最新化工热力学chap-1ppt课件.ppt

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1、化工热力学chap-1What？How？为什么学习化工热力学？如何学习化工热力学？Chap1绪论(Introduction)Why？化工热力学的研究内容？对解决生产实际、工程设计和科学研究有什么作用？清楚化工热力学的范畴和任务学习化工热力学的措施2021/9/251.热力学的发展热力学——研究能量、能量转换以及与能量转换有关的物性间相互关系的科学。热力学(thermodynamics)一词是热(thermo)和动力(dynamics)的结合。热现象是人类最早接触到的自然现象之一。热力学的研究是从人类对热的认识开始的。★远古“钻木取火”——机械能转换为内能。★12世纪“火药燃烧加速箭支的飞行

2、”。★19世纪“蒸汽机”——热转换为功。1.1热力学发展简史2021/9/254.化工热力学与化学工程的关系化学工程学科大致可分为两大领域，即化学反应和产物分离。在化学反应领域，化工工程师通常要解决以下的问题：用来合成目的产物的化学反应是否热力学可行？是否动力学可行？热力学可行主要指该反应能否发生，如果能发生，目的产物的产量（theyieldoftheaimedproduct）是否可观。《化工热力学》课程中的热力学第一、第二定律以及化学反应平衡(chemicalreactionequilibrium)理论就是用来解决化学反应是否热力学可行的问题。在产物分离领域，迄今为止，常见的分离过程有精

3、馏(distillation)，萃取(extraction)，结晶（crystallization），吸附（adsorption）等。化工工程师要会进行这些分离过程以及分离装置的设计和计算。而所有分离过程都与相平衡（phaseequilibrium）有关，分离过程的设计和计算必须以相平衡理论为基础。比如，精馏塔的塔高计算就是根据汽-液相平衡的研究结果完成的。2021/9/25原料反应分离提纯产品反应工程分离工程化工动力学催化工程化工热力学工艺学①制造原料的获得②选择反应工艺条件，设计反应器③确定分离、提纯方法，设计分离设备5.化工热力学与化学工程其它学科之间的关系2021/9/25从方块图

4、分析来看：生产问题、过程发展的综合性强，影响因素多，决不能期待用一个学科、一种方法去解决，而要依赖于各个学科、各种技术相互配合、相互渗透，用综合分析的方法去认识它、解决它。化工热力学是分离工程的基础，而化工过程的分离提纯又基于分离工程。化工热力学是这一发展过程中的一个组成学科，是一门非常重要的专业基础技术课。2021/9/25Fig.1从图1可以看到化工热力学是化学工程的一种基础，犹如房屋建筑一样，它是第一层和第二层的砖块，没有它，是不能有高层建筑发展的。当然，化工热力学本身却不是高层建筑，乃是过程发展中的一个组成学科。2021/9/25?“原理-模型-应用”构成化工热力学研究内容的“三要

5、素”。原理★对于模型的研究和建立不是本课程的内容。★了解模型的适用范围和如何应用模型是本课程的任务。应用模型1.2化工热力学的研究内容2021/9/25应用封闭系统流动系统模型EOS和热力学原理均相封闭体系热力学均相性质纯物质定组成混合物非均相封闭体系热力学流动体系的能量平衡、熵平衡方程流动体系热力学分析热力学模拟非均相性质纯物质混合物2021/9/25化工热力学的主要任务是以热力学第一、第二定律为基础,研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用的规律,研究物质状态变化与物质性质之间的关系以及物理或化学变化达到平衡的理论极限、条件和状态。化工热力学是理论和工程实践性都较强的学科。2021

6、/9/25化工热力学将第一定律应用到系统与环境间既有能量交换，又有物质交换的敞开系统中，如精馏(蒸馏)、吸收、萃取等化工单元操作过程，化学反应过程，压缩、冷冻循环热力过程等不同情况下，计算过程进行时所需要热与功的数量。热力学第二定律应用到化工传质分离过程的计算中，可以确定相平衡的条件，计算平衡各相的组成；应用到化学反应工程中，可以研究过程的工艺条件对平衡转化率的影响，选择最佳工艺条件；应用到化工过程的热力学分析中，可以确定能量损耗的数量、分布及其原因，提高能量的利用率。与化学热力学相比，化工热力学研究的对象更结合工程实际2021/9/25（1）进行过程的能量衡算物料衡算与建立在热力学第一定

7、律基础上的能量衡算是所有化工工艺设计的基础。他可以解决：①进、出设备每股物料的数量、组成、温度、压力，从而求得设备中的传热量、传质量或反应量。②确定生产过程中所需设备的尺寸和台数（如换热面积等）。③在设计方案评比、操作条件分析、工艺设备改进时，常以物料、热量衡算结果为依据。（2）判断过程进行的方向和限度建立在热力学第二定律上的一些热力学函数是判定过程进行方向与限度、确定平衡状态的依据。而在化工单元操作及反应器设计中，平衡