化工原理課件

化工原理課件第1頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一前言本教學(xué)課件是與天津大學(xué)化工學(xué)院夏清、陳常貴等編寫(xiě)的《化工原理》（上、下冊(cè)）教材（全國(guó)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材）相配套的多媒體課件。旨在為使用本套教材的化工類(lèi)院校的教師提供授課指導(dǎo)與幫助，同時(shí)亦可供學(xué)生在學(xué)習(xí)《化工原理》課程時(shí)自習(xí)和復(fù)習(xí)之用，還可供有關(guān)部門(mén)從事科研、設(shè)計(jì)、管理及生產(chǎn)等工作的科技人員參考。參加本多媒體課件制作的有夏清、賈紹義，具體分工如下：夏清《化工原理》（上冊(cè)）授課課件賈紹義《化工原理》（下冊(cè)）授課課件在本課件制作過(guò)程中，得到天津大學(xué)化工學(xué)院化工系的有關(guān)教師的指導(dǎo)和幫助，在此致以誠(chéng)摯的感謝！由于制作者水平所限，本課件不妥之處甚至錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)用戶批評(píng)指正。制作者2008年12月2第2頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一學(xué)時(shí)安排

總學(xué)時(shí)48緒論1學(xué)時(shí)

第1章流體流動(dòng)13學(xué)時(shí)第2章流體輸送機(jī)械8學(xué)時(shí)

第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化8學(xué)時(shí)第4章傳熱14學(xué)時(shí)第5章蒸發(fā)

4學(xué)時(shí)3第3頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一教材夏清陳常貴主編全國(guó)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材化工原理（上冊(cè)）修訂版天津:天津大學(xué)出版社2005年1月4第4頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一參考教材[1]柴誠(chéng)敬,張國(guó)亮.化工流體流動(dòng)與傳熱.第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.[2]柴誠(chéng)敬主編.化工原理（上冊(cè)）.北京:高等教育出版社,2005.[3]W.L.McCabe,J.C.Smith.UnitOperationsofChemicalEngineering,6thed.NewYork:McGraw-Hill,Inc.,2001.[4]W.L.McCabe,J.C.Smith.UnitOperationsofChemicalEngineering（英文改編版）,7thed.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.5第5頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)課程輔助教學(xué)

《化工原理及實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)址：202.113.179.1816第6頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一網(wǎng)絡(luò)課程輔助教學(xué)《化工原理及實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)課程虛擬課程

演示實(shí)驗(yàn)圖片匯總

動(dòng)畫(huà)匯總

作業(yè)匯總

思考題匯總討論與答疑網(wǎng)上自測(cè)教師主頁(yè)附件下載7第7頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一通過(guò)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(lèi)和特點(diǎn)，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8第8頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一0.1化工原理課程的性質(zhì)和基本內(nèi)容緒論9第9頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、課程的基本內(nèi)容化工生產(chǎn)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)物理過(guò)程

化工生產(chǎn)過(guò)程：對(duì)原料進(jìn)行化學(xué)加工，最終獲得有價(jià)值產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。

反應(yīng)工程

化工原理（單元操作）10第10頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一①流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程：流體輸送、沉降、過(guò)濾。②傳熱過(guò)程：加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)。③傳質(zhì)過(guò)程：蒸餾、吸收、萃取、吸附、膜分離。④熱質(zhì)同時(shí)傳遞過(guò)程：氣體的增濕減濕、結(jié)晶、干燥。單元操作分類(lèi)一、課程的基本內(nèi)容11第11頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一化工原理（單元操作）的研究?jī)?nèi)容包括“過(guò)程”和“設(shè)備”兩個(gè)方面。單元操作動(dòng)量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞

三傳理論傳遞過(guò)程是聯(lián)系各單元操作的一條主線。一、課程的基本內(nèi)容12第12頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、課程的研究方法1.實(shí)驗(yàn)研究方法（經(jīng)驗(yàn)法）以量綱分析和相似論為指導(dǎo)，依靠試驗(yàn)來(lái)確定過(guò)程變量之間的關(guān)系，通常用無(wú)量綱數(shù)群（或稱(chēng)準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)系式來(lái)表達(dá)。這是工程上一種通用的基本方法。13第13頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.數(shù)學(xué)模型法（半經(jīng)驗(yàn)半理論方法）在對(duì)實(shí)際過(guò)程的機(jī)理深入分析的基礎(chǔ)上，在抓住過(guò)程本質(zhì)的前提下，作出某種合理簡(jiǎn)化，建立物理模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，得出數(shù)學(xué)模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定模型參數(shù)。研究工程問(wèn)題的方法論是聯(lián)系各單元操作的另一條主線。

二、課程的研究方法14第14頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、課程的學(xué)習(xí)要求①單元操作設(shè)備的選擇能力。②工程設(shè)計(jì)能力。③操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程的能力。④過(guò)程開(kāi)發(fā)或科學(xué)研究能力。15第15頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一0.1化工原理課程的性質(zhì)和基本內(nèi)容0.2單位制和單位換算緒論16第16頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、 物理量的單位1.基本單位和導(dǎo)出單位基本單位：導(dǎo)出單位：質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間和溫度。速度、密度、加速度。2.絕對(duì)單位制和重力單位制絕對(duì)單位制：重力單位制：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間。長(zhǎng)度、時(shí)間和力。17第17頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.國(guó)際單位制（SI制）根據(jù)1960年10月國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的一種單位制。4.中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位是在SI制基礎(chǔ)上制定的，見(jiàn)附錄1。一、 物理量的單位18第18頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、單位換算1.物理量的換算基本物理量中為1m＝物理單位制中100cm＝英制3.2808ft2.經(jīng)驗(yàn)公式（或數(shù)字公式）的換算①物理方程②經(jīng)驗(yàn)方程換算方法見(jiàn)例0-2。19第19頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

緒論0.1化工原理課程的性質(zhì)和基本內(nèi)容0.2單位制和單位換算0.3物料衡算和能量衡算（自學(xué)）20第20頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第1章流體流動(dòng)通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握流體流動(dòng)過(guò)程的基本原理及流體在管道內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律，并運(yùn)用這些原理與規(guī)律去分析和計(jì)算流體的輸送問(wèn)題。21第21頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度第1章流體流動(dòng)22第22頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一流體的密度單位體積流體具有的質(zhì)量，即密度23第23頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)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。流體的密度24第24頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一低壓下可按照理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算流體的密度25第25頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣體混合物，混合前后質(zhì)量不變液體混合物，混合前后體積不變組分的體積分?jǐn)?shù)(2)混合物的密度流體的密度26第26頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度1.1.2流體的黏性第1章流體流動(dòng)27第27頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、牛頓黏性定律流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(chēng)為剪切力。流體所具有的這種抵抗兩層流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的性質(zhì)稱(chēng)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(dòng)，都具有黏性。黏性28第28頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖1-2平板間液體速度變化一、牛頓黏性定律下板靜止不動(dòng)29第29頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于多數(shù)流體，任意兩毗鄰流體層之間作用的剪切力F與兩流體層的速度差△u及其作用面積S

成正比，與兩流體層之間的垂直距離△y成反比。牛頓黏性定律：一、牛頓黏性定律30第30頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一遵循牛頓黏性定律的流體為牛頓型流體。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。一、牛頓黏性定律牛頓型流體(Newtonianfluid)31第31頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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、血液等屬于非牛頓型流體。一、牛頓黏性定律非牛頓型流體(non-Newtonianfluid)32第32頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、流體的黏度一般以泊的1/100為厘泊（cP）來(lái)表示黏度。在SI單位制中，黏度的單位為Pa·s。在物理單位制中，其單位為P（泊），33第33頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一運(yùn)動(dòng)黏度

SI單位制中單位為m2/s；在物理單位制中單位為cm2/s，稱(chēng)為沲，以St表示。二、流體的黏度34第34頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

的流體稱(chēng)為理想流體。自然界不存在真正的理想流體。三、理想流體理想流體35第35頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度1.1.2流體的黏性1.1.3非牛頓型流體簡(jiǎn)介第1章流體流動(dòng)36第36頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一非牛頓型流體的流動(dòng)特性

流動(dòng)特性不遵循牛頓黏性定律的流體統(tǒng)稱(chēng)為非牛頓型流體。流變方程：根據(jù)剪應(yīng)力與速度梯度（亦稱(chēng)剪切速率）關(guān)系的不同，可將非牛頓型流體區(qū)分為若干類(lèi)型。.37第37頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖1-4牛頓型流體與非牛頓型流體的流變圖Oa-牛頓型流體；b-假塑性流體；c-脹塑性流體；非牛頓型流體的流動(dòng)特性d-賓漢塑性流體。

38第38頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體1.假塑性流體(pseudoplasticfluid)

n為流動(dòng)特性指數(shù)，n<1。K稱(chēng)為稠度系數(shù)。大多數(shù)非牛頓型流體屬于此種類(lèi)型（如圖1-4中的b線），如聚合物溶液或熔融體、油脂、淀粉溶液等。O39第39頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一這類(lèi)流體在流動(dòng)時(shí)，表觀黏度隨剪切速率的增大而增大。某些濕沙，含有硅酸鉀、阿拉伯樹(shù)膠等的水溶液均屬于脹塑性流體。2.脹塑性流體(dilatantfluid)n>1時(shí)稱(chēng)為脹塑性流體（圖1-4的c線）。O一、與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體40第40頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一某些液體，如潤(rùn)滑脂、牙膏、紙漿、污泥、泥漿等屬于賓漢塑性流體(如圖中d線）。3.賓漢塑性流體(binghamplasticfluid)O其中τ0為屈服應(yīng)力，Pa;

為剛性系數(shù)，Pa·s。一、與時(shí)間無(wú)關(guān)的黏性流體41第41頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、與時(shí)間有關(guān)的黏性流體1.觸變性