化工原理第五章讲稿

化工原理第五章讲稿目录CONTENCT化工原理概述化工过程与设备流体流动与输送机械传热原理与设备蒸馏原理与设备吸收原理与设备01化工原理概述定义重要性化工原理的定义与重要性化工原理是一门研究化学工业中物质变化过程和基本原理的学科，主要涉及化学反应工程、分离工程、传递过程等。化工原理是化学工程学科的核心课程，对于理解化工生产过程、优化工艺参数、提高生产效率和产品质量具有重要意义。80%80%100%化工原理的基本概念化工生产过程中常见的物理操作，如流体输送、加热、冷却、压缩、分离等。描述反应物和产物之间相互转化的关系，如化学平衡、相平衡、热力学平衡等。物质和能量的传递现象，包括热力学、流体动力学和传质过程等。单元操作平衡关系传递过程01020304石油化工精细化工环境工程能源化工化工原理的应用领域涉及工业废气、废水和固废的处理和资源化利用，如烟气脱硫脱硝、污水处理等。涉及高附加值化学品、功能性材料和生物制品的生产，如制药、染料、农药等。涉及石油、天然气的加工和利用，如炼油、石化等。涉及化石燃料和新能源的开发利用，如煤化工、天然气化工、生物质能源转化等。02化工过程与设备化工过程的分类与特点根据不同的标准，化工过程可以分为多种类型，如按操作方式可分为间歇式和连续式过程；按物料状态可分为气相、液相和固相过程；按能量关系可分为热力学过程和动力学过程等。化工过程的分类化工过程通常涉及到物质的化学变化和物理变化，具有复杂性、多样性和工程性等特点。在化工过程中，物质之间相互作用，能量不断转化，需要精确控制反应条件和工艺参数。化工过程的特点化工设备是实现化工过程的重要工具，根据用途可分为反应设备、分离设备、换热设备、储罐和输送设备等。不同种类的设备具有不同的结构和功能，适用于不同的化工过程。化工设备的种类反应设备是实现化学反应的场所，具有提供反应物混合、反应条件控制等功能；分离设备用于将混合物分离成不同的组分，如蒸馏塔、萃取塔等；换热设备用于实现热量传递，控制反应温度；储罐用于储存原料、中间产物和产品；输送设备用于物料的输送，如泵和压缩机等。化工设备的功能化工设备的种类与功能在选择化工设备时，需要考虑设备的适用性、可靠性和经济性等因素。根据工艺要求和物料特性选择合适的设备类型，同时要考虑设备的材质、结构和制造工艺等因素。化工设备的选择在使用化工设备时，需要遵循操作规程和维护保养要求。正确操作设备可以保证生产的安全和稳定，合理维护保养可以延长设备使用寿命。同时，要注意设备的异常情况，及时发现和处理问题，防止事故发生。化工设备的使用化工设备的选择与使用03流体流动与输送机械密度和重度粘度压缩性和膨胀性流体的性质与分类粘度是描述流体内部摩擦力大小的物理量，对于牛顿型流体，粘度只与温度和压力有关。流体的压缩性和膨胀性描述了流体在压力或温度变化时体积变化的性质。流体的密度和重度是描述流体质量与空间关系的基本物理量。密度是单位体积流体的质量，重度是单位体积流体的重量。质量守恒方程质量守恒方程，也称为连续性方程，描述了流体流动过程中质量不损失的性质。动量守恒方程动量守恒方程，也称为Navier-Stokes方程，描述了流体流动过程中动量传递的规律。能量守恒方程能量守恒方程，描述了流体流动过程中能量传递的规律。流体流动的基本方程泵01泵是化工生产中常用的流体输送机械，主要用于提高流体的压力能。根据工作原理和结构形式，泵可分为叶片式泵、容积式泵和其他类型泵。压缩机02压缩机主要用于提高气体的压力能，输送气体或帮助气体分离、液化等。根据工作原理和结构形式，压缩机可分为往复式压缩机、离心式压缩机和旋转式压缩机等。输送机械的选择03选择输送机械时应考虑流体性质、流量、压力、输送距离、安装条件以及经济性等因素。根据流体性质和工艺要求选择合适的输送机械，可以有效地降低能耗和生产成本，提高生产效率。输送机械的种类与特点04传热原理与设备传热的基本方式与原理辐射是电磁波传递能量的过程，不依赖介质传播。物体通过辐射散失热量与其温度的四次方成正比。辐射导热是物质内部微观粒子（如分子、原子或自由电子）在温度梯度下的定向迁移，导致热量传递。导热系数是描述物质导热性能的参数。导热对流是流体在运动过程中与固体表面之间的热量传递。对流换热受到流体流动状态、流速、流体物性、温度和换热表面的几何形状等因素的影响。对流换热器换热器是实现传热过程的常用设备，包括管式、板式、翅片式等多种类型。不同类型换热器适用于不同的工艺条件和要求。热管热管是一种高效传热元件，利用液体在毛细管力作用下循环蒸发和冷凝实现热量传递。热管具有传热效率高、结构紧凑、可靠性高等优点。热泵热泵是一种利用少量高品位能源将大量低品位能源转换为高品位能源的装置，常用于冬季供暖和夏季制冷。传热设备的种类与特点传热过程计算通过已知的工艺条件和参数，利用传热速率方程计算传热量、传热温差等传热过程参数。传热过程优化通过改变工艺条件或采用先进的传热设备和技术，提高传热效率，降低能耗和成本。传热速率方程传热速率方程是描述传热过程的数学模型，根据不同的传热方式建立相应的方程。传热过程的计算与优化05蒸馏原理与设备蒸馏的基本原理与分类蒸馏原理蒸馏是一种通过加热使液体混合物沸腾，使不同沸点的组分得以分离的单元操作。蒸馏分类根据操作方式的不同，蒸馏可以分为间歇蒸馏和连续蒸馏；根据分离原理的不同，蒸馏可以分为平衡蒸馏和萃取蒸馏。蒸馏塔冷凝器再沸器蒸馏塔是蒸馏操作的主要设备，其作用是提供足够的分离空间，使液体混合物在塔内得以充分分离。冷凝器的作用是将蒸汽冷凝成液体，回收轻组分或提高重组分的纯度。再沸器的作用是为蒸馏塔提供热源，使液体混合物沸腾。蒸馏设备的种类与特点蒸馏过程的计算主要包括物料衡算、热量衡算和设备尺寸计算。蒸馏过程的优化主要包括操作参数优化和设备结构优化，以提高分离效果和降低能耗。蒸馏过程的计算与优化蒸馏过程的优化蒸馏过程的计算06吸收原理与设备吸收的基本原理吸收是溶质从气相转移到液相的过程，通过溶质在液相中的溶解和气相与液相之间的浓度差来实现。吸收的分类根据操作方式的不同，吸收可分为连续吸收和间歇吸收；根据溶质性质的不同，吸收可分为物理吸收和化学吸收。吸收的基本原理与分类吸收塔吸收塔是实现吸收操作的主要设备，其结构形式多样，常用的有填料塔、板式塔等。填料塔具有结构简单、操作方便、阻力小等优点，适用于气体流量较小、液气比较低的场合；板式塔则适用于处理气体流量较大、液气比较高的场合。喷淋塔喷淋塔是一种特殊的吸收塔，通过将液体分散成细小液滴，增加气液接触面积，提高传质效率。喷淋塔适用于处理气体流量较大、溶质在液相中溶解度较小的场合。鼓泡塔鼓泡塔通过气泡的形式实现气液接触，具有较高的传质效率。鼓泡塔适用于处理气体流量较大、溶质在液相中溶解度较大的场合。吸收设备的种类与特点VS吸收过程的计算主要包括物料衡算、能量衡算和传质速率方程的建立。通过这些计算，可以确定设备的工艺