《化工原理》课件 -绪论1

1、2022/8/24化工原理绪论第1章 流体流动与输送机械第2章 非均相物系的分离第3章 传热第5章 蒸馏第6章 吸收第7章 干燥2022/8/24教材简介化工原理 杨祖荣（第二版）化学工业出版社学时安排 总计：56参考书籍化工原理教与学陈敏恒主编 化学工业出版社化工原理例题与习题姚玉英 北京：化学工业出版社，1998 华东理工大学化工原理精品课程 华中农业大学食品工程原理精品课程 北京化工大学化工原理精品课程 浙江大学化工原理精品课程 天津大学化工原理精品课程2022/8/24基本要求 准时上好课 自觉完成作业2022/8/24考核方法平时40、期末60平时作业25（4次）；课堂参与、出勤及其

2、它建设性意见建议15期末考试题型包括填空、选择、问答、计算四种题型2022/8/24绪 论0.1 化工生产过程与单元操作0.1.1 化工生产过程0.1.2 单元操作0.2 化工原理课程的性质、内容及任务0.3 化工原理处理问题的方法0.3.1 物料衡算0.3.2 能量衡算0.3.3 平衡与速率0.4 单位与单位制2022/8/240.1.1 化工生产过程 化学反应和若干个单元操作串联而成 化工原理研究各个独立的单元操作原料产品精制、分离、干燥等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除去杂质,达到必要的纯度、温度和压力物理变化过程 原 料预处理化学反应 产 物后处理2022/8/24

3、（2）单元操作的特点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。 0.1.2 单元操作(1) 单元操作的概念 化工生产中共有的物理操作2022/8/24（3）单元操作的分类A 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。 按达到相同的目的，依据不同原理，采用不同方法分类（表1） 新的单元操

4、作：膜分离技术 单元操作：过程和设备并重，研究各单元操作就是为了掌握过程的规律，并设计设备的结构和大小，以使过程在有利的条件下进行。 2022/8/24单元操作目的物态原理传递过程流体输送输送液或气输入机械能动量传递搅拌混合或分散气液，液液，固液输入机械能动量传递过滤非均相混合物分离液固，气固尺度不同的截留动量传递沉降非均相混合物分离液固，气固密度差引起的沉降运动动量传递加热冷却升温、降温，改变相态气或液利用温度差而传入或移走热量热量传递蒸发溶剂与不挥发物质的分离液供热以汽化溶剂热量传递气体吸收均相混合物分离气各组分在溶剂中溶解度的不同物质传递精馏均相混合物分离液各组分间挥发度的不同物质传递干

5、燥去湿固体供热汽化热、质同时传递表：化工常用单元操作2022/8/24B 根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类：流体流动过程 遵循流体流动基本规律，用动量传 递理论研究 如：流体输送、沉降、过滤、搅拌、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 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 如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等 2022/8/240.2 本课程的性质、内容及任务（1）本课程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研究方法工程方法试验研究方法 （经验方法）数学模型方法（半理论半经验方法）因次分析法数学模型法参数综合法 当量

6、法 类比法2022/8/24（2）本课程内容流体动力过程：流体流通与输送、非均相物系分离等传热过程：传热、蒸发等传质过程：蒸馏、吸收、吸附、膜分离等热质过程：干燥、结晶等2022/8/24（3）本课程的任务 选型：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。 设计计算：对已掌握了性能的过程和设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。 开发创新：具备探索强化或优化过程与设备的基本能力 2022/8/240.3 化工原理处理问题的方法0

7、.3.1 物料衡算 依据质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统中积累的物料质量。物料衡算的通式2022/8/24定态过程，积累为零。则：衡算的系统整个生产过程某一设备系统中的所有物料某一个组分衡算的对象2022/8/24 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）各蒸发器每小时蒸出水分的量；（2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。 解：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 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈

8、封闭的虚线画出。2022/8/24 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） 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=0.32022/8/24 确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的无机盐溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。 对盐作物料衡算：对总物料作衡算：代入已知数据，得：由题意知2022/8/24 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： 对总物料作衡算： 代入已知数据，得：解得：2022/8/240.3.2 热量衡算依据：能量守恒定

9、律 即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。 热量衡算通式或写成2022/8/24 热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先划定衡算范围及衡算基准。 此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度，习惯上选0为基准温度，并规定0时液态的焓值为零。 2022/8/24 例：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：根据题意画出流程图 换热器120饱和水蒸气0.095kg

10、/s120饱和水0.095kg/s1.0kg/s25溶液80溶液1.0kg/s2022/8/24基准：1s在图中虚线范围内作热量衡算从附录五中查出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： 蒸气带入的热量： 溶液带入的热量：输出的热量： 2022/8/24冷凝水带出的热量： 溶液带出的热量： 根据能量衡算式，有： 热量损失的百分数= 2022/8/240.3.3 过程的平衡和速率 平衡问题 过程的平衡问题是说明过程进行的方向和所能达到的极限 平衡是一个动态的过程。 速率 过程的速率是指过程由不平衡到平衡进行的快慢。 过程的

11、速率表示为： 过程的速率推动力阻力 推动力：过程所处的状态与平衡状态的距离， 阻力：过程的阻力是各种因素对速率影响的总的体现。2022/8/240.4 单位及单位制0.4.1 单位及单位 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：基本单位与导出单位的总和。 2022/8/24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

12、常用的有5个： 长度m 、质量kg 、时间s 、温度K、 物质量mol2022/8/240.4.2 单位换算 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,查附录一：换算关系为：1kgf=9.81N， 1cm=0.01m上述关系代入 ，得：2022/8/240.4.3 单位的正确运用理论公式：根据物理规律建立的，反映各有关物理量之间 的关系，又叫物理方程。 具有单位一致性，除比例常数外，相关的物理 量采用同一单位制的单位来表示。 经验公式：根据试验结果整理出来的，反映各有关物理量 的数字之间的关系，又叫数字公式 。 公式中所用的单位一般都是指定的，在计算中只 要将数字代入