0化工原理緒論.doc

本文由yunmengguiwang貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 多媒體教學(xué)課件 (化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用) 化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用) University 化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 化工原理 該課程是從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的 專業(yè)課過渡的入門課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)） 專業(yè)課過渡的入門課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)）與專 業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計與設(shè)備設(shè)計等）之間， 業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計與設(shè)備設(shè)計等）之間，起著承 前啟后、由理及工的重要“橋梁”作用。 前啟后、由理及工的重要“橋梁”作用。 2011-1-10 化工原理 緒論 2 化工原理課程教學(xué)概況 目前有3個 化工原理國家級精品課程網(wǎng)站 （目前有 個） 1、化工原理與實驗，天津大學(xué)：81 化工原理與實驗，天津大學(xué)： 2、化工原理， 北京化工大學(xué)： 、化工原理， 北京化工大學(xué)： 2003年度 年度 2003年度 年度 3、化工原理，華東理工大學(xué)： 、化工原理，華東理工大學(xué)： 2004年度 年度 化工原理主要教材： 化工過程與設(shè)備） 化工原理主要教材： （化工原理 、化工過程與設(shè)備） 天津大學(xué)：化工流體流動與傳熱，化工傳質(zhì)與分離過程，21世紀教材 天津大學(xué)：化工流體流動與傳熱，化工傳質(zhì)與分離過程，21世紀教材 華東理工大學(xué)： 21世紀教材 華東理工大學(xué)：化工原理 ， 21世紀教材 華南理工大學(xué)： 21世紀教材 華南理工大學(xué)：化工原理 ， 21世紀教材 北京化工大學(xué)： 楊祖榮主編版本， 王志魁主編版本。 北京化工大學(xué)：1 楊祖榮主編版本， 2 王志魁主編版本。 浙江大學(xué)與西安交通大學(xué)合編、大連理工大學(xué)、清華大學(xué)等。 浙江大學(xué)與西安交通大學(xué)合編、大連理工大學(xué)、清華大學(xué)等。 執(zhí)行2005年濟南大學(xué)制定的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工原理教學(xué)大綱。 年濟南大學(xué)制定的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工原理教學(xué)大綱。 執(zhí)行 年濟南大學(xué)制定的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工原理教學(xué)大綱 2011-1-10 化工原理 緒論 3 化工原理 化工原理（上冊） 化工原理（上冊） 緒論 2學(xué)時 學(xué)時 化工原理（下冊） 化工原理（下冊） 典型反應(yīng)器6 第八章 典型反應(yīng)器 學(xué)時 第10章 停留時間分布 6學(xué)時 章 學(xué)時 第1章 流體流動 8學(xué)時 章 學(xué)時 第2章 流體輸送機械 2學(xué)時 章 學(xué)時 章 學(xué)時 3章流體通過顆粒層的流動 第3章流體通過顆粒層的流動 2學(xué)時 第13章 合成氨工藝學(xué) 4學(xué)時 第4章 傳熱 章 8學(xué)時 第15章 石油化工 4學(xué)時 章 第5章氣體吸收 8學(xué)時 章氣體吸收 第6章液體精餾 8學(xué)時 章液體精餾 學(xué)時 學(xué)時。 理論課學(xué)時共計 54 學(xué)時。 實驗課單獨開設(shè)。 實驗課單獨開設(shè)。 2011-1-10 化工原理 緒論 4 化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 緒論(preface) 1. 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 2. 化工原理課程的性質(zhì) 3. 化工原理硏究問題的方法 4. 化工原理課程應(yīng)解決的問題 5. 單位與單位換算 6. 物料衡算與能量衡算 2011-1-10 化工原理 緒論 5 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 化學(xué)工業(yè) (chemical industry)： ： 利用自然界中的物資資源，通過物理和化學(xué)的方法將原料加 利用自然界中的物資資源，通過物理和化學(xué)的方法將原料加 物理 工成為產(chǎn)品的工業(yè)。 工成為產(chǎn)品的工業(yè)。 它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、 它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、環(huán) 境、生物、材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù) 生物、材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、 部門。 部門。 在人們的衣、 在人們的衣、食、住、行、娛樂等生活中均離不開化學(xué)產(chǎn)品。 娛樂等生活中均離不開化學(xué)產(chǎn)品。 化工（生產(chǎn)） 化工（生產(chǎn)）過程 (chemicals production process)： ： 化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程（化工工藝過程）。 化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程（化工工藝過程）。 原料 產(chǎn)品 同一原料可以生產(chǎn)出多種產(chǎn)品； 同一原料可以生產(chǎn)出多種產(chǎn)品；同一產(chǎn)品可以由不同的原料進行 生產(chǎn)。 生產(chǎn)。 2011-1-10 化工原理 緒論 6 例：聚氯乙烯 (PVC :polyvinyl chloride)塑料的生產(chǎn)過程。 塑料的生產(chǎn)過程。 塑料的生產(chǎn)過程 乙烯氧氯化法： 乙烯氧氯化法： 1 CH 2 = CH 2 + 2 HCl + O2 CH 2Cl ? CH 2Cl + H 2O 2 CH 2 = CHCl CH 2CHCl n CH 2Cl ? CH 2Cl CH 2 = CHCl + H 2O C2H4 空氣 HCl 提純 氧氯化 反應(yīng) 單體 生成 熱量 單體 精制 聚合 反應(yīng) 反應(yīng)熱 干燥 熱量 成品 提純 乙炔加成法： C 2 H 2 + HCl CH 2 ? CHCl CH 2 = CHCl CH 2CHCl n C2H2 HCl 2011-1-10 提純 提純 單體 合成 反應(yīng)熱 單體 精制 聚合 反應(yīng) 干燥 成品 反應(yīng)熱 熱量 7 化工原理 緒論 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 化學(xué)工程 (Chemical Engineering) ： 研究化工生產(chǎn)過程中的基本規(guī)律， 研究化工生產(chǎn)過程中的基本規(guī)律，并應(yīng)用這些規(guī)律解決生 產(chǎn)過程與設(shè)備計算的工程技術(shù)學(xué)科。 產(chǎn)過程與設(shè)備計算的工程技術(shù)學(xué)科。 化工單元操作： 化工單元操作：(unit operation of Chemical Engineering)： 一物理性的化工基本操作過程。 一物理性的化工基本操作過程。 任何一種化工過程均是由若干化工單元操作及化學(xué)反應(yīng)過程有機組合 而成。 而成。 1923年美國麻省理工學(xué)院的著名教授W. 1923年美國麻省理工學(xué)院的著名教授W. H. 華克爾等人編寫出版的第一 年美國麻省理工學(xué)院的著名教授 部關(guān)于單元操作的著作化工原理（ 化工原理 部關(guān)于單元操作的著作化工原理（Principles of Chemical ），從而奠定了化學(xué)工程作為一門獨立工程學(xué)科的基礎(chǔ) 從而奠定了化學(xué)工程作為一門獨立工程學(xué)科的基礎(chǔ)， Engineering ），從而奠定了化學(xué)工程作為一門獨立工程學(xué)科的基礎(chǔ)，完成 了從化工生產(chǎn)工藝到單元操作的發(fā)展，推進認識上的一個飛躍。 了從化工生產(chǎn)工藝到單元操作的發(fā)展，推進認識上的一個飛躍。對于化學(xué)工 程學(xué)科的形成和發(fā)展起到了推動作用。 程學(xué)科的形成和發(fā)展起到了推動作用。 我國于20世紀 年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系 開設(shè)了化工原理課程。 我國于 世紀20年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系，開設(shè)了化工原理課程。解放之 世紀 年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系， 我國先后出版了以單元操作為主線的化工原理 后，我國先后出版了以單元操作為主線的化工原理、化工過程及設(shè) 化工操作原理及設(shè)備等教科書。 備、化工操作原理及設(shè)備等教科書。 2011-1-10 化工原理 緒論 8 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 20世紀 年代“三傳一反”（動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng) 世紀60年代 三傳一反” 動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、 世紀 年代“ 工程）概念的提出，開辟了化學(xué)工程發(fā)展過程的第二個歷程。 工程）概念的提出，開辟了化學(xué)工程發(fā)展過程的第二個歷程。計算機應(yīng)用的 快速發(fā)展，使化學(xué)工程成為更完整的體系，并推向了“過程優(yōu)化集成” 快速發(fā)展，使化學(xué)工程成為更完整的體系，并推向了“過程優(yōu)化集成”、 分子模擬”的新階段。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展， “分子模擬”的新階段。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，化學(xué)工程與相鄰學(xué)科相 融合逐漸形成了若干新的分支與生長點，諸如：生物化學(xué)工程、 融合逐漸形成了若干新的分支與生長點，諸如：生物化學(xué)工程、分子化學(xué)工 環(huán)境化學(xué)工程、能源化學(xué)工程、計算化學(xué)工程、軟化學(xué)工程、 程、環(huán)境化學(xué)工程、能源化學(xué)工程、計算化學(xué)工程、軟化學(xué)工程、微電子化 學(xué)工程等。同時，上述新興產(chǎn)業(yè)與學(xué)科的發(fā)展， 學(xué)工程等。同時，上述新興產(chǎn)業(yè)與學(xué)科的發(fā)展，也推動了特殊領(lǐng)域化學(xué)工程 的進步。 的進步。 更為廣義地說，化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)和相關(guān)過程工業(yè)（ 更為廣義地說，化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)和相關(guān)過程工業(yè)（Process industry）生產(chǎn)過程中所進行的化學(xué)反應(yīng)過程及物理過程普遍規(guī)律的一門工程 ） 學(xué)科。它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、環(huán)境、生物、 學(xué)科。它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、環(huán)境、生物、 材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù)部門。 材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù)部門。 2011-1-10 化工原理 緒論 9 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 化工單元操作的分類 根據(jù)單元操作的理論基礎(chǔ)進行的分類 以動量傳遞(momentum transfer)理論為基礎(chǔ) 理論為基礎(chǔ)： 1）以動量傳遞(momentum transfer)理論為基礎(chǔ)： 流體流動、流體輸送機械、沉降、過濾、攪拌、 流體流動、流體輸送機械、沉降、過濾、攪拌、固體流態(tài)化 等 以熱量傳遞(heat transfer)理論為基礎(chǔ) 加熱、冷卻、 理論為基礎(chǔ)： 2）以熱量傳遞(heat transfer)理論為基礎(chǔ)： 加熱、冷卻、蒸發(fā) 等 以質(zhì)量傳遞(mass transfer)理論為基礎(chǔ) 吸收、精餾、萃取、 理論為基礎(chǔ)： 3）以質(zhì)量傳遞(mass transfer)理論為基礎(chǔ)： 吸收、精餾、萃取、干燥 等 流體中發(fā)生的這三種傳遞現(xiàn)象(transport phenomena)都是由于 流體質(zhì)點的運動和分子擴散運動所產(chǎn)生的結(jié)果。 流體質(zhì)點的運動和分子擴散運動所產(chǎn)生的結(jié)果。 流體流動： 研究流體流動的規(guī)律，完成流體輸送的任務(wù)。 流體流動： 研究流體流動的規(guī)律，完成流體輸送的任務(wù)。 流體輸送機械：研究流體輸送機械的性能特點，進行正確的選用及安裝。 流體輸送機械：研究流體輸送機械的性能特點，進行正確的選用及安裝。 沉降：利用密度差，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒、液滴或氣泡。 沉降：利用密度差，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒、液滴或氣泡。 過濾：根據(jù)尺寸不同的截留，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒。 過濾：根據(jù)尺寸不同的截留，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒。 攪拌：輸入機械能使流體間或與其他物質(zhì)均勻混合。 攪拌：輸入機械能使流體間或與其他物質(zhì)均勻混合。 流態(tài)化：輸入機械能使固體顆粒懸浮于流體中，具有流體狀態(tài)的性質(zhì)。 流態(tài)化：輸入機械能使固體顆粒懸浮于流體中，具有流體狀態(tài)的性質(zhì)。 2011-1-10 化工原理 緒論 10 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 換熱（傳熱）：利用溫度差，對于物質(zhì)輸入熱量或移出熱量，使物質(zhì)升溫、 換熱（傳熱）：利用溫度差，對于物質(zhì)輸入熱量或移出熱量，使物質(zhì)升溫、 ）：利用溫度差 降溫或者改變相態(tài)。 降溫或者改變相態(tài)。 蒸發(fā)：對于溶液輸入熱量使溶劑汽化，使溶液濃縮。 蒸發(fā)：對于溶液輸入熱量使溶劑汽化，使溶液濃縮。 氣體吸收：利用各組分在溶劑中溶解度的差異，分離氣體混合物。 氣體吸收：利用各組分在溶劑中溶解度的差異，分離氣體混合物。 液體精餾：利用各組分在同樣條件下?lián)]發(fā)度的的差異，分離液體混合物。 液體精餾：利用各組分在同樣條件下?lián)]發(fā)度的的差異，分離液體混合物。 液液萃?。豪酶鹘M分在萃取劑中溶解度的差異，分離液體混合物。 液液萃?。豪酶鹘M分在萃取劑中溶解度的差異，分離液體混合物。 固體干燥：對于濕固體物料輸入熱量，使?jié)穹制?，使固體物料得以干燥。 固體干燥：對于濕固體物料輸入熱量，使?jié)穹制?，使固體物料得以干燥。 氣液傳質(zhì)設(shè)備： 所需要的塔設(shè)備。 氣液傳質(zhì)設(shè)備：實現(xiàn)氣體吸收 、液體精餾 所需要的塔設(shè)備。 2011-1-10 化工原理 緒論 11 2. 化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù) 化工原理 (principles of Chemical Engineering)： 是化學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)部分；是化工工藝學(xué)的理論基礎(chǔ)。 是化學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)部分；是化工工藝學(xué)的理論基礎(chǔ)。 化工原理 研究的對象是實際工程問題。其講述各種化工單元操 研究的對象是實際工程問題。其講述各種化工單元操 的基本原理，典型化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能， 作的基本原理，典型化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能，工藝過 程設(shè)計和設(shè)備設(shè)計的計算方法 。 化工原理課程從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的專業(yè)課過 化工原理課程從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的專業(yè)課過 渡的入門課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)） 渡的入門課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)） 與專業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計與設(shè)備設(shè)計等）之間， 與專業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計與設(shè)備設(shè)計等）之間， 起著承前啟后、由理及工的“橋梁”作用。 起著承前啟后、由理及工的“橋梁”作用。 該課程的研究內(nèi)容就是生產(chǎn)實際問題，故理論密切聯(lián)系實際， 該課程的研究內(nèi)容就是生產(chǎn)實際問題，故理論密切聯(lián)系實際， 通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論,分析得到工程理論 分析得到工程理論， 通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論 分析得到工程理論，解決工程 實際問題的能力。 實際問題的能力。 2011-1-10 化工原理 緒論 12 課程教學(xué)的主導(dǎo)思想： 課程教學(xué)的主導(dǎo)思想： 以化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和現(xiàn)代教育思想為依據(jù)， 以化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和現(xiàn)代教育思想為依據(jù)，與社會發(fā)展 需求相適應(yīng)，提出本課程的科學(xué)體系和課程框架。以化工過程的 需求相適應(yīng)，提出本課程的科學(xué)體系和課程框架。 共性為主線，將化工單元操作的內(nèi)容及基礎(chǔ)按過程共性分塊， 共性為主線，將化工單元操作的內(nèi)容及基礎(chǔ)按過程共性分塊，闡 明共同的原理和科學(xué)基礎(chǔ)， 明共同的原理和科學(xué)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用科學(xué)理論的意識和獲 取知識的能力。體現(xiàn)課程內(nèi)容的工程特色， 取知識的能力。體現(xiàn)課程內(nèi)容的工程特色，突出工程問題的處理 方法，強調(diào)對于學(xué)生工程觀點、工程方法、 方法，強調(diào)對于學(xué)生工程觀點、工程方法、工程能力及工程素質(zhì) 的培養(yǎng)教育。以教學(xué)內(nèi)容為載體，使學(xué)生掌握化工常用的科學(xué)方 的培養(yǎng)教育。以教學(xué)內(nèi)容為載體， 數(shù)學(xué)模型法、實驗研究法、過程分解法、 法，如：數(shù)學(xué)模型法、實驗研究法、過程分解法、參數(shù)歸并法及 數(shù)學(xué)解析法等。在基本原理的應(yīng)用中， 數(shù)學(xué)解析法等。在基本原理的應(yīng)用中，從設(shè)計型問題和操作型問 題兩方面加強理論聯(lián)系實際的示范。 題兩方面加強理論聯(lián)系實際的示范。以此培養(yǎng)學(xué)生從實際工作出 思考和解決問題的能力。 發(fā)，思考和解決問題的能力。 2011-1-10 化工原理 緒論 13 3. 化工原理研究問題時的方法 1）常用的數(shù)學(xué)描述：物料衡算、能量衡算、熱量衡算、動量守 常用的數(shù)學(xué)描述：物料衡算、能量衡算、熱量衡算、 恒原理、牛頓第二定律、牛頓第三定律、相平衡關(guān)系、 恒原理、牛頓第二定律、牛頓第三定律、相平衡關(guān)系、數(shù)學(xué)微積 分手段。 分手段。 推動力 傳遞速率 = 阻力 2）復(fù)雜問題的兩種思維方式: 復(fù)雜問題的兩種思維方式: （1）實驗研究方法；（2）數(shù)學(xué)模型方法。 實驗研究方法；（2 數(shù)學(xué)模型方法。 ；（ 2011-1-10 化工原理 緒論 14 3. 化工原理研究問題時的方法 聯(lián)系“化工原理” 聯(lián)系“化工原理”課程內(nèi)容的兩條主線 1）傳遞過程是統(tǒng)一的研究對象 ） 動量傳遞、熱量傳遞、 動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞 2）各單元操作有著共同（或相似）的研究方法 ）各單元操作有著共同（或相似） 動量傳遞的單元操作：力平衡、動量守恒、機械能守恒。 動量傳遞的單元操作：力平衡、動量守恒、機械能守恒。經(jīng)濟 分析。 分析。 熱量傳遞的單元操作：熱量平衡、傳熱速率。經(jīng)濟分析。 熱量傳遞的單元操作：熱量平衡、傳熱速率。經(jīng)濟分析。 質(zhì)量傳遞的單元操作：傳質(zhì)速率、相平衡關(guān)系、質(zhì)量平衡、 質(zhì)量傳遞的單元操作：傳質(zhì)速率、相平衡關(guān)系、質(zhì)量平衡、熱 量平衡、經(jīng)濟分析。 量平衡、經(jīng)濟分析。 總之，對于各單元操作，均以質(zhì)量守恒、能量守恒、 總之，對于各單元操作，均以質(zhì)量守恒、能量守恒、平衡關(guān)系 和速率關(guān)系這4種基本關(guān)系為基礎(chǔ)， 和速率關(guān)系這4種基本關(guān)系為基礎(chǔ)，進行數(shù)學(xué)描述 。 2011-1-10 化工原理 緒論 15 4. 學(xué)習(xí)化工原理課程之后能夠解決的問題 1）如何根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟上的特點,進行“過程設(shè) ）如何根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟上的特點 進行 進行“ 計和設(shè)備類型選擇” 以經(jīng)濟而有效地完成工藝設(shè)計 以經(jīng)濟而有效地完成工藝設(shè)計， 計和設(shè)備類型選擇”,以經(jīng)濟而有效地完成工藝設(shè)計，滿足工藝 的要求。 的要求。 2）如何進行“過程(process)”的計算和“設(shè)備 ）如何進行“過程 的計算和“ 的計算和 設(shè)備(appatatus)”的設(shè) 的設(shè) 計。 3）如何根據(jù)生產(chǎn)的不同要求,進行生產(chǎn)參數(shù)或指標的調(diào)節(jié)。 ）如何根據(jù)生產(chǎn)的不同要求 進行生產(chǎn)參數(shù)或指標的調(diào)節(jié) 進行生產(chǎn)參數(shù)或指標的調(diào)節(jié)。 4）當(dāng)生產(chǎn)狀況不正常時，如何尋找根源。 ）當(dāng)生產(chǎn)狀況不正常時，如何尋找根源。 2011-1-10 化工原理 緒論 16 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 1）單位制 國際單位制 ） 國際單位制SI (System International dUnites) 基本單位:質(zhì)量 質(zhì)量.kg 長度 長度.m 時間 時間.s 基本單位 質(zhì)量 具有專門名稱的導(dǎo)出單位:力 能量.功 功率. 具有專門名稱的導(dǎo)出單位 力. N 能量 功. J 功率 W 物理單位制cgs: 基本單位 質(zhì)量 g 長度 基本單位: 質(zhì)量. 長度.cm 時間 s 時間. 物理單位制 工程單位制: 基本單位: 長度.m 時間 時間.s 工程單位制 基本單位 力. Kgf 長度 需要 由 工程單位制 或 物理單位制 換算到 國際單位制。 國際單位制。 中華人民共和國法定計量單位（簡稱法定單位制） 中華人民共和國法定計量單位（簡稱法定單位制） 在我國的法定計量單位中，除了SI制中的基本單位導(dǎo)出單位外 制中的基本單位導(dǎo)出單位外， 在我國的法定計量單位中，除了 制中的基本單位導(dǎo)出單位外， 又規(guī)定了一些我國選定的非國際單位制單位。例如，時間用s 又規(guī)定了一些我國選定的非國際單位制單位。例如，時間用 ）。質(zhì)量可以用 （秒）、 min（分鐘）、 h（小時）、 d （日）。質(zhì)量可以用 （分鐘）、 （小時）、 kg（公斤）、 t（噸）。溫度可以用 （開爾文）、 oC（攝式 溫度可以用K（開爾文）、 （ （公斤）、 （ ）。溫度可以用 度）。物質(zhì)的量 ）。物質(zhì)的量mol（摩爾）、 kmol（千摩爾）。長度可以用 （摩爾）、 （千摩爾）。長度可以用 物質(zhì)的量 ）。 m（米）、 km（千米）、 mm（毫米）、 cm（厘米）。 （ （千米）、 （毫米）、 （厘米）。 2011-1-10 化工原理 緒論 17 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 2）量綱（因次） ）量綱（因次） 物理量的基本量的量綱為其本身。 物理量的基本量的量綱為其本身。 SI制中的基本量 質(zhì)量 M 、長度 L 、時間 T 、 熱力學(xué)溫度 制中的基本量: 制中的基本量 、 物質(zhì)的量 N 、電流 I 、發(fā)光強度 J 、 導(dǎo)出量的量綱: 例如： 導(dǎo)出量的量綱 例如：速度 LT-1 加速度 LT-2 力 MLT-2 3）量綱一致性方程 (dimensionally homogeneous equation) ） 物理量方程 是 與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表 達式。任何一個物理量方程，只要理論上合理， 達式。任何一個物理量方程，只要理論上合理，該方程等號兩 邊各項的量綱必定相等。 邊各項的量綱必定相等。 2011-1-10 化工原理 緒論 18 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 3）量綱一致性方程 (dimensionally homogeneous equation) ） 物理量方程 是 與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表 達式。任何一個物理量方程，只要理論上合理， 達式。任何一個物理量方程，只要理論上合理，該方程等號兩 邊各項的量綱必定相等。 邊各項的量綱必定相等。 Z1g + P1 = Z2g + P2 P1 + Z 1 g = P2 + Z 2 g J kg J m3 u12 P2 u22 gZ1 + + + W = gZ 2 + + + hf 2 2 P1 u12 u22 gZ1 + P1 + + W = gZ 2 + P2 + + ?P f 2 2 P1 u12 P2 u22 Z1 + + + He = Z2 + + +Hf g 2 g g 2 g 2011-1-10 化工原理 緒論 J =m N 19 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 4）單位換算 ） 例: 工程單位制中的 力 與國際單位制中的 力 之關(guān) 系。 以質(zhì)量為1kg的物質(zhì)在重力場中所受的力為分 以質(zhì)量為 的物質(zhì)在重力場中所受的力為分 析對象。在工程單位制中，受力為1kgforce. 析對象。在工程單位制中，受力為 在國際單位制中，根據(jù)牛頓第二定律 F=ma 在國際單位制中， 受力為 F=19.81=9.81kg.m/s2=9.81N 所以 1kgf=9.81N 式。 2011-1-10 這是一個非常重要的關(guān)系 化工原理 緒論 20 將其換算成SI制的單位 例1：1atm=1.033kgf/cm2,將其換算成 制的單位。 ： 將其換算成 制的單位。 9.81 ? N 1atm = 1.033kgf / cm = 1.033 ? 2 ?2 2 ?m 10 2 1kgf=9.81N 1cm=10-2m ( ) 5 ? = 1.013 10 ( Pa ) ? 例2： ： 通用氣體常數(shù)R=82.06atm?cm3/(mol?K),將其換算成 將其換算成SI 通用氣體常數(shù) 將其換算成 制。 ? N 3 ? 3 ? m ? 5 ?2 2 1.013 10 10 ?m ? R = 82.06 ? kmol ? K ? 10 ? 3 ? ? ? ? ? N ?m ? ? kJ ? = 8314? ? = 8.314? ? ? kmol ? K ? ? kmol ? K ? ( ) 2011-1-10 化工原理 緒論 21 10 kg kg .m / s ?4 N .s = 0.0008 = 8 10 = 8 10 ? 4 Pa ? s = 0.008 ? 2 10 m .s m . s .m / s 2 m2 將此cgs制 例3：30 水的粘 度 =0.008g/(cm.s)（泊） ,將此 制 ： （ 將此 單位換算成SI制 單位換算成 制 。 解: ?3 2 例4: 傳質(zhì)系數(shù)單位的轉(zhuǎn)換計算 kmol KG = 1 ? 6 2 m .h .atm kmol = 1? 6 5 2 2 3600 1.013 10 m .s. N / m kmol ?9 = 4.39 1