化工原理電子教案(緒論)

1、化工原理無機(jī)化學(xué)化學(xué)教育等氯堿工業(yè)等制漆業(yè)、電鍍業(yè)高分子化學(xué)制糖業(yè)應(yīng)用化學(xué)石油化工物理化學(xué)硫酸制造有機(jī)化學(xué)合成氨分析化學(xué)水泥、玻璃制造傳遞工程反應(yīng)工程分離工程化工熱力學(xué)系統(tǒng)工程各種前處理原料化學(xué)加工各種后處理產(chǎn)品除去雜質(zhì)，達(dá)到必要的純度、溫度和壓力物理變化過程反應(yīng)生成新的物質(zhì)化學(xué)或生物化學(xué)變化過程精制、分離、干燥等物理變化過程中間產(chǎn)品冷 氣熱 氣QHCONHOHCONH342233NHQNHNH32223aPk 310392.31CC520480化工生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)中共有的物理操作 原料的預(yù)處理進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)產(chǎn)物的分離與提純單元操作單元操作 化學(xué)反應(yīng)和若干個(gè)單元操作串聯(lián)而成 化工原理化工原

2、理研究各個(gè)獨(dú)立的單元操作研究各個(gè)獨(dú)立的單元操作所有的單元操作都是物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或物理性質(zhì)，并不改變化學(xué)性質(zhì)。 單元操作是化工生產(chǎn)過程中共有的操作，只是不同的化工生產(chǎn)中所包含的單元操作數(shù)目、名稱與排列順序不同。 單元操作作用于不同的化工過程時(shí)，基本原理相同，所用的設(shè)備也是通用的。 遵循流體動(dòng)力基本規(guī)律，用動(dòng)量傳遵循流體動(dòng)力基本規(guī)律，用動(dòng)量傳 遞理論研究遞理論研究如：流體輸送、沉降、過濾、固體流態(tài)化傳熱過程遵循傳熱基本規(guī)律，用熱量傳遞理論研究遵循傳熱基本規(guī)律，用熱量傳遞理論研究如：傳熱、冷凝、蒸發(fā)等傳質(zhì)過程遵循傳質(zhì)基本規(guī)律，用質(zhì)量傳遞理論研究遵循傳質(zhì)基本規(guī)律，用質(zhì)量傳遞理論研究 如：

3、蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、干燥等因次分析法直管湍流阻力數(shù)學(xué)模型法雙膜模型的建立參數(shù)綜合法過濾常數(shù)當(dāng)量法當(dāng)量直徑、當(dāng)量長度等類比法動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞的類似律發(fā)展：如何根據(jù)某個(gè)物理或物理化學(xué)原理開發(fā)成為一個(gè)單元 操作，尋本求源。選擇：為了達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)某一工程目的，能否對過程和設(shè)備作 合理的選擇和組合。 設(shè)計(jì)：對已掌握了性能的過程和設(shè)備作直接的設(shè)計(jì)計(jì)算以及 對性能不十分掌握的過程和設(shè)備通過必要的試驗(yàn)，測 取設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，做逐級放大。操作：如何根據(jù)基本原理發(fā)現(xiàn)操作上可能出現(xiàn)的各種不正常 現(xiàn)象，尋找其原因及可能采取的調(diào)節(jié)措施。 基本量：任意選定的幾個(gè)獨(dú)立的物理量(如長度,時(shí)間等) 基本單位：根據(jù)使用方便的原則

4、制定的基本量的單位。 導(dǎo)出量：根據(jù)物理量與基本量之間的關(guān)系來確定的量。 導(dǎo)出單位：導(dǎo)出量的單位稱為導(dǎo)出單位，均由基本單位相 乘、除而構(gòu)成的 。 單位制：單位制：基本單位與導(dǎo)出單位的總和。 1llu1smul、 11l1 sm2skgm21smkg面積力p22skgm距離力功32skgm時(shí)間功功率 C0（實(shí)用單位制）制（物理單位制）制SKMSGC制SGC制SKMC0C0kmafmskgfsmkgfafmNsmkgmafdynscmgmaf/././.2222)(/.81.9/81.9122Nsmkgsmkgmafkgfkg關(guān)系：和Nsmkgkgf81.9/.81.9121 1kgf=9.81=9

5、.81N， 1 1cm=0.01=0.01m上述關(guān)系代入 ，得：2522/10013. 101. 081. 9033. 1033. 1mNmNcmkgfBAnnXxxxxXBA1wwmmXBA1AGGG011G0GAG01GG 例：例：在兩個(gè)蒸發(fā)器中，每小時(shí)將5000kg的無機(jī)鹽水溶液從12（質(zhì)量）濃縮到30%。第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器多蒸出5%的水分。試求：（1）各蒸發(fā)器每小時(shí)蒸出水分的量；（2） 第一蒸發(fā)器送出的溶液濃度。 解：解：首先畫一個(gè)流程圖表示進(jìn)行的過程首先畫一個(gè)流程圖表示進(jìn)行的過程 用方框表示設(shè)備，輸入輸出設(shè)備的物流方向用箭頭表示。 劃定衡算的范圍劃定衡算的范圍 為求各蒸發(fā)器蒸發(fā)的

6、水量，以整個(gè)流程為衡算范圍，用一圈封閉的虛線畫出。 選擇衡算基準(zhǔn)（連續(xù)操作以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，間歇操作選擇衡算基準(zhǔn)（連續(xù)操作以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，間歇操作以一批操作為基準(zhǔn)）以一批操作為基準(zhǔn)） 由于連續(xù)操作，以1小時(shí)為基準(zhǔn)。蒸發(fā)器1蒸發(fā)器2x1W1W2F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3 確定衡算對象確定衡算對象 此題中有兩個(gè)未知數(shù)，蒸發(fā)的水量及送出的鹽溶液量B，因此，我們就以不同衡算對象列出兩個(gè)衡算式。 對鹽作物料衡算：2200 xFxF對總物料作衡算：2125000WWF代入已知數(shù)據(jù)，得：23 . 012. 05000FhkgF/20002hkgWW/300021由題意知120

7、5. 1WW hkgWhkgW/6 .1536 /4 .146321 求第一個(gè)蒸發(fā)器送出的溶液濃度，選擇第一個(gè)蒸發(fā)器為衡算范圍。對鹽作物料衡算：1100 xFxF 對總物料作衡算：110FWF 代入已知數(shù)據(jù)，得：1112. 05000 xF14 .14635000F解得：hkgF/6 .35361%97.161697. 01xLQQQ011Q0QLQ1kgJC00tmCQp 例例：在換熱器里將平均比熱為3.56kJ/（kg）的某溶液自25加熱到80，溶液流量為1.0kg/s，加熱介質(zhì)為120的飽和水蒸氣，其消耗量為0.095kg/s，蒸氣冷凝成同溫度的飽和水排出。試計(jì)算此換熱器的熱損失占水蒸氣

8、所提供熱量的百分?jǐn)?shù)。解：解：根據(jù)題意畫出流程圖 換熱器120飽和水蒸氣0.095kg/s120飽和水0.095kg/s1.0kg/s25溶液80溶液1.0kg/s基準(zhǔn)：1s在圖中虛線范圍內(nèi)作熱量衡算從附錄查出120飽和水蒸氣的焓值為2708.9kJ/kg，120飽和水的焓值為503.67kJ/kg。在此系統(tǒng)中輸入的熱量： 21QQIQ蒸氣帶入的熱量： kwQ3 .2579 .2708095. 01溶液帶入的熱量：kwQ8902556. 30 . 12kwIQ3 .346893 .257輸出的熱量： 43QQQO冷凝水帶出的熱量： kwQ8 .4767.503095. 03溶液帶出的熱量： kwQ8 .28408056. 30 . 14kwQQQ6 .3328