化工原理南京林业大.pptx

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化工原理完整教材课件

实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理涉及药物的合成、分离和提纯，以及食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数的确定方法。
对流传热速率方程

化工原理南京林业大学1

绪论一、化工生产过程二、单元操作及分类三、化工原理课程的两条主线四、化工原理课程所回答的问题五、学好本课程应注意的问题及培养的能力一、化工生产过程二、单元操作及分类表1 三、化工原理课程的两条主线 1、传递过程（从物理本质上说又下列三种） 1 动量传递过程（单相或多相流动）；2 热量传递过程――传热3 质量传递过程――传质表1所列各单元操作皆归属传递过程，于是，传递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的一条主线。

三传+一反构成各种工艺制造过程，三传又有彼此类似的规律可以合在一起研究，形成传递过程这门学科，是单元操作在理论方面的深入发展 2、研究方法论必要性化工原理是一门工程学科，对一些过程作出如实的、逼真的数学描述几乎是不可能的。

采用直接的数学描述和方程求解的方法将是十分困难的。

因此，探求合理的研究方法是发展这门工程学科的重要方面。

1 试验研究方法（经验方法）优点、不足 2 数学模型方法（半理论半经验方法）必要性、广泛被应用四、化工原理课程所回答的问题（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经济而有效地满足工艺要求（2）如何进行过程的计算和设备的设计。

在缺乏数据的情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。

（3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。

在操作发生故障时如何寻找故障的缘由。

当然，当生产提出新的要求而需要工程技术人员发展新的单元操作时，已有的单元操作发展的历史将对如何根据一个物理或物理化学的原理发展一个有效的过程，如何调动有利的并克服不利的工程因素发展一种新设备，提供有用的借鉴。

五、学好本课程应注意的问题及培养的能力 1、要理论联系实际2、过程原理与设备并重3、掌握研究的方法4、着重培养自学能力、创新能力5、培养非智力因素（刻苦、勤奋、好学、多问、实干、毅力等）转子流量计的安装：应严格保持垂直。

* * 1、按操作目的分类（1）物料的增压、减压和输送；（2）物料的混合或分散；（3）物料的加热或冷却；（4）非均相混合物的分离；（5）均相混合物的分离。

化工原理南京林业大共33页

39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
45、法律的制定是为了保证每一Байду номын сангаас人自由发挥自己的才能，而不是为了束缚他的才能。—— 罗伯斯庇尔
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
化工原理南京林业大
41、实际上，我们想要的不是针对犯罪的法律，而是针对疯狂的法律。 ——马克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就像影子跟随着身体一样。— —贝卡利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进步。— —杰弗逊 44、人类受制于法律，法律受制于情理。— —托·富勒

化工原理南林教材PPT课件

对干燥器作热量衡算，可得：
L 1 I G 1 1 Q ID L 2 I G 2 1 Q IL
Q D L I 2 I 1 G I 2 1 I 1 1 Q L
QQ pQ D
LI2I0GI2 1I1 1 Q L
.
33
假设：
（1）新鲜空气中水的焓等于离开干燥器废气中水
气的焓，即：IV0=IV2；（2）湿物料进出干燥器时的比热取平均值cm。
d G 1 dX SU
2 d
G1
X 2 dX
0
S U X c
2
G1 S
X2 dX U Xc
当U与X呈非线性关系，采用图解法计算；当U与X呈线性关系，采用解析法计算；
.
54
第四节干燥器
对干燥器的要求：
（1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状等；
（2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥器的尺寸、降低能耗，同时还应考虑干燥器的辅助设备的规格和成本，即经济性要好；
.
11
六、干球温度t 和湿球温度tW
QSttw
N k H H s,tw H S
Q Nrtw
twtkH rtw Hs,tw H
.
12
.
13
七、绝热饱和冷却温度tas
.
14
cgH vtc H v 0 rcgH ac s vta sH arv s0
cgH v c cgH ac s vcH
.
38
2.操作线在过点B等焓线的上方
QDGI21I11 QL
I2 I1 t2 t1
3.操作线为过点B等温线
I2I1 t2t1
.
39
.
40

化工原理南京林业大

一定温度下第Ⅱ类物系的溶解度曲线和联结线见图11-4，通常联结线的斜率随混合液的组成而变，但同一物系其联结线的倾斜方向一般是一致的，有少数物系，例如吡啶–氯苯–水，当混合液组成变化时，其联结线的斜率会有较大的改变，如图11-5所示。
图11-4 第II类物系的溶解度曲线和联结线
图11-5 连结线斜率的变化
.
22
11.2.1 萃取操作过程及术语
图11-11 萃取操作示意图
.
23
11.2.1 萃取操作过程及术语
萃取操作的基本过程如图11-11所示。将一定量萃取剂加入原料液中，然后加以搅拌使原料液与萃取剂充分混合，溶质通过相界面由原料液向萃取剂中扩散，所以萃取操作与精馏、吸收等过程一样，也属于两相间的传质过程。搅拌停止后，两液相因密度不同而分层：一层以溶剂S为主，并溶有较多的溶质，称为萃取相，以E表示；另一层以原溶剂（稀释剂）B为主，且含有未被萃取完的溶质，称为萃余相，以R表示。若溶剂S和B为部分互溶，则萃取相中还含有少量的B，萃余相中亦含有少量的S。
图11-9 温度对互溶度的影响（I类物系）
.
20
11.1.4 温度对相平衡的影响
对于某些物系，温度的改变不仅可引起分层区面积和联结线斜率的变化，甚至可导致物系类型的转变。如图11-10所
示，当温度为 T 1 时为第Ⅱ类物系，而当温度升至 T 2 时则变为第Ⅰ类物系。
图11-10 温度对互溶度的影响（II类物系）
通常，一定温度下的三元物系溶解度曲线、联结线、辅助曲线及临界混溶点的数据均由实验测得，有时也可从手册或有关专著中查得。
.
13
11.1.3 分配系数和分配曲线
（1）分配系数
一定温度下，某组分在互相平衡的E相与R相中的组成之比

南京工业大学化工原理绪论PPT

⑶、讨论物质透过相界面迁移过程的基本规律，讨论物质透过相界面迁移过程的基本规律，以及受这些基本规律支配的单元操作，以及受这些基本规律支配的单元操作，如气体的吸收、精馏、干燥等。的吸收、精馏、干燥等。
2研究方法
实验研究法（因次分析）实验研究法（因次分析）经验法）（经验法）模型法（半经验半理论）模型法（半经验半理论）
使物料升温、降温或改变相态。使物料升温、降温或改变相态。使溶液中的溶剂受热汽化而与不挥发的溶质分离，达到溶液浓缩。质分离，达到溶液浓缩。用液体吸收剂分离气体混合物。吸收用液体吸收剂分离气体混合物。质量传递蒸馏利用均相液体混合物中各组分挥发度不同使液体混合物分离。使液体混合物分离。用液体萃取剂分离均相液体混合物。萃取用液体萃取剂分离均相液体混合物。浸取用液体浸渍固体物料，用液体浸渍固体物料，将其中的可溶组分分离出来。分离出来。用固体吸附剂分离气体或液体混合物。吸附用固体吸附剂分离气体或液体混合物。离子交换用离子交换剂从溶液中提取或除去某些离膜分离子。用固体膜或液体膜分离气体、用固体膜或液体膜分离气体、液体混合物。加热固体使其所含液体汽化而除去。干燥加热固体使其所含液体汽化而除去。热、质传递增(减)湿调节气体中的水汽含量。减湿调节气体中的水汽含量。使溶液中的溶质变成晶体析出。结晶使溶液中的溶质变成晶体析出。热量传递
化工产品
2 化工生产过程
化学反应过程
辅助部分－－前后－－前后处理
3
单元操作
定义:不进行化学反应的物理过程，定义:不进行化学反应的物理过程，包括原料预处理过程和反应产物后处理过程。预处理过程和反应产物后处理过程。

化工原理PPT课件讲义

• 以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。
0.2本课程的性质、任务和内容、研究方法
• 0.2.1性质
• 化工原理是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上开设的一门技术基础课程，属工程学科，具有工程性和实用性。
• 0.2.2任务
• 1掌握化工单元操作过程的基本原理，并能进行过程的选择和计算(即对指定的产品，选择一个适宜的过程经济而有效地满足工艺过程要求)。
• 2.连续操作：原料不断地从设备一端送入，产品不断从另一端送出。
• 连续操作设备内，各个位置上，物料组成、温度、压强、流速等参数可互不相同，但在任一固定位置上，这些参数一般不随时间变化，属定态过程，即参数＝ f(x,y,z)
• 0.4.1 单位0制.4 单位制与单位换算
• 任何物理量都由数字和单位联合表达的。运算时，数字与单位一并纳入运算。如：
0.6 热量衡算遵循能量守恒定律
• 同物料衡算一样，绘简图、定基准、划范围、列算式，
• 1物料所具有的热量由显热与潜热两部分组成，称为焓(H，kJ/kg)。焓值为一相对值，且与状态
有关，所以热量衡算时必须规定基准温度和基准状态，通常基准选273K液态(即此时H＝０)。
• 2热量除了伴随物料进出系统外，还可通过设备
• 2据生产需要，进行设备工艺尺寸的计算及其设备选型计算。
• 3依据过程的不同要求，进行操作调节和控制。
• 4掌握强化过程途径，以提高过程和设备的能力、效率。
0.3 单元操作进行的方式
• 1.间歇操作：每次操作之初向设备内投入一批物料，经过一番处理后，排除全部产物，再重新投料。
• 间歇操作设备内，同一位置上，在不同时刻进行着不同的操作步骤，因而同一位置上，物y,z,θ)

化工原理《化工原理》(47页)

强吸湿性物料: 。
非吸湿性物料:
1.0
0.8
0.6 相对湿度
0.4
0.2
氯化锌优质纸
木材烟叶
0
0.1
0.2
0.3
湿含量 X
对流干燥的基本规律干燥曲线和干燥速率曲线Drying curve and drying-rate c
速
、
干燥曲线和干燥速率曲线
干燥曲线: 预热段(Pre-heat period):
25
新闻纸
-
铁杉木
25
羊毛织物
-
白岭粉
31.8
白岭粉
6.4
速度m/s 1.0 1.0 10.6 2.1 1.5
空气条件温度℃ 37 32 25 40 49
相对湿度% 0.10 0.15 0.40 0.40 -
临界湿含量 kg水/ kg干料
0.11 0.13 0.17 0.181 1.25
0.10
3.5
53
0.15
0.053
3.5
55
0.17
0.053
0
19
0.35
1.00
4.0
22
0.34
1.28
-
25
-
0.31
1.0
39
0.20
0.084
1.0
37
-
0.04
第三节干燥过程的计算
1.恒定干燥条件下干燥时间的计算恒速干燥段的干燥时间
题归结为气固对流给热系数 α的求取。
恒速干燥段的干燥时间
(1) 空气平行流过静止物料层的表面
物料
品种
厚度mm
粘土
6.4
粘土

南京工业大学化工原理参考讲义1PPT课件

ve 0
d 2(v ve )
dv KA2
d 2v
恒压 KA20d2v 0vdv
KA2F v2
(1)
v12 v2
KA2
F
KA2 F
4
(2) v22 K( A2)2F 1 v2 KA2F 4
v1 2v20m3
v2 0.5v5m3
(3) vw 2 0.2
v 10
w8F1.6h
第四章传热与换热器
解： 1
2 p2
1
2
d 5 1 3 2 4 5 m m u
10/3600
(0.045)2
1.747m/
s
4
1 cp1 10 3N s/m 2
R ed u g0 .0 4 1 5 1 1 0 .7 3 4 7 1 7 .8 6 1 5 1 0 4
0.3164
(78615)0.25
解：只开离心泵时 He=72.5-0.00188V2
当V=53.8 L/s时， He=72.5-0.00188V2 =72.5-0.00188×53.82=67.06m
管路特性曲线 He′=51+KV2=51+K×53.82 He= He′=51+K×53.82=67.06m K=0.00555m/(L/s)
4. 颗粒的沉降速度的定义是什么？P116 5. 什么是临界粒径？旋风分离器性能好坏的标志是什
么？（被旋风分离器完全去除的最小颗粒的粒径。临界粒径）
3.2 基本公式
1. 过滤速率计算式
dv KA2
d 2(V Ve )
dq K
K 2(Pm )1s
d 2(q qe )
r
2. 恒压过滤方程

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指导实验的理论包括两个方面：
①化学工程学科本身的基本规律和基本观点； ②正确的实验方法论。
指导实验的理论：
①因次分析法； ②数学模型法。
4.3.1颗粒床层的简化模型
因次分析法的步骤： ①找出过程的影响因素； ②将影响过程的各个物理量的因次抽出进行分析，整理成若干个无因次数
群； ③通过实验确定各数群之间的定量关系；
数学模型法的步骤： ①将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型； ②对所得的物理模型进行数学描述即建立数学模型； ③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数；
这两种方法应同时并存，各有所用，相辅相成。
4.4过滤原理及设备
4.4.1过滤原理
4.4.1过滤原理（1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将
悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。（2）过滤方式
①滤饼过滤
（见图4-7a）过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象（图4-7b），也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形成之后返回重滤。
4.2颗粒床层的特性
（1）床层空隙率ε 固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：
空隙体积床层体积
床层体积V 颗粒所占体积v 床层体积V
1
v V
。 ε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响
, h f 。 1
4.2颗粒床层的特性
。（2）床层自由截面积分率A
)
a(1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)
L
L 4
(u )2
2
(
Le 8L
)
a(1
3
)
u2
p
L
a(1 ) 3
u2
4.3.1颗粒床层的简化模型
4.3.1颗粒床层的简化模型
（ 2）流体压降的数学模型式中 p 为单位床层高度的虚拟压强差
L
当床层不高，重力的影响可以忽略时 p p
LL
p
L
a(1
3
)
u
2
上式为流体通过固定床压降的数学模型，未知的待定系数称为模型参
p L
K
a
2
(1 3
)2
u
4.3.1颗粒床层的简化模型
从康采尼方程或欧根方程可看出，影响床层压降的变量有三类：
①操作变量 u
②流体物性和
a ③床层特性和
在上述因素中，影响最大的是空隙率
4.3.1颗粒床层的简化模型
（4）因次分析法和数学模型法的比较化工过程具有复杂性难以采用数学解析法求解，而必须依靠实验。
此式是近似的，在忽略床层中固颗粒相互接触而彼此覆盖使裸露的颗粒表面积减少时成立。
4.3流体通过固定床的压降
流体通过复杂的通道时的阻力（压降）难以进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。现在介绍一种实验规划方法——数学模型法。 4.3.1颗粒床层的简化模型（1）床层的简化物理模型
单位体积床层所具有的颗粒表面积aB和床层空隙率对流动阻力有决定
性的作用。规定： ①细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面； ②细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙体积。
4.3.1颗粒床层的简化模型
（2）流体压降的数学模型
流体流过圆管的阻力损失数学描述：hf
体积流量 u1A流动 u1AA0 u1A Au
p Le u1
de 2
所以
p
u1
u
( Le
数，就其物理意义而言称为固定床的流动摩擦系数。
4.3.1颗粒床层的简化模型
（3）模型的检验和模型参数的估值
当床层雷诺数 Re deu1 u 2 时实验数据符合下式
4 a(1 )
K Ka(1 )
Re
式中K 称为康采尼常数，其值为5.0 。K 的可能误差不超过10%。
合理简化得到康采尼方程
4.4.1过滤原理
②深层过滤颗粒尺寸比介质孔道小的多，孔道弯曲细长，颗粒进入孔道后容易被截留。同时由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用。颗粒紧附在孔道的壁面上。介质表面无滤饼形成，过滤是在介质内部进行的。
（3）过滤介质 ①织物介质：即棉、毛、麻或各种合成材料制成的织物，也称为滤
布。 ②粒状介质：细纱、木炭、碎石等。 ③多孔固体介质（一般要能够再生的才行）：多孔陶瓷、多孔塑料、
1
D1 D
2
4
A0
1
AP A
1
4
D12 D2
1
D1 D
2
4
所以对颗粒均匀堆积的床层(各向同性床层），在数值上 A0
4.2颗粒床层的特性
(3)床层比表面
颗粒表面积S aB 床层体积V
颗粒比表面
a
颗粒表面积S 颗粒体积V
取V
1m3的床层考虑，aB
S1 ， a
S v
S
1
所以 aB a(1 ) *
A0
流动截面积床层截面积
床层截面积A-颗粒所占的平均截面积A P 床层截面积A
1
AP A
空降率与床层自由截面积分率之间有何关系？假设床层颗粒是均匀堆积（即认为床层是各向同性的)。想象用力从床层四周往中间均匀压紧，把颗粒都压到中间直径为长为L的圆柱中（圆柱内设有空隙）。
1 v V
1
4
D12 L D2L
多孔玻璃等。
4.4.1过滤原理
4.4.1过滤原理
（4）助滤剂若悬浮液中颗粒过于细小将会使通道堵塞，或颗粒受压后变形较大，
滤饼的孔隙率大为减小。造成过滤困难，往往加助滤剂以增加过滤速率。助滤剂的加法有两种： ①直接以一定比例加到滤浆中一起过滤。若过滤的目的是回收固体物此法便不适用。 ②将助滤剂预先涂在滤布上，然后再进行过滤。此法称为预涂。助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒，能形成结构疏松而且几乎是不可压缩的滤饼。常用作助滤剂的物质有：硅藻土、珍珠岩、炭粉、石棉粉等。
4.流体通过颗粒层的流动
4.1概述 4.2颗粒床层的特性 4.3流体通过固定床的压浆 4.4过滤原理及设备 4.5 过滤过程计算
4.1概述
由众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒床层称为固定床。许多化工操作都与流体通过固定床的流动有关，其中最常见的有：（1）固定床反应器（组成固定床的是粒状或片状催化剂）（2）悬浮液的过滤（组成固定床的是悬浮液中的固定颗粒堆积而成的滤饼看作是固定床）