化工原理0-緒論課件

化工原理多媒體課件Copyright?2007ZhongyuanUniversityofTechnology.Allrightsreserved.緒論2023/11/25化工原理0_緒論一化工原理研究?jī)?nèi)容化工生產(chǎn)中常見的一些問(wèn)題：在什么條件下所期望的化學(xué)反應(yīng)才能發(fā)生？反應(yīng)的速率將會(huì)是多大？不期望的反應(yīng)（副反應(yīng)）速率又會(huì)是多大？轉(zhuǎn)化率為多少？通過(guò)什么樣的工程方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)其工藝過(guò)程？怎樣才能從工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益？如何提供反應(yīng)所需的熱量及使用反應(yīng)放出的熱量？反應(yīng)物如何供給、產(chǎn)物又如何分離？化工原理是一門以介紹化工生產(chǎn)中各主要單元操作為基礎(chǔ)知識(shí)的課程2023/11/25化工原理0_緒論高壓聚乙烯生產(chǎn)的主要步驟2023/11/25化工原理0_緒論1、化工生產(chǎn)定義：有目的的使原料經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)或物理變化，獲得產(chǎn)品的工業(yè)過(guò)程。內(nèi)容包括：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程：在反應(yīng)器中進(jìn)行，是反應(yīng)工程研究的內(nèi)容單元操作：包括流體輸送、加熱、蒸餾等，在化工生產(chǎn)中占據(jù)重要地位；單元操作與其相關(guān)設(shè)備是化工原理研究的主要內(nèi)容。2023/11/25化工原理0_緒論2、單元操作

定義：化工生產(chǎn)中不進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的步驟分類：按照物理作用原則，可分為三類[圖]動(dòng)量傳遞過(guò)程：遵循流體力學(xué)基本規(guī)律熱量傳遞過(guò)程質(zhì)量傳遞過(guò)程：如吸收、蒸餾、萃取、吸附、離子交換等2023/11/25化工原理0_緒論攪拌流態(tài)化氣體液化液體汽化蒸發(fā)濃縮加熱冷卻結(jié)晶精餾液液萃取氣液吸收噴霧干燥動(dòng)量傳遞質(zhì)量傳遞熱量傳遞過(guò)濾與沉降流體輸送氣固吸附2023/11/25化工原理0_緒論二化工原理課程的研究方法1、實(shí)驗(yàn)研究方法（經(jīng)驗(yàn)法）:

用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，通過(guò)量綱為一數(shù)群（或稱準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)系式來(lái)表達(dá)。是一種工程上通用的基本方法。2023/11/25化工原理0_緒論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)題的方法是聯(lián)系各單元操作的另一條主線。2023/11/25化工原理0_緒論三化工過(guò)程計(jì)算的理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型計(jì)算操作型計(jì)算質(zhì)量守恒能量守恒平衡關(guān)系速率關(guān)系所用基本關(guān)系化工計(jì)算分為2023/11/25化工原理0_緒論單元操作中常用的基本概念

物料衡算能量衡算物系的平衡關(guān)系傳遞速率關(guān)系2023/11/25化工原理0_緒論物料衡算依據(jù)質(zhì)量守恒定律，進(jìn)入與離開某一化工過(guò)程的物料質(zhì)量之差，等于該過(guò)程中累積的物料質(zhì)量，即∑mf-∑mp=A（0-1）式中：∑mf——輸入量的總和∑mp——輸出量的總和；

A——∑累積量對(duì)于連續(xù)操作的過(guò)程，若各物理量不隨時(shí)間改變，即為穩(wěn)定操作狀態(tài)時(shí)，過(guò)程中不應(yīng)有物料的積累。則物料衡算關(guān)系為：∑mf＝∑mp（0-2）即：輸入=輸出2023/11/25化工原理0_緒論例：濕物料原來(lái)含水16%（質(zhì)量%），在干燥器中干燥至含水0.8%，試求每噸物料干燥出的水量。解：1.繪流程圖。濕物料干物料2.劃定恒算范圍：用一圈封閉虛線表示，以虛線為界，以箭頭表示物流方向，凡是穿越邊界指向內(nèi)的，都屬于輸入項(xiàng)，反之，屬于輸出項(xiàng)。3.規(guī)定恒算基準(zhǔn)：本題中以物料的含水量作為基準(zhǔn)。含水16%含水0.8%4.列出算式求解：設(shè)每噸物料干燥出的水量為XKgX1000×16%=（1000-X）×0.8%+XX=153Kg2023/11/25化工原理0_緒論

本課程所用到的能量主要有機(jī)械能和熱能。能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。熱量衡算的步驟與物料衡算的基本相同。能量衡算2023/11/25化工原理0_緒論

物系的平衡關(guān)系

過(guò)程的平衡問(wèn)題說(shuō)明過(guò)程進(jìn)行的方向和所能達(dá)到的極限。當(dāng)過(guò)程不是處于平衡態(tài)時(shí)，則此過(guò)程必將以一定的速率進(jìn)行。例如傳熱過(guò)程，當(dāng)兩物體溫度不同時(shí)，即溫度不平衡，就會(huì)有凈熱量從高溫物體向低溫物體傳遞，直到兩物體的溫度相等為止，此時(shí)過(guò)程達(dá)到平衡，兩物體間也就沒有凈的熱量傳遞。2023/11/25化工原理0_緒論

傳遞速率

傳遞過(guò)程的速率和傳遞過(guò)程所處的狀態(tài)與平衡狀態(tài)的距離及其它很多因素有關(guān)。傳遞過(guò)程所處的狀態(tài)與平衡狀態(tài)之間的距離通常稱為過(guò)程的推動(dòng)力。例如兩物體間的傳熱過(guò)程，其過(guò)程的推動(dòng)力就是兩物體的溫度差。

通常存在以下關(guān)系式：

2023/11/25化工原理0_緒論H2O含NH3空氣含NH3的H2O含NH3空氣平衡H2ONH3推動(dòng)力阻力速率=

傳遞速率：表示過(guò)程進(jìn)行的快慢當(dāng)體系處于不平衡狀態(tài)時(shí)，過(guò)程就將進(jìn)行2023/11/25化工原理0_緒論

四

物理量的單位

表0-1國(guó)際單位制的基本單位量的名稱單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度米m質(zhì)量千克kg時(shí)間秒s電流安培A熱力學(xué)溫度開爾文K物質(zhì)的量摩爾mol2023/11/25化工原理0_緒論表0-2國(guó)際單位制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位量的名稱單位名稱單位符號(hào)其它表示式示例頻率赫茲Hzs－1力；重力牛頓N㎏·m/s2壓力（壓強(qiáng)），應(yīng)力帕斯卡PaN/m2能量，功，熱焦耳JN·m功率瓦特WJ/s攝氏溫度攝氏度℃*2023/11/25化工原理0_緒論表0-3CGS制與工程制的基本單位

CGS制工程制量的名稱長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間溫度長(zhǎng)度力時(shí)間溫度單位符號(hào)cmgs℃mkgfs℃2023/11/25化工原理0_緒論參考文獻(xiàn)

姚玉英等主編：化工原理，天津科技出版社

柴誠(chéng)敬等主編：化工原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)，天津科技出版社

叢德滋等主編：化工原理詳解與應(yīng)用化學(xué)工業(yè)出版社

何潮洪等主編：化工原理習(xí)題精解科學(xué)出版社

朱家驊等主編化工原理科學(xué)出版社

管國(guó)鋒化工原理化學(xué)工業(yè)出版社

王志魁化工原理化學(xué)工業(yè)出版社

譚天恩等主編：化工原理，化學(xué)工業(yè)出版社2023/11/25化工原理0_緒論五本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)中，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面能力的培養(yǎng)：(1)單元操作和設(shè)備選擇的能力工程設(shè)計(jì)能力操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程的能力過(guò)程開發(fā)或科學(xué)研究能力實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>