化工原理課件天大版

化工原理課件(天大版)匯報(bào)人：某某2023-12-27緒論流體流動(dòng)與輸送傳熱過程及設(shè)備蒸餾過程及設(shè)備吸收過程及設(shè)備干燥過程及設(shè)備萃取過程及設(shè)備緒論01化工原理是化學(xué)工程學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，主要研究化工過程中涉及的物理和化學(xué)現(xiàn)象及其變化規(guī)律。本課程主要包括流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)分離過程（蒸餾、吸收、萃取、干燥等）的基本原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作條件、過程優(yōu)化等方面的內(nèi)容?；ぴ碚n程性質(zhì)與內(nèi)容課程內(nèi)容課程性質(zhì)研究方法化工原理采用實(shí)驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析，揭示化工過程的本質(zhì)和規(guī)律，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和理論體系。研究意義化工原理的研究對(duì)于指導(dǎo)化工生產(chǎn)實(shí)踐、優(yōu)化工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗具有重要意義。同時(shí)，它也是連接化學(xué)工程與工藝、化學(xué)工程與技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的橋梁和紐帶?；ぴ硌芯糠椒ㄅc意義發(fā)展歷史化工原理作為化學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)課程，其發(fā)展歷程與化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。隨著化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，化工原理的研究?jī)?nèi)容不斷擴(kuò)展和深化，經(jīng)歷了從經(jīng)驗(yàn)到理論、從宏觀到微觀的發(fā)展歷程。發(fā)展現(xiàn)狀目前，化工原理的研究已經(jīng)進(jìn)入到分子水平，借助于先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，可以更加深入地揭示化工過程的微觀機(jī)制和本質(zhì)規(guī)律。同時(shí)，隨著綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的理念不斷深入人心，化工原理的研究也更加注重環(huán)保和節(jié)能方面的考慮?；ぴ戆l(fā)展歷史與現(xiàn)狀流體流動(dòng)與輸送02壓力與壓強(qiáng)壓力是垂直作用于單位面積上的力，壓強(qiáng)則是單位面積上的壓力，二者在數(shù)值上相等，但物理意義不同。密度與重度流體的密度和重度是描述其物理性質(zhì)的重要參數(shù)，對(duì)于不同流體，其數(shù)值和單位有所不同。流體靜力學(xué)方程流體靜力學(xué)方程是描述流體在靜止?fàn)顟B(tài)下壓力分布規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對(duì)于不可壓縮流體，其方程形式為p=ρgh。流體靜力學(xué)基礎(chǔ)

流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)流量與流速流量是單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體體積，流速則是流體在管道內(nèi)流動(dòng)的速度，二者之間存在一定關(guān)系。伯努利方程伯努利方程是描述流體在穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)下各點(diǎn)壓力、速度和高度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其形式為p+ρgh+(1/2)ρv^2=常數(shù)。連續(xù)性方程連續(xù)性方程是描述流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)各截面流量關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其形式為Q1=Q2，即流入和流出管道的流量相等。層流和湍流是流體流動(dòng)的兩種基本形態(tài)，層流時(shí)流體各層之間互不干擾，湍流時(shí)則存在劇烈的渦旋和混合。層流與湍流沿程阻力損失是流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)由于摩擦而產(chǎn)生的能量損失，其大小與管道長(zhǎng)度、流體性質(zhì)和流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。沿程阻力損失局部阻力損失是流體在流經(jīng)管道中的管件、閥門等局部障礙時(shí)產(chǎn)生的能量損失，其大小與障礙物的形狀和尺寸有關(guān)。局部阻力損失流動(dòng)形態(tài)與阻力損失管路計(jì)算是根據(jù)給定的流量、壓力等參數(shù)，確定管道直徑、長(zhǎng)度、壁厚等尺寸的過程，其目的是保證管道的安全和經(jīng)濟(jì)性。管路計(jì)算調(diào)節(jié)閥是控制管道中流體流量、壓力等參數(shù)的重要設(shè)備，其選用應(yīng)根據(jù)工藝要求、流體性質(zhì)、管道尺寸等因素綜合考慮。常用的調(diào)節(jié)閥有截止閥、節(jié)流閥、減壓閥等。調(diào)節(jié)閥選用管路計(jì)算與調(diào)節(jié)閥選用傳熱過程及設(shè)備03熱傳導(dǎo)定律單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱流量與垂直于該面積方向上的溫度變化率成正比。熱傳導(dǎo)系數(shù)表征材料導(dǎo)熱性能的物理量，數(shù)值上等于單位溫度梯度下單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱流量。熱傳導(dǎo)定義物體內(nèi)部或相互接觸的物體之間，由于分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。熱傳導(dǎo)基本原理及定律對(duì)流傳熱定義流體流過固體壁面時(shí)，流體與壁面之間的熱量傳遞現(xiàn)象。對(duì)流傳熱系數(shù)表征對(duì)流傳熱強(qiáng)弱的物理量，數(shù)值上等于單位溫度差下單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。影響對(duì)流傳熱的因素流體的物理性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)、傳熱壁面的形狀和尺寸等。對(duì)流傳熱過程分析123根據(jù)用途可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等；根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為管式換熱器、板式換熱器和熱管換熱器等。換熱器類型主要由傳熱元件、殼體、管板、封頭、接管等部件組成。換熱器結(jié)構(gòu)包括傳熱計(jì)算、流體流動(dòng)阻力計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算等，需要確定換熱器的傳熱面積、流體流動(dòng)阻力和換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)。換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算換熱器類型、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算蒸餾過程及設(shè)備04蒸餾原理利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的差異，通過加熱使部分組分汽化，再經(jīng)冷凝使汽、液兩相分離，從而實(shí)現(xiàn)液體混合物分離的過程。分類方法根據(jù)操作方式的不同，蒸餾可分為簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾、精餾和特殊精餾等。蒸餾原理及分類方法03回流比精餾操作中，塔頂回流量與塔頂產(chǎn)品量之比，是影響精餾操作的重要參數(shù)。01精餾過程在精餾塔內(nèi)，二元混合物在塔板上進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝，使輕、重關(guān)鍵組分在塔頂和塔底得到較純的產(chǎn)品。02理論板數(shù)表示精餾塔分離能力的大小，與物系的性質(zhì)、操作條件和產(chǎn)品要求有關(guān)。二元系精餾過程分析包括精餾塔的物料衡算、熱量衡算、塔板數(shù)計(jì)算、回流比確定等步驟，是精餾塔設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)計(jì)算通過調(diào)整操作參數(shù)如回流比、進(jìn)料位置、塔板效率等，使精餾塔達(dá)到最佳分離效果，同時(shí)降低能耗和操作成本。操作優(yōu)化采用先進(jìn)的控制算法和優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精餾塔的自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)控制策略精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算與操作優(yōu)化吸收過程及設(shè)備05利用混合物中各組分在某一溶劑中的溶解度不同，將其中溶解度最大的組分分離出來。吸收原理根據(jù)吸收過程中混合物狀態(tài)的不同，可分為氣-液吸收、液-液吸收和固-液吸收等。分類方法吸收原理及分類方法氣液相平衡關(guān)系與吸收劑選擇氣液相平衡關(guān)系在一定溫度和壓力下，氣體在液體中的溶解度達(dá)到平衡時(shí)，氣液兩相中各組分的濃度關(guān)系。吸收劑選擇應(yīng)選擇對(duì)溶質(zhì)有較大溶解度、選擇性高、穩(wěn)定性好、粘度低、毒性小且價(jià)格便宜的吸收劑。包括物料衡算、熱量衡算、塔體尺寸計(jì)算、塔內(nèi)件設(shè)計(jì)計(jì)算等。吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算通過調(diào)整操作參數(shù)（如溫度、壓力、流量等）和塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)，提高吸收效率，降低能耗和減少設(shè)備投資。操作優(yōu)化吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算與操作優(yōu)化干燥過程及設(shè)備06濕空氣性質(zhì)濕空氣是干空氣和水蒸氣的混合物，具有溫度、壓力、濕度等物理性質(zhì)。了解濕空氣的性質(zhì)對(duì)于研究干燥過程具有重要意義。濕度圖濕度圖是一種表示濕空氣狀態(tài)參數(shù)的圖形，可以直觀地反映濕空氣的溫度、濕度、焓等參數(shù)之間的關(guān)系。通過濕度圖，可以方便地確定干燥過程的操作條件和分析干燥過程的性能。濕度圖應(yīng)用利用濕度圖可以確定干燥過程的熱效率、熱損失、產(chǎn)品質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)，為干燥器的設(shè)計(jì)、操作和優(yōu)化提供依據(jù)。濕空氣性質(zhì)及濕度圖應(yīng)用VS干燥過程是通過加熱使物料中的水分汽化并排除，從而獲得一定干度的產(chǎn)品的過程。干燥過程涉及傳熱、傳質(zhì)和流動(dòng)等多個(gè)物理過程。影響因素干燥過程受到多種因素的影響，包括物料性質(zhì)（如粒度、形狀、水分含量等）、干燥介質(zhì)性質(zhì)（如溫度、濕度、流速等）、干燥器結(jié)構(gòu)和操作條件（如加熱方式、通風(fēng)量、轉(zhuǎn)速等）等。這些因素對(duì)干燥過程的速率、能耗和產(chǎn)品質(zhì)量等方面都有重要影響。干燥過程基本原理干燥過程基本原理和影響因素干燥器類型01根據(jù)干燥原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，干燥器可分為對(duì)流干燥器、傳導(dǎo)干燥器、輻射干燥器和介電干燥器等類型。不同類型的干燥器適用于不同的物料和工藝要求。干燥器結(jié)構(gòu)02干燥器的結(jié)構(gòu)包括加熱系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高干燥效率、降低能耗并保證產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計(jì)計(jì)算03設(shè)計(jì)干燥器時(shí)需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，包括熱平衡計(jì)算、物料平衡計(jì)算、通風(fēng)量計(jì)算等。這些計(jì)算可以幫助確定干燥器的尺寸、功率和操作參數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)，為干燥器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。干燥器類型、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算萃取過程及設(shè)備07萃取原理及分類方法利用物質(zhì)在兩種不互溶或部分互溶的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使物質(zhì)從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。萃取原理根據(jù)萃取劑和被萃取物質(zhì)的性質(zhì)可分為物理萃取和化學(xué)萃?。桓鶕?jù)萃取操作方式可分為間歇萃取和連續(xù)萃取。分類方法包括混合、沉降分離和溶劑回收三個(gè)基本步驟。萃取過程影響因素過程強(qiáng)化被萃取物質(zhì)的性質(zhì)、萃取劑的性質(zhì)、原溶液的濃度、溫度、壓力等。采用高效萃取設(shè)備、優(yōu)化操作條件、添加助劑等。03