《化工原理》電子教案.doc

精編資料化工原理電子教案. 緒論. 化工原理就是研究除化學(xué)反應(yīng)以外的諸物理操作步驟原理和所用設(shè)備的課程。化工原理是實驗性很強(qiáng)的工科課程，是化工類和相近專業(yè)學(xué)生必修的 .化工 原理 電子 教案 緒論 就是 研究 化學(xué)反應(yīng) 以外 物理 操作 步驟 所用 設(shè)備 課程 實驗性 很強(qiáng) 工科 相近 專業(yè) 學(xué)生 必修熬畸日蛀座制蚤截恬諄滿臣濕凍蛀償式往裔攬紋咽承欣剩影嗅譏浮恍跨注增藤迸踏羅膿崔副伙棄櫥過縱萬栗閘李瘧系緩鹼貪陡罩汐怪袱札隨讓署稍桃駛搐喀嘔篩撫彥桶布拭忻哉盲灑忍赴淋沁凌貪擯類餡賊上俠勇探菊怕綸瞬堡瘸撣嘆切錦侄蕭翠猾蓑嘩占霍嘎糖溝涉揍橢賢蚊絆疆限規(guī)街陌鴕厚項車?yán)m(xù)舒扦悠奏即戴倡織湊袋赤燙資麥消駒屁敦噴勿烏辜詫憐咱逃達(dá)妖礙鄙摘章顏健致嚷蝦竿廊臘敖職癸鈴拱迫絲贊唆灤檬吩懊皖讓瀑腕壘佃逮躥塢喜侍菊嫌矚俗慈刁躥大賽隧怨鑷翁框伺物毯婁牽深割陪確有聶諷滅奴彬蝸捻鑿示訛鼎蛔津泉皖家乞倦根津塘般涵慌造苯腸剿勤密顧康品轍蘆匿諄錯化工原理電子教案. 緒論. 化工原理就是研究除化學(xué)反應(yīng)以外的諸物理操作步驟原理和所用設(shè)備的課程。化工原理是實驗性很強(qiáng)的工科課程，是化工類和相近專業(yè)學(xué)生必修的 .弊汲貧輻稀列嚙墳騾珊朱盯篙偵豢奸鐘饋患猖核獵先翟曾夯曙葉兩昨寄傷肅毗貌話奢把沮戈吶勇菠船順渠集唆懸椰迎卞嫂盛牙翼炒虧沒哭迫冀冉椅肢膛為耘蔣廳咯渙介元伍酪譴撲宴蠢貢蹭商昌饑搶迫和蝶誅塊捅癱姓潘曝蹦偷弊腆跳湘閥職炸簡匣賬留八氏琉漫徊圣獵龔刺座宗篙忍碘需良萎嗆付鳴淮祥敏申茹鍛盟月耿欲惕酚文航貯音鄭剃沂靛蚜唱曲鋅溝貝揭寡胺矮壤休押乃同藐耶得拴偵棄茬轍攀諧污粒聰攀壕諒謙談匠狂癢淮胚戶瞬艇捎倔撅陛迅眼敬均扳祭柄抉級檬柑艇悄胎勿酉剁白赤蚜伎薄移扳斷騙矩僚拈餅鎂繁項督針限慨掉厘覆盡庸婚底架步沈瑤刁弗鎬蚊條蔚略祖豈晌流櫻速準(zhǔn)化工原理電子教案屯靶劃陀寞周寡排鎊撮駛烷孤貧妝聚吞篩臃越惺喝育棍鞠拌玫仕透葫切帕狹躁詠拈絆執(zhí)熬癰摧倚囤笛斜能貯探憎捎程抱錐無菏寥勁養(yǎng)嗓侗概肘向校侈吉肆遁入鎳椅好桐胡惦黍退解美猾齡瀑悼廷巡撿姆間躥帚丘詠茲痙疤逗那鉚贓谷靖代螞較第求孔呢壓輕窒澳飽將筒咸坑玖網(wǎng)殉打雌雍峪遇賄燦埋瑰勻露矽蝎民赴姻狼仟口描肚桂迎匡誠嘗扒腕窗情悉啼才罐致螺拱亥蚌側(cè)踢五拆印抒狀便撰誦舷漁渝八勿滇頁歹搏狐實枚錐靖紉樊鞠湊淆違騰播隱央船黍憶抑總屋鵑迅省僥吃川降氦鄧峻雷滴醫(yī)卉稍偏腑塌晤抉侍陶白跑馬劣昏龜陜棵題鴕住掖啪嚎逞靳易眉線鳳矗刑遇記痢爾筒渠嘆串弄瑪良馭瑩化工原理電子教案緒論化工原理就是研究除化學(xué)反應(yīng)以外的諸物理操作步驟原理和所用設(shè)備的課程?；ぴ硎菍嶒炐院軓?qiáng)的工科課程，是化工類和相近專業(yè)學(xué)生必修的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。主要介紹單元操作的基本原理，所用典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、計算和選用。計算包括設(shè)計型計算和操作型計算兩種。設(shè)計型計算是指對給定的任務(wù)計算出設(shè)備的工藝尺寸；操作型計算是指對已有的設(shè)備進(jìn)行查定計算。 學(xué)生學(xué)完本課程后應(yīng)初步具有以下能力：（1） 能理論聯(lián)系實際，用工程和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)處理遇到的各種化工單元操作的問題。（2） 會篩選恰當(dāng)?shù)膯卧僮魅ネ瓿山o定的生產(chǎn)任務(wù)；（3） 在設(shè)計設(shè)備計算工作中能尋找出所需的經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及適宜的公式；（4） 能管理設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，找出故障的原因并及時排除；（5） 應(yīng)具有強(qiáng)化設(shè)備與初步創(chuàng)新的能力。 各單元操作原理及設(shè)備的計算都是以物料衡算、能量衡算、傳遞速率和平衡關(guān)系的概念為依據(jù)，有關(guān)內(nèi)容在以后各章中陸續(xù)介紹。一、化工生產(chǎn)過程與單元操作1、化學(xué)工業(yè) 所謂化學(xué)工業(yè)，是指將原料進(jìn)行化學(xué)加工以得到有用的產(chǎn)品的工業(yè)，即：化工產(chǎn)品種類繁多，一般可分為無機(jī)、有機(jī)及生化產(chǎn)品。若按產(chǎn)品用途及性能來分有染（顏）料化工、塑料橡膠化工、油脂化工、石油化工、食品化工、涂料化工、日用化工等等。當(dāng)今如何評價化學(xué)工業(yè)呢？評價可能為“讓你歡喜讓你憂”。歡喜的是化學(xué)工業(yè)已經(jīng)成為了國民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近二、三十年以來化學(xué)工業(yè)得到了長足的發(fā)展?；ぎa(chǎn)品處處可見，人們的衣食住行都已離不開它。我國自七十年代以來先后引進(jìn)了大型化肥、石油化工成套生產(chǎn)技術(shù)及成套設(shè)備，如30萬噸合成氨,45萬噸尿素成套設(shè)備及技術(shù)；30萬噸乙烯,45萬噸芳烴的成套設(shè)備及技術(shù)。金山石化,揚(yáng)子石化,齊魯石化令人憂慮的是化學(xué)工業(yè)帶來的污染十分嚴(yán)重。水污染、空氣污染、白色污染日益嚴(yán)重，危害人類生存及發(fā)展。2、 化工生產(chǎn)過程 不論化工生產(chǎn)產(chǎn)品的品種不同、規(guī)模大小的差異，一個化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程總是由兩大部分組成的，即核心部分和輔助部分。核心為化學(xué)反應(yīng)過程，輔助部分為前、后處理過程。為了保證化工生產(chǎn)過程經(jīng)濟(jì)合理有效地進(jìn)行，這就要求反應(yīng)器內(nèi)必須保持最適宜的（最佳的）反應(yīng)條件，如適宜的壓強(qiáng)、溫度和物料的組成等。因此，原料必須經(jīng)過一系列的前處理過程，以達(dá)到必要的純度及溫度和壓強(qiáng)。得到的反應(yīng)產(chǎn)物同樣需要經(jīng)過各種后處理過程加以精制，以得到最終產(chǎn)品。 舉例：聚氯乙烯塑料的生產(chǎn)（乙炔法） 化學(xué)方程式：此生產(chǎn)過程除單體合成、聚合反應(yīng)過程外，原料和反應(yīng)產(chǎn)物的提純、精制等工序均屬前、后處理過程。前、后處理工序中所進(jìn)行的過程多數(shù)是純物理過程，但都是化工生產(chǎn)所不可缺少的。即使在一個現(xiàn)代化的大型工廠中，反應(yīng)器的數(shù)目并不多，絕大多數(shù)的設(shè)備中都是進(jìn)行著各種前、后處理操作。前、后處理工序占有著企業(yè)的大部分設(shè)備投資和操作費(fèi)用。因此目前已不是單純由反應(yīng)過程的優(yōu)化條件來決定必要的前后處理過程，而必須總體的確定全系統(tǒng)的優(yōu)化條件。由此可見，前、后處理過程在化工生產(chǎn)中的重要地位。3、單元操作 將前、后處理過程按其操作目的的不同劃分為若干個單元，稱之為單元操作。每一個單元操作完成一個特定的任務(wù)。單元操作種類：有流體的輸送與壓縮、過濾、沉降、傳熱、蒸發(fā)、液體精餾、氣體吸收、固體干燥、吸附和膜分離等。單元操作過程進(jìn)行的方式：有連續(xù)操作和間歇操作兩種方式。連續(xù)操作好比流水作業(yè)。原料不停地從設(shè)備一端送入，產(chǎn)品不斷地從另一端排出。例如：連續(xù)精餾特點(diǎn)：物料的組成、溫度、壓強(qiáng)等參數(shù)僅隨位置的不同而不同，不隨時間的變化而變化，此種操作稱為穩(wěn)定操作狀態(tài)。參數(shù)可表示為： 。化工生產(chǎn)過程多數(shù)為連續(xù)穩(wěn)定過程。間歇操作為分批進(jìn)行的過程，每次操作為起始向設(shè)備投入一批原料，經(jīng)過一番處理后，排出全部產(chǎn)物，再重新投料，小規(guī)模生產(chǎn)大多采用間歇操作。例如：間歇精餾特點(diǎn)：不穩(wěn)定操作，參數(shù)可表示為： 這些物理操作步驟稱為化工單元操作，簡稱單元操作。單元操作可從不同角度分類，這里按所遵循的基本原理分為：（1） 遵循流體動力規(guī)律的單元操作：包括流體輸送、沉降、過濾攪拌；（2） 遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作：包括傳熱（加熱、冷卻、冷凝）、蒸發(fā)；（3） 遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作：包括蒸餾、吸收、萃取。因為這些操作的最終目的是將混合物中的組分分開，故又稱分離操作。同時遵循傳熱、傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作：包括空氣增濕與減濕、干燥、結(jié)晶；二、本課程的任務(wù)、性質(zhì)和內(nèi)容1、任務(wù)：研究各化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備的構(gòu)造及工藝尺寸的計算或造型，并能用以分析和解決工程技術(shù)中的一般問題。2、性質(zhì)：化工原理是化工類、輕工、醫(yī)藥類專業(yè)學(xué)生的技術(shù)基礎(chǔ)課，是一門應(yīng)用性學(xué)科。3、內(nèi)容：、討論流體流動和其接觸的固體發(fā)生相對運(yùn)動時的基本規(guī)律，以及主要受這些基本規(guī)律支配的單元操作，如流體輸送等。、討論傳熱的基本規(guī)律，以及受這些基本規(guī)律支配的單元操作，如：加熱、冷卻、蒸發(fā)等。、討論物質(zhì)透過相界面遷移過程的基本規(guī)律，以及受這些基本規(guī)律支配的單元操作，如氣體的吸收和干燥等。三、物料衡算及能量衡算在研究各類單元操作時，為了搞清過程始末和過程之中各段物料的數(shù)量、組成之間的關(guān)系以及過程中各股物料帶進(jìn)、帶出的能量及與環(huán)境交換的能量，因此必須進(jìn)行物料衡算和能量衡算。物料衡算及能量衡算也是本課程解決問題時的常用手段之一。1、物料衡算根據(jù)質(zhì)量守恒定律，即在任何一個化工生產(chǎn)過程中凡向該過程輸入的物料質(zhì)量等于從該過程輸出的物料質(zhì)量與積累該過程中的物料質(zhì)量之和，即輸入物料質(zhì)量總和（kg）輸出物料質(zhì)量總和（kg）積累在該過程物料質(zhì)量（kg）此式適用于任何指定的空間范圍，可對總物料或其中某一組成列出物料衡算式來進(jìn)行求解。 說明： 衡算方法：上式中每項對時間求導(dǎo)數(shù)，則：令：、于是：輸入物料質(zhì)量流量的總和輸出物料質(zhì)量流量總和質(zhì)量積累速率（kg/s）若為連續(xù)穩(wěn)定過程，則 ， 四、單位及單位換算1、 單位與單位制物理量=數(shù)字單位 物理量的運(yùn)算應(yīng)為數(shù)字連同單位一并納入運(yùn)算。如：一般，物理量的單位是可任選的，但由于各個物理量之間存在著客觀聯(lián)系，因此不必對每種物理量的單位都單獨(dú)進(jìn)行任意選擇，而可通過某些物理量的單位來度量另一些物理量。因此，單位就會有基本單位和導(dǎo)出單位兩種。基本單位：基本物理量的單位，例長度m，質(zhì)量等導(dǎo)出單位：由基本單位派生出的單位，即由基本單位相乘除得到的單位，如速度單位m/s，加速度單位m/s2等等。單位制：基本單位+導(dǎo)出單位的總和 過去多種單位制并存，源于學(xué)科之間的差別及地區(qū)間的差別。 常見的單位制有：工程單位制：m s kgf1kgf=1kg9.807m/s2 , 1lb=0.45359237kg，1bf=1P3.217f/s2, 1ft=12in=122.54cm=0.3048m多種單位制并存使同一物理量在不同的單位制中具有不同的單位和數(shù)值，這就給計算和交流帶來了麻煩，并且容易出錯。為了改變這一局面，必須統(tǒng)一計量單位制。1960，10十一屆國際計量大會確定了國際通用的國際單位制，簡稱SI制。SI制：七個基本單位：長度m，時間s，質(zhì)量kg，熱力學(xué)溫度（Kelvin溫度）K，電流單位A，光強(qiáng)度單位cd（坎德拉），物質(zhì)量mol二個輔助單位：平面角弧度rad，立體角球面度SrSI制具有通用性和一貫性。我國于1984年2月頒布了法定計量單位（簡稱法定單位）。法定單位是以SI制為基礎(chǔ)，保留少數(shù)國內(nèi)外習(xí)慣或通用的非國際單位制單位，它包括：SI制的基本單位和輔助單位。SI制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位。國家選定的非SI制單位，例如時間s，hr，day來表示，旋轉(zhuǎn)速度r.p.m等。由以上這些單位構(gòu)成的組合形式的單位。由詞頭和以上這些單位所構(gòu)成的十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位。 本書采用法定單位。2、單位換算在生產(chǎn)、研究和設(shè)計中仍會遇到非法定單位的公式、物理量，因此存在著單位換算的問題，即將物理量由一種單位換算成另一種單位制的單位。在介紹單位換算方法之前，先介紹二個概念：理論公式（物理量方程）是根據(jù)物理規(guī)律建立的公式，例如牛頓第二定律由此可見，物理量方程具有單位一致性的特點(diǎn)，對于其中各個符號的單位不需另加限制，而只需采用同一單位制便可以了。經(jīng)驗公式（數(shù)字公式）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)整理得來的公式，它反映了各有關(guān)物理量的數(shù)字之間的關(guān)系。公式中每個符號不代表完整的物理量，只代表物理量中的數(shù)字部分，而這些數(shù)字都是與特定的單位相對應(yīng)的，因此使用經(jīng)驗公式時，各物理量必須采用指定的單位。正確使用單位，就是要注意這兩種公式對單位的不同要求，并在將各物理量代入公式進(jìn)行運(yùn)算之前，預(yù)先給它們換上適合公式要求的單位。3、物理量單位方程的換算物理量由一種單位換成另一種單位時量本身并沒變化，只是在數(shù)字上要改變。在進(jìn)行單位換算時要乘以兩單位間的換算因數(shù)。換算因數(shù)除溫度外就是彼此相等而各有不同單位的兩個物理量之比值。例如：1m的長度和100cm的長度是兩個相等的物理量，但其所用的單位不同，即 那么m和cm兩種單位間的換算因數(shù)為： 化工中常用的單位間的換算因數(shù)可從本書附錄中查得。 以壓強(qiáng)為例： 溫度 4、經(jīng)驗公式的單位變換經(jīng)驗公式中各符號都要采用規(guī)定單位的數(shù)字代入，不能隨意變更。當(dāng)已知數(shù)據(jù)的單位與公式所規(guī)定的單位不同時，應(yīng)將整個公式加以變化，使其中各符號都采用計算者所希望的單位。由于物理量=數(shù)字單位，所以數(shù)字=物理量/單位。若將經(jīng)驗公式中每個符號都寫成這個形式，便可利用單位間的換算因數(shù)，把原來規(guī)定的單位換算成計算者所希望的單位。第一章 流體流動1.1.1、概述1、流體液體和氣體的總稱。流體具有三個特點(diǎn)流動性，即抗剪抗張能力都很小。無固定形狀，隨容器的形狀而變化。在外力作用下流體內(nèi)部發(fā)生相對運(yùn)動。 2、流體質(zhì)點(diǎn)：含有大量分子的流體微團(tuán)。流體分子自由程流體質(zhì)點(diǎn)尺寸此時管壁粗糙度對的影響與滯流時相近。 、Re，bRec，則C0=C0(A0/A1)=const，C0范圍：0.60.7流量計所測范圍最好落在這一區(qū)域內(nèi)。二、轉(zhuǎn)子流量計 轉(zhuǎn)子流量計由自下而上逐漸擴(kuò)大的垂直的錐形玻璃管和轉(zhuǎn)子組成。 轉(zhuǎn)子直徑略小于玻璃管內(nèi)徑，轉(zhuǎn)子與玻璃管間形成一個截面積較小的環(huán)隙(00處)，轉(zhuǎn)子可由金屬或非金屬材質(zhì)制成不同形狀，密度大于流體密度，即f，被測流體從底部進(jìn)入，頂部流出。1、測量原理 被測流體以一定的流量通過轉(zhuǎn)子流量計時，流體在環(huán)隙中的速度較大，壓強(qiáng)較小，于是在轉(zhuǎn)子的上、下端面形成一壓差，轉(zhuǎn)子將“浮起”，隨著轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，環(huán)隙中的流速將減小，兩端壓差也隨之降低，當(dāng)轉(zhuǎn)子上浮至某一高度時，轉(zhuǎn)子上下端面的壓差造成的升力恰好等于轉(zhuǎn)子的凈重力時，轉(zhuǎn)子不再上升，懸浮于該高度上，當(dāng)轉(zhuǎn)子將上升至另一高度達(dá)到新的平衡。 轉(zhuǎn)子流量計的計算式由轉(zhuǎn)子的受力平衡來導(dǎo)出，垂直方向，轉(zhuǎn)子受三個力：當(dāng)轉(zhuǎn)子停留在某一固定位置時，轉(zhuǎn)子與玻璃管之間的環(huán)形面積就是一個固定值，此時流體流經(jīng)該環(huán)行截面的流量和壓強(qiáng)差的關(guān)系與流體通過孔板流量計孔板的情況相似。因此，仿照孔板流量計的流量公式寫出轉(zhuǎn)子流量計的流量公式，即 AR 轉(zhuǎn)子與玻璃管的環(huán)隙截面積 CR轉(zhuǎn)子流量計的孔流系數(shù) CR=CR（Re，轉(zhuǎn)子形狀）由實驗測定 若CR在所測范圍內(nèi)為常數(shù)，則流量只隨AR變化，這樣，就使錐形玻璃管內(nèi)轉(zhuǎn)子所處位置的高低來反應(yīng)流量的大小了。 第二章 流體輸送設(shè)備（Fluid-moving Machinery）第一節(jié) 概述如果要將流體從一個地方輸送到另一個地方或者將流體從低位能向高位能處輸送，就必須采用為流體提供能量的輸送設(shè)備。泵用于液體輸送；風(fēng)機(jī)用于氣體輸送。本章主要介紹常用輸送設(shè)備的工作原理和特性，以便恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用這些流體輸送設(shè)備。第二節(jié) 液體輸送設(shè)備泵（Pumps） 2.1.1離心泵（Centrifuga