化工原理上册天津大学柴诚敬绪论课件

《化工原理》（上册）1教材柴诚敬主编普通高等教育“十五”国家级规划教材化工原理（上册）北京:高等教育出版社2005年6月（第一版）2

(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)夏清，陈常贵.化工原理，上册.天津:天津大

学出版社,2005(3)W.L.McCabe,J.C.Smith.UnitOperationsof

ChemicalEngineering,6thed.NewYork:

McGraw.HillInc.,2001参考教材30.1化工原理课程的内容和特点

绪论5化学工业和化学工程化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学的方法加工成具有规定质量的物质的工业。化学工程是一门工程技术学科，它研究化工产品生产过程的基本规律，并运用这些规律解决化工生产中的问题。化学工业是一个包含多个行业的工业部门。化学工业包括石油炼制和裂解、煤焦化及煤焦油工业、基本有机合成工业、高分子合成、氯碱、制酸、化肥、以及精细化学工业等。产品归纳起来可分为25类化工产品根据技术密集高低、附加值利润大小、品种类型、产量多少、更新速度快慢以及应用范围不同又可分为两大类。一类是通用化学品，另一类是精细化学品6化工产品种类繁多，制取的化工原料却有限。可分为无机和有机原料两大类。无机原料主要有空气水和化学矿物；有机主要是煤、石油、天然气和生物质等。原料选择原则1、考虑原料品位能否满足生产要求，来源是否充足稳定可靠。2、分析原料的经济性。要对原料路线和工艺路线的技术经济指标权衡。3、从综合利用原料资源考察原料使用合理性。在遵守国家有关资源保护的法令和条例，兼顾联合审查、发产品回收及三废处理等方面尽可能提高原料利用率发挥原料单位相互力所能创造的经济效益。7化学工程的发展化学工程发展的四个阶段9化学工业领域的地位10化工原理课程内容化工生产过程化学反应单元操作反应工程化工原理三传一反11二、单元操作的分类和特点1、流体动力过程：流体输送、沉降、过滤、搅拌2、传热过程：换热、蒸发3、传质过程：蒸馏、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、离子交换、膜分离4、热质同时传递过程：增减湿、结晶、干燥分类13化工原理是一门实践性很强的工程学科。单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。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。二、单元操作的分类和特点特点14包括流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化等以流体力学为基础以热量传递理论为基础包括加热、冷却、蒸发等以质量传递理论为基础包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等化工生产中，主要的单元操作可以归纳为三类：分离过程将混合物分离152、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。

三、化工原理课程的研究方法17四．化工过程计算的理论基础设计型计算操作型计算质量守恒能量守恒平衡关系速率关系

所用基本关系：化工计算分为18五．本课程的学习要求学习中，应注意以下几个方面能力的培养：(1)单元操作和设备选择的能力工程设计能力操作和调节生产过程的能力过程开发或科学研究能力实验能力19一． 单位和单位制度1、基本单位和导出单位基本单位导出单位质量、长度、时间和温度速度、密度、加速度2、绝对单位制和重力单位制绝对单位制重力单位制长度、质量、时间长度、时间和力213、国际单位制（SI制）根据1960年10月国际计量大会通过的一种单位制。4、《中华人民共和国法定计量单位》在SI制基础上制定的。一． 单位和单位制度22国际单位制国际单位制的构成

国际单位制及其国际简称SI是在第11届国际计量大会（1960）上通过的，包括SI单位和SI单位的倍数单位。SI单位是国际单位制中由基本单位和导出单位构成一贯单位制的那些单位。除质量外，均不带SI词头（质量的SI单位为千克）。SI单位的倍数单位包括SI单位的十进倍数单位和分数单位。233.5米制厘米克秒（CGS）制：物理制长度(cm),质量(g),时间(s),温度(℃),绝对温标(K)绝对单位制(absolutesystemofunits)：以长度、质量及时间为基本单位。工程单位制(engineeringsystemofunits)：以长度、力及时间为基本单位米千克秒（MKS）制:SI长度(m),质量(kg),时间(s)

绝对单位制25米制工程制:

长度(m),力(kgf),时间(s)为基本单位，质量成为导出单位。千克力：1千克质量的物体于真空中所受的重力。（g=9.81m/s2）

1kgf=1kg×9.81m/s2=9.81kg.m/s2=9.81N质量工程单位：一物体在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，该物体的质量为1质量工程单位（kgf.s2/m）

1质量工程单位=1质量工程单位的数值相当于SI质量的9.81倍26二、单位换算单位换算的原则：属于不同因次的单位，不能进行加减乘除等数学运算，相同因次而不同单位要运算时，须先将其转换成相同的单位，才能进行加加减乘除等数学运算。单位换算的方法（连接单位法）

1.先查出同一因次不同单位制的换算系数，写成比例形式。

2.将需要换算的量和单位根据其间的关系写成数字附带单位连乘、连除的式子，再进行运算29二、单位换算1、物理量的换算基本物理量中为1m＝物理单位制中100cm＝英制3.2808ft2、经验公式（或数字公式）的单位换算（a）物理方程（b）经验方程换算方法见例0－2。301.物料衡算

依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即输入量－输出量＝累积量

对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即稳定操作状态时，过程中不应有物料的积累。则物料衡算关系为输入量＝输出量用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量。三、几个基本概念311、画出流程示意图，标出物料流向与流量、组成等；2、用虚线划出衡算范围；3、定出衡算基准；4、列出衡算式并求解。物料衡算可按下列步骤进行：322.能量衡算在化工生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济指标，它是衡量工艺过程、设备设计、操作制度是否先进合理的主要指标之一。能量衡算的基础是物料衡算，只有在进行完备的物料衡算后才能作出能量衡算。能量衡算依据于能量守恒定律：输入的能量=输出的能量+积累的能量33本课程中所用到的能量主要是机械能和热能。能量衡算的依据是能量守恒定律。机械能衡算将在第一章流体流动中说明；热量衡算也将在传热、蒸馏、干燥等章中结合具体单元操作有详细说明。热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。343平衡关系平衡是在一定条件下物系变化可能达到的极限。通过平衡关系可以判断过程能否进行，及进行的方向和能达到的程度。平衡关系对于分析化工生产过程具有重要的意义。354过程速率化工原理中涉及传热速率和传质速率，称为过程速率。过程速率的大小，直接影响设备的尺寸大小，生产能力及经济效益等。过程速率是过程推动力和过程阻力的比值365.经济核算

(Economicalaccounting)为生产定量的某种产品所需