化工原理绪论

2010-02-27
盐城师范学院
---化工原理---
化工生产中主要的单元操作可归纳为三类过程 流体流动过程: 流体流动过程: 流体输送、沉降、过滤、混合、 流体输送、沉降、过滤、混合、流态化 热量传递过程: 热量传递过程: 加热、冷却、蒸发、冷凝 加热、冷却、蒸发、 质量传递过程: 质量传递过程: 蒸馏、吸收、萃取、吸附、干燥、 蒸馏、吸收、萃取、吸附、干燥、膜分离
三、平衡关系 有关平衡的规律可以预告过程能够到达的极限， 有关平衡的规律可以预告过程能够到达的极限， 例如连通器中的液面最终是处于同一水平面 处于同一水平面， 例如连通器中的液面最终是处于同一水平面，换 热的极限是换热终了处冷热流体温度相同 温度相同， 热的极限是换热终了处冷热流体温度相同，气体 吸收的极限是当时条件下气体在液体中的溶解度 溶解度， 吸收的极限是当时条件下气体在液体中的溶解度， 反应的极限是当时条件下的平衡转化率 平衡转化率等 因此： 反应的极限是当时条件下的平衡转化率等。因此： (1)根据平衡关系，可以确定当时条件下物料或能量 根据平衡关系， 根据平衡关系 能够利用的极限， 能够利用的极限，从而可以确定产品加工的方案 (如转化率低的产品用循环利用的方法 。 如转化率低的产品用循环利用的方法)。 如转化率低的产品用循环利用的方法
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0.2 单位制与单位换算
一、基本单位与导出单位 基本单位：选择几个独立的物理量， 基本单位：选择几个独立的物理量，根据方便原 则规定单位； 则规定单位； 导出单位：由有关基本单位组合而成 导出单位： 单位制度的不同，在于所规定的基本单位及单位 单位制度的不同， 大小不同。 大小不同。
0.1化工生产过程与单元操作 化工生产过程与单元操作
1.化工生产过程 化工生产过程 将各种原材料通过不同条件下所进行的化学反应, 将各种原材料通过不同条件下所进行的化学反应 使其性质或形态产生变化,定向加工成对国民经济 使其性质或形态产生变化 定向加工成对国民经济 和人民生活水平改善有价值的化学产品的生产过程.
工程单位制
基本单位：长度（ 重量或力（ 基本单位：长度（米），重量或力（千克力 kgf），时间（秒） ） 时间（
我国法定单位制为国际单位制 国际单位制（ 我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 制
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三、单位换算 物理量的单位换算 换算因数：同一物理量，若单位不同其数值就不 同，二者包括单位在内的比值称为换算因数 经验公式的单位换算 经验公式是根据实验数据整理而成的，式中各符 号只代表物理量的数字部分，其单位必须采用指 定单位。
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单元操作按其遵循的基本规律分类： 单元操作按其遵循的基本规律分类： （1）遵循流体动力学基本规律的单元操作： ）遵循流体动力学基本规律的单元操作： 包括流体输送 沉降、过滤、 流体输送、 包括流体输送、沉降、过滤、固体流态化 等； （2）遵循热量传递基本规律的单元操作：包 ）遵循热量传递基本规律的单元操作： 加热、冷却、冷凝、蒸发等 括加热、冷却、冷凝、蒸发等； （3）遵循质量传递基本规律的单元操作：包 ）遵循质量传递基本规律的单元操作： 蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥、 括蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥、膜分 离等；
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单元操作的研究内容与方向： 单元操作的基本原理； 研究内容 单元操作典型设备的结构； 单元操作典型设备的结构； 单元操作设备选型设计计算。 单元操作设备选型设计计算 高效率、低能耗、环保； 高效率、低能耗、环保； 研究方向 开发新的单元操作 单元操作集成工艺与技术。 单元操作集成工艺与技术。
.单元操作 单元操作（ Operation） 2 .单元操作（Unit Operation）
物理过程进一步细分为一系列的遵循不同物理定律， 物理过程进一步细分为一系列的遵循不同物理定律，具 有某种功用的基本操作过程，称之为单元操作 有某种功用的基本操作过程，称之为单元操作 每一种单元操作都概括了化工生产过程中一类具有共性的 操作
化工原理
Principles of Chemical Engineering
主讲人：董庆华
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生物工程又称生物技术，是20世纪70年代初 开始兴起的一门新兴的综合性应用学科。 生物工程是运用生物学、化学和工程学等学 科相结合的方法，利用生物体生产人类需要的产 品，改造生态系统和环境的应用技术体系。是生 命科学高新技术成果实现产业化的基础，是从实 验室研究通向大规模工业生产的桥梁。
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2、研究方法论 、
（1）试验研究方法（经验方法）即对一些化工过程 ）试验研究方法（经验方法） 通过大量实验归纳影响过程的变量之间的关系， 通过大量实验归纳影响过程的变量之间的关系，常 借助于物理学的相似论和因次分析法的指导。 借助于物理学的相似论和因次分析法的指导。 （2）数学模型方法（半理论半经验方法）所谓数学 ）数学模型方法（半理论半经验方法） 模型法是将复杂的研究对象合理地简化为某个模型， 模型法是将复杂的研究对象合理地简化为某个模型， 这个简化了的模型应该与原过程近似地等效。 这个简化了的模型应该与原过程近似地等效。 数学模型方法应用于解决化工生产过程的实际问题， 数学模型方法应用于解决化工生产过程的实际问题，推 动了化学反应工程的迅速发展， 动了化学反应工程的迅速发展，使化学工程学摆脱了单 纯从实验数据归纳过程规律的传统做法。 纯从实验数据归纳过程规律的传统做法。
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3、 化工原理课程的特点
• 化学工程的技术基础课 化学工程的技术基础课； • 学科的综合 学科的综合--- 综合利用数学、物理、化学、物理化学等学 科知识，侧重解决工程实际问题； • 较强的工程观念 理论上的可行性、技术可行性、环境与安全的可行性， 经济上的可行性。
原料预处理
化学反应
产物后处理
物理过程 单元操作
化学反应过程 反应器
物理过程 物理过 单元操作 程 单元操 作 ---化工原理---
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化工生产过程分析 从工业原料经过化学反应获得有用产品的任一化工生产 过程都可概括为原料预处理 化学反应和产物的分离三部 原料预处理、 过程都可概括为原料预处理、化学反应和产物的分离三部 分。 化工生产也可视为由物理过程和化学过程两类过程组 化工生产也可视为由物理过程和化学过程两类过程组 物理过程 成。
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0.4本课程的内容和学习目的 本课程的内容和学习目的
1、化工原理课程的内容 化工原理课程的内容
（1）动量传递过程（单相或多相流动） ）动量传递过程（单相或多相流动） （2）热量传递过程 ）热量传递过程——传热 传热 （3）质量传递过程 ）质量传递过程——传质 传质
过程推动力（∆） 速率（r）∝ 速率（ ） 过程阻力（R）
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五、经济核算
为生产某种产品所需要的设备， 为生产某种产品所需要的设备，根据设 备的形式和材料的不同，可以有若干设计方案。 备的形式和材料的不同，可以有若干设计方案。 对同一台设备，所选的操作参数不同， 对同一台设备，所选的操作参数不同，会影响 到设备费用和操作费用。 到设备费用和操作费用。 要用经济核算确定最经济的设计方案。 要用经济核算确定最经济的设计方案。
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绪论
INTRODUCTION
0.1 化工过程与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 单元操作中的基本概念 0.4 本课程的内容和学习目的
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输入的 输出的 积累的 ＝ ＋ 物料量 物料量 物料量
输入物料质量的总和（kg）＝输出物料质量总和（kg）＋积累 输入物料质量的总和（ ）＝输出物料质量总和（ ）＋积累 ）＝输出物料质量总和 ）＋ 在该过程的物料质量（ ） 在该过程的物料质量（kg）
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0.3单元操作中的基本概念 • • • • • ☆物料衡算 ☆能量衡算 ☆平衡关系 ☆传递过程与速率 ☆经济核算
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一、物料衡算(Material Balances)
根据质量守恒定律， 根据质量守恒定律，即在任何一个化工生产过程中凡向该过 程输入的物料质量等于从该过程输出的物料质量与积累该过 程中的物料质量之和， 程中的物料质量之和，即
输入能量=输出能量 输入能量 输出能量 在有反应热效应的场合下，则为: 在有反应热效应的场合下，则为 输入能量+反应释出能量 输出能量+系统中积累能量 反应释出能量=输出能量 输入能量 反应释出能量 输出能量 系统中积累能量
∑Q = ∑Q
I
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O
+ QL
(0 − 1)
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4、 化工原理课程的任务 、