化工原理教（学）案

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1、《化工原理》教案化工学院任课教师：钟声授课班级：材化2004课程学分：3总学时数：64周学时数：4绪论一、化工生产过程化工过程---对原料进行打规模的加工处理，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，即为化学工业的生产过程，简称—例如：H2+N2------NH3化学：反应物--------生成物化工：原料--------产品天然气转化(转化炉)CH4+H20--------CO+H2脱硫(钴钼加氢反应器)有机硫--------无机硫变换(高、低温变换炉)CO+H20--------CO2+H2甲烷化(甲烷化变换炉)COx+H2--------CH4

2、+H2O氨合成（氨合成塔）H2+N2--------NH3其余设备及管道中进行的都是物理过程。化工生产过程的物理加工过程称为单元操作(unitoperation)------即为化工原理(PrinciplesofChemicalEngineering)所要研究的内容。二、单元操作1.按操作目的分为以下几类：（1）物料的增压、减压和输送；（2）物料的混合和分散；（3）物料的加热和冷却；（4）混合物（均相与非均相混合物）的分离。2.常见单元操作有：流体输送、沉降、过滤、搅拌、换热、蒸发、吸收、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等每一章讲授一个单元操作，根据各单元操作所遵循的基本规律，可将单元操作化分为

3、三大类：(1)  遵循流体动力基本规律的动量传递过程(momentumtransferprocess)：包括流体输送、沉降、过滤、搅拌等(2)遵循传热基本规律的热量传递过程(heattransferprocess)：包括换热、蒸发等(3)遵循传质基本规律的质量传递过程(masstransferprocess)：包括吸收、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等因此，化工原理又称为“三传过程”。1.单元操作的特点：（1）他们都是物理性操作，故只改变状态和物理性质，不该变化学性质。（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

4、程，其原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的。因此，单元操作是奠定化学工程学的科学基础，属于专业基础课。在高等学校化工等过程工业专业的教学计划中,起到为自然科学与应用科学的搭桥作用。 三、“化工原理”课程的两条主线（1）统一的研究对象-------传递过程过程的基本关联式有下列关系得出：a:传递速率=推动力/阻力或：传递速率=传递系数×过程推动力b:物料及能量横算c:物系的平衡关系（传质）（2）研究工程问题的方法论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。通常不可能对实际过程进行准确的数学描述。两种基本的研究方法：实验研究方法------

5、经验的方法数学模型法------半理论半经验的方法四、本课程的任务研究单元操作的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算或设备选型。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，提高单元操作设备的设计计算、操作、选型、实验研究方法与技能，学会以经济核算为杠杆,增加解决工程实际问题的能力。五、需要加强的基本技能（1）  单位换算a.单位制度---对基本量和基本单位的规定基本量-----基本单位例:长度(L)时间(T)导出量---可由基本量表示例:速度(L/T)、加速度(L/T2)工程计算中将出现的单位制：法定计量单位—SI制、物理单位制（cgs）、工程制 三种单

6、位制的常用基本量及基本单位对照表:长度时间质量力（重量）温度LTMθSI制米(m)秒(s)千克(kg)牛顿(N=kg.m/s2)开尔文(K)cgs制厘米(cm)秒(s)克(g)达因(dyn=g.cm/s2)℃工程制米(m)秒(s)kgf.s2/m千克力(kgf)℃SI制与cgs制力是导出量：SI制：「力」=kg.m/s2=Ncgs制：「力」=g.cm/s2=dyn工程制:力是基本量,并且规定1kg(SI)的物质重力为:1kgfSI制:质量为1kg的物质重量（力）为:G=mg=1×9。81=9.81N因此:1kgf=9.81N b．量纲（因次）大多物理量都可表示为一致的形式：[LaMbTcθd]

7、此式称为量纲式或因次式其中:a.b.c.d称为因次或量纲指数,各物理量的a.b.c.d的值不完全相同例如:长度L:a=1b=c=d=0时间T:a=b=d=0c=1加速度L.T-2:a=1b=0c=-2d=0力M.L.T-2:a=1b=1c=-2d=0比热:J/kg.K=N.m/kg.K=kg.m.s-2.m/kg.K=m2/(S2K)因次式L2T-2θ-1:a=2b=0c=-2d=-1特别是：a=