化工原理讲稿

《化工原理》教材分析本教材是以化工生产中的流体流动及输送机械、非均相物系分离、传热、蒸发、结晶、蒸储、吸收、干燥、萃取、冷冻等物理加工过程为背景，学习化工单元过程及设备的基本知识、基本理论和基本技术，是一门工程技术性较强、既为后续课程服务，又有较强技术性的专业基础课程，是高职化工、制药类专业学生必修课程。

其主要任务是介绍流体流动、传热、传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、计算、选型及实验研究方法；培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力。

主要介绍了化工过程与单元操作的概念、分类，给出了课程的内容、性质和任务，简介了常用的单位、单位制和单位换算，从整体上分析了两大衡算和“三传”。

为以后的学习奠定了概念和工程意识基础。

学情分析技校由于生源多元化，学生组成复杂、层次不齐，学生个性和水平差异大，所以教学设计要有梯度，由浅入深，注意层次性。

要注意抓住学生的心理，激发学生的学习兴趣,让他们在学习中学会参与，在参与中学会学习。

根据学生的心理特征，采用视、听、说、做的教学方法,从感性认识入手，逐渐上升到理性认识，培养学生理解和运用理论知识并付诸实践的能力。

教学中要强调技术、技能和应用，因为技校的学生一样有强烈的求知欲望，也需要创新精神。

教学方法采用“四导”教学法，即导入教学目标、导入教学内容、导入实践环节、导入评价机制。

组织以学生为主的教学方式,可以分组讨论、类比归纳、实验实训探究、着重采用启发式教学。

本节内容具体采用讲解教学法、讨论教学法等。

教学目标1、使学生了解本课程的性质、内容和任务2、化工过程的基本计算3、熟悉单位制和单位换算4、了解本课程学习的基本要求5、逐步使学生建立基本的工程意识和职业素质意识学习方法本节内容主要是举例说明，可了解概念、建立工程意识。

学习重点1、课程的性质和任务2、“三传”和“两大平衡”3、单位、单位制和单位换算教学程序设计1、创设情景通过生活生产中的例子引入课题2、提出问题让学生总结各种例子的共同点3、解决问题根据学生总结的共同点提出单元操作的概念及“三传”和“两大平衡”4、构建新的知识体系引入单元操作中的单位、单位制和单位换算5、知识的应用举例说明知识的运用6、课堂小结7、提出学习要求和学习方法8、学生讨论9、布置作业板书设计什么是化工原理生活和工业生产实例什么是单元操作单元操作的基本规律：“三传”基本计算单位、单位制和单位换算学习基本要求学习任务：单元操作基本概念、工程概念和工程问题的处理方法、作业。

第一单元动量传递绪论一、化工过程产品2.引出单元操作的概念（化工过程由若干单元操作和反应过程串联而成）。

二、单元操作1.单元操作概念：化工生产中，设备相似、原理相近、基本过程相同的生产过程称为单元操作。

2.单元操作分类：三传一反——P2表0-1(1)动量传递（传动）：流体输送、沉降、过滤等——密度ρ、黏度μ。

(2)热量传递（传热）：热交换、蒸发等——温度t、热导率λ。

(3)质量传递（传质）：蒸馏、吸收、干燥等——相对挥发度α、溶解度x。

3.单元操作特点：(1)物理性操作；(2)共有性操作。

三、基本概念1.物料衡算（质量守恒）2.能量衡算（能量守恒）3.过程极限（平衡状态）——溶解，饱和；传热，温度相等。

4.过程速率（变化快慢）——过程速率=推动力/阻力第一讲流体静力学流体：气体和液体的总称（不可压缩流体、可压缩流体）。

一、主要物理量1.密度（物理性质，温度和压力的函数，可查表获得）ρ=m/V kg/m3定义式理想气体：ρ=m/V=nM/V=pM/RT（pV=nRT 符号说明：R=8.314，T=t+273）相对密度：物质密度与水的密度之比（4℃）。

常用密度：水（20℃）—998kg/m3；水银（20℃）—13.6×103 kg/m32.压力p=P/A Pa 定义式绝对压力：压力的真实值。

表压：表压=绝对压力－大气压力（压力表测得值，真实压力比大气压大的部分）真空度：真空度=大气压力－绝对压力（真空表测得值，真实压力比大气压小的部分）表压=－真空度真空度最大值=大气压常用压力：1atm≈0.1MPa=1.013bar=1.033工程大气压=10.33mH2O=760mmHg例题1-1。

二、流体静力学1.静力学基本方程的推导设：敞口容器内盛有密度为ρ的静止流体，取任意一个垂直流体液柱，上下底面积均为A m 2。

a .作用在液柱上端面上的总压力P 1 P 1= p 1 Ab .作用在液柱下端面上的总压力P 2 P 2= p 2 Ac .作用于整个液柱的重力G G =ρg A (z 1－z 2)液柱静止，垂直方向上的三个作用力的合力为零，即 ：p 1 A + ρg A (z 1－z 2)－p 2 A = 0 令： h = (z 1－z 2) 整理得：p 2 = p 1 + ρg h若将液柱上端取在液面，并设液面上方的压强为p 0, 则： p = p 0 + ρg h上式均称为流体静力学基本方程式：静止流体内部某一点的压强等于作用在其上方的压强加上液柱的重力压强。

化⼯原理实验讲义（应化）实验⼀雷诺实验⼀、⽬的与要求1、通过实验了解圆管内流体流动情况，建⽴流型概念。

2、通过流量的测定、雷诺数的计算和圆管内流线的特征，判断流体的流动型态，并测定临界雷诺数。

3、测定流体在圆形直管中层流、湍流的速度分布图。

⼆、实验原理流体作稳态流动时，其流动型态基本分为滞流（层流）、湍流两种，这两种流型的过渡状态称为过渡流。

流体流动的型态与流体的密度、粘度及流道的直径有关。

这可⽤雷诺准数来判断，⼀般为：Re≤2000为滞流Re≥4000为湍流2000三、实验主要仪器及主要技术数据实验主要仪器：雷诺仪、秒表、量筒实验主要数据：实验管道有效长度L=600mm外径d =30mm内径d i=26mm四、实验⽅法1、准备⼯作（1）向墨⽔储瓶中加⼊适量的⽤⽔稀释过的墨⽔。

（2）调整墨⽔细管出⼝的位置，使它位于实验管道的中⼼线上。

（3）轻轻打开墨⽔流量调节夹，使墨⽔从墨⽔咀流出，排出墨⽔管内空⽓，关闭调节夹。

2、雷诺实验过程（1）关闭流量出⼝调节阀，打开储⽔槽进⽔阀，使⾃来⽔充满⽔槽，并使槽内溢流堰具有⼀定的溢流量。

（2）轻轻打开管道出⽔阀门，使流体缓慢流过实验管道，排出管内⽓体。

（3）调节储⽔槽下部的出⽔阀开度，调节储⽔槽液位，使其保持恒定。

（4）缓慢地适当打开墨⽔流量调节夹，墨⽔⾃墨⽔咀流出，待墨线稳定后，即可看出当前⽔流量下实验管道中墨⽔的流线。

根据流线判断流型，并⽤秒表、量筒测定流体流量。

（5）适当的增⼤管道出⽔阀开度，通过调节储⽔槽下部的出⽔阀和进⽔阀控制储⽔槽液位，并维持⼀定的⽔槽溢流板溢流量。

适当调整墨⽔流量，使墨线清晰，稳定后，测定较⼤流量下实验管内的流动状况。

如此反复，可测得⼀系列不同流量下的流型，并判断临界流型。

3、速度分布图的测定与上述雷诺数测定相似，通过流量调节及墨线线形的判断，分别判定流型为层流、湍流时对应的管道出⽔阀的开度范围。

⾸先使储⽔槽液位恒定（此时，可通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀使液位稳定），瞬时开关墨⽔流量调节夹，在墨⽔咀出⼝处形成⼀个墨团，观察墨团端⾯特征，打开管道出⽔阀（使出⽔阀开度在所测定流型的开度范围），观察墨团端⾯随流体流动时的变化，记下管道末端墨团端⾯的形态后，通过调节储⽔槽的进⼝阀和出⼝阀调节储槽液位，使其恒定。

化工原理绪论一、《化工原理》课程的性质、地位和作用(一)是化工类及其相近专业的一门基础技术课程和主干课程，是由理及工的桥梁，又是各种化工专业课程的基础。

《化工原理》则属于工程技术科学的范畴。

(二)从学科性质看，本课程是化学工程学的一个分支，主要研究化工过程中各种操作，它来自化工生产实践，又面向化工生产实践。

进行化工技术和化工过程的开发、设计、生产及单元操作。

(三)课程具有显著的工程性，要解决的问题是多因素、多变量的综合性的工业实际问题。

因此，分析和处理问题的观点和方法也就与理科课程不同，应首先从实际出发考虑问题。

需从课程学习中得到工程设计的实际训练。

二、化工过程与单元操作(一)化工过程的特征与构成化工过程可以看成是由原料预处理过程、反应过程和反应产物后处理过程三个基本环节构成的。

反应过程是在各种反应器中进行的，它是化工过程的中心环节。

反应过程必须在某种适宜条件下进行，例如，反应物料要有适宜的组成、结构和状态，反应要在一定的温度、压强和反应器内的适宜流动状况下进行等。

而进入化工过程的初始料通常都会有各种杂质并处于环境状态下，必须通过原料预处理过程使之满足反应所需要的条件。

同样，反应器出口的产物通常都是处于反应温度、压强和一定的相状态下的混合物，必须经过反应产物的后处理过程，从中分离出符合质量要求的、处于某种环境状态下的目的产品，并使排放到环境中去的废料达到环保的规定要求；后处理过程的另一任务是回收未反应完的反应物、催化剂或其它有用的物料重新加以利用。

可见，在原料预处理和反应产物后处理过程中都要进行一系列的物理变化过程，如加热、冷却、增减压、使物料发生相变化(如汽化、冷凝、结晶、溶解等)、使均相物料中各组分进行分离、使不同相态的物料彼此分离等。

即使在反应器中，为了维持适宜的反应条件，也需组织一系列物理过程，如加入或移走热量、混合、搅拌等。

经过长期的化工生产实践发现，各种化工产品的生产过程所涉及的各种物理变化过程都可归纳成为数不多的若干个单元操作。

化工原理第四章第五节讲稿1. 引言本章第五节主要介绍了化工过程中的反应堆设计和反应工程原理。

反应堆是化工过程中核心的装置之一，其设计合理与否直接影响到反应速率、收率、选择性以及能源消耗等方面的因素。

因此，深入了解反应堆设计原理对于化工工程师来说是非常重要的。

2. 反应堆的分类根据反应物在反应器中的流动方式，反应堆可以分为两类：批式反应器和连续流动反应器。

2.1 批式反应器批式反应器是最简单的反应器类型之一，其特点是反应物在反应过程中被困在反应器中进行反应，不断生成产物。

批式反应器适合于小规模试验以及产物目标不明确的反应过程。

2.2 连续流动反应器连续流动反应器是反应物以连续的方式流入反应器，同时产生的产物以连续的方式流出。

连续流动反应器适合于大规模生产以及对产物目标清晰的反应过程。

3. 反应速率与反应机理反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的量。

反应速率与反应物浓度、温度、反应物质的物理性质以及反应机理密切相关。

了解反应机理有助于优化反应条件，提高反应速率和选择性。

常用的反应机理模型有无机反应、催化反应、酶促反应等。

4. 反应堆设计原则为了高效地控制反应速率、提高产物收率以及选择性，反应堆的设计应遵循以下原则：4.1 温度控制反应过程中需要控制温度的关键原因是：温度的升高可以提高反应速率，但过高的温度会导致产物的降解或其它副反应的发生。

因此，合理地控制反应温度可以最大限度地提高反应效率。

4.2 反应物浓度控制反应物浓度的控制对于反应速率的影响同样非常大。

通常情况下，增加反应物浓度可以提高反应速率，但过高的浓度也可能导致副反应的发生，甚至发生爆炸等安全问题。

因此，在反应堆的设计中需要合理控制反应物浓度。

4.3 反应物的混合与传质反应速率也受限于反应物的混合程度和传质效果。

良好的混合可以提高反应物相互碰撞的机会，从而加快反应速率。

反应物的传质效果也对反应速率有着直接的影响。

因此，在反应堆设计中需要考虑合理地设计混合和传质设备。

化工原理课堂讲稿（北京中医药大学）第七章固液萃取概述1．定义：萃取是利用溶质在不同溶剂中溶解度的不同，使混合物中的组分得到完全或部分分离的操作过程。

固液萃取：用溶剂萃取（提取）固体中某些成分。

分类液液萃取：利用溶质在两种互溶性小的溶剂中溶解度不同来分离液液混合物。

属于传质过程2、液液萃取定义：若用萃取法分离混合物A+B，即先选择一种适宜的溶剂，（称为萃取剂）用S表示，S对混合物中A有显著的溶解能力，而对B是不互溶或部分互溶，再利用分离器将混合物S+A与A+B 分离并通过蒸馏回收溶剂的操作称为液液萃取，其中易溶组分A叫溶质，不溶组分B叫稀释剂或原溶剂，“S+部分A”叫萃取相，用E表示，“B+部分A”叫萃余相，用R表示。

如从醋酸水溶液中分离醋酸可用乙酸乙酯，从中药提取液中分离黄酮、皂苷、生物碱等有效成分，从青霉素水液中用乙酸戊酯萃取青霉素。

混合物若可较易用蒸馏法分离，则不选液液萃取，但下列情况可用液液萃取法分离后再蒸馏分离。

①液液混合物挥发度小，沸点高，需在真空下蒸馏分离，可考虑用萃取法。

②液液混合物相对挥发度接近或形成共沸物，普通蒸馏无法分离，考虑液液萃取。

③液液混合物热敏感性大，易发生热分解，化学化应等可考虑。

④要分离的混合物浓度很低，精馏法不经济可考虑。

对萃取要求①对被萃取组分A有较大溶解度而对稀释剂溶解度较小。

②利于萃取相和萃余相较快分层。

③萃取剂不易燃、易爆、毒性小、便于操作、运输、贮存。

④粘度低、凝固点低、易回收、价廉，易得。

应用：中药材固液提取及液液萃取有效成分。

工程上获得有用物质，物质纯化，防止污染，除杂等。

第一节：浸提过程及计算固液萃取也即固液提取，即用适当溶剂提取固体中某些成分的过程，是中药制剂工艺中的重要环节。

中药成分复杂，提取过程复杂，提取原理复杂。

浸提方法主要有①冷提:冷浸、超声、渗漉②热提：回流提取、温浸、煎煮③连续多级提取。

一、浸提原理：1、费克定律――Fick 定律传质推动力为浓度差中药材浸提过程：中药材饮片－－粉碎――加溶剂――浸润、渗透药材并进入药材内部――溶解可溶性成分―― 在药材内外部产生浓度差――形成传质推动力―― 可溶性成分在药材内部扩散――可溶性成分扩散到药材表面――可溶性成分从药材表面扩散到溶剂中――达到浓度平衡。

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其主要任务是介绍流体流动、传热、传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、计算、选型及实验研究方法；培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力。

主要介绍了化工过程与单元操作的概念、分类，给出了课程的内容、性质和任务，简介了常用的单位、单位制和单位换算，从整体上分析了两大衡算和“三传”。

为以后的学习奠定了概念和工程意识基础。

学情分析技校由于生源多元化，学生组成复杂、层次不齐，学生个性和水平差异大，所以教学设计要有梯度，由浅入深，注意层次性。

要注意抓住学生的心理，激发学生的学习兴趣，让他们在学习中学会参与，在参与中学会学习。

根据学生的心理特征，采用视、听、说、做的教学方法，从感性认识入手，逐渐上升到理性认识，培养学生理解和运用理论知识并付诸实践的能力。

教学中要强调技术、技能和应用，因为技校的学生一样有强烈的求知欲望，也需要创新精神。

教学方法采用“四导”教学法，即导入教学目标、导入教学内容、导入实践环节、导入评价机制。

组织以学生为主的教学方式，可以分组讨论、类比归纳、实验实训探究、着重采用启发式教学。

本节内容具体采用讲解教学法、讨论教学法等。

教学目标1、使学生了解本课程的性质、内容和任务2、化工过程的基本计算3、熟悉单位制和单位换算4、了解本课程学习的基本要求5、逐步使学生建立基本的工程意识和职业素质意识学习方法本节内容主要是举例说明，可了解概念、建立工程意识。