化工原理电子教案(绪论)

1、化工原理无机化学化学教育等氯碱工业等制漆业、电镀业高分子化学制糖业应用化学石油化工物理化学硫酸制造有机化学合成氨分析化学水泥、玻璃制造传递工程反应工程分离工程化工热力学系统工程各种前处理原料化学加工各种后处理产品除去杂质，达到必要的纯度、温度和压力物理变化过程反应生成新的物质化学或生物化学变化过程精制、分离、干燥等物理变化过程中间产品冷 气热 气QHCONHOHCONH342233NHQNHNH32223aPk 310392.31CC520480单元操作（单元操作（Unit Operations）n1、单元操作的概念化工生产过程化工生产中共有的物理操作 原料的预处理进行化学反应 反应产物的分离

2、与提纯单元操作单元操作 化学反应和若干个单元操作串联而成 化工原理化工原理研究各个独立的单元操作研究各个独立的单元操作所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质，并不改变化学性质。 单元操作是化工生产过程中共有的操作，只是不同的化工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。 单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用的设备也是通用的。 n3、单元操作的分类根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类：流体动力过程遵循流体动力基本规律，用动量传遵循流体动力基本规律，用动量传 递理论研究递理论研究如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化传热过程遵循传热基本规律，用热量传递理论研究

3、遵循传热基本规律，用热量传递理论研究如：传热、冷凝、蒸发等传质过程遵循传质基本规律，用质量传递理论研究遵循传质基本规律，用质量传递理论研究 如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等n1、学科性质工程学科 用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程n 2、研究方法工程方法因次分析法直管湍流阻力数学模型法双膜模型的建立参数综合法过滤常数当量法当量直径、当量长度等类比法动量、热量、质量传递的类似律n3. 化工原理的学习方法 发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个单元 操作，寻本求源。选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设备作 合理的选择和组合。 设计：对已掌握了性能的过程和设

4、备作直接的设计计算以及 对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验，测 取设计数据，做逐级放大。操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不正常 现象，寻找其原因及可能采取的调节措施。 基本量：任意选定的几个独立的物理量(如长度,时间等) 基本单位：根据使用方便的原则制定的基本量的单位。 导出量：根据物理量与基本量之间的关系来确定的量。 导出单位：导出量的单位称为导出单位，均由基本单位相 乘、除而构成的 。 单位制：单位制：基本单位与导出单位的总和。 1llu1smul、 11l1 sm2skgm21smkg面积力p22skgm距离力功32skgm时间功功率 C0（实用单位制）制（物理单位

5、制）制SKMSGC制SGC制SKMC0C0 物理单位制：基本单位：长度cm 质量g 时间s 工程单位制：基本单位：长度cm 力 kgf 时间s SI单位制： 基本单位有7个，化工中常用的有5个： 长度cm 、质量kg 、时间s 、温度K、 物质量moln2、质量、重量、力 质量：一个物体所包含物质的多少，是固定的。 重量：一个物体所受地球吸引力（重力）的大小，是 随距离地球的远近而变化。 二者关系：kmafn3单位换算nCGS制：nSI制：n工程制：n mskgfsmkgfafmNsmkgmafdynscmgmaf/././.2222)(/.81.9/81.9122Nsmkgsmkgmafkg

6、fkg关系：和Nsmkgkgf81.9/.81.912 已知1atm=1.033kgf/cm2,将其换算成N/m2。 按题意需将kgf/cm2中的单位换算成N，cm2换算成m2,其换算关系为：1 1kgf=9.81=9.81N， 1 1cm=0.01=0.01m上述关系代入 ，得：2522/10013. 101. 081. 9033. 1033. 1mNmNcmkgfBAnnXxxxxXBA1wwmmXBA1AGGG011G0GAG01GG 例：例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12（质量）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸

7、出水分的量；（2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。 解：解：首先画一个流程图表示进行的过程首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。 划定衡算的范围划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。 选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）以一批操作为基准） 由于连续操作，以1小时为基准。蒸发器1蒸发器2x1W1W2F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3 确定衡算对象确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的盐溶液量B，因此

8、，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。 对盐作物料衡算：2200 xFxF对总物料作衡算：2125000WWF代入已知数据，得：23 . 012. 05000FhkgF/20002hkgWW/300021由题意知1205. 1WW hkgWhkgW/6 .1536 /4 .146321 求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。对盐作物料衡算：1100 xFxF 对总物料作衡算：110FWF 代入已知数据，得：1112. 05000 xF14 .14635000F解得：hkgF/6 .35361%97.161697. 01xLQQQ011Q0QLQ1kgJC00tmCQp 例例

9、：在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg）的某溶液自25加热到80，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为120的饱和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和水排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。解：解：根据题意画出流程图 换热器120饱和水蒸气0.095kg/s120饱和水0.095kg/s1.0kg/s25溶液80溶液1.0kg/s基准：1s在图中虚线范围内作热量衡算从附录查出120饱和水蒸气的焓值为2708.9kJ/kg，120饱和水的焓值为503.67kJ/kg。在此系统中输入的热量： 21QQIQ蒸气带入的热量： kwQ3 .2579 .2708095. 01溶液带入的热量：kwQ8902556. 30 . 12kwIQ3 .346893 .257输出的热量： 43QQQO冷凝水带出的热量： kwQ8 .4767.503095. 03溶液带出的热量： kwQ8 .28408056.