化工原理上冊天津大學柴誠敬緒論課件

《化工原理》（上冊）1教材柴誠敬主編普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材化工原理（上冊）北京:高等教育出版社2005年6月（第一版）2

(1)柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱.第二版

北京:化學工業(yè)出版社,2007(2)夏清，陳常貴.化工原理，上冊.天津:天津大

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

ChemicalEngineering,6thed.NewYork:

McGraw.HillInc.,2001參考教材30.1化工原理課程的內(nèi)容和特點

緒論5化學工業(yè)和化學工程化學工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)資源通過物理和化學的方法加工成具有規(guī)定質(zhì)量的物質(zhì)的工業(yè)?；瘜W工程是一門工程技術學科，它研究化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的基本規(guī)律，并運用這些規(guī)律解決化工生產(chǎn)中的問題?；瘜W工業(yè)是一個包含多個行業(yè)的工業(yè)部門?；瘜W工業(yè)包括石油煉制和裂解、煤焦化及煤焦油工業(yè)、基本有機合成工業(yè)、高分子合成、氯堿、制酸、化肥、以及精細化學工業(yè)等。產(chǎn)品歸納起來可分為25類化工產(chǎn)品根據(jù)技術密集高低、附加值利潤大小、品種類型、產(chǎn)量多少、更新速度快慢以及應用范圍不同又可分為兩大類。一類是通用化學品，另一類是精細化學品6化工產(chǎn)品種類繁多，制取的化工原料卻有限?？煞譃闊o機和有機原料兩大類。無機原料主要有空氣水和化學礦物；有機主要是煤、石油、天然氣和生物質(zhì)等。原料選擇原則1、考慮原料品位能否滿足生產(chǎn)要求，來源是否充足穩(wěn)定可靠。2、分析原料的經(jīng)濟性。要對原料路線和工藝路線的技術經(jīng)濟指標權衡。3、從綜合利用原料資源考察原料使用合理性。在遵守國家有關資源保護的法令和條例，兼顧聯(lián)合審查、發(fā)產(chǎn)品回收及三廢處理等方面盡可能提高原料利用率發(fā)揮原料單位相互力所能創(chuàng)造的經(jīng)濟效益。7化學工程的發(fā)展化學工程發(fā)展的四個階段9化學工業(yè)領域的地位10化工原理課程內(nèi)容化工生產(chǎn)過程化學反應單元操作反應工程化工原理三傳一反11二、單元操作的分類和特點1、流體動力過程：流體輸送、沉降、過濾、攪拌2、傳熱過程：換熱、蒸發(fā)3、傳質(zhì)過程：蒸餾、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、離子交換、膜分離4、熱質(zhì)同時傳遞過程：增減濕、結晶、干燥分類13化工原理是一門實踐性很強的工程學科。單元操作的研究內(nèi)容包括“過程”和“設備”兩個方面。所有的單元操作都可分解為動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞這三種傳遞過程和它們的結合。三種傳遞過程現(xiàn)象中存在著類似的規(guī)律和內(nèi)在的聯(lián)系。傳遞過程是聯(lián)系各單元操作的一條主線。二、單元操作的分類和特點特點14包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態(tài)化等以流體力學為基礎以熱量傳遞理論為基礎包括加熱、冷卻、蒸發(fā)等以質(zhì)量傳遞理論為基礎包括蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結晶、膜分離等化工生產(chǎn)中，主要的單元操作可以歸納為三類：分離過程將混合物分離152、數(shù)學模型法（半經(jīng)驗半理論方法）在對實際過程的機理深入分析的基礎上，在抓住過程本質(zhì)的前提下，作出某種合理簡化，建立物理模型，進行數(shù)學描述，得出數(shù)學模型。通過實驗確定模型參數(shù)。研究工程問題的方法是聯(lián)系各單元操作的另一條主線。

三、化工原理課程的研究方法17四．化工過程計算的理論基礎設計型計算操作型計算質(zhì)量守恒能量守恒平衡關系速率關系

所用基本關系：化工計算分為18五．本課程的學習要求學習中，應注意以下幾個方面能力的培養(yǎng)：(1)單元操作和設備選擇的能力工程設計能力操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程的能力過程開發(fā)或科學研究能力實驗能力19一． 單位和單位制度1、基本單位和導出單位基本單位導出單位質(zhì)量、長度、時間和溫度速度、密度、加速度2、絕對單位制和重力單位制絕對單位制重力單位制長度、質(zhì)量、時間長度、時間和力213、國際單位制（SI制）根據(jù)1960年10月國際計量大會通過的一種單位制。4、《中華人民共和國法定計量單位》在SI制基礎上制定的。一． 單位和單位制度22國際單位制國際單位制的構成

國際單位制及其國際簡稱SI是在第11屆國際計量大會（1960）上通過的，包括SI單位和SI單位的倍數(shù)單位。SI單位是國際單位制中由基本單位和導出單位構成一貫單位制的那些單位。除質(zhì)量外，均不帶SI詞頭（質(zhì)量的SI單位為千克）。SI單位的倍數(shù)單位包括SI單位的十進倍數(shù)單位和分數(shù)單位。233.5米制厘米克秒（CGS）制：物理制長度(cm),質(zhì)量(g),時間(s),溫度(℃),絕對溫標(K)絕對單位制(absolutesystemofunits)：以長度、質(zhì)量及時間為基本單位。工程單位制(engineeringsystemofunits)：以長度、力及時間為基本單位米千克秒（MKS）制:SI長度(m),質(zhì)量(kg),時間(s)

絕對單位制25米制工程制:

長度(m),力(kgf),時間(s)為基本單位，質(zhì)量成為導出單位。千克力：1千克質(zhì)量的物體于真空中所受的重力。（g=9.81m/s2）

1kgf=1kg×9.81m/s2=9.81kg.m/s2=9.81N質(zhì)量工程單位：一物體在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，該物體的質(zhì)量為1質(zhì)量工程單位（kgf.s2/m）

1質(zhì)量工程單位=1質(zhì)量工程單位的數(shù)值相當于SI質(zhì)量的9.81倍26二、單位換算單位換算的原則：屬于不同因次的單位，不能進行加減乘除等數(shù)學運算，相同因次而不同單位要運算時，須先將其轉(zhuǎn)換成相同的單位，才能進行加加減乘除等數(shù)學運算。單位換算的方法（連接單位法）

1.先查出同一因次不同單位制的換算系數(shù)，寫成比例形式。

2.將需要換算的量和單位根據(jù)其間的關系寫成數(shù)字附帶單位連乘、連除的式子，再進行運算29二、單位換算1、物理量的換算基本物理量中為1m＝物理單位制中100cm＝英制3.2808ft2、經(jīng)驗公式（或數(shù)字公式）的單位換算（a）物理方程（b）經(jīng)驗方程換算方法見例0－2。301.物料衡算

依據(jù)質(zhì)量守恒定律，進入與離開某一化工過程的物料質(zhì)量之差，等于該過程中累積的物料質(zhì)量，即輸入量－輸出量＝累積量

對于連續(xù)操作的過程，若各物理量不隨時間改變，即穩(wěn)定操作狀態(tài)時，過程中不應有物料的積累。則物料衡算關系為輸入量＝輸出量用物料衡算式可由過程的已知量求出未知量。三、幾個基本概念311、畫出流程示意圖，標出物料流向與流量、組成等；2、用虛線劃出衡算范圍；3、定出衡算基準；4、列出衡算式并求解。物料衡算可按下列步驟進行：322.能量衡算在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項重要的技術經(jīng)濟指標，它是衡量工藝過程、設備設計、操作制度是否先進合理的主要指標之一。能量衡算的基礎是物料衡算，只有在進行完備的物料衡算后才能作出能量衡算。能量衡算依據(jù)于能量守恒定律：輸入的能量=輸出的能量+積累的能量33本課程中所用到的能量主要是機械能和熱能。能量衡算的依據(jù)是能量守恒定律。機械能衡算將在第一章流體流動中說明；熱量衡算也將在傳熱、蒸餾、干燥等章中結合具體單元操作有詳細說明。熱量衡算的步驟與物料衡算的基本相同。343平衡關系平衡是在一定條件下物系變化可能達到的極限。通過平衡關系可以判斷過程能否進行，及進行的方向和能達到的程度。平衡關系對于分析化工生產(chǎn)過程具有重要的意義。354過程速率化工原理中涉及傳熱速率和傳質(zhì)速率，稱為過程速率。過程速率的大小，直接影響設備的尺寸大小，生產(chǎn)能力及經(jīng)濟效益等。過程速率是過程推動力和過程阻力的比值365.經(jīng)濟核算

(Economicalaccounting)為生產(chǎn)定量的某種產(chǎn)品所需