化工原理第五章講稿

化工原理第五章講稿目錄CONTENCT化工原理概述化工過(guò)程與設(shè)備流體流動(dòng)與輸送機(jī)械傳熱原理與設(shè)備蒸餾原理與設(shè)備吸收原理與設(shè)備01化工原理概述定義重要性化工原理的定義與重要性化工原理是一門(mén)研究化學(xué)工業(yè)中物質(zhì)變化過(guò)程和基本原理的學(xué)科，主要涉及化學(xué)反應(yīng)工程、分離工程、傳遞過(guò)程等?；ぴ硎腔瘜W(xué)工程學(xué)科的核心課程，對(duì)于理解化工生產(chǎn)過(guò)程、優(yōu)化工藝參數(shù)、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。80%80%100%化工原理的基本概念化工生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的物理操作，如流體輸送、加熱、冷卻、壓縮、分離等。描述反應(yīng)物和產(chǎn)物之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，如化學(xué)平衡、相平衡、熱力學(xué)平衡等。物質(zhì)和能量的傳遞現(xiàn)象，包括熱力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)和傳質(zhì)過(guò)程等。單元操作平衡關(guān)系傳遞過(guò)程01020304石油化工精細(xì)化工環(huán)境工程能源化工化工原理的應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)廢氣、廢水和固廢的處理和資源化利用，如煙氣脫硫脫硝、污水處理等。涉及高附加值化學(xué)品、功能性材料和生物制品的生產(chǎn)，如制藥、染料、農(nóng)藥等。涉及石油、天然氣的加工和利用，如煉油、石化等。涉及化石燃料和新能源的開(kāi)發(fā)利用，如煤化工、天然氣化工、生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化等。02化工過(guò)程與設(shè)備化工過(guò)程的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，化工過(guò)程可以分為多種類(lèi)型，如按操作方式可分為間歇式和連續(xù)式過(guò)程；按物料狀態(tài)可分為氣相、液相和固相過(guò)程；按能量關(guān)系可分為熱力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)過(guò)程等?；み^(guò)程的分類(lèi)化工過(guò)程通常涉及到物質(zhì)的化學(xué)變化和物理變化，具有復(fù)雜性、多樣性和工程性等特點(diǎn)。在化工過(guò)程中，物質(zhì)之間相互作用，能量不斷轉(zhuǎn)化，需要精確控制反應(yīng)條件和工藝參數(shù)?；み^(guò)程的特點(diǎn)化工設(shè)備是實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程的重要工具，根據(jù)用途可分為反應(yīng)設(shè)備、分離設(shè)備、換熱設(shè)備、儲(chǔ)罐和輸送設(shè)備等。不同種類(lèi)的設(shè)備具有不同的結(jié)構(gòu)和功能，適用于不同的化工過(guò)程?；ぴO(shè)備的種類(lèi)反應(yīng)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，具有提供反應(yīng)物混合、反應(yīng)條件控制等功能；分離設(shè)備用于將混合物分離成不同的組分，如蒸餾塔、萃取塔等；換熱設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)熱量傳遞，控制反應(yīng)溫度；儲(chǔ)罐用于儲(chǔ)存原料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品；輸送設(shè)備用于物料的輸送，如泵和壓縮機(jī)等?；ぴO(shè)備的功能化工設(shè)備的種類(lèi)與功能在選擇化工設(shè)備時(shí)，需要考慮設(shè)備的適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等因素。根據(jù)工藝要求和物料特性選擇合適的設(shè)備類(lèi)型，同時(shí)要考慮設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和制造工藝等因素?；ぴO(shè)備的選擇在使用化工設(shè)備時(shí)，需要遵循操作規(guī)程和維護(hù)保養(yǎng)要求。正確操作設(shè)備可以保證生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定，合理維護(hù)保養(yǎng)可以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。同時(shí)，要注意設(shè)備的異常情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題，防止事故發(fā)生?；ぴO(shè)備的使用化工設(shè)備的選擇與使用03流體流動(dòng)與輸送機(jī)械密度和重度粘度壓縮性和膨脹性流體的性質(zhì)與分類(lèi)粘度是描述流體內(nèi)部摩擦力大小的物理量，對(duì)于牛頓型流體，粘度只與溫度和壓力有關(guān)。流體的壓縮性和膨脹性描述了流體在壓力或溫度變化時(shí)體積變化的性質(zhì)。流體的密度和重度是描述流體質(zhì)量與空間關(guān)系的基本物理量。密度是單位體積流體的質(zhì)量，重度是單位體積流體的重量。質(zhì)量守恒方程質(zhì)量守恒方程，也稱(chēng)為連續(xù)性方程，描述了流體流動(dòng)過(guò)程中質(zhì)量不損失的性質(zhì)。動(dòng)量守恒方程動(dòng)量守恒方程，也稱(chēng)為Navier-Stokes方程，描述了流體流動(dòng)過(guò)程中動(dòng)量傳遞的規(guī)律。能量守恒方程能量守恒方程，描述了流體流動(dòng)過(guò)程中能量傳遞的規(guī)律。流體流動(dòng)的基本方程泵01泵是化工生產(chǎn)中常用的流體輸送機(jī)械，主要用于提高流體的壓力能。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)形式，泵可分為葉片式泵、容積式泵和其他類(lèi)型泵。壓縮機(jī)02壓縮機(jī)主要用于提高氣體的壓力能，輸送氣體或幫助氣體分離、液化等。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)形式，壓縮機(jī)可分為往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)等。輸送機(jī)械的選擇03選擇輸送機(jī)械時(shí)應(yīng)考慮流體性質(zhì)、流量、壓力、輸送距離、安裝條件以及經(jīng)濟(jì)性等因素。根據(jù)流體性質(zhì)和工藝要求選擇合適的輸送機(jī)械，可以有效地降低能耗和生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。輸送機(jī)械的種類(lèi)與特點(diǎn)04傳熱原理與設(shè)備傳熱的基本方式與原理輻射是電磁波傳遞能量的過(guò)程，不依賴(lài)介質(zhì)傳播。物體通過(guò)輻射散失熱量與其溫度的四次方成正比。輻射導(dǎo)熱是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子（如分子、原子或自由電子）在溫度梯度下的定向遷移，導(dǎo)致熱量傳遞。導(dǎo)熱系數(shù)是描述物質(zhì)導(dǎo)熱性能的參數(shù)。導(dǎo)熱對(duì)流是流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與固體表面之間的熱量傳遞。對(duì)流換熱受到流體流動(dòng)狀態(tài)、流速、流體物性、溫度和換熱表面的幾何形狀等因素的影響。對(duì)流換熱器換熱器是實(shí)現(xiàn)傳熱過(guò)程的常用設(shè)備，包括管式、板式、翅片式等多種類(lèi)型。不同類(lèi)型換熱器適用于不同的工藝條件和要求。熱管熱管是一種高效傳熱元件，利用液體在毛細(xì)管力作用下循環(huán)蒸發(fā)和冷凝實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。熱管具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。熱泵熱泵是一種利用少量高品位能源將大量低品位能源轉(zhuǎn)換為高品位能源的裝置，常用于冬季供暖和夏季制冷。傳熱設(shè)備的種類(lèi)與特點(diǎn)傳熱過(guò)程計(jì)算通過(guò)已知的工藝條件和參數(shù)，利用傳熱速率方程計(jì)算傳熱量、傳熱溫差等傳熱過(guò)程參數(shù)。傳熱過(guò)程優(yōu)化通過(guò)改變工藝條件或采用先進(jìn)的傳熱設(shè)備和技術(shù)，提高傳熱效率，降低能耗和成本。傳熱速率方程傳熱速率方程是描述傳熱過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)不同的傳熱方式建立相應(yīng)的方程。傳熱過(guò)程的計(jì)算與優(yōu)化05蒸餾原理與設(shè)備蒸餾的基本原理與分類(lèi)蒸餾原理蒸餾是一種通過(guò)加熱使液體混合物沸騰，使不同沸點(diǎn)的組分得以分離的單元操作。蒸餾分類(lèi)根據(jù)操作方式的不同，蒸餾可以分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾；根據(jù)分離原理的不同，蒸餾可以分為平衡蒸餾和萃取蒸餾。蒸餾塔冷凝器再沸器蒸餾塔是蒸餾操作的主要設(shè)備，其作用是提供足夠的分離空間，使液體混合物在塔內(nèi)得以充分分離。冷凝器的作用是將蒸汽冷凝成液體，回收輕組分或提高重組分的純度。再沸器的作用是為蒸餾塔提供熱源，使液體混合物沸騰。蒸餾設(shè)備的種類(lèi)與特點(diǎn)蒸餾過(guò)程的計(jì)算主要包括物料衡算、熱量衡算和設(shè)備尺寸計(jì)算。蒸餾過(guò)程的優(yōu)化主要包括操作參數(shù)優(yōu)化和設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高分離效果和降低能耗。蒸餾過(guò)程的計(jì)算與優(yōu)化蒸餾過(guò)程的優(yōu)化蒸餾過(guò)程的計(jì)算06吸收原理與設(shè)備吸收的基本原理吸收是溶質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的過(guò)程，通過(guò)溶質(zhì)在液相中的溶解和氣相與液相之間的濃度差來(lái)實(shí)現(xiàn)。吸收的分類(lèi)根據(jù)操作方式的不同，吸收可分為連續(xù)吸收和間歇吸收；根據(jù)溶質(zhì)性質(zhì)的不同，吸收可分為物理吸收和化學(xué)吸收。吸收的基本原理與分類(lèi)吸收塔吸收塔是實(shí)現(xiàn)吸收操作的主要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式多樣，常用的有填料塔、板式塔等。填料塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、阻力小等優(yōu)點(diǎn)，適用于氣體流量較小、液氣比較低的場(chǎng)合；板式塔則適用于處理氣體流量較大、液氣比較高的場(chǎng)合。噴淋塔噴淋塔是一種特殊的吸收塔，通過(guò)將液體分散成細(xì)小液滴，增加氣液接觸面積，提高傳質(zhì)效率。噴淋塔適用于處理氣體流量較大、溶質(zhì)在液相中溶解度較小的場(chǎng)合。鼓泡塔鼓泡塔通過(guò)氣泡的形式實(shí)現(xiàn)氣液接觸，具有較高的傳質(zhì)效率。鼓泡塔適用于處理氣體流量較大、溶質(zhì)在液相中溶解度較大的場(chǎng)合。吸收設(shè)備的種類(lèi)與特點(diǎn)VS吸收過(guò)程的計(jì)算主要包括物料衡算、能量衡算和傳質(zhì)速率方程的建立。通過(guò)這些計(jì)算，可以確定設(shè)備的工藝