礦大北京化工原理01緒論

1.掌握化工單元操作過程的基本原理學習“各類”單元操作的共同理論基礎；各個單元操作的基本原理、典型設備的結(jié)構(gòu)和操作特性；3編輯ppt原料物理加工化學加工物理加工產(chǎn)品

化工原理化工原理

化學反應工程例如：甲醇的生產(chǎn)：合成氣（CO，H2，CO2）→輸送→反應器→粗甲醇→冷卻→精餾→精甲醇（99.85~99.95%）一個化工生產(chǎn)過程往往包含幾個或幾十個基本操作過程。

（單元操作）化工生產(chǎn)過程=單元操作

+化學反應過程4編輯ppt2.指導生產(chǎn)，進行過程和設備設計工藝操作和工藝、設備設計計算設備的改進和強化：分析、解決問題和技術(shù)改進分析研究問題的方法

3.為從事相關(guān)領(lǐng)域的研究打基礎化學工程所研究的操作原理在工程領(lǐng)域具有普遍意義

其中有不少經(jīng)驗、半經(jīng)驗公式，學習中要逐步建立起工程觀念、培養(yǎng)環(huán)保意識和經(jīng)濟理念。達到具有分析、解決單元操作中的各種問題能力的目的。5編輯ppt傳遞過程理論單元操作二、本課程的內(nèi)容單元操作基本原理典型設備的構(gòu)造及工藝計算設備選型動量傳遞：熱量傳遞：質(zhì)量傳遞：流體輸送、攪拌、沉降、過濾熱交換、蒸發(fā)吸收、蒸餾、萃取、干燥、吸附（三傳）6編輯ppt三個人去投宿，服務生說要30元，每人各出10元，湊成30元。后來老板說今天特價，只要25元，于是叫服務生退還他們5元。服務生偷藏2元，把剩下的3元還給他們，那三個人每人拿回1元。10-1=9，表示每人只出了9元投宿。9×3+服務生的2元=29。那么剩下的1元呢？

1、

物料衡算（質(zhì)量守恒）三、基本概念7編輯ppt

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，任何一個化工生產(chǎn)過程存在物料衡算通式：

Gi=Go+Ga

Gi──輸入物料(input)質(zhì)量的總和，kgGo──輸出物料(output)質(zhì)量的總和，kg

Ga──過程中積累(accumulation)的物料質(zhì)量，kgGi1Gi2……GiiGo1Go2……GoiGa8編輯ppt無化學反應時，物料衡算式的其它形式：Vi=Vo+Vani=no+na物質(zhì)的量(mol)守恒:

體積(m3)守恒(密度不變的流體)：9編輯ppt討論：1.衡算時間段的選擇

Ga=0∴Gi=Go∴物料衡算可以在任意宏觀時間段進行穩(wěn)態(tài)過程：系統(tǒng)中，物料的各個物理參數(shù)(如:流速、溫度、濃度、壓強等)僅隨物料所處位置變化，不隨時間變化的情況。參數(shù)=f(x,y,z)10編輯ppt非穩(wěn)態(tài)過程：各個物理參數(shù)既隨物料所處的位置變化，又隨時間變化的情況。參數(shù)=f(x,y,z,t)。

Ga≠0∴Gi=Go+Ga該物料衡算適用于微元時間段(其中、為t時刻的瞬時流率，dGa為tt+dt時間內(nèi)的積累量)11編輯ppt例1（非穩(wěn)態(tài)過程）：已知：水槽直徑為D，出水管口直徑為d，管子出口處水流速u與液位高度H滿足關(guān)系求：液面下降1m所需的時間t=？dt時間內(nèi)的輸入量：dt時間內(nèi)的輸出量：dt時間內(nèi)的積累量：dt時間內(nèi)的體積衡算式：解：設在dt時間內(nèi)液面下降了dH，則體積衡算式：uH12編輯ppt2.衡算體系范圍的選擇以精餾塔為例：（1）全塔物料衡算：

F=D+W（2）精餾段物料衡算：

V=L+D衡算體系包括待求量13編輯ppt原料液釜殘液餾出液LD,xD

F,xFV’L’VW,xWV,yn+1L,xn3.衡算組分的選擇以雙組份(A+B)精餾為例，其中A的液相摩爾分率為x，氣相摩爾分率為y：（1）全塔A物料衡算：

FxF=DxD+WxW（2）精餾段A物料衡算：

Vyn+1=Lxn+DxD14編輯ppt三個人去投宿，服務生說要30元，每人各出10元，湊成30元。后來老板說今天特價，只要25元，于是叫服務生退還他們5元。服務生偷藏2元，把剩下的3元還給他們，那三個人每人拿回1元。10-1=9，表示每人只出了9元投宿。9×3+服務生的2元=29。那么剩下的1元呢？15編輯ppt從物料衡算的角度解釋：三個顧客花費的錢數(shù)中，包括被服務生藏起來的那部分，所以要是求總金額的話，不是加服務生藏起來的錢，而應該加顧客最后收到的3元退款?！壿嬪e誤/衡算范圍錯誤！顧客3元30元旅館5元服務生衡算體系收入Gi付出Go積累G=+顧客：330-27=+旅館：服務生：30525=+532=+16編輯ppt（1）衡算基準：質(zhì)量、體積、摩爾數(shù)等（2）衡算時間范圍：微元時間、宏觀時間段（3）衡算體系范圍選擇：整體、部分（4）衡算體系要包括待求量（5）衡算組分：總物料、某一組分小結(jié)：17編輯ppt2、

能量衡算根據(jù)能量守恒定律，在任何一個化工生產(chǎn)過程中，凡向該過程輸入的能量必等于該過程輸出的能量。與物料衡算類似，能量衡算可表示為：QI=QO+QL

QI––輸入該過程的各物料帶入的總熱量，J，WQO––輸出該過程的各物料帶出的總熱量，J，WQL––該過程與環(huán)境交換的總熱量，當系統(tǒng)向環(huán)境散熱時為正，稱為熱損，J，W

通過能量衡算，可以了解在生產(chǎn)操作中熱量的利用和損失情況，而在生產(chǎn)過程與設備設計時，利用能量衡算可以確定是需要從外界引入能量或向外界輸出能量。18編輯ppt3、

物系平衡關(guān)系物系在自然界發(fā)生變化時，其變化必趨于一定方向，如果任其發(fā)展，結(jié)果必達到平衡關(guān)系為止。平衡狀態(tài)表示的就是各種自然發(fā)生的過程可能達到的極限程度，除非影響物系的情況有變化，否則其變化的極限是不會改變的。一般平衡關(guān)系則為各種定律所表明，如熱力學第二定律（傳熱），拉烏爾定律（精餾）等。在化工生產(chǎn)過程中，可以從物系平衡關(guān)系來推知其能否進行以及進行到何種程度。平衡關(guān)系也為設備尺寸的設計提供了理論依據(jù)。19編輯ppt4、過程速率

何一個不處于平衡狀態(tài)的物系，必然發(fā)生使物系趨向平衡的過程，但過程以什么速率趨向平衡，這不決定于平衡關(guān)系，而是由多方面的因素影響的，由于對這些因素有些還不清楚，目前過程速率是近似的采用除以阻力表示。

這里的過程推動力，可依據(jù)具體過程而有不同的理解，但必要的條件是物系在平衡狀態(tài)時推動力必須等于零。至于過程的阻力則較為復雜，要具體情況具體分析。20編輯ppt四、物理量與濃度表示：1、單位制度任何物理量都是用數(shù)字和單位聯(lián)合表達的?；締挝唬阂话阆冗x幾個獨立的物理量，以使用方便為原則規(guī)定出它們的單位。導出單位：根據(jù)物理本身的物理意義，由有關(guān)基本單位組合構(gòu)成的基本單位和導出單位構(gòu)成一個完整的體系，稱為單位制。21編輯ppt2、量綱一致性方程任何一個物理量方程等號兩邊各項的量綱必須相等。

物理量的基本量的量綱為其本身，7個基本量的量綱：長度L、質(zhì)量M、時間T、電流I、熱力學溫度Θ、物質(zhì)的量N、發(fā)光強度J。物理方程的單位一致性22編輯ppt五、本課程的特點、研究方法和學習方法特點：理論性、工程性均很強，內(nèi)容多研究方法：（1）實驗研究方法（經(jīng)驗法）：以量綱分析和相似論為指導，依靠實驗確定過程變量之間的關(guān)系，工程上常用的基本方法。（2）數(shù)學模型法（半經(jīng)驗半理論法）：在對實際過程的機理分析基礎上，做某些合理簡化，建立物理模型，進行數(shù)學描述，獲取數(shù)學模型。實驗確定模型參數(shù)。23編輯ppt學習方法：（1）理論學習基本原理、概念、專用名稱（2）具體問題分析與計算（3）實際操作方法（實驗學習、課程設計）（4）工業(yè)實踐（認識實習、生產(chǎn)實習）24編輯ppt參考書：

《化工原理》，天津大學出版社，夏清主編。

《化工原理》，化學工業(yè)出版社，陳敏恒主編。

《化工原理》，化學工業(yè)出版社，譚天恩主編。

《化工原理輔導與習題解析》，楊嘉謨主編。考核方式：

課堂練習、考勤、作業(yè)、期末考試（閉卷）70%30%60÷70%=8625編輯ppt

獨立完成作業(yè)——據(jù)初步統(tǒng)計