化工原理课件绪论部分

1、讲讲 授授：刘刘 诗诗 丽丽TelTel：1860535753818605357538化化 工工 原原 理理（上（上 、下册）、下册）EmailEmail： 课课 程程 说说 明明 专业必修课程专业必修课程 理论课考核方式（理论课考核方式（平时平时30%+期末期末70%） 化工原理实验化工原理实验( (独立设课）独立设课） 考核方式（考核方式（平时平时50%+期末期末50%） 教 材n柴诚敬主编n普通高等教育“十五”国家级规划教材n化工原理n北京: 高等教育出版社n2005年6月（第一版）参 考 教 材 (1) 柴诚敬,张国亮. 化工流体流动与传热. 第二版 北京: 化学工业出版社, 2007

2、 (2) 夏清，陈常贵. 化工原理，上册. 天津: 天津大 学出版社, 2005 绪论 第一章 流体流动 第二章 流体输送机械 第三章 非均相混和物分离及固体流态化 第四章 液体搅拌 第五章 传热 第六章 蒸发 4 讲讲 授授 内内 容容 ( (上册）上册） 讲讲 授授 内内 容容 ( (下册）下册） 第七章 传质与分离过程概论第八章 气体吸收第九章 蒸馏第十章 液-液萃取和液-固浸取第十一章 固体物料的干燥第十二章 其他分离方法了解本课程的性质、内容了解本课程的性质、内容初步掌握化工过程计算的理论基础初步掌握化工过程计算的理论基础掌握国际单位制的构成、使用方法掌握国际单位制的构成、使用方法化

3、工过程计算的理论基础化工过程计算的理论基础国际单位制单位的使用国际单位制单位的使用教学目的：教学目的：重点难点：重点难点：第一章第一章 绪论绪论( (introduction)introduction)初步掌握单元操作的分类与特点初步掌握单元操作的分类与特点 了解工程学科的研究方法了解工程学科的研究方法第一章第一章 绪论绪论( (introduction)introduction)无机化学分析化学有机化学物理化学理论知识理论知识 实践实践？H2N2catalystNH3原料气中的杂质如何去除？原料气中的杂质如何去除？反应条件应如何控制？反应条件应如何控制？化工化工 原理原理化工原理化工原理是理

4、工科专业学生本科阶段所学的唯一一门与是理工科专业学生本科阶段所学的唯一一门与生产实际相联系的学科。生产实际相联系的学科。 基础理论基础理论生产实践生产实践化工原理化工原理化工化工化学工业化学工业(chemical industry)化学工程化学工程(chemical engineering science)化学工业化学工业：是通过各种化工生产过程生产各种化学产品的一种工业。如医药、钢铁、石油、造纸、纺织、农药、矿山。化学工程化学工程：是研究和探讨是研究和探讨化学工业生产过程化学工业生产过程中中共同性操作共同性操作的规律及其工程性质的问题，并应的规律及其工程性质的问题，并应用这些规律来解决化工生

5、产问题的科学。用这些规律来解决化工生产问题的科学。 化学工程的研究对象：化学工程的研究对象：化学工业生产过程化学工业生产过程_简称化工过程简称化工过程(chemical process)化工过程化工过程( (chemical process)chemical process)原料原料物理物理、化学化学变化变化符合要求的符合要求的产品产品化工过程化工过程化学反应过程化学反应过程是化工生产的核心核心，在，在反应器反应器中进行中进行物理变化过程：物理变化过程：干燥、蒸馏、流体输送等干燥、蒸馏、流体输送等尿素尿素(urea) 生产流程生产流程冷凝液氨二氧化碳泵压缩合合 成成分 解 分 离吸 收蒸 发分

6、 离冷凝减压干燥造粒尿素尿素NH2CONH2含氨凝液水蒸气冷却水 吸 收丙烯腈回收乙腈回收轻组分分离精 馏高沸物丙烯腈丙烯腈乙腈HCN丙烯氨空气流化床反应器流化床反应器丙烯腈丙烯腈(propylene cyanide)合成的流程合成的流程单元操作单元操作(chemical engineering unit operation)单元操作单元操作：在化工生产过程中，具有共同的物理变化，：在化工生产过程中，具有共同的物理变化，遵循共同的物理学定律，具有某种作用的基本操作。遵循共同的物理学定律，具有某种作用的基本操作。单元操作的特点：单元操作的特点：1 1、它们都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性

7、质。、它们都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质。2 2、都是化工生产过程中共有的操作，每个化工过程都是由、都是化工生产过程中共有的操作，每个化工过程都是由若干个单元操作适当地串联成的。若干个单元操作适当地串联成的。3 3、某个单元操作作用于不同的化工生产过程，其基本原理、某个单元操作作用于不同的化工生产过程，其基本原理都是相同的。都是相同的。单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。尿素尿素生产和生产和丙烯腈丙烯腈合成中的基本单元合成中的基本单元过程过程尿素生产尿素生产丙烯腈生产丙烯腈生产主导规律主导规律流体动力过程流体动力过程(动量传递过程动量传递过程)流体的输送流体的输送气体

8、的压缩气体的压缩气液的分离气液的分离系统的减压系统的减压流体的输送流体的输送催化剂的流化催化剂的流化流体静力学和动流体静力学和动力学规律力学规律热量传递过程热量传递过程蒸馏中的加热蒸馏中的加热蒸气的冷凝蒸气的冷凝蒸发蒸发流体间的换热流体间的换热加热加热冷凝冷凝传导、对流、辐传导、对流、辐射的传热规律射的传热规律质量传递过程质量传递过程精馏精馏(气液传质气液传质)干燥干燥(气液传质气液传质)精馏精馏(气液传质气液传质)吸收吸收(气液传质气液传质)解吸解吸(气液传质气液传质)相平衡和两相间相平衡和两相间扩散传质规律扩散传质规律化学反应过程化学反应过程尿素合成反应尿素合成反应丙烯腈合成反应丙烯腈合成

9、反应综合传递过程和综合传递过程和化学反应规律化学反应规律根据物理本质的不同，单元操作可归纳为三种不根据物理本质的不同，单元操作可归纳为三种不同的同的传递过程传递过程：质量传递质量传递(mass transfer)动量传递动量传递(momentum transfer)热量传递热量传递(heat transfer)单元操作单元操作简称简称“三传三传”所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这三种传递过程和它们的结合。三种传递过程现象中存在着类似的规律和内在的联系。传递过程是联系各单元操作的一条主线。本课程的内容本课程的内容(content)化工过程化工过程化工原理化工原理传递过程：传递

10、过程：“三传三传”化学反应工程化学反应工程反应器反应器理论：理论：“一反一反”化学反应工程化学反应工程(reactor engineering)是化学工程一个新的分支，是化学工程一个新的分支，它以热力学、动力学以及它以热力学、动力学以及“三传三传”原理为基础，研究工业规模化原理为基础，研究工业规模化学反应的规律，为反应器的设计和生产制造提供理论依据。学反应的规律，为反应器的设计和生产制造提供理论依据。 本课程只讨论本课程只讨论三传三传基本原理。基本原理。“三传一反三传一反”单元操作化学反应化学反应化工原理课程的研究方法1、实验研究方法（经验法）: 用量纲分析和相似论为指导，依靠试验来确定过程变

11、量之间的关系，通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。2、数学模型法（半经验半理论方法） 在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。 研究工程问题的方法是联系各单元操作的另一条主线。 化工过程计算的理论基础化工计算分为设计型计算操作型计算所用基本关系：质量守恒能量守恒平衡关系速率关系 1、质量守衡质量守衡(principle of mass conservation)对于某一个划定的范围（一个工厂、一个车间、一台设备等）：对于某一个划定的范围（一个工厂、一个车

12、间、一台设备等）：+累积量累积量溢流普通贮槽普通贮槽FV非定态流动非定态流动普通贮槽普通贮槽FV非定态流动非定态流动恒位槽恒位槽FV定态流动定态流动累积量累积量0物料衡算物料衡算(mass balance)输入的物料量（输入的物料量（F）=输出的物料量（输出的物料量（V）化工过程计算的理论基础2、能量守恒能量守恒(principle of energy conservation) 定态条件下：定态条件下： 输入的能量输出的能量输入的能量输出的能量有反应热效应的条件下：有反应热效应的条件下： 输入的能量输入的能量+反应放出能量输出的能量反应放出能量输出的能量+系统中累积能量系统中累积能量能量衡算

13、能量衡算(energy balance)对于某一个划定的范围对于某一个划定的范围 输入的能量输出的能量输入的能量输出的能量+累积量累积量3、物系的平衡关系物系的平衡关系包括包括：热平衡、相平衡、压力平衡、化学平衡等：热平衡、相平衡、压力平衡、化学平衡等作用作用：利用平衡关系，可以判断某个过程能否进行、进行：利用平衡关系，可以判断某个过程能否进行、进行 的方向如何、过程能够达到的极限。的方向如何、过程能够达到的极限。平衡状态的两种属性：属性：相对性和可变性相对性和可变性利用平衡的可变性使平衡向有利于生产的方向移动。4、过程速率过程速率：单位时间内过程的变化率，它决定设备的生：单位时间内过程的变化

14、率，它决定设备的生 产能力。产能力。 过程推动力（）过程推动力（）过程的速率（过程的速率（r） 过程阻力（过程阻力（R）推动力推动力是过程在某一瞬间物系的状态偏离平衡的程度，可以是过程在某一瞬间物系的状态偏离平衡的程度，可以是压力差、位差、温度差、浓度差等。是压力差、位差、温度差、浓度差等。NOTENOTE：在提高速率的同时不应降低物料的利用率，也不宜使在提高速率的同时不应降低物料的利用率，也不宜使设备投资过高。设备投资过高。国际单位制国际单位制(international unit system)1、国际单位制（国际单位制（SI）的组成的组成物理量名称物理量名称单位名称单位名称单位符号单位符

15、号基基本本单单位位辅助辅助单位单位长度长度质量质量时间时间电流强度电流强度热力学温度热力学温度发光强度发光强度物质的量物质的量平面角平面角立体角立体角米米(meter)千克千克(kilogram)秒秒(second)安安培培(ampere)开开尔文尔文(kelvin)坎坎德拉德拉(candela)摩摩尔尔(mole)弧度弧度(radian)球面度球面度(spherical)mkgsAKcdmolradsr（2）国际单位制词头：）国际单位制词头：m（10-3）、）、k（103）等等（1）国际单位制单位：）国际单位制单位：7个基本单位、个基本单位、 2个辅助单位、导出单位个辅助单位、导出单位2、国际单位制单位的使用国际单位制单位的使用国际单位制国际单位制(international unit system)（1）所有的国际单位制单位的符号都用罗马字正体书写；）所有的国际单位制单位的符号都用罗马字正体书写；（2）国际单位制单位的符号，除来源于人名的专有名称（如）国际单位制单位的符号，除来源于人名的专有名称（如J、 W、