化工原理 绪论

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1、化工原理与设备PrincipleofChemicalEngineering主讲教师：赵业军课时安排绪论2流体流动与输送机械14非均相物质分离8传热12液体精馏与传质设备16期末复习2主要参考书目《化工原理》（上、下），谭天恩等，化学工业出版社辅助教学资料：1.《化工原理学习指南——问题与习题解析》，姚玉英等，天津大学出版社2.《化工原理教与学》，陈敏恒等，化学工业出版社3.《化工原理例题详解》，陈敏恒等，化学工业出版社4.《化工原理习题精解》（上、下），何潮洪等，科学出版社绪　　论：是研究大规模地改变物料的化学组成和物理性质而得到合乎要求的产品的工程技术学科。一、“

2、化工原理”课程的任务1、化学工程和单元操作化学工程一个化工产品生产要经过很多步骤原料提纯单体合成单体精制压缩冷凝聚合脱水干燥产品反应热反应热乙炔氯化氢乙炔法制聚氯乙烯高压聚乙烯生产过程示意图一切化工生产过程不论其生产规模大小，除化学反应外，其它均可分解为一系列的物理加工过程。这些物理加工过程称为“单元操作”。蒸发：制糖工业——糖水的浓缩；制碱工业——苛性钠溶液的浓缩；甘油和生物胶水溶液的浓缩；牛奶和橘汁的浓缩。精馏：酿酒，石油精制。膜分离：海水淡化，血液透析，食盐电解，水的净化。单元操作（UnitOperations）化工生产的两大部分核心部分辅助部分化学反应过程前

3、、后处理过程化工生产所不可缺少单元操作目的物态原理传递流体输送输送l、g输入机械能动量传递搅拌混合、分散g、l、s~l输入机械能沉降非均相混合物分离g、l～sΔρ引起沉降过滤同上g、l～s尺度不同的截留换热升、降T，or改变相态g、l利用ΔT传入、移出热量热量传递蒸发溶剂与不挥发性溶质分离l供热汽化溶剂气体吸收均相混合物分离g溶解度不同质量传递液体精馏均相混合物分离l挥发度不同萃取均相混合物分离l溶解度不同干燥去湿s供热汽化吸附均相混合物分离g、l吸附能力不同化工常见单元操作见下表：单元操作分类：（1）遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料

4、混合（搅拌）。（2）遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。（3）遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。从工程目的来看，这些操作都可将混合物进行分离，故又称之为分离操作。（4）同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。另外，还有热力过程（制冷）、粉体工程（粉碎、颗粒分级、流态化）等单元操作。单元操作之特点1、物理性操作，即只改变物料的状态或物性，并不改变化学性质；共同的研究对象——传递过程2、它们都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；3

5、、对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现；4、某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备也往往是通用的。具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑，如原材料与产品的理化性质，生产规模等。单元操作过程进行的方式连续操作特点：物料的组成、温度、压强等参数仅随位置的不同而不同，不随时间的变化而变化U=U(x,y,z)化工生产过程多数为连续稳定过程间歇操作特点：不稳定操作U=U(x,y,z,θ)质量传递：浓度在时空中分布的不均匀性。2、三传:《化工原理》的共同规律和联系动量传递：流体内部由于动量、密度的空间分布不均而引起动量在时空中的传递过程。热

6、量传递：内能在时空中的传递过程，是由温度在空间的非均匀分布造成。化工生产=单元操作+化学反应（单元过程）三传=动量传递+热量传递+质量传递化学工程=化工原理+反应工程=三传+一反以“三传”为物理内核的单元操作无机化学分析化学有机化学物理化学应用化学高分子化学化学教育科学实验化学家化工生产化工原理传递过程反应工程（还有：分离工程、化工热力学、系统工程）化工专家合成氨硫酸制造氯碱工业石油化工制糖业制漆业电镀业水泥、玻璃制造业1）、孕育时期1915年里特尔(A.D.Little)提出建立“单元操作”（UnitOperations）的概念化学工程史上的第一块里程碑3、化学工

7、程的发展史近几百年，化学工程经历了孕育时期、奠基时期、飞跃时期和现代时期等四个发展阶段2）、奠基时期第一本系统阐述单元操作原理和计算方法的著作：“PrinciplesofChemicalEngineering”于1923由MIT的著名教授W.D.Walker、W.H.Lewis和W.H.Mcadams等人完成。3、飞跃时期“三传”理论的发现与发展。1960年，美国威斯康新大学的Bird等人把“三传”的内容组织在一起写成了《Transportphenomena》一书。从以产品来划分的化工生产工艺中，抽象出各种单元操作，即从特殊性中总结出普遍性，是认识上的一个飞跃，