化工热力学 绪论

化工热力学

ChemicalEngineeringThermodynamics黄一磊材料学院

1化学工程师的收入在今天的美国，最受企业欢迎的是哪个专业的毕业生？

2004年美国收入排行榜第一名：电脑工程师：5.3万美元第二名：化学工程师：5.2万美元第三名：电机工程（EE）：5.1万美元第四名：机械工程：5.0万美元第五名:电脑科学：4.9万美元第六名:工业／制造工程：4.8万美元……倒数第二名：小学教师课程毕业生：2.7万美元最后一名：心理学专业毕业生：2.5万美元2化学工程师

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首席执政官CEO很多化学工程师进入企业高端管理层曾担任或现担任CEO职务3M,DuPont,GeneralElectric,UnionCarbide,DowChemical,Exxon,BASF,GulfOil,Texaco,andB.P.Goodrich…国家领导人

？3早期化学工程的主要目标就是使化学家实验室做出来的化学反应商品化！化学工程是以化学、物理、生物、数学的基本原理作为基础，研究化学工业和相关工业中的物质转化、物质形态和物质组成的一门工程科学

10项顶尖成果（1983年，AIChE）1.合成橡胶:1983年，220亿磅/年。二战期间，及时解救了天然橡胶匮乏的困境2.抗生素：1918年流感夺走了全世界2000万人的生命。化学工程使青霉素的年产量高达百万磅3.聚合物：塑料在很多应用场合能取代木头、金属和玻璃化学工程能做什么？4化学工程能做什么？4.合成纤维

5.低温空气生成O2和N26.核同位素的分离7.原油的催化裂解：制备高辛烷值燃料的能力在英国战役和二次世界大战中是一决定性因素8.污染的控制9.肥料尤其是合成氨：新肥料改进了农业的生产力并帮助养活了全世界10.生物医学工程5化工热力学和其它化学工程分支学科间的关系第一级：物性常数和热力学性质计算第二级：平衡计算第三级：“三传一反”第四级：设备设计第五级：流程配置第六级：过程发展吸收系统模拟反应系统模拟精馏系统模拟化工模拟系统吸收塔计算反应器计算精馏塔计算换热器计算设备模拟化反应速度计算传质计算流体力学计算传热计算三传和反应工程学相平衡计算反应平衡计算热平衡计算物料平衡计算露点泡点计算化工热力学全流程的最佳化设计和控制物性学和热力学表面张力计算导热系数计算密度计算焓的计算粘度计算6关于化工热力学课程化工热力学是化学工程专业最重要的课程之一。是国内外化学工程专业本科生（化工热力学I）和研究生（化工热力学II）必修课程。是一门训练逻辑思维和演绎能力的课程。是一门培养节约能源、合理利用能源观点的课程。学时24。7化工热力学课程内容第一章绪论（2学时）第二章纯流体的热力学性质（4学时）第三章混合物的热力学性质（6学时）

第四章相平衡和化学反应平衡（5学时）

第五章化工过程热力学分析（2学时）

第六章能量转换过程及其热力学计算（5学时）8第一章

绪论9本章贱内容一、编化工欲热力威学的碰定义剪和用楚途二、窑化工腐热力冠学研善究内警容三、企化工列热力崖学的听特点四、模为何升学和梁如何鹿学好汗化工横热力刘学五、晋本课园程的织内容10一、浴化紫工热匙力学冈的定停义和血用途1、化工调热力勉学的塌定义A、续热力除学（坏Th宗er涝mo杆-d敌yn级am筝ic够s多）B、抢化学庆热力诱学（皇C绸he狐mi妙ca控l柳Th丑er妨mo升dy翅na得mi锈cs酱）C、亿工程热热力持学（呈En批gi棵ne童er旨in赶g狐Th殃er怪mo唉dy览na撑mi焰cs结）D、佛化工识热力饼学（痰C弟he久mi季ca友l追En糟gi左ne鹅er勉in煮g劣Th想er弱mo增dy未na蚕mi皂cs检）11一、抓化程工热晶力学肌的定纤义和颂用途1、化工前热力醒学的帖定义A、射热力锯学（紧Th分er要mo物-d侍yn未am喘ic晶s）——觉讨父论热殃与功雀转化娱规律语的科乒学。远古腥“钻筹木取先火”焰——甚机械漫能转辫换为财内能旅。12愧世纪绪“火哭药燃岩烧加址速箭桶支的栏飞行哲”19由世纪健“蒸那汽机洞”—留—热孟转换税为功局。12B、化学冬热力煤学（泊C阀he录mi伪ca窄l隙Th更er凑mo渠dy竞na包mi档cs熊）—应用夹热力善学来携处理杆热化挽学、翻相平违衡和梢化学怨平衡鄙等化俭学领奴域中谜的问绣题，潮则形始成化讨学热鹅力学舟（是钻物理哭化学苗的一悉部分抓）。例如效：如深何利班用热悼力学窄的原韵理能淘计算烛出在帝何种固温度摔和压输力条假件下荷，由购氮和馒氢能闲合成连氨？喂这在系化肥榴工业注上有流重要透影响侵。13C、工程塑热力膛学（En沿gi章ne伶er将in知g省Th题er赞mo滥dy凯na锯mi体cs蛛）——将热徐力学府的基削本理秃论应返用于饮工程犯技术促领域痒，则嗓为工允程热榆力学胳。主要悄研究热能梦与机克械能之间逐转换弃规律遭以及俩在冬工总程中趴的应略用。特点库：制冷充、动孙力介质迷相对吃简单约：水姐蒸气枝、氨害、氟希里昂14D、化工唇热力朵学（挤C反he吴mi肆ca叮l史En处gi摔ne云er沉in岗g卧Th换er冈mo住dy吧na电mi调cs俱）炒——集化覆学热仅力学守和工召程热刃力学开之大灯成的逗学科任务抛是从去热力虾学第宣一、首第二幼定律影出发截，研增究化工块过程中各停种能锹量的铲相互房诚转化跑和有醋效利野用，月研究疤各种耕物理驾和化哑学变登化过土程中剑达到平衡的理狐论极踢限、粪条件伸和状对态。它是覆化学访工程荒学的乏一个勒重要庄组成联部分戒，是掘化工占过程莲开发德、设歌计和驼生产馋的重咬要理迷论基础。15经典移热力尊学无论嗽是工程尽热力戏学还是化学荷热力币学还是化工侄热力勉学，它们恰均是经典左热力进学，遵循经典盲热力贸学的三肠大定跟律（热力耻学第找一、仇第二绘、第毅三定恶律），不同钩之处胆是由坛于热把力学释应用仗的具体巷对象絮不同，决明定了善各种袍热力瘦学解躁决问肾题的萝方法魔有各蛮自的佛特点蛙。16一、摸化颗工热蒙力学渔的定池义和会用途2、延化工苹热力临学的世用途①对于言新工竟艺、案新方附法，歼用热弦力学催事先结判断内它的聋可行出性。（可访行性给分析大）石墨略——垫——乒>金刊刚石境？N2+呢H2——界——胀>葡NH3？H2O瓶——贩——甘>蚁H2+O2？常温趋、常桂压常温月、常征压常温纵、常宣压判据煤？17②多元斩相平宅衡数救据是设宁计、划生产山操作仆和产忙品质泛量控效制必邮不可萍少的序，尤京其是第产品香众多读、分做离要浇求高奥的石威油化纠工更膨是如柴此。产品手分离俯：设离备投曲资5塑0~帐90在%；慎能量西60微~9均0%挤。精馏颤塔的款设计18③建立化工拨热力钳学模疼型，用车最易损测得桨的数演据（间P、晓V、市T、弓X）挽推算滑难测达数据双（H剥，S嫁，G录）；武用少堡量实熟验数熊据加小模型旗，得龄到过邪程开鹿发中魔大量巾有用寻数据范。多、砌快、秃好、碧省！世界升上有兔105无机粒物，事6x译106有机糟物，网只有果10拜0种歼纯物也质的胞热力丛学数渐据研储究比膜较透怜彻。混合抓物的堵种类允更多尺，更劳有用多，但盒非常曾难测约。尤其齿是极穿性物律质、批聚合蜡物体着系、唐电解给质溶猪液、盾生物恰体系址。在高蔑压、佩低温完下的盛物性豪数据渔更是办当务否之急偶。实验滋费时彼、费粥力。19二、饰化工星热力躁学的塘研究呼内容测量贤、关椒联与往推算嫂不同耗条件躁下物壶质的劫平衡纺性质过程议能量撞分析相平棒衡关迁系的袍描述剂和计谱算动力装与制锈冷过竖程原状理及添效率山提高化工泪工艺豆设计宾中热复力学研性质宰的计睛算20三、坚化工幼热力录学的都特点热力抱学研神究方碍法宏观巩研究辈方法封微汇观研污究方虾法经典连热力屡学分子驻热力裁学21三、缩慧化工框热力关学的逼特点1、摧经典圣热力万学的特点汁1研究发大量剪分子税中发润生的平均阀变化并总泽结出得具有岂普遍走性的热力烛学基乒本定怖律它建核筑在娇热力巡寿学的评三个革基本俊定律围之上蔬，运亡用数喝学方倾法，辽得到岔宏观坑性质阿之间烛的依施赖关跌系经典争热力国学局忍限性羊之一疯：不能钓定量宽预测短物质涛的宏荐观性杂质不能栏解释播微观汉本质驳及其斧产生做某种咬现象播的内水部原辨因。22三、甘化工故热力骄学的碍特点2、鸦经典缝热力选学的特点甚2：不研腿究物单质的摄结构不考爬虑过帐程的缴细节只关质心平允衡问膝题（倒只关叔心体屿系的悠初态老和终陵态）料；不队关心喉如何夫到达拾平衡宝。经典爷热力悦学局厌限性纹之二缸：只能宣解决辨极限叫问题孕，不枝能解乞决速缸率问懒题经典利热力盟学能逐够给区出的眯是必购要条赢件而叫不是祖充分喇条件阻。但由咱热力货学分生析可活以排驰除不么能发俭生反秒应的款条件唐，因商而节树省了碎大量亭的时蛇间和叛精力万。23三、毛化工跪热力前学的艘特点3、叼分子忙热力新学的特点建立搞在大量忙粒子增群的及统计勾性质仇的基桌础上从物染质的微观列结构底观察惩与分着析问全题，预配测与绿解释菠平衡穴情况株下物向质的尽宏观仿性质从分君子间委的相富互作绪用出陷发，南建立神宏观吉性质起与微扫观性紫质24四、迟为何睡学和由如何边学好宵化工碌热力弟学1、为何扇要学嗓化工配热力湖学？答：鲁解决泪化学尝产品四的制摊备中狡存在额两类酱问题蜜。1）桃反应老问题反应物A+反应物B产物

C或D或E？在给倘定条漫件下右，A和B作用溪，能否得到C？或D？或E？或它解们的富全部乳？如果制备爸产品C，什么火是其最优鞠条件（如础压力秤、温订度等瓦）？丈产率祖多少忘？1、可行云性分坦析2、姿化学给反应岁平衡25怎样绕分离唐，才诞能得刚到纯解物质C？2）谋分离峰问题含A、B、C、D、E的混合物

纯C

D和E

A和B所需产品进一步参加反应副产品4、健能量准有效迅利用3、笑相平晋衡问挨题26四、贸为何降学和京如何赞学好绝化工船热力术学2、如何码学好克化工缎热力口学？1）涉掌握清化工释热力价学处胃理问虏题方什法之特点从局部的实感验数跪据加半英经验斑模型推算萍系统完整的信灵息从常温六常压的物乐性数仇据来重推算苛刻日条件下的愤性质纯物逼质性衡质的松推算：从容易获得木的物纷性数洗据（P、侨V、样T、愧X）来推及算较难贺测定的数阀据（H，德S，咏G）混合讯物性启质的轧推算跪：从纯物驰质的信朵息利皱用混万合规摄则求淋取混合私物的信报息以理想朗态为茂标准广态加上校正来处衰理真枝实状芳态的款方法27四、摄为何搅学和行如何案学好救化工粪热力戴学2）黎注意扇准确仙理解康热力照学概绵念概念孔抽象规则纲严格咬文阵嚼字混合船物的滚逸度父系数纯组棉分i的逸葱度系雹数混合值物中首组分i的逸竿度系集数283）扑注意功单位见换算能量脊：J，C阵al慨，c苹m3.a券tm御，c拥m3.b间ar压力忆：k垄g/笑m2（工墙程压默力）莲，a悄tm死，m掩mH育g，ba选r，然P汇a，阀MP尺a温度蹈：K，℃，oF，4）鞋循序罗渐进四、宇为何谣学和这如何蚊学好放化工脾热力捏学293、如教材增与习元题：教材景：董新违法编旗，化巧工热午力学锅，化习学工梯业出骡版社绸，2舍00逆8习题寇:陈钟灰秀,而顾飞跃燕编徐，化鲜工热骂力学望例题绞与习恋题，筝化学戚工业博出版律社，庸19筒984、碧参考握书1）举陈新脂志等乞，化权工热稍力学枣，化鞋学工判业出绕版社躺，2举00什12）局陈新昨志，斯化工尿热力财学习心题精共解爷，科旦学出虎版鹅，2暂00机33）技郑丹辱星，塑化工汉热力腥学教羊程，炕中国贵石化弟出版膝