法

·分析的图形方法

·设备设计，包括塔设计和塔内部件

·过程流程图和质量传递模拟的基础

颗粒系统与分离过程II (CENG0011)

目标：

·提供对颗粒技术的理解;

·提供对颗粒分离过程及相关过程原理的理解;

·在可持续性和可持续发展背景下培养设计实际分离设备的技能

学习成果：

完成后，预计学生将：

·能够理解涉及颗粒过程和相关过程的质量和热传递现象;

·熟悉在可持续性和可持续发展背景下设计分离设备的程序;

·能够选择合适的分离过程以满足所需的分离性能

大纲：

·颗粒技术的基础，包括颗粒尺寸、形状和尺寸分布的表征，颗粒在填充床和多孔介质中的流动;

·湿润、脱湿、冷却和干燥的基础知识;

重点关注颗粒形成过程、固液分离过程、膜分离和色谱法，考虑：

·热力学性质的估算;

·设计和分析方法;

·设备设计

化学反应工程I (CENG0012)

目标：

提供对反应器设计原理的基本理解，以及基于满足单相系统特定工艺条件的反应器类型选择的原因。

学习成果：

完成后，预计学生将：

·对反应工程有基本的理解;

·发展对反应器选择和设计的批判性思维方法;

·能够设计简单的理想反应器;

·了解在反应器设计过程中可能出现的技术、经济、安全和可持续性问题

大纲：

·引言：对该学科范围进行简要调查，以及对其一些基础知识的回顾。

·摩尔平衡：反应速率的定义。一般的摩尔平衡。分批、流动和连续搅拌反应器。工业反应器。

·转化率和反应器尺寸：转化率的定义。分批和流动系统的设计方程。串联反应器。空间速度和空间时间。

·速率定律和化学计量学：反应速率、反应级数、基元反应和分子数的概念。化学计量表。

·等温反应器设计：等温批处理、流动和连续搅拌反应器的设计结构。多反应器系统的设计。可逆反应。

·多重反应：最大化并行和串联反应中产率和选择性的条件

·非等温反应器设计：能量平衡。非等温流动和连续搅拌反应器设计的算法。平衡转化率。稳态多态。

过程设计原理(CENG0013)

目标：

·介绍过程设计，将过程分析和详细过程现象的要素汇集起来，为学生的第三年设计项目做好准备。

·培养使用计算建模和优化工具的技能。

学习成果：

完成后，预计学生将：

·了解设计的涵义以及如何将其应用于新的和现有的过程设计;

·了解设计中建模、仿真和优化工具的使用;

·了解技术、现象和整个过程之间的关系

大纲：

·设计导论：过程、经济、流程图

·流程图设计：启发式、算法

·换热器网络设计

·案例研究：反应器系统设计、分离顺序、回收

数学建模与分析II (ENGF0004)

数学建模与分析II在ENGF0003数学建模与分析I的内容和学习基础上进行，帮助您进一步发展对核心数学概念以及支撑工程实践的建模和分析技能的理解。无论您的专业是什么，该模块都将帮助您发展贯穿职业生涯所需的数学工具和方法。

该模块的教学方式采用混合学习方法，整合了录制的视频讲座材料、每周实时教程、结构化的在线Moodle 活动和资源，以及使用MATLAB 和电子表格软件等数学工具进行计算机编程和模拟。在教程中，您将解决一些既定问题，强化教学概念，并有机会了解数学在工程背景中的应用。由于此模块是ENGF0003 的延续，其大纲包括以下领域的更高级数学概念：

·级数与变换

·偏微分方程

·矢量微积分

·矩阵

·统计学与数据建模

预期学习成果

在完成本模块时，只要您参与了所有学习活动，您应该能够：

·了解并考虑数学与工程之间的联系，以及数学思想如何嵌入工程背景

·在数学框架中分析和评估现实世界的工程系统

·了解并应用一系列高级数学概念，包括矢量微积分、矩阵与特征向量/值、统计学、级数与变换以及偏微分方程(PDEs)来分析特定问题

·辨识适当的数学方法来研究工程问题并找到解决方案

·创建适当的计算机编程、建模技术和统计分析，以高效解决和评估工程系统的性能

·分析和评估数学模型输出的行为，以了解感兴趣的基础物理或概念模型

·在团队合作和独立工作中应用数学和工程问题解决

·以对各种观众(包括非数学工程观众)有效和适当的方式生成和评估数学结果。

工艺厂设计项目(CENG0016)

目标：

本模块旨在进一步发展和测试学生运用早期模块中获得的知识，并将其应用于在可持续背景下设计化工处理厂的能力。

讲座、教程和小组会议将提供培训，介绍进行设计项目所需的技术和工具，应用适当的设计概念和计算工具。

该模块还培养以下可转移技能：团队合作、演示、书面沟通和项目管理。

学习成果：

完成后，学生应能够：

·理解设计是一个没有预定解决方案的开放性过程，需要综合、创新和创造性;基于不完整和矛盾信息做出选择;决策;在制约和多目标的基础上工作;对所做的选择和决策进行辩护;

·了解在设计的目标和背景方面识别业务要求、技术要求、可持续发展、安全、健康和环境问题的重要性;关注公众看法和关切;

·能够使用严密的计算和结果分析部署化工工程知识，得出并验证所选择设计的现实性;

·能够采用系统方法进行设计，了解复杂性、相互作用和集成;

·能够在团队中工作，并理解和管理对等挑战、规划、优先安排和组织团队活动的过程;相互依赖的纪律;

·能够有效地进行沟通，以获取输入信息;清晰、简明并带有适当细节地呈现设计的结果，包括流程图和流数据;解释和捍卫所选择的设计选项和决策。

大纲：

·化工工程设计是创建系统、工艺、产品或工厂以满足确定需求的过程，其目标是：

·发展化工工程的综合方法。

·鼓励将化工工程原理应用于当前和未来工业相关问题，包括可持续发展、安全和环境问题。

·鼓励学生在不确定性领域做出选择和决策，发展和展示创造性和批判性能力。

·在面对来自过程或系统不同部分的相互作用和集成产生的复杂性时，鼓励学生采取宽泛的视角。

·鼓励发展诸如沟通和团队合作等可转移技能。

·使学生对能够将其技术知识应用于实际问题充满信心。

过程动力学与控制(CENG0017)

该模块旨在考虑过程动力学和控制的概念，展示控制如何确保工艺厂的安全、平稳和稳定运行，同时考虑可持续性和可持续发展的背景。

学习成果：

完成此模块后，预计学生能够：

·认识并深刻理解在工艺厂的安全、高效、经济和可持续运行中，过程控制的重要性;

·理解系统动态，能够预测动态系统对变化的响应，并能够设计和确定测量和控制功能的特性和性能;

·了解控制回路的元素，包括反馈和更复杂系统，可用的控制器类型以及控制器调整的方法;

·了解用于控制目的的仪表的基本原理

大纲：

考虑以下概念：

·典型化工过程行为和动力学的建模和分析;

·使用相关的受控变量、操纵变量和干扰来描述和分析化工过程的块图;

·反馈控制回路的基本功能以及在其中可以实现其潜在好处的情况;

·控制系统设计和功能;

·高级、复杂和整厂控制;

·用于控制的仪表

化学反应工程II(CENG0018)

提供对高级反应器设计的理解，以及多相反应和催化反应中存在的原理和现象。

学习成果：

完成此模块后，学生应能够：

·设计高级化学反应器;

·评估质量传递和流体动力学对反应器性能的影响;

·应用化学反应器的高级设计概念;

·结合分析和计算方法进行反应器设计;

·在特定设计问题所需的准确度水平方面，批判性地评估需要考虑哪些现象及在什么情况下考虑;

·在实验室化学反应器的运行和数据分析方面积累经验;

大纲：

·非等温反应器在稳态和非稳态下的设计

·PFR/CSTR中的多重反应

·异相催化简介

·异相催化反应中的质量传递和反应

·固定床反应器的设计

·气液和气液固反应中的质量传递和反应

·气液和气液固反应器的设计

·非理想反应器和停留时间分布

传递现象II(CENG0019)

传达高级概念及其在流体动力学、传递现象(重点关注质量和线性动量传递)、非牛顿流和具有化学反应的质量传递领域中的问题解决中的应用。

学习成果：

完成此模块后，学生应能够：

·能够应用质量和线性动量平衡方程分析简单的流动问题;

·能够解释传递方程的物理意义，并估计其中出现的术语的相对重要性;

·能够应用缩放和数量级分析简化传递方程，然后尝试解决它们;

·分析涉及质量、线性动量和能量扩散的问题;

·能够使用简单的建模方法分析湍流流动;

·了解非牛顿流体行为以及如何对其进行建模;

·分析涉及具有化学反应的质量传递的简单问题

大纲：

·质量和线性动量平衡方程(欧拉和拉格朗日形式)

·流体内的应力和封闭问题

·传递方程的缩放和数量级分析

·穿透理论(质量、线性动量和能量扩散)

·边界层理论

·湍流流动(湍流流动的特性、平均传递方程、雷诺应力、封闭问题、混合长度理论、科尔莫哥洛夫理论)

·非牛顿流体(剪切变薄、剪切变厚、宾汉流体)

·具有化学反应的质量传递(膜和穿透理论)

高级安全与失防护(CENG0020)

为学生提供有关危险识别、量化和缓解以及风险管理的高级培训。

学习成果：

完成后，学生应能够：

·充分认识在过程工业中安全与失防护的重要性;

·能够识别、量化和管理危险，以防范对环境、劳动力和围场外的一般人口造成损害的潜在风险;

·能够在过程工厂的概念设计、运营和退役期间应用他们的知识。

大纲：

·将处理安全作为过程工厂设计的固有部分，并讨论其实施程序。

·将重点介绍在实现文化变革方面具有重要意义的事件。

·介绍安全工程的现代要求，包括建立必要标准的方法、实施和监测、安全系统的验证和验证，以及审计的责任。

·危险识别与开发(HAZID)、危险与操作性研究(HAZOP)和定量风险评估(QRA)的基本程序。安全研究、安全案例及其发展、安全管理系统以及卫生与安全执行机构的角色。

·气体积聚和扩散、爆炸、升级和烟雾、区域分类和运输导致的关键后果。

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