化工原理(流体流动1) 保留

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1、绪论化工原理课程是化工、制药、生物、环境、过程控制与装备的一门主干课程，是综合运用数学、物理、化学、计算技术等基础知识，分析和解决化工类型生产过程中各种物理操作问题的技术基础课。学习绪论，掌握五个方面的内容。一、化工生产过程与单元操作二、化工原理课程的研究方法三、化工原理课程学习的要求四、化工原理课程的五个重要基本概念五、化工常用量和单位一、化工生产过程与单元操作化工生产过程：用化工的手段将原料加工成产品的生产过程，称为化工生产过程。化化工产品成千上万，每种产品均有它自己特定的生产过程。由于原料、产品的多样性及生产过程的复杂性，形成了数以万计的化工生产工艺。例如：乙炔法制取聚氯乙烯的

2、生产是以乙炔和氯化氢为原料进行加成反应以制取氯乙烯单体，然后单体在0.8MPa、55℃左右进行聚合反应获得聚氯乙烯。聚氯乙烯的工艺流程图见图1。（1）化工生产过程的步骤多；(2)各种不同的化工生产过程差别十分大。人们通过不断的探索、研究、实践、发现，各种各样复杂的化工生产过程可以抽象并归纳为这样一种过程框图。原料→前处理→化学反应→后处理→产品(1)化学反应为主的过程(每种产品特有的化学反应过程)(2)物理操作为主的过程化工过程中常用单元操作单元操作目的物态原理传递过程流体输送输送液或气输入机械能动量传递搅拌混合或分散气-液；液-液；输入机械能动量传递固-液过滤非均相混合物分离液-固

3、；气-固尺度不同的截留动量传递沉降非均相混合物分离液-固；气-固密度差引起的沉降运动动量传递加热、冷却升温、降温改变相态气或液利用温度差而传入或移出热量热量传递蒸发溶剂与不挥发性溶质的分离液供热以气化溶剂热量传递气体吸收均相混合物分离气各组分在溶剂中溶解度的不同质量传递液体蒸馏均相混合物分离液各组分间挥发度的不同质量传递萃取均相混合物分离液各组分在溶剂中溶解度的不同质量传递干燥去湿固体供热汽化物料内的湿分热、质同时传递吸附均相混合物分离液或气各组分在吸附剂中的吸附能力质量传递不同人们这么做的目的有两个：对于任一复杂的化工生产过程，都可以认为是若干个单元操作通过某种适当的组合串联而成的

4、过程。这样分类有利于将主要精力投入到单元研究中，不具体到某一个工艺上。单元操作的特点：均为物理反应的操作；化工过程虽差别大，但均由单元操作适当组合而成，是化工生产过程中的共有操作；基本原理一样，进行过程的设备往往是通用的。二、化工原理课程研究方法（1）实验研究方法（经验法）该方法一般用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群（或称准数群）构成的关系来表达。实验研究方法避免了数学方程的建立，是一种工程上通用的基本方法。（2）数学模型法（半经验半理论方法）该方法是在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某些合理简化，建立物理模型，

5、进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数，这是一种半经验半理论的方法。三、化工原理课程学习的要求（1）单元操作和设备选择的能力根据生产工艺要求和物性特性，合理地选择单元操作及设备。（2）工程设计能力学习进行工艺过程计算和设备设计，当缺乏现代数据时，要能够从资料中查取，或从生产现场查定或通过实验测取。学习利用计算机辅助设计。（3）操作和调节生产过程的能力学习如何操作和调节生产过程。在操作发生故障时，能够查找故障原因，提出排出故障的措施，了解优化生产过程的途径。（4）过程开发或科学研究的能力四、化工原理五个重要基本概念（1）物料衡算为了弄清化工生产过程中原料、成品以及损失的物料数

6、量，必须要进行物料衡算。物料衡算质量守恒定律，即：输入物料的总和输出物料的总和累积的物料量注意：①无化学反应时，混合物中任何一组分服从此通式②当有化学反应时，它只适用于任一元素的衡算③若过程中累积的物料量为零，则基准选择的原则：（1）对于间歇操作，常用一次投料为基准。（２）对于连续操作，常用单位时间为基准。例1:含有A、B、C、D四种组分各0.25（摩尔分率，下同）某混合液，以1000的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品。进料中全部A组分，96%B组分及4%C组分存在于塔顶产品中；全部D组分存在于塔釜产品中，试计算塔顶和塔釜产品的流量及其组成。解：依题意画出如本题附图所示的

7、流程图。在全塔范围内列各组分的衡算式，取h为衡算基准。组分A：上三式相加，得：因故由式（a）得：由式（b）得：由式（c）得：在全塔范围内列总物料衡算，得：再在全塔范围内列组分B及C的衡算，得：或：由上二式分别解得：（2）能量衡算能量衡算能量守恒定律机械能、热能、电能、磁能、化学能、原子能等统称为能量。各种能量之间可以相互转换，但在化工中往往不是能量间的转换问题，而是总能量衡算，有时甚至简化为热能或热量衡算。热量衡算的本质是焓的计算，对热量衡算：------