化工原理课件第三版(讲课用)

1、0绪论，一、化工生产过程，一、化工生产过程：化学加工原料得到有用产品的过程称为化工生产过程。 乙烯、氯元素、精制、精制、单体合成、反应热、分离、分解、精制氯乙烯、聚合、脱水干燥、制品、分离、氧氯元素化、精制、乙烯、空气、水CH2ClCH2Cl、CHCl=CH2 HCl、2CH2=CH2 2HCl O2、2 c HCl-chh 单氯苯97%，二氯苯3%，苯0.01%，减压精馏，轻成分，重组分，单氯苯9.99%，单氯苯，3 .化学工业及其附近工业中的针织面料操作的重要作用，化学和石油化学工业：反应固定投资为11 二、尤针织面料操作的分类和特点，包括1、尤针织面料操作分类、尤针织面料操作遵循的规律、

2、流体动力学基本规律的尤针织面料操作、流体输送、沉降、过滤、材料混合(搅拌)。 遵循加热、蒸发制冷、凝结、蒸发等热传递的基本规律的尤针织面料操作。 遵循质量传递的基本法则的尤针织面料操作。 包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。 气体的加湿和减湿，结晶，干燥等，遵循热，质的传达规则的针织面料操作。尤针织面料操作的目的、流体输送、材料的混合、材料的加热与蒸发制冷、均匀混合物的分离、非均匀混合物的分离、2、尤针织面料操作的特征、同一尤针织面料操作在不同的化工生产中遵循着相同的工艺规则，但操作条件与设备类型、物理工艺。 对于相同的工程目的，可以用不同的UC操作实现。 三、本课程的研究方法、1 .实验研

3、究方法(经验法)、2 .数学模型法(半经验半理论方法)、研究工程问题的方法学、传递过程、分析过程反应历程、物理模型、数学模型、模型残奥仪，得出模型的化工过程修正计算的类型：设修正型修正计算和操作型修正计算、材料平衡修正计算、 平衡关系，修正算法依据：能量平衡修正算法，速度关系，6，本课程的特点和学习要求，1 .本课程的特点，本课程是与化工类相近专业的重要技术基础课程，兼有“科学”和“科学”、2、学习要求、(4)流程开发或科研能力、(1)优针织面料操作和设备选择能力、(2)工程设置修订能力、(3)操作和调节生产流程能力、3 .考核、7、教育安排、1.1 2005陈敏恒化工原理(上卷). 北京牌：

4、化工出版社，2000何潮洪、窦梅、朱明乔， 等.化学工业原理练习题精解(上卷).北京牌：科学技术出版社，2003何潮洪，南碎飞方图南.化学工业原理详细解和应用.北京牌：化学工业出版社，2002丁忠伟，杨祖荣.化学工业原理学习指导.北京牌：化学工业出版社，2006，8，工具书，7 .柴诚敬，王军， 陈常贵2003 8 .黄华江.实用化工计算机模拟Matlab在化学工程中的应用.北京牌：化工出版社，20038，1.1概要，1.1.1流体流动的考察方法，1.1.2流体流动中的作用力，1.1非压缩流体，如3360气体流体质点和连续性的假设，1 .质点的含义，质点：由多个分子组成的集合(微观团)，是保持

5、流体宏命令力学性的最小流体尤针织面料，在尺寸上一盏茶大，宏命令上一盏茶小，微观上一盏茶大，分子团的尺度分子的平均自由程，宏命令上足够小， 分子团尺度所研究问题的特征尺寸，可以看作是对分子运动进行统一平均，得到表示宏命令现象的物理量，物理量均匀分布的常数，V=10-5cm3，分子数N=2.71014个，内容，适用范围，大部分情况下都适用，但高真空下的瓦斯气体适用三、运动描述方法雷格林法和欧拉法，一、雷格林法描述同一质点在空间中不同时刻的状态，二、欧拉法描述空间中各点的状态和时间之间的关系，如位移描述： sf(t )，uxfx(x，y，非稳态流动：流场各点的流动残奥仪根据位置和时间稳态流动、非稳态

6、流动指的是过程抵抗声干扰的能力，在声干扰被去除之后，过程可以恢复到原始状态，该过程是稳定的或稳定的。 相反，它是不稳定的。 2 .稳定、五、流线和轨道线、1 .流线、a .流线不能相交。 因为空间有点流速，特征：b .流体质点流动时不能横穿流线。 因为质点的流速与流线相邻。 2 .特定流体质点在空间中的路径轨迹，即，轨道线的时间间隔。 3 .流线和轨道线的比较6，系统和控制体，1 .系统，很多流体质点集合，与外界的边界称为系统边界。 虽然系统和外部可以交换强大的作用和能量，但是没有质量的交换。 2 .被称为控制体或规定体积，流体可以自由出入控制体，在控制方面可以有很强的作用和能量交换。 划定一

7、定的空间体积考虑问题，那个空间体积称为控制体。 构成控制体的空间接口称为控制面，控制面始终是闭合的固定接口。 1.1.2流体流动中的作用力、一、质量力、作用于所考察对象的每个质点的力与流体的质量成比例，二、表面力、一、表面力：作用于所考察对象的表面的力与表面积成比例。 2、应力：单位面积承受的表面力。、表面力、切向力(剪断力)、法线力、拉伸力、压力、压缩应力(压力)、剪切应力、3 .表面力的分解、三、剪切应力、1 .粘性、实验(两平行平板的间距小)、y方向的速度分布是直线的，产生内部摩擦力的根本原因：流体具有粘性。 内摩擦力：运动的流体内部相邻的2个流体层间的相互作用力。 2 .牛顿粘性定律、

8、黏性系数、流体、理想流体：3、3 .牛顿型流体、层流时遵循牛顿粘性定律的流体。 所有气体和大部分低分子量(非聚合)的液体或溶液属于牛顿型流体。 4 .黏性系数、物理意义、速度梯度为1时，单位受力面积流体层间摩擦力的大小。 粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动和冲突。 单位及其换算，1Pa.s=10P=1000cP，影响因素，温度影响因子分析：气体分子间距离大，产生粘性的主要原因是气体分子自身的运动。 液体分子排列紧密，分子间距小，产生粘性的主要原因是液体分子间的引力。 混合流体的黏性系数，b .常压下混合瓦斯气体的黏性系数，c .分子不会合的混合液的黏性系数，a .参照相关手册，运动黏性系

9、数，单位： m2/s，1 m2/s=104St，1.1.3流体，流体中含有的能量：内能和机械能，1.2流体静力学及其应用1.2.1流体的密度1.2.2压力及其表示方法1.2.3流体静力学方程式1.2.4流体静力学方程式的应用，1.2.1流体的密度、二、一成分密度、液体密度仅随温度变化(极高的压力除外)，其变化关系可由手册调查。 瓦斯气体在压力不太高、温度不太低时，可以用理想的瓦斯气体状态方程进行补正：注意：手动检查的瓦斯气体密度都是一定的压力和温度下的值，条件不同时，密度需要换算。 三、如果混合物的密度、混合瓦斯气体的各成分在混合前后质量不变，则有瓦斯气体混合物中各成分的体积分数。 或者混合瓦

10、斯气体的平均摩尔质量、瓦斯气体混合物中的各成分的摩尔(体积)分率。 另一方面，压力：流体与单位面积垂直作用的力称为流体的静压，习惯上也称为压力。 二、压力单位N/m2或Pa、1 ATM=101.3 kpa=0.1013 MPa1ATM=1.033 kg (f )/cm2ATM=10.33 mh2o=760 mmhg1bar男同性恋二压是以大气压强为基准测得的压力。男同性恋二压绝对压大气压强、0正男同性恋二压、0负男同性恋二压、真空度大气压强绝对压、男同性恋二压=绝对压大气压强真空度=大气压强绝对压、1.2.3流体静力学方程式、一、流体微米的受力平衡研究对象：静止流体中的立方体流体微米六面体受力

11、解析：质量力和表面力x、y、z的单位质量流体的x、y、z 、同样，y方向：z方向：欧拉平衡方程、单位质量流体受到的体积力、单位质量流体受到的压力功、质量功、流体平衡的通式、二、在平衡方程的重力场中的应用、重力场、离心场、讨论、1非压缩流体、虚拟压力、压力形式、能量形式、静力学基本方程(2)物理每单位质量的流体所具有的静压能量，J/kg。 在同一静止流体中，处于不同位置的流体的势能和静压能各不相同，但两者可以变换，其总和不变。 (3)在静止的连续同种流体内，处于同一水平面上的各点的压力在任何地方都相等。 压力相等的一面叫做等压面。(4)压力具有传递性：液面上方的压力变化时，液体内部各点的压力也随

12、之变化。 2 .可压缩流体(以气压方程式的导出为例)、1.2.3静力学基本方程的应用、1 .压力和压力差的测定、(1)U形差压改正、如果被测定流体是气体，则男同性恋压力、真空度、指示液和被测定流体相互不溶，不发生化学反应，其密度比被测定流体的密度大。 请根据被测量流体的种类及差压的大小选择指示液。 (3)总势能大的一侧表示液液位低。 (2)指示液的选择，(2)二液u管差压修正，扩大室内径和u管内径之比必须大于10。 密度相近但不相互溶解的2种指示液a和b； 适用于压差小的情况。 (3)倒u字差压修正、指示剂密度比被测定流体密度小，例如以空气为指示剂，(5)复式差压修正、(4)倾斜式差压修正适用

13、于差压小的情况。 适用于压差大的情况。 另外，例如图所示，水在水平配管内流动。 为了测量某断面上的流体压力，在此直接连接u字压差校正，指示液为水银，读数为R250mm、m900mm。 已知当地大气压101.3kPa、水的密度1 000kg/m3、水银的密度13 600kg/m3。 我试着修正一下这个截面上的压力。 解：例如图所示，在蒸汽锅炉上安装复式压力补正，指示液是水银，两u形差压补正之间充满水。 相对于某基准面，各指示液界面的高度分别为Z0=2.1m、Z2=0.9m、Z4=2.0m、Z6=0.7m、Z7=2.5m。 试着修正一下锅炉内水面上的蒸汽压力。 2 .液位测量、(1)近距离液位测量

14、装置、差压校正读取值r反映容器内的液面高度。 液面越高，h越小，差压修正的读取值r越小。液面最高时，h为零，r也为零。 (2)配管中充满氮瓦斯气体，其密度小，可以近似地考虑，因此，3 .液封高度的修正计算可确保设备的安全：当设备内的压力超过规定值时，防止气体从液封管排出，防止气罐内的瓦斯气体泄露。 液封高度：液封作用：1.3流体流动中的保存原理，1.3.1质量保存原理1.3.2机械能量守恒(伯努利方程)1.3.3动量守恒(忽略)，1.3.1，体积流量：单位时间内流体在管路中流动的任意截面的体积. qVm3/s或m3/h，换算关系： qmqv， 质量流率：单位时间内流体在管路中流动的任意截面的质量. qmkg/s或kg/h，2、流速、平均流速、体积流量相等、质量流速的每单位时间在管路的单位截面积中流动的流体质量。kg/(m2s )、产水量与流速的关系：对于圆形管道，产水量qV由生产塔斯克决定。 流速选择：二，管径估计，常用流体合理流速范围：水及一般液体13 m/s黏性系数大的液体0.51 m/s低压气体815 m/s压力高的气体1525 m/s，三，连续性方程式的推导，前提：稳态流动管路内的流体无增加或漏损。 展开为任意截面、连续性方程式，研究1 .导出条件：流体满足全管的稳态流动。 当流体在均匀的直管内稳定流动时，平均流速沿着流动保持