《化工基础绪论》ppt课件

1、化工根底化工根底第一章第一章 绪论绪论 一、课程的性质和任务 二、课程的教学目的 三、化学工业概况 四、化工消费过程 五、根本概念 六、单元操作的根本规律 七、 化学工程学的研究方法 八、单位制和单位换算一、课程的一、课程的性质性质和任务和任务 1、课程的性质、课程的性质 化工消费由各种各样的化工过程组化工消费由各种各样的化工过程组成，化工产品的消费与应用都离不开成，化工产品的消费与应用都离不开化工的根底知识。化工的根底知识。?化工根底化工根底?课程是以课程是以“如何实现化学反响工业化如何实现化学反响工业化为主线，为主线，系统地分析有代表性的化工产品工艺，系统地分析有代表性的化工产品工艺，涉及

2、化工消费过程中的单元操作、化涉及化工消费过程中的单元操作、化学反响工程、工艺过程优化、经济技学反响工程、工艺过程优化、经济技术分析、环保与三废处理的课程，是术分析、环保与三废处理的课程，是化学教育专业需要开设的专业课。化学教育专业需要开设的专业课。 2、课程的任务、课程的任务 学习本课程的任务是掌握典型产学习本课程的任务是掌握典型产品的化工消费工艺，单元操作、工业品的化工消费工艺，单元操作、工业化学反响过程，熟悉化学工程学根本化学反响过程，熟悉化学工程学根本知识、根底理论，使消费技术不断改知识、根底理论，使消费技术不断改进，理解化学工程的新进展。课程还进，理解化学工程的新进展。课程还要注重学生

3、的自学才能的进步。要注重学生的自学才能的进步。二、课程的教学目的二、课程的教学目的 通识教学目的通识教学目的? 树立正确的科学观和方法论树立正确的科学观和方法论? 具有创新意识和敬业精神具有创新意识和敬业精神 专业教学目的专业教学目的 ? 掌握典型产品的化工工艺，熟悉掌握典型产品的化工工艺，熟悉化工单元操作化工单元操作 ? 理解化学工业的新开展理解化学工业的新开展 ? 掌握必要的化工计算掌握必要的化工计算 ? 培养独立考虑及自学才能培养独立考虑及自学才能三、化学工业概况 1、化学工业在国民经济中的地位与作用 2、化学工业行业范畴与产品分类 3、化学工业的原料及选择原那么 4、化学工业的特点 5

4、、化学工业的开展与现状1、化学工业在国民经济中的地位与作用 工业方面：机械工业 汽车制造业 、 冶金工业 电子工业 国防工业 建筑行业 农业方面: 替代天然物质 节省耕地 合成纤维 合成橡胶 化学肥料 各种农业设施建立 生活各领域：医、食、住、行 2、化学工业行业范畴与产品分类 通用化学品：以煤、石油、天然气、农副 产品为原料 精细化学品专用化学品：以通用化学品为 原料3、化学工业的原料及选择原那么 原料：无机化工原料 有机化工原料 选择原那么： 1原料的品位能否满足消费的要求 2原料的经济性 3原料使用的合理性4、化学工业的特点 1化学工业是独特的、不可取代的部门 2化工产品种类繁多、工艺复

5、杂 3装置型工业，具有规模经济性 4资金密集、技术密集 5能源消耗大 6易污染、重污染5、化学工业的开展与现状 1化学工业开展史 2我国的化学工业 3世界化学工业四、化工消费过程 1、化工消费过程分析 2、化工消费过程的工业特征 3、化工消费过程的检测与控制 4、化工消费过程的研究与开发 5、化工消费过程的技术经济分析 6、化工消费过程的资源和能源综合利用 7、化工消费过程的优化 8、化工消费过程的流程图五、根本概念大庆油田的大庆油田的“磕头机磕头机广东广东“油荒油荒化学工业化学工业 将自然界的各种物质，经过化将自然界的各种物质，经过化学和物理方法处理，制造成消费学和物理方法处理，制造成消费资

6、料和生活资料的工业。资料和生活资料的工业。无机盐无机盐木材木材粮食粮食煤炭煤炭石油石油自然界的自然界的各种物质各种物质生生产产资资料料生生活活资资料料 化工过程化工过程 一种产品的消费过程中，从原一种产品的消费过程中，从原料到成品，往往需要几个或几十个料到成品，往往需要几个或几十个加工过程。其中除了化学反响过程加工过程。其中除了化学反响过程外，还有大量的外，还有大量的物理加工过程物理加工过程。这。这些过程就是化学工业的消费过程，些过程就是化学工业的消费过程，常称作化工过程。常称作化工过程。 化工单元操作化工单元操作 化工单元操作是组成各种化工过程、化工单元操作是组成各种化工过程、完成一定加工目

7、的的根本过程。完成一定加工目的的根本过程。 常见的化工单元操作有：常见的化工单元操作有： 流体输送、搅拌流体输送、搅拌 传热传热 沉降、过滤、离心别离沉降、过滤、离心别离 溶液蒸发溶液蒸发 结晶结晶 枯燥枯燥蒸馏蒸馏萃取萃取吸收吸收冷冻冷冻六、单元操作的根本规律六、单元操作的根本规律 物料衡算物料衡算 能量衡算能量衡算 平衡关系平衡关系 传递过程与速率传递过程与速率 经济核算经济核算 1、物料衡算、物料衡算 定义：进入和分开某一化工过程定义：进入和分开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量。累积的物料质量。 即：输入量输出量累积量即：输入量输出量累积

8、量质量守恒定律质量守恒定律物料衡算在化工消费中有何用处物料衡算在化工消费中有何用处物料衡算应用步骤物料衡算应用步骤画出物料画出物料流程示意图流程示意图箭头标流向，标出箭头标流向，标出量未知量量未知量选定计算基准选定计算基准如时间等如时间等列物料衡算式列物料衡算式进展计算进展计算例题例题1例题例题22、能量衡算、能量衡算 因为在很多化工过程中，主要涉及因为在很多化工过程中，主要涉及物料温度与热量的变化，所以热量物料温度与热量的变化，所以热量衡算是化工计算中最常用的能量衡衡算是化工计算中最常用的能量衡算。算。 在本课程中能量衡算主要指的就是在本课程中能量衡算主要指的就是热量的衡算。热量衡算的根底是

9、热量的衡算。热量衡算的根底是能能量守恒定律量守恒定律。 本卷须知本卷须知: 1、与物料衡算类似，但是计算基准较、与物料衡算类似，但是计算基准较为复杂，除了时间基准外，还有选定为复杂，除了时间基准外，还有选定物态和温度基准。物态和温度基准。 2、热量除了可以通过物料进出系统外，、热量除了可以通过物料进出系统外，还可以通过热量传递的方式进出系统。还可以通过热量传递的方式进出系统。3、平衡关系、平衡关系 任何过程都是在变化的，在一定条件任何过程都是在变化的，在一定条件下由不平衡到平衡，平衡状态是过程下由不平衡到平衡，平衡状态是过程变化的极限。一个过程在一定条件下变化的极限。一个过程在一定条件下能否进

10、展，以及进展的程度如何，都能否进展，以及进展的程度如何，都要通过平衡关系来判断，平衡关系是要通过平衡关系来判断，平衡关系是讨论许多过程的根本规律之一。讨论许多过程的根本规律之一。4、传递过程速率、传递过程速率 传递过程速率的大小决定过程进展的传递过程速率的大小决定过程进展的快慢，其通用表示式如下：快慢，其通用表示式如下：传递过程的推动力传递过程速率传递过程的阻力传递过程速率传递过程速率设备工艺尺寸设备工艺尺寸设备操作性能设备操作性能5、经济核算、经济核算 化工消费要考虑消费本钱的问题。化工消费要考虑消费本钱的问题。要用最低的本钱消要用最低的本钱消费出定量的产品费出定量的产品操作费用操作费用设备

11、费用设备费用原料成本原料成本生产成本生产成本七、化学工程学的研究方法七、化学工程学的研究方法 实验研究方法实验研究方法 数学模型方法数学模型方法八、单位制和单位换算八、单位制和单位换算 根本量：人为选定、彼此独立根本量：人为选定、彼此独立导出量：通过物理量之间的定义导出量：通过物理量之间的定义或定律从根本量导出来。或定律从根本量导出来。物理量物理量一单位制一单位制国际单位制的根本单位国际单位制的根本单位量的量的名称名称单位单位名称名称单位单位符号符号量的量的名称名称单位单位名称名称单位单位符号符号长度长度米米m热力学热力学温度温度开尔文开尔文 K质量质量千克千克kg物质的物质的量量摩尔摩尔mo

12、l时间时间秒秒S发光强发光强度度坎德拉坎德拉 cd电流电流安培安培A国际单位制中具有专门名称的导出单位国际单位制中具有专门名称的导出单位量的名称量的名称单位名称单位名称单位符号单位符号表示式例表示式例频率频率赫兹赫兹HzS-1力，重力力，重力牛顿牛顿Nkgm/s2能量，功，能量，功，热热焦耳焦耳JNm压强，应力压强，应力帕斯卡帕斯卡PaN/m2功率功率瓦特瓦特WJ/s摄氏温度摄氏温度摄氏度摄氏度二单位换算二单位换算 同一物理量假设用不同单位度量时，同一物理量假设用不同单位度量时，其数值需相应的改变。这种换算称为其数值需相应的改变。这种换算称为单位换算。单位换算。 单位换算时，需要换算因数。化工

13、中单位换算时，需要换算因数。化工中常用的换算因数见课本附录二。常用的换算因数见课本附录二。p341 单位制和单位换算单位制和单位换算重点是不同单位制之间的换算。重点是不同单位制之间的换算。例题例题 通用气体常熟通用气体常熟R0.08206Latm/molK，试用法定单位试用法定单位J/ molK表示。表示。九、小结九、小结课程的性质、任务教学目的课程的性质、任务教学目的两个概念：化学工业化工过程两个概念：化学工业化工过程单元操作的根本规律五个常用的概单元操作的根本规律五个常用的概念念化学工程学的研究方法化学工程学的研究方法饮用水饮用水燃料燃料日用化学品日用化学品食品食品衣服衣服生活资料生活资料

14、化肥、农药化肥、农药添加剂添加剂化工原料化工原料能源能源生产资料生产资料 例题：将例题：将5质量乙醇水溶液以质量乙醇水溶液以10t/h送入精馏塔，从塔顶蒸出的产品送入精馏塔，从塔顶蒸出的产品含含95乙醇，从塔底放出的废水中含乙醇，从塔底放出的废水中含0.1乙醇，求塔顶乙醇的产量。假设乙醇，求塔顶乙醇的产量。假设全部废水排放掉，每年按全部废水排放掉，每年按7200小时小时计损失乙醇多少吨？计损失乙醇多少吨？ 非稳态过程：非稳态过程： 例题例题2：一车间体积为：一车间体积为30108m3，车间，车间内消费一种有害气体，按平安标准规定它内消费一种有害气体，按平安标准规定它在空气中的体积分数不得超过在

15、空气中的体积分数不得超过0.002，因此，因此它的含量到达它的含量到达0.002时就自动通风，通风量时就自动通风，通风量为为120m3/min，问通风，问通风20分钟后，有害气体分钟后，有害气体含量为多少？假设车间内的空气始终混含量为多少？假设车间内的空气始终混和均匀，在通风这段时间内新产生的有害和均匀，在通风这段时间内新产生的有害气体可以忽略不计。气体可以忽略不计。质量守恒定律质量守恒定律参加化学反响的各物质的质量总和，参加化学反响的各物质的质量总和，等于反响后生成的各物质的质量总和。等于反响后生成的各物质的质量总和。 通过实验研究建立经历关系式的方法通过实验研究建立经历关系式的方法在化工中

16、非常常用，其根本步骤为：在化工中非常常用，其根本步骤为：试验结试验结 果果系统分析系统分析找出主要找出主要影响因素影响因素组成组成无因次数群无因次数群建立数群关联式建立数群关联式利用实验结果回归利用实验结果回归得到待定系数得到待定系数因次分析法因次分析法相似理论相似理论 主要在化工工程放大中应用。主要在化工工程放大中应用。例子：雷诺准数例子：雷诺准数Re与流体的流动状况和流体的流速与流体的流动状况和流体的流速u、流体的密度、流体的密度、流体粘度、流体粘度流道的几何尺寸流道的几何尺寸如圆形管道的管径如圆形管道的管径d有关。有关。Redu假如所有量都采用一样假如所有量都采用一样的单位制，那么的单位

17、制，那么Re是是无因次的。无因次的。Re就是无就是无因次数群或准数。因次数群或准数。数学模型方法数学模型方法分析过程机理分析过程机理物理模型物理模型数学模型数学模型模型参模型参 数数合理简化合理简化数学方数学方法描绘法描绘数学方数学方法求解法求解实验实验数学模型方数学模型方法的用处法的用处过程的设计计算过程的设计计算设备的设计计算设备的设计计算属于半理论半经历的研究方法，属于半理论半经历的研究方法，已逐步成为主要的研究方法。已逐步成为主要的研究方法。能量守恒定律能量守恒定律能量既不可会消灭，也不会创生，它能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或只会从一种形式转化为其他形

18、式，或者从一个物体转移到另一个物体，而者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保在转化和转移过程中，能量的总量保持不变持不变 第三章流体流动过程及流体输送设备 流体的根本性质 流体流动的根本规律 流体压力和流量的测量 管内流体流动的阻力 流体输送设备研究流体的流动与输送要解决以下问题 流体输送所需管径尺寸的选择 输送流体所需能量和设备确实定 流体性能参数的测量和控制 研究流体的流动形态 理解流体输送设备的工作原理和操作性能3.1 流体的根本性质 1.密度:单位体积流体所具有的质量称为流体的密度. 2.比体积: 单位质量流体所具有的体积 3.压力: 流体垂直作用于单位面积上的力 1绝对压力：以绝对零压为起点而计量2表压：以大气压力为基准而计量的压力。大气压 为表压 大气压 为真空度 表压=绝对压力-大气压力 真空度=大气压力-绝对压力 4.流量和流速 1流量：单位时间内流体经过管道任一截面的流体的量。假设用流体的体积量来表示，称为体积流量。2流速：单位时间内，流体在管道内沿流动方向