化工原理第二版上冊課件

化工原理彭軍霞化工原理彭軍霞教材柴誠敬主編（天津大學(xué)化工學(xué)院）普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材化工原理（上冊）高等教育出版社·北京2005年6月（第一版）教材柴誠敬主編（天津大學(xué)化工學(xué)院）柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱.第二版

北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007夏清，陳常貴.化工原理，上冊.天津:天津大

學(xué)出版社,2005W.L.McCabe,J.C.Smith.UnitOperationsof

ChemicalEngineering,6thed.NewYork:

McGraw.HillInc.,2001參考教材柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱.第二版

目錄緒論第一章流體流動第二章流體輸送機械第三章非均相混合物分離及固體流態(tài)化第四章液體攪拌第五章傳熱第六章蒸發(fā)目錄緒論4能正確理解各單元操作的基本原理；了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作原理，并具有設(shè)備選型及校核的基本知識。熟悉主要單元操作過程及設(shè)備的基本計算方法；掌握計算公式的物理意義、應(yīng)用方法和適用范圍；具有使用常用工程計算圖表、手冊、資料的能力。熟悉常見化工單元操作要領(lǐng)。具有選擇適宜操作條件、探索強化過程途徑和提高設(shè)備效能的初步能力；具有運用工程技術(shù)觀點分析和解決化工單元操作一般問題的初步能力。教學(xué)目的能正確理解各單元操作的基本原理；了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操通過緒論的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解化工原理課程的主要內(nèi)容，單元操作的分類和特點，工程學(xué)科的研究方法，本課程的學(xué)習(xí)要求，掌握單位制及單位換算方法。緒論目的與要求通過緒論的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解化工原理課程的主緒化工原理課程的內(nèi)容和特點緒論化工原理課程內(nèi)容單元操作的分類和特點化工原理的研究方法化工過程計算過程的理論基礎(chǔ)本課程的學(xué)習(xí)要求單位和單位制度單位換算單位制度及單位換算主要內(nèi)容化工原理課程的內(nèi)容和特點緒論化工原理課程內(nèi)容單位和化學(xué)工業(yè)：

化學(xué)工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)資源通過物理和化學(xué)的方法加工成具有規(guī)定質(zhì)量的物質(zhì)的工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)是一個包含多個行業(yè)的工業(yè)部門?；瘜W(xué)工業(yè)包括石油煉制和裂解、煤焦化及煤焦油工業(yè)、基本有機合成工業(yè)、高分子合成、氯堿、制酸、化肥、以及精細化學(xué)工業(yè)等。1.化工原理課程內(nèi)容化學(xué)工程：研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中所進行的化學(xué)過程和物理過程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科?；瘜W(xué)工程是一門工程技術(shù)學(xué)科，它研究化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的基本規(guī)律，并運用這些規(guī)律解決化工生產(chǎn)中的問題。

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點化學(xué)工業(yè)：化學(xué)工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)資源通過物理和化學(xué)8科學(xué)實驗化工原理傳遞過程反應(yīng)工程分離工程化工熱力學(xué)系統(tǒng)工程等應(yīng)用化學(xué)高分子化學(xué)教育無機化學(xué)有機化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)化工生產(chǎn)合成氨硫酸制造氯堿工業(yè)石油化工制藥工業(yè)能源工程環(huán)境工程化學(xué)家化工專家

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點科學(xué)實驗化工原理傳遞過程反應(yīng)工程應(yīng)用化學(xué)高分子化化學(xué)工藝學(xué)階段傳遞過程階段化工單位操作階段“三傳一反”階段化工及相關(guān)行業(yè)I階段化學(xué)工程發(fā)展的四個階段流體輸送沉降、過濾離心分離攪拌固體流態(tài)化加熱冷卻蒸發(fā)蒸餾吸收、吸附萃取、干燥結(jié)晶II階段1918年動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞III階段1960年化工傳遞過程化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)IV階段1970年三傳一反

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點化學(xué)工藝學(xué)階段傳遞過程階段化工單位操作階段“三傳一反”階段化10

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本內(nèi)容流體動力過程（流體輸送、沉降、過濾、攪拌、固定床、流化床）傳熱過程（傳熱、蒸發(fā)）傳質(zhì)過程（吸收、精餾、萃取、干燥、結(jié)晶、吸附）共同規(guī)律和聯(lián)系動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞共同特點共同的研究對象：傳遞過程實際問題的復(fù)雜性過程、體系、設(shè)備工程性強、計算量大化工生產(chǎn)過程前處理（預(yù)處理）物理過程化學(xué)反應(yīng)過程化學(xué)過程后處理（加工）物理過程緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本內(nèi)容流體動力過程

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點Companiesinthe21stcentury緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點Companiesin122.單元操作的分類和特點分類：1.

流體動力過程：流體輸送、沉降、過濾、攪拌

2.

傳熱過程：換熱、蒸發(fā)

3.

傳質(zhì)過程：蒸餾、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、離子交換、膜分離

4.

熱質(zhì)同時傳遞過程：增減濕、結(jié)晶、干燥

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點特點：化工原理是一門實踐性很強的工程學(xué)科。單元操作的研究內(nèi)容包括“過程”和“設(shè)備”兩個方面。所有的單元操作都可分解為動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞這三種傳遞過程和它們的結(jié)合。三種傳遞過程現(xiàn)象中存在著類似的規(guī)律和內(nèi)在的聯(lián)系。傳遞過程是聯(lián)系各單元操作的一條主線。2.單元操作的分類和特點分類：1.流體動力過程：流體輸包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態(tài)化等以流體力學(xué)為基礎(chǔ)以熱量傳遞理論為基礎(chǔ)以質(zhì)量傳遞理論為基礎(chǔ)化工生產(chǎn)中，主要的單元操作可以歸納為三類：

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點包括加熱、冷卻、蒸發(fā)等包括蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離等包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態(tài)化等以流3.化工原理課程的研究方法

實驗研究方法（經(jīng)驗法）:用量綱分析和相似論為指導(dǎo)，依靠試驗來確定過程變量之間的關(guān)系，通過量綱為一數(shù)群（或稱準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)系式來表達。是一種工程上通用的基本方法。

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點

數(shù)學(xué)模型法（半經(jīng)驗半理論方法）：在對實踐過程的機理深入分析的基礎(chǔ)上，在抓住過程本質(zhì)的前提下，作出某種合理簡化，建立物理模型，進行數(shù)學(xué)描述，得出數(shù)學(xué)模型。通過實驗確定模型參數(shù)。研究工程問題的方法是聯(lián)系各單元操作的另外一條主線。3.化工原理課程的研究方法實驗研究方法（經(jīng)驗法）:緒論4.化工過程計算的理論基礎(chǔ)

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本關(guān)系穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程間歇操作、連續(xù)操作中的開車、波動及故障等。不穩(wěn)定過程：某一固定位置上物料組成、溫度、壓強、流速等參數(shù)不隨時間變化。穩(wěn)定過程：物料衡算－質(zhì)量守恒能量衡算－能量守恒平衡關(guān)系－過程方向及程度過程速率－過程難易4.化工過程計算的理論基礎(chǔ)緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特5.本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)中，應(yīng)注意以下幾個方面能力的培養(yǎng)：(1)單元操作和設(shè)備選擇的能力(2)工程設(shè)計能力(3)操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程的能力(4)過程開發(fā)或科學(xué)研究能力(5)實驗?zāi)芰?/p>

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點5.本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)中，應(yīng)注意以下幾個方面能力的培養(yǎng)：1.單位和單位制度

緒論—單位制度及單位換算(1)基本單位和導(dǎo)出單位

基本單位:質(zhì)量、長度、時間和溫度導(dǎo)出單位:速度、密度、加速度(2)絕對單位制和重力單位制

絕對單位制:長度、質(zhì)量、時間重力單位制:長度、時間、力(3)國際單位制（SI制）根據(jù)1960年10月國際計量大會通過的一種單位制。(4)中華人民共和國法定計量單位在SI制基礎(chǔ)上制定的，又規(guī)定了一些我國選定的單位（見附錄一）。1.單位和單位制度緒論—單位制度及單位換算(1)基本量的名稱單位名稱單位符號定義長度米m米是光在真空中(1/299792458)s時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度質(zhì)量千克[公斤]kg千克等于國際千克原器的質(zhì)量時間秒s秒是銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間電流安[培]A安[培]是在真空中,截面積可忽略的兩根相距1m的無限長平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時,若導(dǎo)線間相互作用力在每米長寬上為2×10-7N,則每根導(dǎo)線中的電流為1A熱力學(xué)溫度開[爾文]K開[爾文]是水的三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16物質(zhì)的量摩[爾]mol摩[爾]是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳12的原子數(shù)目相等,在使用摩爾時,基本單位應(yīng)予指明,可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子,或是這些粒子的特定組合發(fā)光強度坎[德拉]cd坎[德拉]是一光源在給定方向上的發(fā)光強度,該光源發(fā)出頻率weu540×1012Hz的單色輻射,且在此方向上的輻射強度為(1/688)W/srSI基本單位:

緒論—單位制度及單位換算量的單位單位定義長度米m米是光在真空中(1/2997924519共存單位：國際單位制（SI制）;物理單位制（CGS制）；公制（MKS制）；工程單位制（at制）工程單位制（at制）：以長度（米）、時間（秒）和力（公斤力）為基本單位，質(zhì)量為導(dǎo)出單位。

緒論—單位制度及單位換算一物體在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，該物體的質(zhì)量為1質(zhì)量工程單位（kgf.s2/m）1質(zhì)量工程單位=1質(zhì)量工程單位的數(shù)值相當(dāng)于SI質(zhì)量的9.81倍規(guī)定：在真空中以公制中的1公斤質(zhì)量(kg)的物質(zhì)在重力加速度為9.81m/s2下所受到的重力稱為1公斤力(kgf)1kgf=1kg×9.81m/s2=9.81kg.m/s2=9.81N共存單位：工程單位制（at制）：以長度（米）、時間（秒）和力幾種單位制比較單位制長度質(zhì)量時間速度力功功率SImkgsm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3MKSmkgsm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3CGScmgscm·s-1g·m·s-2g·cm2·s-2g·cm2·s-3atmkgf?s2?m-1

sm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3

緒論—單位制度及單位換算幾種單位制比較單位制長度質(zhì)量時間速度力功功率SImkgsm2.單位換算單位換算的方法（連接單位法）

1.先查出同一因次不同單位制的換算系數(shù)，寫成比例形式。

2.將需要換算的量和單位根據(jù)其間的關(guān)系寫成數(shù)字附帶單位連乘、連除的式子，再進行運算。

緒論—單位制度及單位換算單位換算的原則：屬于不同因次的單位，不能進行加減乘除等數(shù)學(xué)運算，相同因次而不同單位要運算時，須先將其轉(zhuǎn)換成相同的單位，才能進行加加減乘除等數(shù)學(xué)運算。2.單位換算單位換算的方法（連接單位法）緒論—單位制度22（1）物理量的換算

基本物理量中為1m＝物理單位制中100cm＝英制3.2808ft（2）經(jīng)驗公式（或數(shù)字公式）的單位換算（a）物理方程（b）經(jīng)驗方程（例如：換算方法見例0－2）

緒論—單位制度及單位換算（1）物理量的換算（2）經(jīng)驗公式（或數(shù)字公式）的單位換算（a（1）

物料衡算

依據(jù)質(zhì)量守恒定律，進入與離開某一化工過程的物料質(zhì)量之差，等于該過程中累積的物料質(zhì)量，即

輸入量－輸出量＝累積量

對于連續(xù)操作的過程，若各物理量不隨時間改變，即穩(wěn)定操作狀態(tài)時，過程中不應(yīng)有物料的積累。則物料衡算關(guān)系為

輸入量＝輸出量用物料衡算式可由過程的已知量求出未知量。3.幾個基本概念緒論（1）物料衡算3.幾個基本概念緒論241、畫出流程示意圖，標(biāo)出物料流向與流量、組成等；2、用虛線劃出衡算范圍；3、定出衡算基準(zhǔn)；4、列出衡算式并求解。物料衡算可按下列步驟進行：緒論1、畫出流程示意圖，標(biāo)出物料流向與流量、組成等；物料衡算可按25（2）能量衡算在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，它是衡量工藝過程、設(shè)備設(shè)計、操作制度是否先進合理的主要指標(biāo)之一。能量衡算的基礎(chǔ)是物料衡算，只有在進行完備的物料衡算后才能作出能量衡算。能量衡算依據(jù)于能量守恒定律：輸入的能量=輸出的能量+積累的能量緒論（2）能量衡算在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指26(3)平衡關(guān)系平衡是在一定條件下物系變化可能達到的極限。通過平衡關(guān)系可以判斷過程能否進行，及進行的方向和能達到的程度。平衡關(guān)系對于分析化工生產(chǎn)過程具有重要的意義。緒論(3)平衡關(guān)系平衡是在一定條件下物系變化可能達到的極限。27(4)過程速率化工原理中涉及傳熱速率和傳質(zhì)速率，稱為過程速率。過程速率的大小，直接影響設(shè)備的尺寸大小，生產(chǎn)能力及經(jīng)濟效益等。過程速率是過程推動力和過程阻力的比值緒論(4)過程速率化工原理中涉及傳熱速率和傳質(zhì)速率，稱為過程28（5）

經(jīng)濟核算

(Economicalaccounting)為生產(chǎn)定量的某種產(chǎn)品所需要的設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的型式和材料的不同，可以有若干設(shè)計方案。對同一臺設(shè)備，所選用的操作參數(shù)不同，會影響到設(shè)備費與操作費。因此，要用經(jīng)濟核算確定最經(jīng)濟的設(shè)計方案。緒論（5）經(jīng)濟核算

(Economicalaccountin29化工開發(fā)過程的程序和步驟緒論化工開發(fā)過程的程序和步驟緒論1.1

流體的重要性質(zhì)1.2

流體靜力學(xué)1.3

流體流動概述1.4流體流動的基本方程1.5動量傳遞想象1.6流體在管內(nèi)流動的阻力1.7

流體輸送管路的計算1.8

流量的測量1.9

非牛頓流體的流動

第一章流體流動第一章流體流動學(xué)習(xí)目的與要求通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握流體在管內(nèi)流動過程的基本原理和規(guī)律，并運用這些原理和規(guī)律分析和計算流體流動過程中的有關(guān)問題。1.1流體的重要性質(zhì)第一章流體流動第一章流體流1.連續(xù)介質(zhì)假定假定流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點所組成，表征流體物理性質(zhì)和運動參數(shù)的物理量在空間和時間上是連續(xù)的分布函數(shù)。

第一章流體流動-流體的重要性2.流體的密度密度：流體空間某點上單位體積流體的質(zhì)量流體的密度是位置(x,y,z)和時間θ的函數(shù)在SI單位中，的單位為kg/m3，常見密度的見附錄1.連續(xù)介質(zhì)假定假定流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點所組成，表征氣體混合物，混合前后質(zhì)量不變液體混合物，混合前后體積不變混合物的密度：純物質(zhì)的密度：液體：基本不隨壓力變化（極高壓力除外），隨溫度略有變化。氣體：密度隨溫度、壓力改變。低壓下可按照理想氣體狀態(tài)方程計算組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組分的體積分

第一章流體流動-流體的重要性氣體混合物，混合前后質(zhì)量不變液體混合物，混合前后體積不變混合3.流體的可壓縮性或

流體的可壓縮性通常用體積壓縮系數(shù)β來表示。其意義為在一定溫度下，外力每增加一個單位時，流體體積的相對縮小量體積壓縮系數(shù)v是單位質(zhì)量流體的體積（流體的比容：m3/kg）

第一章流體流動-流體的重要性3.流體的可壓縮性或流體的可壓縮性通常不可壓縮流體可壓縮流體β≠0的流體為可壓縮流體氣體在一般情況下是可壓縮流體

需要指出，實際流體都是可壓縮的，不可壓縮流體乃是為便于處理密度變化較小的某些流體所作的假設(shè)而已。不可壓縮流體β=0的流體為可壓縮流體大多數(shù)液體可視為不可壓縮流體。β

值越大，流體越容易被壓縮。

第一章流體流動-流體的重要性不可壓縮流體可壓縮流體需要指出，實際流體都是可壓縮的4.流體的黏性（1）牛頓黏性定律

黏性：流體在運動時，相鄰流體層之間是有相互作用的，這種相互抵抗的作用力稱為剪切力，流體所具有的這種抵抗兩層流體相對運動速度的性質(zhì)稱為流體的黏性。黏性是流體的固有屬性之一，不論流體處于靜止還是流動，都具有黏性。圖平板間黏性流體的速度變化上板以恒定速度沿x的正方向運動

第一章流體流動-流體的重要性4.流體的黏性（1）牛頓黏性定律黏性：流體在運動時，相實驗證明：對于多數(shù)流體，任意兩毗鄰流體層之間作用的剪切力與兩流體層的速度差及其作用面積成正比，與兩流體層之間的垂直距離成反比單位面積的剪切力稱為剪切應(yīng)力（內(nèi)摩擦力，以τ表示）當(dāng)Δy0,牛頓黏性定律

第一章流體流動-流體的重要性實驗證明：對于多數(shù)流體，任意兩毗鄰流體層之間作用的剪切力牛頓型流體(Newtonianfluid)遵循牛頓黏性定律的流體所有氣體和大多數(shù)低分子量液體均屬牛頓型流體，如水、空氣等。非牛頓型流體(non-Newtonianfluid)凡不遵循牛頓黏性定律的流體為非牛頓型流體(non-Newtonianfluid)。某些高分子溶液、懸浮液、泥漿、血液等屬于非牛頓流體。

第一章流體流動-流體的重要性牛頓型流體(Newtonianfluid)非牛頓型流體(n由于P的單位較大，一般以泊的1/100的厘泊（cP）來表示黏度。在SI單位制中，黏度的單位為Pa·s，在物理單位制上，其單位為P（泊），（2）流體的黏度

第一章流體流動-流體的重要性由于P的單位較大，一般以泊的1/100的厘泊（cP）來表示黏

SI單位為m2/s；在物理單位cm2/s（St，斯），1St=100cSt(厘斯)=10-4m2/s運動黏度理想流體（3）理想流體與黏性流體的流體

第一章流體流動-流體的重要性SI單位為m2/s；在物理單位cm2/s（St化工原理彭軍霞化工原理彭軍霞教材柴誠敬主編（天津大學(xué)化工學(xué)院）普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材化工原理（上冊）高等教育出版社·北京2005年6月（第一版）教材柴誠敬主編（天津大學(xué)化工學(xué)院）柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱.第二版

北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007夏清，陳常貴.化工原理，上冊.天津:天津大

學(xué)出版社,2005W.L.McCabe,J.C.Smith.UnitOperationsof

ChemicalEngineering,6thed.NewYork:

McGraw.HillInc.,2001參考教材柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱.第二版

目錄緒論第一章流體流動第二章流體輸送機械第三章非均相混合物分離及固體流態(tài)化第四章液體攪拌第五章傳熱第六章蒸發(fā)目錄緒論44能正確理解各單元操作的基本原理；了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作原理，并具有設(shè)備選型及校核的基本知識。熟悉主要單元操作過程及設(shè)備的基本計算方法；掌握計算公式的物理意義、應(yīng)用方法和適用范圍；具有使用常用工程計算圖表、手冊、資料的能力。熟悉常見化工單元操作要領(lǐng)。具有選擇適宜操作條件、探索強化過程途徑和提高設(shè)備效能的初步能力；具有運用工程技術(shù)觀點分析和解決化工單元操作一般問題的初步能力。教學(xué)目的能正確理解各單元操作的基本原理；了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操通過緒論的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解化工原理課程的主要內(nèi)容，單元操作的分類和特點，工程學(xué)科的研究方法，本課程的學(xué)習(xí)要求，掌握單位制及單位換算方法。緒論目的與要求通過緒論的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解化工原理課程的主緒化工原理課程的內(nèi)容和特點緒論化工原理課程內(nèi)容單元操作的分類和特點化工原理的研究方法化工過程計算過程的理論基礎(chǔ)本課程的學(xué)習(xí)要求單位和單位制度單位換算單位制度及單位換算主要內(nèi)容化工原理課程的內(nèi)容和特點緒論化工原理課程內(nèi)容單位和化學(xué)工業(yè)：

化學(xué)工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)資源通過物理和化學(xué)的方法加工成具有規(guī)定質(zhì)量的物質(zhì)的工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)是一個包含多個行業(yè)的工業(yè)部門?；瘜W(xué)工業(yè)包括石油煉制和裂解、煤焦化及煤焦油工業(yè)、基本有機合成工業(yè)、高分子合成、氯堿、制酸、化肥、以及精細化學(xué)工業(yè)等。1.化工原理課程內(nèi)容化學(xué)工程：研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中所進行的化學(xué)過程和物理過程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科。化學(xué)工程是一門工程技術(shù)學(xué)科，它研究化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的基本規(guī)律，并運用這些規(guī)律解決化工生產(chǎn)中的問題。

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點化學(xué)工業(yè)：化學(xué)工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)資源通過物理和化學(xué)48科學(xué)實驗化工原理傳遞過程反應(yīng)工程分離工程化工熱力學(xué)系統(tǒng)工程等應(yīng)用化學(xué)高分子化學(xué)教育無機化學(xué)有機化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)化工生產(chǎn)合成氨硫酸制造氯堿工業(yè)石油化工制藥工業(yè)能源工程環(huán)境工程化學(xué)家化工專家

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點科學(xué)實驗化工原理傳遞過程反應(yīng)工程應(yīng)用化學(xué)高分子化化學(xué)工藝學(xué)階段傳遞過程階段化工單位操作階段“三傳一反”階段化工及相關(guān)行業(yè)I階段化學(xué)工程發(fā)展的四個階段流體輸送沉降、過濾離心分離攪拌固體流態(tài)化加熱冷卻蒸發(fā)蒸餾吸收、吸附萃取、干燥結(jié)晶II階段1918年動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞III階段1960年化工傳遞過程化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)IV階段1970年三傳一反

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點化學(xué)工藝學(xué)階段傳遞過程階段化工單位操作階段“三傳一反”階段化50

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本內(nèi)容流體動力過程（流體輸送、沉降、過濾、攪拌、固定床、流化床）傳熱過程（傳熱、蒸發(fā)）傳質(zhì)過程（吸收、精餾、萃取、干燥、結(jié)晶、吸附）共同規(guī)律和聯(lián)系動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞共同特點共同的研究對象：傳遞過程實際問題的復(fù)雜性過程、體系、設(shè)備工程性強、計算量大化工生產(chǎn)過程前處理（預(yù)處理）物理過程化學(xué)反應(yīng)過程化學(xué)過程后處理（加工）物理過程緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本內(nèi)容流體動力過程

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點Companiesinthe21stcentury緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點Companiesin522.單元操作的分類和特點分類：1.

流體動力過程：流體輸送、沉降、過濾、攪拌

2.

傳熱過程：換熱、蒸發(fā)

3.

傳質(zhì)過程：蒸餾、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、離子交換、膜分離

4.

熱質(zhì)同時傳遞過程：增減濕、結(jié)晶、干燥

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點特點：化工原理是一門實踐性很強的工程學(xué)科。單元操作的研究內(nèi)容包括“過程”和“設(shè)備”兩個方面。所有的單元操作都可分解為動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞這三種傳遞過程和它們的結(jié)合。三種傳遞過程現(xiàn)象中存在著類似的規(guī)律和內(nèi)在的聯(lián)系。傳遞過程是聯(lián)系各單元操作的一條主線。2.單元操作的分類和特點分類：1.流體動力過程：流體輸包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態(tài)化等以流體力學(xué)為基礎(chǔ)以熱量傳遞理論為基礎(chǔ)以質(zhì)量傳遞理論為基礎(chǔ)化工生產(chǎn)中，主要的單元操作可以歸納為三類：

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點包括加熱、冷卻、蒸發(fā)等包括蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離等包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態(tài)化等以流3.化工原理課程的研究方法

實驗研究方法（經(jīng)驗法）:用量綱分析和相似論為指導(dǎo)，依靠試驗來確定過程變量之間的關(guān)系，通過量綱為一數(shù)群（或稱準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)系式來表達。是一種工程上通用的基本方法。

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點

數(shù)學(xué)模型法（半經(jīng)驗半理論方法）：在對實踐過程的機理深入分析的基礎(chǔ)上，在抓住過程本質(zhì)的前提下，作出某種合理簡化，建立物理模型，進行數(shù)學(xué)描述，得出數(shù)學(xué)模型。通過實驗確定模型參數(shù)。研究工程問題的方法是聯(lián)系各單元操作的另外一條主線。3.化工原理課程的研究方法實驗研究方法（經(jīng)驗法）:緒論4.化工過程計算的理論基礎(chǔ)

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本關(guān)系穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程間歇操作、連續(xù)操作中的開車、波動及故障等。不穩(wěn)定過程：某一固定位置上物料組成、溫度、壓強、流速等參數(shù)不隨時間變化。穩(wěn)定過程：物料衡算－質(zhì)量守恒能量衡算－能量守恒平衡關(guān)系－過程方向及程度過程速率－過程難易4.化工過程計算的理論基礎(chǔ)緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特5.本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)中，應(yīng)注意以下幾個方面能力的培養(yǎng)：(1)單元操作和設(shè)備選擇的能力(2)工程設(shè)計能力(3)操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程的能力(4)過程開發(fā)或科學(xué)研究能力(5)實驗?zāi)芰?/p>

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點5.本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)中，應(yīng)注意以下幾個方面能力的培養(yǎng)：1.單位和單位制度

緒論—單位制度及單位換算(1)基本單位和導(dǎo)出單位

基本單位:質(zhì)量、長度、時間和溫度導(dǎo)出單位:速度、密度、加速度(2)絕對單位制和重力單位制

絕對單位制:長度、質(zhì)量、時間重力單位制:長度、時間、力(3)國際單位制（SI制）根據(jù)1960年10月國際計量大會通過的一種單位制。(4)中華人民共和國法定計量單位在SI制基礎(chǔ)上制定的，又規(guī)定了一些我國選定的單位（見附錄一）。1.單位和單位制度緒論—單位制度及單位換算(1)基本量的名稱單位名稱單位符號定義長度米m米是光在真空中(1/299792458)s時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度質(zhì)量千克[公斤]kg千克等于國際千克原器的質(zhì)量時間秒s秒是銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間電流安[培]A安[培]是在真空中,截面積可忽略的兩根相距1m的無限長平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時,若導(dǎo)線間相互作用力在每米長寬上為2×10-7N,則每根導(dǎo)線中的電流為1A熱力學(xué)溫度開[爾文]K開[爾文]是水的三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16物質(zhì)的量摩[爾]mol摩[爾]是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳12的原子數(shù)目相等,在使用摩爾時,基本單位應(yīng)予指明,可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子,或是這些粒子的特定組合發(fā)光強度坎[德拉]cd坎[德拉]是一光源在給定方向上的發(fā)光強度,該光源發(fā)出頻率weu540×1012Hz的單色輻射,且在此方向上的輻射強度為(1/688)W/srSI基本單位:

緒論—單位制度及單位換算量的單位單位定義長度米m米是光在真空中(1/2997924559共存單位：國際單位制（SI制）;物理單位制（CGS制）；公制（MKS制）；工程單位制（at制）工程單位制（at制）：以長度（米）、時間（秒）和力（公斤力）為基本單位，質(zhì)量為導(dǎo)出單位。

緒論—單位制度及單位換算一物體在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，該物體的質(zhì)量為1質(zhì)量工程單位（kgf.s2/m）1質(zhì)量工程單位=1質(zhì)量工程單位的數(shù)值相當(dāng)于SI質(zhì)量的9.81倍規(guī)定：在真空中以公制中的1公斤質(zhì)量(kg)的物質(zhì)在重力加速度為9.81m/s2下所受到的重力稱為1公斤力(kgf)1kgf=1kg×9.81m/s2=9.81kg.m/s2=9.81N共存單位：工程單位制（at制）：以長度（米）、時間（秒）和力幾種單位制比較單位制長度質(zhì)量時間速度力功功率SImkgsm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3MKSmkgsm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3CGScmgscm·s-1g·m·s-2g·cm2·s-2g·cm2·s-3atmkgf?s2?m-1

sm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3

緒論—單位制度及單位換算幾種單位制比較單位制長度質(zhì)量時間速度力功功率SImkgsm2.單位換算單位換算的方法（連接單位法）

1.先查出同一因次不同單位制的換算系數(shù)，寫成比例形式。

2.將需要換算的量和單位根據(jù)其間的關(guān)系寫成數(shù)字附帶單位連乘、連除的式子，再進行運算。

緒論—單位制度及單位換算單位換算的原則：屬于不同因次的單位，不能進行加減乘除等數(shù)學(xué)運算，相同因次而不同單位要運算時，須先將其轉(zhuǎn)換成相同的單位，才能進行加加減乘除等數(shù)學(xué)運算。2.單位換算單位換算的方法（連接單位法）緒論—單位制度62（1）物理量的換算

基本物理量中為1m＝物理單位制中100cm＝英制3.2808ft（2）經(jīng)驗公式（或數(shù)字公式）的單位換算（a）物理方程（b）經(jīng)驗方程（例如：換算方法見例0－2）

緒論—單位制度及單位換算（1）物理量的換算（2）經(jīng)驗公式（或數(shù)字公式）的單位換算（a（1）

物料衡算

依據(jù)質(zhì)量守恒定律，進入與離開某一化工過程的物料質(zhì)量之差，等于該過程中累積的物料質(zhì)量，即

輸入量－輸出量＝累積量

對于連續(xù)操作的過程，若各物理量不隨時間改變，即穩(wěn)定操作狀態(tài)時，過程中不應(yīng)有物料的積累。則物料衡算關(guān)系為

輸入量＝輸出量用物料衡算式可由過程的已知量求出未知量。3.幾個基本概念緒論（1）物料衡算3.幾個基本概念緒論641、畫出流程示意圖，標(biāo)出物料流向與流量、組成等；2、用虛線劃出衡算范圍；3、定出衡算基準(zhǔn)；4、列出衡算式并求解。物料衡算可按下列步驟進行：緒論1、畫出流程示意圖，標(biāo)出物料流向與流量、組成等；物料衡算可按65（2）能量衡算在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，它是衡量工藝過程、設(shè)備設(shè)計、操作制度是否先進合理的主要指標(biāo)之一。能量衡算的基礎(chǔ)是物料衡算，只有在進行完備的物料衡算后才能作出能量衡算。能量衡算依據(jù)于能量守恒定律：輸入的能量=輸出的能量+積累的能量緒論（2）能量衡算在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指66(3)平衡關(guān)系平衡是在一定條件下物系變化可能達到的極限。通過平衡關(guān)系可以判斷過程能否進行，及進行的方向和能達到的程度。平衡關(guān)系對于分析化工生產(chǎn)過程具有重要的意義。緒論(3)平衡關(guān)系平衡是在一定條件下物系變化可能達到的極限。67(4)過程速率化工原理中涉及傳熱速率和傳質(zhì)速率，稱為過程速率。過程速率的大小，直接影響設(shè)備的尺寸大小，生產(chǎn)能力及經(jīng)濟效益等。過程速率是過程推動力和過程阻力的比值緒論(4)過程速率化工原理中涉及傳熱速率和傳質(zhì)速率，稱為過程68（5）

經(jīng)濟核算

(Economicalaccounting)為生產(chǎn)定量的某種產(chǎn)品所需要的設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的型式和材料的不同，可以有若干設(shè)計方案。對同一臺設(shè)備，所選用的操作參數(shù)不同，會影響到設(shè)備費與操作費。因此，要用經(jīng)濟核算確定最經(jīng)濟的設(shè)計方案。緒論（5）經(jīng)濟核算

(Economicalaccountin69化工開發(fā)過程的程序和步驟緒論化工開發(fā)過程的程序和步驟緒論1.1

流體的重要性質(zhì)1.2

流體靜力學(xué)1.3

流體流動概述1.4流體流動的基本方程1.5動量傳遞想象1.6流體在管內(nèi)流動的阻力1.7

流體輸送管路的計算1.8

流量的測量1.9

非牛頓流體的流動

第一章流體流動第一章流體流動學(xué)習(xí)目的與要求通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握流體在管內(nèi)流動過程的基本原理和規(guī)律，并運用這些原理和規(guī)律分析和計算流體流動過程中的有關(guān)問