化工原理实验0--绪论
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化工原理绪论0-1 化工原理在化工领域的地位此课程,不是教学生如何合成得到新物质?如何提取新物质?如何表征新物质?这是化学家的事。
化学工程研究的是,如何把化学家们的小试研究成果,开发放大为中试,再开发为生产规模。
是在科学实验与化工生产之间架桥的工作,是直接为人类服务的创造价值的劳动。
0-2 化学工程发展四阶段化学工程学主要经历了四个发展阶段。
1、化学工艺学阶段。
在二十世纪以前的几百年时间里,出现了不少化学工业,如制糖工业、制碱工业、造纸工业等。
介绍每种工业从原料到成品的生产过程,作为一种特殊的知识讲解,这是最早的化学工程学。
2、单元操作阶段。
到二十世纪初,人们逐渐发现,许多门化学工业中,存在共同的操作原理。
例如,无论在制糖业还是制碱业,从溶液蒸发,得到固体糖和固体碱所遵循的原理是相同的,于是,蒸发成为最早提出的单元操作之一。
经不断总结,被称为单元操作的有:流体流动与输送、沉降与过滤、固体流态化、传热、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等。
3、传递过程阶段。
到二十世纪五十年代,人们又发现,各单元操作之间还存在着共性。
例如传热、蒸发都是热量传递的形式,蒸馏、吸附、吸收、萃取都是质量传递的形式。
于是把单元操作归纳为动量传递、热量传递、质量传递。
此即化工传递过程阶段。
4、“三传一反”阶段。
五十年代中期,化学工程中出现了“化学反应工程学”这一新的分支。
对化学反应器的研究,不仅要运用化学动力学与热力学原理,而且要运用动量、热量、质量传递原理。
于是“传递过程”与“反应工程”成为当今化学工程学的两大支柱。
简称“三传一反”阶段。
从化学工程学的发展过程,证明人们对自然规律的认识,有一个由浅入深的过程。
归纳为如下隶属关系图。
0-3 与之配套的教材发展化学工程学的教材,也有一个逐渐成熟的过程。
本世纪20年代初,出现了第一本“化工原理”教科书,也就是“化工单元操作”教科书。
我国于20年代亦成立了化学工程系,亦讲授“化工原理”课程。
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/(m2・h・℃),试从基本单位换算开始,将K值的单位改为W/(m2・℃)。
[答案:K=50M(m2・C)]。
解:从附录查出:1k c a l=1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以:K=42.99K c a l/(m2·h·℃)=42.99K c a l/(m2·h·℃)×(1.1622W·h/1k c a l)=50w/(m2·℃)。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中,物质密度的单位分别为:S I k g/m2;米制重力单位为:k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3,试从基本单位换算开始,将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p=101.9k g f/s2/m4〕解:从附录查出:1k g f=9.80665k g·m/s2,所以1000k g/m3=1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式:今需将式中p的单位改为P a,温度单位改为K,试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出:1m m H g=133.32P a,1℃=K-273.3。
则新旧单位的关系为:P=P’/133.32;t=T-273.3。
代入原式得:l g(P’/133.32)=6.421-352/(T-273.3+261);化简得l g P=8.546-3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25(摩尔分数,下同)的某混合溶液,以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离,得到塔顶与塔釜两股产品,进料中全部A组分、96%B组分及4%C组分存于塔顶产品中,全部D组分存于塔釜产品中。
化工原理实验讲义(doc 55页)化工原理实验讲义化工与环境学院化学工程与控制系化工原理实验室目录第 1 章........................化工基础实验技术41.1温度的测量41.2压力的测量91.3流量的测量13第 2 章.............. 实验数据分布及基本数据处理212.1实验数据的分布212.2实验数据的基本处理222.3实验报告的基本要求23第 3 章........................化工原理基本实验273.1流体流动阻力的测定273.2离心泵特性曲线的测定343.3对流传热系数的测定403.4填料塔压降曲线和吸收系数的测定453.5精馏塔效率的测定543.6干燥速率曲线的测定613.7扩散系数的测定663.8液—液萃取塔的操作72第 4 章............................... 演示实验784.1雷诺实验784.2机械能守恒与转换824.3边界层形成与分离85第 5 章.................... 化工流动过程综合实验87第 1 章化工基础实验技术1.1 温度的测量1.常用的温度计形式(1)膨胀式温度计实用的膨胀式温度计有玻璃管液体温度计,双金属片温度计和压力表式温度计。
(2)玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计利用液体的体积与温度之间的关系,用毛细管内液体上升的高度来指示被测温度。
一般测量范围在−100℃~ +600℃。
这种温度计结构简单,使用方便,测量精度较高(0.1~2.5级)。
工作液体多使用汞和酒精,封装时充入惰性气体,以防止液柱断开。
(3)双金属片温度计双金属片温度计制作成表盘指针形式。
双金属片结合成一体,一端固定,另一端自由。
由于不同金属的热膨胀系数的差异而产生弯曲变形,带动指针的位移。
一般测量范围在−80℃~ +600℃。
这种温度计结构简单,使用方便,但测量精度不高(1~2.5级)。
(4)压力表式温度计压力表式温度计的工作原理与机械式压力表相同。
化工原理--绪论————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:ﻩ绪论一、《化工原理》课程的研究对象与性质1. 研究对象《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。
通常将这些物理操作过程称为单元操作。
2.单元操作(Unit Operations)使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。
单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容,故单元操作又称为化工过程和设备。
化工原理是研究诸单元操作共性的课程。
一切化工生产过程不论其生产规模大小,除化学反应外,其它均可分解为一系列的物理加工过程。
这些物理加工过程称为“单元操作”。
流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。
3.《化工原理》课程的内容➢通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程?反应物如何供给、产物又如何分离?➢如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量?➢怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益?4. 《化工原理》在化工领域中的地位本课程不是教学生如何合成得到新的物质?如何提取新的物质?如何表征新的物质?这是化学家的事情。
化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试,再开发为生产规模。
是在科学实验与化工之间架桥的工作,是直接为人类服务的创造价值的劳动。
5.共同的研究对象——传递过程5.1.物理性操作,即只改变物料的状态或物性,并不改变化学性质;5.2.它们都是化工生产过程中共有的操作,但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异;5.3. 对同样的工程目的,可采用不同的单元操作来实现;5.4.某单元操作用于不同的化工过程,其基本原理并无不同,进行该操作的设备也往往是通用的。
具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑,如原材料与产品的理化性质,生产规模等。