化工原理,第1-2章,2005-10-14

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1、绪论（一）化工过程与单元操作化学工程以化学工业的生产过程为研究对象。化学工业的生产过程，简称化工过程，其特点之一：步骤多。化工过程的步骤分为两大类：一类：化学反应过程，通常在反应器中进行。另一类：单元操作。其特点：1、均为物理性操作，不改变化学性质2、均为化工生产过程中共有的操作3、相同的单元操作其基本原理相同，设备往往通用单元操作归并为三类，其基本原理归入动量、热量、质量三种传递理论。1、以流体力学为基础：流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化2、以热量传递理论为基础：加热、冷却、蒸发3、以质量传递理论为基础

2、：蒸馏、吸收、萃取、干燥、结晶、膜分离。（又称为分离过程）化工主要任务：开发、设计、操作化工原理：学习单元操作的过程（二）单位及单位换算SI－国际制单位cgs－物理制单位1、单位制度物理制长度cm质量g时间s国际制长度m质量kg时间s温度k物质量mol工程制长度m力或重量kgf时间s2、质量、重量、力质量——物体所含物质的多少重量——物体所受地球吸引力（重力）的大小质量和力（重力）的关系：f=kmacgs制【f】＝【ma】=g·cm/s2=dynSI制【f】＝【ma】=kg·m/s2=N3、单位的正确运用化工计算中公式分

3、两类：（1）理论公式（又称物理量方程）：物理量是数目与单位的乘积（2）经验公式：公式中的每一符号都需要用指定单位的数值代入，其结果单位也是指定的。4、单位换算例1、1atm=1.033kgf/cm2=10330kgf/m2=1.013×105N/m2例2、R=82.06atm·cm3/(mol·k)=848kgf·m/(kmol·k)(工程)=8.314kJ/(kmol·k)(SI)（三）物料衡算目的：1、确定设备尺寸2、确定过程或某一步骤中原料、产物、副产物等量之间关系依据：质量守恒定律公式：输入＝输出＋积存若稳定过程

4、：输入＝输出步骤：1、绘出过程流程图2、划定衡算范围3、规定衡算基准4、列出衡算式并求解（例3）（四）热量衡算目的：计算出所需提供或移出的热量依据：能量守恒定律公式：输入＝输出＋积存稳定过程：输入＝输出热量衡算项目：1、进出设备的物料本身的焓2、从外界加入或向外界送出的热3、化学反应放出或吸收的热（反应热）SI制能量和热量单位JorKJ工程制能量kgf·m（千克力·米）热量kcal（千卡）1kcal=427kgf·m=4.187kJ步骤：衡算范围、衡算标准、基准温度物料的焓值常以0℃为基准，可不再指明例4、讲解1kcal

5、=4.187kJ=427kgf·m第一章流体流动与流体输送有关的基本原理称为“流体流动”讨论主要内容：1、通过管路系统的压力变化2、输送所需功率3、流量测量4输送机械的选择与操作流体流动作为一个整体运动的同时，也存在着内部质点的相对运动。质点：由大量分子构成的集团，但其大小与管路容器的几何尺寸相比仍微不足道，故称为微团。流体内部无数质点运动的总和构成了流体的流动。第一节流体静止的基本方程静止流体的规律是指流体在重力作用下内部压力变化的规律1-1密度流体的密度——单位体积流体的质量，SI单位制：kg/m3=(P,T)不可压

6、缩流体：密度随压力改变很小的流体可压缩流体：密度随压力有显著改变的流体理想流体：标准状态（1atm,0℃）下每kmol气体的体积为22.4m3，密度：＝【kg/kmol】【kg/m3】22.4【m3/kmol】=,=,=1atm,=273K=——kg，——m3，——kmol，——KPa，——K，——8.314KJ/kmol·k混合气体：——混合气体的体积分率混合气体密度：＝理想气体：体积分率＝摩尔分率混合液体：——质量分率（取1kg混合物为基准）——比容，单位质量物体的体积，数值上等于密度的倒数。比重：1-2压力流体垂直

7、作用于单位面积上的力称为流体的压力SI单位制单位Pa＝N/m2工程单位kgf/m21atm=101300Pa=101.3kPa=0.1013Mpa=10330kgf/m2=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg1mH2O=9806.3Pa绝对压力（绝压）——压力的实际数值表压力（表压）——压力表上读得的压力值表压＝绝压－大气压真空度＝大气压－绝压Δ真空度是表压的绝对值；Δ工业上亦称真空度为负压；Δ当压力数值用表压或真空度表示时，应分别注明，否则，视为绝对压力；Δ记录真空度或表压，应注明当地的大气压，

8、否则认为大气压等于1标注大气压。1-3流体的静力平衡定义：静止流体内部任一点的压力称为质点的流体静压力。特点：1、从各方向作用于某一点上的流体静压力相等2、压力的方向垂直于过该点的作用平面3、在重力场中，同一水平面上各点的流体静压力相等，但随位置高低而变作图1－1：高度为Z的水平面上作用压力为P，流体密度①向上作用于