化学工程与生物工艺工程专业荣誉学位 MEng (Hons)

Newcastle University - 纽卡斯尔大学

本模块将为学生提供化学工程所需的化学/生物化学各领域的必要知识和实践技能.

本模块介绍了一些用于分析和设计化学过程的基本原则。工业界的演讲者将介绍一系列的制造工艺，展示该学科的广泛性。

本模块开始于对微积分方法的回顾，包括对工程中此类方法的说明。这些思想的发展，使大量的工程系统能够使用微分方程和线性代数进行建模。

本模块旨在为学生提供热力学原理的全面基础。介绍热力学在实际化学工程中的应用。确保所有的学生能够以逻辑和方法论的方式对待系统的热力学分析。

本模块旨在介绍基于MATLAB的计算机编程的使用，并为基于计算机的解决方案培养问题分析能力；介绍Excel在数据分析和结果/信息展示方面的使用；学习与一些用于解决化学和工艺工程问题的常见计算机技术相关的原理；本模块包括两部分。数值技术和MATLAB编程，分两个学期授课。

本模块介绍了3种基本的热传递类型：传导、对流和辐射。在本模块结束时，学生将能够理解许多日常传热的例子，并能够解决化学工程师在工厂遇到的许多稳态传热计算。本模块将解释传质和扩散的过程，并将其应用于分离和反应的工程系统。这些原理建立在流体行为的知识和动量之间的类比上；热量和质量传递。

本模块涉及到流程和制造行业中的实际应用领域。一个变得越来越重要的领域是统计学。本课程通过介绍基本的统计工具来对任何数据进行初步的统计分析，为所有后续的统计模块提供了基础。更具体地说，该课程介绍了基本的统计工具，使数据能够以适当的和统计上可靠的方式呈现、描述和解释。

本模块旨在使学员了解加工行业中使用的分离技术；提供相平衡的介绍，并使其能够应用于选定的分离过程和工厂设备的设计；了解用于解决加工行业中分离问题的技术和设计方法；开发必要的技术来指定和设计平衡和速率控制分离过程；.

本模块允许学生在实验室研究重要的化学工程原理。实验展示了流体、传热、热力学、动力学和控制以及传质模块的重要概念，以及热交换器。它为学生提供必要的知识和实践技能，包括基本的实验室实践和安全，以及实验报告的写作。

我们首先展示了如何对反应工程中使用的三种基本反应器类型进行物料平衡，即塞流反应器（PFR）、连续搅拌罐反应器（CSTR）和完全混合间歇反应器。我们将看到，当一个反应发生时，这些物料平衡如何被用来设计（这里主要指如何计算其体积或停留时间）反应器。我们还将比较不同反应器的行为。我们将继续研究，当一个以上的反应发生时，设计过程必须如何修改。此外，我们将介绍和讨论非理想反应器的行为；这旨在说明总是假设反应器以理想方式行事的局限性。这将使我们能够计算出真实反应器中任何反应的停留时间和转化率。最后，我们将看到，反应器不需要是等温的。因此，我们需要研究在不同类别的反应中，反应速率如何取决于温度。然后我们将制定简单反应器模型的能量平衡，以显示能量平衡在反应器设计中的重要性。

本模块提供了与化学工程行业相关的基本安全知识，并介绍了工程中使用的材料的特性，包括金属，以及在任何加工厂中需要的服务、技术和监管规定，以实现工艺的安全和高效运行。

本模块旨在扩展学生对化学和工艺工程中所需要的分析方法的知识、理解和使用。该课程涵盖了解决微分方程的更高级的方法、向量分析的理论和应用以及各种无限级数。

本模块的目的是提供与成功的工艺开发有关的真实化学系统的复杂性的概述，即把研究合成转化为生产过程。其目的是帮助评估在开发合成路线时所作选择的效果所需的知识。讲座将解释成功的化学工艺开发所需的多学科方法背后的批判性思维的逻辑和意义，重点是化学和工艺工程相遇的主要点。将展示分析方法的范围以及在测量和数据生成中遇到的复杂性，。

该课程的目的是让学生了解如何利用热力学原理来预测经历物理变化的系统的行为；介绍计算实际流体特性的方法，并利用这些方法来设计发电、压缩流体和通过热泵传递热量的系统。通过扩展理想相平衡概念的思想和彻底理解与化学工程有关的多组分系统中的相平衡和化学反应平衡现象，提高学生对实际化学系统的理解；将为理想化学系统开发的能量平衡（热力学第一定律）和可逆/不可逆过程（热力学第二定律）概念应用于实际系统。.

本模块加强和补充了在第一阶段获得的传热和流体力学的知识。对传热的研究被扩展到不再是稳态的系统，并且有相位的变化。换热器的设计从简单的对置和并置设计大大扩展到许多设计。辐射传热被引入。对泵的流体力学进行了详细的研究，该课程再次将知识扩展到分析新类型的流体和流动，包括气体流动和含有多相的流动。

本模块是对线性动力系统分析和基本过程控制策略的介绍.

本模块的目的是让学员了解目前在现代化学工业中使用的分离工艺技术。本模块概述了五种工业上重要的分离技术的技术和设计方法；结晶、固体分离、高级蒸馏、膜分离过程和基于吸附的过程。

本模块允许学生在实验室研究重要的化学工程原理。实验展示了流体、传热、热力学、动力学和控制以及传质模块的重要概念.

其目的是：性能的规范和反应器单元的设计是工艺整体设计的关键；将反应器工程的基本原则应用于涉及多个反应、催化和异质传质过程以及多相质量输送的反应器设计。

化学工艺的详细设计需要结合在三年的学位课程中获得的许多核心技能。它代表了一种独特的练习，学生可以作为团队练习的一部分，应用和测试他们在工艺选择、概念设计、设备设计、工艺安全和可持续性以及经济分析方面的知识。

本模块利用学生的安全概念的理论知识（在第二阶段讲授），并提供与化学工程行业相关的更高级的洞察力。这将包括对法定设计标准和与工厂设计、操作和控制有关的最佳工业实践的欣赏和理解。

该模块包括工艺设计方法的各个方面，包括设计过程和决策支持。设计优化讲座由一个利用工艺流程表模拟器的实践练习来支持。介绍了项目经济评估的工具，以及项目管理的要素。访问的工业家的讲座将涵盖工业中的数据管理和保护方法。

本模块介绍了用于选择适当路线的技术，以扩大（生物）化学产品的合成规模。它强调了这样一个事实，即这种产品可以是目标分子、配制的混合物或固体，可以在化学或性能方面进行选择。通过案例研究说明了清洁、可持续的加工路线的重要性，.

过程控制包括为化学过程的有效运行选择和调整方法。正确应用过程控制可以提高过程的安全性和盈利性。本课程提供了一个过程控制算法的概述，以及可用于分析过程系统的数学技术。目的是学习如何为化学工业中遇到的常见单元操作选择适当的控制方案和策略。

本模块旨在培养学生从事原创性调查工作的个人技能，制作高质量研究论文的能力和制作研究海报的能力。

本模块通过提供对生物反应器建模和控制的最新发展的基本了解，扩展了学生的生化工程知识。为化学工程师提供生物反应器取样、测量、生物过程建模和控制的最新研究发展领域的背景知识。这些领域是制药业非常需要的，.

本模块是为学习生物学科硕士课程的学生准备的，他们没有进行过细胞和分子生物学的学位学习，或者需要重新熟悉这些主题。

该研究将涉及反应器系统、蒸发系统和气体吸收系统的建模。在开发模型的同时，将开发相应的软件用于模拟。在课程结束时，学生的态度应该从 "动态模型开发和编码太复杂了 "转向 "可以用系统描述"。使用动态模型来描述系统是可能的。然而，所有的模型都有局限性。工程师有责任意识到这些限制，并选择一个有足够复杂度的模型来给出所需精度的答案。.