化工原理课程简介ppt课件.ppt

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1、绪论一、化工原理课程简介1.化工原理的研究对象2.化工原理的学科性质与研究方法3.化工原理的学习方法二、化工原理处理问题的方法1.物料衡算2.能量衡算3.平衡与速率三、单位与单位制2021/7/28一、化工原理课程简介化学反应和若干个单元操作串联而成化工原理——研究各个独立的单元操作化工原理的研究对象——单元操作（UnitOperations）(1)单元操作的概念化工生产过程原料的预处理进行化学反应反应产物的分离与提纯单元操作原料的预处理反应产物的分离与提纯——化工生产中共有的物理操作2021/7/282）单元操作的特点①所有的单元操作都是物理性操

2、作，只改变物料的状态或物理性质，并不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作，只是不同的化工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用的设备也是通用的。2021/7/283）单元操作的分类根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类：流体动力过程——遵循流体动力基本规律，用动量传递理论研究如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化热过程——遵循传热基本规律，用热量传递理论研究如：传热、冷凝、蒸发等传质过程——遵循传质基本规律，用质量传递理论研究如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等2021/7/2

3、82.化工原理学科性质与研究方法1）学科性质——工程学科用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程2）研究方法——工程方法因次分析法数学模型法参数综合法当量法类比法——直管湍流阻力——双膜模型的建立——过滤常数——当量直径、当量长度等——动量、热量、质量传递的类似律2021/7/283.化工原理的学习方法发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个单元操作，寻本求源。选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设备作合理的选择和组合。设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算以及对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验，测取

4、设计数据，做逐级放大。操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措施。2021/7/28二、化工原理处理问题的方法物料衡算依据——质量守恒定律输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统中积累的物料质量。——物料衡算的通式2021/7/28定态过程，积累为零。则：衡算的系统整个生产过程某一设备系统中的所有物料某一个组分衡算的对象例2021/7/28例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸出水

5、分的量；（2）第一蒸发器送出的溶液浓度。解：首先画一个流程图表示进行的过程用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。划定衡算的范围为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。2021/7/28选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）由于连续操作，以1小时为基准。蒸发器1蒸发器2x1W1W2F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.32021/7/28确定衡算对象此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。对盐作物料衡算：对总物

6、料作衡算：代入已知数据，得：由题意知2021/7/28求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。对盐作物料衡算：对总物料作衡算：代入已知数据，得：解得：2021/7/282．热量衡算依据：能量守恒定律即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。——热量衡算通式或写成2021/7/28热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先划定衡算范围及衡算基准。此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度，习惯上选0℃为基准温度，并规定0℃时液态的焓值为零。3.过程的平衡和速率①平衡问题过程的平衡问题是说明过程进行的方

7、向和所能达到的极限。平衡是一个动态的过程。例2021/7/28②速率过程的速率表示为：过程的速率＝推动力／阻力推动力：过程所处的状态与平衡状态的距离，阻力：过程的阻力是各种因素对速率影响的总的体现。过程的速率是指过程由不平衡到平衡进行的快慢。2021/7/28例：在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg·℃）的某溶液自25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为120℃的饱和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和水排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。解：根据题意画出流程图换热器120℃饱和水蒸

8、气0.095kg/s120℃饱和水0.095kg/s1.0kg/s25℃溶液80℃溶液1.0kg/s2021/7/28基准