《化工原理》绪论.ppt

PrinciplesofChemicalEngineering 化工原理 王寅嵩 Principle Abasicideaorrulethatexplainsorcontrolshowsomethinghappensorworks ProcessesofChemicalIndustries ChemicalProcessesaretheprocessesthatcomprisechemicalreactions 化学过程 含有化学反应的过程 UnitOperationsarephysicalprocessesinchemicalindustriesinwhichtherearenochemicalprocesses orthechemicalprocessesaresecondary 单元操作 化工过程中不含化学反应或化学反应次要的物理过程 PREFACE Check 1 Examination80 2 Homework10 3 Note10 过程和物系 过程 物系状态发生变化的经过物系 作为研究对象的物质 ContentsThisCourse 流体流动过程 传动过程 流体输送 沉降 过滤 流态化 等 传热过程 热交换 蒸发 等 传质过程 蒸馏 吸收 萃取 干燥 结晶 等 TasksofThisCourse 介绍三传的基本原理 介绍主要单元操作的典型设备构造 操作原理 计算 选型 设计及实验研究方法 培养学生发现 分析 解决单元操作中各种问题的能力 UnitsofPhysicalQuantities 1 单位 计量中作为记数单元所规定的标准量 2 单位 计量 制度 由基本单位和导出单位组成的一系列计量单位的总称 3 单位制分类及简史 UnitsofPhysicalQuantities 世界上普遍使用的计量 单位 制度有两个 一个是10世纪初由英国人创立的Foot Pound SecondMeasurementSystem 简称英制 FPS 另一个是18世纪末由法国人发展的Centimeter Gram SecondMeasurementSystem 简称物理制 CGS 后来工程界将物理制发展为Meter Kilogram SecondMeasurementSystem 简称米制 MKS UnitsofPhysicalQuantities 1960年第十一届国际计量大会对米制进行了规范化 建立了InternationalSystemofUnits 简称国际制 SI 工程制是工程界在米制基础上发展起来的 InternationalSystemofUnits 一千克力定义为一千克质量的物体在北纬45o海平面上所受的重力 根据牛顿第二定律 可知1千克力等于9 80665牛顿 我国目前市场上使用的市制 MS MarketSystem 是在米制基础上对我国旧市制进行修改而形成的 单位换算 同一物理量用不同单位计量时 其数值是不同的 又由于目前常用的物理 化学数据和工程图表仍有许多使用物理制和工程制 所以单位换算在化工计算中是非常重要的 实践证明 单位换算时 不仅初学者常常造成混乱 就是很有经验的人 如不遵守一定的规则 也会发生错误 单位换算 单位换算时 先从查出换算关系 后将换算关系代入原单位中即可进行单位换算 在化工计算中 先用换算关系将各物理量不同单位制的数值换算成同一种单位制的数值 然后再进行计算 就能避免差错 经验方程的换算 若已知物理量的单位与经验方程中规定的单位不相符 则要将已知物理量的单位换算成经验方程中规定的单位后才能进行运算 若经验方程要经常使用 则可以将经验方程加以变换 使经验方程中各物理量采用计算者所希望的单位 这就是经验方程的换算 如Antoine蒸汽压方程 物理量 数值 单位数值转换关系 理论 系统化了的理性认识 客观事物的本质 规律性的正确反应 其重要意义在于指导实践 没有理论指导的实践是盲目的实践 脱离实际的理论是空洞的理论 理论方程 以定义 定律为基础 经逻辑推理而得的某些物理量之间的关系 其重要意义在于其广泛的适用性 可以指导实践 如流体静力学基本方程 可以适用于任何静止流体 经验 感性认识 是人们在实践过程中 通过自己的肉体感官直接接触客观外界而获得的 对各种事物的表面现象的初步认识 经验方程 以实验结果为基础 经数学拟合而得的某些物理量之间的关系 其特点在于其专用性 可作为理论方程的补充 当理论方程较复杂时 可用经验方程简化计算 当没有理论方程时 可通过实验建立经验方程以满足工程应用的需要 如Antoine蒸汽压方程 Dimension 量纲 定义 某类物理量B 可以相互比较的一类物理量 的量纲是该类物理量不同单位的统称 记为dimB 导出量Q的量纲 导出量Q的量纲可用基本量量纲的组合来表示 即式中称为量纲指数 因次 例如 若Q称为量纲为1的量 或称为无量纲量 DimensionallyHomogeneousEquation 量纲一致性方程原理 任何一个理论 物理 方程两边的量纲必相等 BasicandMainTheory MassTransferProcess 传质过程 HeatTransferProcess 传热过程 MomentumTransferProcess 传动过程 MaterialBalances 物料衡算是质量守恒定律在流动系统中的应用 也就是进入和离开某一衡算范围的质量总和之差等于该衡算范围内的质量累积 即 GI GO GA GI 输入物料的总和 GO 输出物料的总和GA 累积的物料量 accumulate 若过程中累积的物料量为零 则有 GI GO 注意 1 G的单位 与质量或物质的量的单位一致 2 当过程没有化学反应时 可适用物料 任一组分 任一元素的衡算 3 当有化学反应时 只适用于任一元素的衡算 定态 稳态 物料的流速 浓度 温度 压强等参数不随时间的变化而变化 一般的连续操作过程为定态过程 累积的物料量为零 非定态 非稳态 物料的流速 浓度 温度 压强等参数随时间的变化而变化 一般的间歇操作 分批操作 过程为非定态过程 累积的物料量不为零 进行物料衡算时 先按题意画出流程图 并画出衡算范围 再进行计算 EnergyBalances 能量衡算是能量守恒定律在流动系统中的应用 也就是进入和离开某一衡算范围的能量总和之差等于该衡算范围内的能量累积 即 QI 随物料进入系统的总热量 kJ或kw Q0 随物料离开系统的总热量 kJ或kw QL 向系统周围散失的热量 kJ或kw QI Q0 QL EnergyBalances 当GA 0