天津大学化工原理第1讲-绪论概要课件

面向专业：化工与制药类

主讲教师：胡建明

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邵阳学院生化系《化工原理》面向专业：化工与制药类

主讲教师：胡建明

联系方第1讲绪论教学内容：（1）课程简介：介绍《化工原理》课程的性质、地位、教学目的与要求及主要教学内容。（2）化工过程与单元操作。（3）单位制度与单位换算。教学重点：单元操作的概念，单位制度及单位换算。教学难点：单位换算。第1讲绪论教学内容：1、《化工原理》课程简介(1).地位、性质：

《化工原理》是化学工程类专业的一门重要的专业技术基础课程，以高等数学、物理化学、工程制图等课程为基础，并为后期专业课（如分离工程、反应工程、化工工艺学等）的学习和今后的工作打下坚实的基础。(2).目的和任务：

《化工原理》是以单元操作为主线，研究单元操作的基本原理、所用典型设备的结构、设备工艺尺寸的设计计算或选型。①掌握单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点方法；能对工业单元操作进行调节并优化；对工业装置进行工艺计算、对主要设备进行设计与选型；②学会以经济核算为杠杆，增加解决工程实际问题的能力。1、《化工原理》课程简介(1).地位、性质：(1).化工生产过程---对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质上也发生变化，成为合乎要求的产品。2、

化工原理研究的对象（化工生产过程单元操作）各种前处理原料化学加工各种后处理产品、中间产品物理变化过程目的：除去杂质，达到必要的纯度、温度和压力化学变化过程(反应过程)：通过化学反应生成新的物质分离过程（物理变化过程）：过滤、精馏、吸收、干燥等(1).化工生产过程---对原料进行大规模的加工处理，例：nC2H4

［C2H4］n例：nC2H4［C2H4］n(2).单元操作分析：各种化工过程差别很大，步骤繁简不一，但寻找其共性，则可归纳为两大类：A：以化学反应为主的步骤，多在反应器中进行，如：管式反应器、反应釜、合成塔等。B：以物理变化为主的步骤→单元操作(unitoperation)

定义：化工生产过程中的物理加工过程称为单元操作。----即为化工原理(PrinciplesofChemicalEngineering)所要研究的对象与内容。(2).单元操作分析：各种化工过程差别很大，步骤繁简不一，(3).单元操作的特点①他们都是物理性操作，故只改变物质的状态和物理性质，不改变化学性质。②他们都是化工生产中共有的操作，但不同的化工过程所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异。③某单元操作用于不同的化工过程，其原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的。☆常见单元操作有：流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、传热、蒸发、吸收、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等。(3).单元操作的特点①他们都是物理性操作，故只改变物质(4)．单元操作的分类1）按单元操作的目的分类①物料的增压、减压和输送；②物料的混合或分散；③物料的加热或冷却；④混合物（均相混合物、非均相混合物）的分离。2）根据单元操作所遵循的基本规律分类①

遵循流体动力学基本规律的动量传递过程(momentumtransferprocess)。

以流体力学为基础，研究流体流动及流体和与之接触的固

体壁面间发生相对运动时的基本规律。典型的单元操作有：

流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化等。(4)．单元操作的分类1）按单元操作的目的分类②遵循传热基本规律的

热量传递过程(heattransferprocess)。

以热量传递理论为基础，研究传热的基本规律。典型的单元操作有：加热、冷却、冷凝、蒸发等。(4)．单元操作的分类③遵循传质基本规律的

质量传递过程(masstransferprocess)。

以质量传递理论为基础，研究物质通过相界面发生迁移过程的基本规律。典型的单元操作有：蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等。②遵循传热基本规律的

热量传递过程(he3、研究方法：“两条主线”（1）统一的研究对象——传递过程动量传递过程（单相或多相流动）；热量传递过程（简称）传热）；质量传递过程（简称传质）。传递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的一条主线。“三传”

+“一反”构成各种化工工艺制造过程。（2）研究工程问题的方法每个单元操作都是在特定的设备中完成的，设备复杂的几何形状和多变的物性及各种不确定因素的干扰，不可能对实际过程进行准确的数学描述。由此产生了两种基本的研究方法：实验研究方法------实验法或经验法数学模型法------半理论半经验的方法3、研究方法：“两条主线”（1）统一的研究对象——传递过程4．学习本课程的总体要求（1）能理论联系实际用工程和经济观点解决化工单元操作中的各类问题。（2）会筛选出合理的单元操作，完成给定的生产任务。（3）在设备设计工作中会寻求和应用所需的数据或公式。（4）能管理和调试运转的设备，遇到故障时通过分析能找出原因并及时排除故障。（5）具有独立进行科学研究和强化设备的能力。（6）初步具有开发新设备和新的单元操作能力。注意：①要理论联系实际；②过程原理与设备并重；③掌握研究解决问题的方法。4．学习本课程的总体要求（1）能理论联系实际用工程和经济观点5、单位制度（无单位的数字毫无意义）(1)．单位制度单位制：基本单位与导出单位的总和。基本单位：在每一种单位制中，选择几个独立的物理量，规定其单位，称为基本量。基本量的单位称为基本单位。导出单位：通过基本单位而导出的单位称为导出单位。①物理单位制（cgs）：cm、g、s②国际单位制（SI）：m、kg、s、K、mol、cd、A③工程单位制：m、kgf（公斤力）※注意：①②属绝对单位制系统——以质量为基本单位③属重力单位制系统——以力为基本单位5、单位制度（无单位的数字毫无意义）(1)．单位制度A、基本单位7个。其中：力学范畴—m、kg、s；热力学范畴—K；化学和分子物理学范畴—mol；光学范畴—cd（坎德拉，简称“坎”，表示发光强度）；电学范畴—A。B、常用的导出单位：

Pa·s（粘度）、Pa（N/m2）（压强）、m/s（速度）

J(N·m)（能量）（热、功）、W（J/s）（功率）等。C、常用冠词表示倍数或分数：M（106、兆）、K（103、千）、h（102、百）、da（101、十）、d（10-1、分）、c（10-2、厘）、m（10-3、毫）、μ（10-6、微）、n（10-9、纳）。SI制：A、基本单位7个。其中：力学范畴—m、kg、s；热力学范畴—6、单位换算(1).单位制度的正确运用①统一单位制度：数据+单位计算。理论公式—根据物理规律建立的物理量方程。②规定单位：数据计算经验公式—根据实验结果整理建立的。(2).单位换算方法①根据换算因数换算：适用于简单物理量的换算。②单位逐个换算：将复杂的单位分解成简单的单位逐个换算。适用于导出单位。6、单位换算(1).单位制度的正确运用

例0-1：从已有资料中查出常温下苯的导热系数λ为0.0919BTU/（ft·h·℉），试从基本单位开始，将苯的导热系数单位换算成W/(m·℃)。

解：单位换算时，一般先从附录二查出原单位与要换算的新单位间的关系，即单位换算因子。由附录二查出：

1m=3.2808ft，1J=9.486×10-4BTU，1℃=1.8℉，1h=3600S，则：例0-1：从已有资料中查出常温下苯的导热系例0-2：管壁对周围空气的对流传热系数经验公式为：式中——管壁对周围空气的对流传热系数BTU/（h·ft2·℉），

G——空气的质量速度，lb/(ft2.h);D——管子外径，ft。试对上式进行换算，将单位改为国际制单位。解：查附录得：1kg=2.20462lb,1ft=0.3048m,1h=3600S,1BTU=1.055×103J,1℃=1.8℉(1)质量速度G的换算例0-2：管壁对周围空气的对流传热系数经验公式为：式中(2)外径D的换算(3)对流传热系数α的换算将（1）（2）（3）代入：(2)外径D的换算(3)对流传热系数α的换算将（1）

课堂练习1

一标准大气压(1atm)的压强等于1.033kgf/cm2，将其换算成SI制单位。解：1kgf=9.81N，1cm=0.01m，则：课堂练习1一标准大气压(1atm)

课堂练习2

已知某一传热过程的传热系数为0.05cal/(cm2.s.℃)，试将其换算成国际制单位W/（m2·K）。解：1cal=4.18J，1cm=0.01m，1℃=1K（