0化工原理緒論.doc

本文由yunmengguiwang貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 多媒體教學(xué)課件 (化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用) 化學(xué)工程與工藝專業(yè)適用) University 化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 化工原理 該課程是從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的 專業(yè)課過(guò)渡的入門(mén)課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)） 專業(yè)課過(guò)渡的入門(mén)課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)）與專 業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備設(shè)計(jì)等）之間， 業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備設(shè)計(jì)等）之間，起著承 前啟后、由理及工的重要“橋梁”作用。 前啟后、由理及工的重要“橋梁”作用。 2011-1-10 化工原理 緒論 2 化工原理課程教學(xué)概況 目前有3個(gè) 化工原理國(guó)家級(jí)精品課程網(wǎng)站 （目前有 個(gè)） 1、化工原理與實(shí)驗(yàn)，天津大學(xué)：81 化工原理與實(shí)驗(yàn)，天津大學(xué)： 2、化工原理， 北京化工大學(xué)： 、化工原理， 北京化工大學(xué)： 2003年度 年度 2003年度 年度 3、化工原理，華東理工大學(xué)： 、化工原理，華東理工大學(xué)： 2004年度 年度 化工原理主要教材： 化工過(guò)程與設(shè)備） 化工原理主要教材： （化工原理 、化工過(guò)程與設(shè)備） 天津大學(xué)：化工流體流動(dòng)與傳熱，化工傳質(zhì)與分離過(guò)程，21世紀(jì)教材 天津大學(xué)：化工流體流動(dòng)與傳熱，化工傳質(zhì)與分離過(guò)程，21世紀(jì)教材 華東理工大學(xué)： 21世紀(jì)教材 華東理工大學(xué)：化工原理 ， 21世紀(jì)教材 華南理工大學(xué)： 21世紀(jì)教材 華南理工大學(xué)：化工原理 ， 21世紀(jì)教材 北京化工大學(xué)： 楊祖榮主編版本， 王志魁主編版本。 北京化工大學(xué)：1 楊祖榮主編版本， 2 王志魁主編版本。 浙江大學(xué)與西安交通大學(xué)合編、大連理工大學(xué)、清華大學(xué)等。 浙江大學(xué)與西安交通大學(xué)合編、大連理工大學(xué)、清華大學(xué)等。 執(zhí)行2005年濟(jì)南大學(xué)制定的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工原理教學(xué)大綱。 年濟(jì)南大學(xué)制定的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工原理教學(xué)大綱。 執(zhí)行 年濟(jì)南大學(xué)制定的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工原理教學(xué)大綱 2011-1-10 化工原理 緒論 3 化工原理 化工原理（上冊(cè)） 化工原理（上冊(cè)） 緒論 2學(xué)時(shí) 學(xué)時(shí) 化工原理（下冊(cè)） 化工原理（下冊(cè)） 典型反應(yīng)器6 第八章 典型反應(yīng)器 學(xué)時(shí) 第10章 停留時(shí)間分布 6學(xué)時(shí) 章 學(xué)時(shí) 第1章 流體流動(dòng) 8學(xué)時(shí) 章 學(xué)時(shí) 第2章 流體輸送機(jī)械 2學(xué)時(shí) 章 學(xué)時(shí) 章 學(xué)時(shí) 3章流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng) 第3章流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng) 2學(xué)時(shí) 第13章 合成氨工藝學(xué) 4學(xué)時(shí) 第4章 傳熱 章 8學(xué)時(shí) 第15章 石油化工 4學(xué)時(shí) 章 第5章氣體吸收 8學(xué)時(shí) 章氣體吸收 第6章液體精餾 8學(xué)時(shí) 章液體精餾 學(xué)時(shí) 學(xué)時(shí)。 理論課學(xué)時(shí)共計(jì) 54 學(xué)時(shí)。 實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)開(kāi)設(shè)。 實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)開(kāi)設(shè)。 2011-1-10 化工原理 緒論 4 化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 緒論(preface) 1. 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 2. 化工原理課程的性質(zhì) 3. 化工原理硏究問(wèn)題的方法 4. 化工原理課程應(yīng)解決的問(wèn)題 5. 單位與單位換算 6. 物料衡算與能量衡算 2011-1-10 化工原理 緒論 5 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 化學(xué)工業(yè) (chemical industry)： ： 利用自然界中的物資資源，通過(guò)物理和化學(xué)的方法將原料加 利用自然界中的物資資源，通過(guò)物理和化學(xué)的方法將原料加 物理 工成為產(chǎn)品的工業(yè)。 工成為產(chǎn)品的工業(yè)。 它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、 它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、環(huán) 境、生物、材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù) 生物、材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、 部門(mén)。 部門(mén)。 在人們的衣、 在人們的衣、食、住、行、娛樂(lè)等生活中均離不開(kāi)化學(xué)產(chǎn)品。 娛樂(lè)等生活中均離不開(kāi)化學(xué)產(chǎn)品。 化工（生產(chǎn)） 化工（生產(chǎn)）過(guò)程 (chemicals production process)： ： 化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程（化工工藝過(guò)程）。 化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程（化工工藝過(guò)程）。 原料 產(chǎn)品 同一原料可以生產(chǎn)出多種產(chǎn)品； 同一原料可以生產(chǎn)出多種產(chǎn)品；同一產(chǎn)品可以由不同的原料進(jìn)行 生產(chǎn)。 生產(chǎn)。 2011-1-10 化工原理 緒論 6 例：聚氯乙烯 (PVC :polyvinyl chloride)塑料的生產(chǎn)過(guò)程。 塑料的生產(chǎn)過(guò)程。 塑料的生產(chǎn)過(guò)程 乙烯氧氯化法： 乙烯氧氯化法： 1 CH 2 = CH 2 + 2 HCl + O2 CH 2Cl ? CH 2Cl + H 2O 2 CH 2 = CHCl CH 2CHCl n CH 2Cl ? CH 2Cl CH 2 = CHCl + H 2O C2H4 空氣 HCl 提純 氧氯化 反應(yīng) 單體 生成 熱量 單體 精制 聚合 反應(yīng) 反應(yīng)熱 干燥 熱量 成品 提純 乙炔加成法： C 2 H 2 + HCl CH 2 ? CHCl CH 2 = CHCl CH 2CHCl n C2H2 HCl 2011-1-10 提純 提純 單體 合成 反應(yīng)熱 單體 精制 聚合 反應(yīng) 干燥 成品 反應(yīng)熱 熱量 7 化工原理 緒論 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 化學(xué)工程 (Chemical Engineering) ： 研究化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本規(guī)律， 研究化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本規(guī)律，并應(yīng)用這些規(guī)律解決生 產(chǎn)過(guò)程與設(shè)備計(jì)算的工程技術(shù)學(xué)科。 產(chǎn)過(guò)程與設(shè)備計(jì)算的工程技術(shù)學(xué)科。 化工單元操作： 化工單元操作：(unit operation of Chemical Engineering)： 一物理性的化工基本操作過(guò)程。 一物理性的化工基本操作過(guò)程。 任何一種化工過(guò)程均是由若干化工單元操作及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程有機(jī)組合 而成。 而成。 1923年美國(guó)麻省理工學(xué)院的著名教授W. 1923年美國(guó)麻省理工學(xué)院的著名教授W. H. 華克爾等人編寫(xiě)出版的第一 年美國(guó)麻省理工學(xué)院的著名教授 部關(guān)于單元操作的著作化工原理（ 化工原理 部關(guān)于單元操作的著作化工原理（Principles of Chemical ），從而奠定了化學(xué)工程作為一門(mén)獨(dú)立工程學(xué)科的基礎(chǔ) 從而奠定了化學(xué)工程作為一門(mén)獨(dú)立工程學(xué)科的基礎(chǔ)， Engineering ），從而奠定了化學(xué)工程作為一門(mén)獨(dú)立工程學(xué)科的基礎(chǔ)，完成 了從化工生產(chǎn)工藝到單元操作的發(fā)展，推進(jìn)認(rèn)識(shí)上的一個(gè)飛躍。 了從化工生產(chǎn)工藝到單元操作的發(fā)展，推進(jìn)認(rèn)識(shí)上的一個(gè)飛躍。對(duì)于化學(xué)工 程學(xué)科的形成和發(fā)展起到了推動(dòng)作用。 程學(xué)科的形成和發(fā)展起到了推動(dòng)作用。 我國(guó)于20世紀(jì) 年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系 開(kāi)設(shè)了化工原理課程。 我國(guó)于 世紀(jì)20年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系，開(kāi)設(shè)了化工原理課程。解放之 世紀(jì) 年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系， 我國(guó)先后出版了以單元操作為主線的化工原理 后，我國(guó)先后出版了以單元操作為主線的化工原理、化工過(guò)程及設(shè) 化工操作原理及設(shè)備等教科書(shū)。 備、化工操作原理及設(shè)備等教科書(shū)。 2011-1-10 化工原理 緒論 8 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 20世紀(jì) 年代“三傳一反”（動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng) 世紀(jì)60年代 三傳一反” 動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、 世紀(jì) 年代“ 工程）概念的提出，開(kāi)辟了化學(xué)工程發(fā)展過(guò)程的第二個(gè)歷程。 工程）概念的提出，開(kāi)辟了化學(xué)工程發(fā)展過(guò)程的第二個(gè)歷程。計(jì)算機(jī)應(yīng)用的 快速發(fā)展，使化學(xué)工程成為更完整的體系，并推向了“過(guò)程優(yōu)化集成” 快速發(fā)展，使化學(xué)工程成為更完整的體系，并推向了“過(guò)程優(yōu)化集成”、 分子模擬”的新階段。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展， “分子模擬”的新階段。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，化學(xué)工程與相鄰學(xué)科相 融合逐漸形成了若干新的分支與生長(zhǎng)點(diǎn)，諸如：生物化學(xué)工程、 融合逐漸形成了若干新的分支與生長(zhǎng)點(diǎn)，諸如：生物化學(xué)工程、分子化學(xué)工 環(huán)境化學(xué)工程、能源化學(xué)工程、計(jì)算化學(xué)工程、軟化學(xué)工程、 程、環(huán)境化學(xué)工程、能源化學(xué)工程、計(jì)算化學(xué)工程、軟化學(xué)工程、微電子化 學(xué)工程等。同時(shí)，上述新興產(chǎn)業(yè)與學(xué)科的發(fā)展， 學(xué)工程等。同時(shí)，上述新興產(chǎn)業(yè)與學(xué)科的發(fā)展，也推動(dòng)了特殊領(lǐng)域化學(xué)工程 的進(jìn)步。 的進(jìn)步。 更為廣義地說(shuō)，化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)和相關(guān)過(guò)程工業(yè)（ 更為廣義地說(shuō)，化學(xué)工程是研究化學(xué)工業(yè)和相關(guān)過(guò)程工業(yè)（Process industry）生產(chǎn)過(guò)程中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及物理過(guò)程普遍規(guī)律的一門(mén)工程 ） 學(xué)科。它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、環(huán)境、生物、 學(xué)科。它的范圍不但覆蓋了化學(xué)與石化工業(yè)，而且滲透到能源、環(huán)境、生物、 材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù)部門(mén)。 材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù)部門(mén)。 2011-1-10 化工原理 緒論 9 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 化工單元操作的分類 根據(jù)單元操作的理論基礎(chǔ)進(jìn)行的分類 以動(dòng)量傳遞(momentum transfer)理論為基礎(chǔ) 理論為基礎(chǔ)： 1）以動(dòng)量傳遞(momentum transfer)理論為基礎(chǔ)： 流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械、沉降、過(guò)濾、攪拌、 流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械、沉降、過(guò)濾、攪拌、固體流態(tài)化 等 以熱量傳遞(heat transfer)理論為基礎(chǔ) 加熱、冷卻、 理論為基礎(chǔ)： 2）以熱量傳遞(heat transfer)理論為基礎(chǔ)： 加熱、冷卻、蒸發(fā) 等 以質(zhì)量傳遞(mass transfer)理論為基礎(chǔ) 吸收、精餾、萃取、 理論為基礎(chǔ)： 3）以質(zhì)量傳遞(mass transfer)理論為基礎(chǔ)： 吸收、精餾、萃取、干燥 等 流體中發(fā)生的這三種傳遞現(xiàn)象(transport phenomena)都是由于 流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果。 流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果。 流體流動(dòng)： 研究流體流動(dòng)的規(guī)律，完成流體輸送的任務(wù)。 流體流動(dòng)： 研究流體流動(dòng)的規(guī)律，完成流體輸送的任務(wù)。 流體輸送機(jī)械：研究流體輸送機(jī)械的性能特點(diǎn)，進(jìn)行正確的選用及安裝。 流體輸送機(jī)械：研究流體輸送機(jī)械的性能特點(diǎn)，進(jìn)行正確的選用及安裝。 沉降：利用密度差，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒、液滴或氣泡。 沉降：利用密度差，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒、液滴或氣泡。 過(guò)濾：根據(jù)尺寸不同的截留，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒。 過(guò)濾：根據(jù)尺寸不同的截留，從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒。 攪拌：輸入機(jī)械能使流體間或與其他物質(zhì)均勻混合。 攪拌：輸入機(jī)械能使流體間或與其他物質(zhì)均勻混合。 流態(tài)化：輸入機(jī)械能使固體顆粒懸浮于流體中，具有流體狀態(tài)的性質(zhì)。 流態(tài)化：輸入機(jī)械能使固體顆粒懸浮于流體中，具有流體狀態(tài)的性質(zhì)。 2011-1-10 化工原理 緒論 10 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 換熱（傳熱）：利用溫度差，對(duì)于物質(zhì)輸入熱量或移出熱量，使物質(zhì)升溫、 換熱（傳熱）：利用溫度差，對(duì)于物質(zhì)輸入熱量或移出熱量，使物質(zhì)升溫、 ）：利用溫度差 降溫或者改變相態(tài)。 降溫或者改變相態(tài)。 蒸發(fā)：對(duì)于溶液輸入熱量使溶劑汽化，使溶液濃縮。 蒸發(fā)：對(duì)于溶液輸入熱量使溶劑汽化，使溶液濃縮。 氣體吸收：利用各組分在溶劑中溶解度的差異，分離氣體混合物。 氣體吸收：利用各組分在溶劑中溶解度的差異，分離氣體混合物。 液體精餾：利用各組分在同樣條件下?lián)]發(fā)度的的差異，分離液體混合物。 液體精餾：利用各組分在同樣條件下?lián)]發(fā)度的的差異，分離液體混合物。 液液萃?。豪酶鹘M分在萃取劑中溶解度的差異，分離液體混合物。 液液萃取：利用各組分在萃取劑中溶解度的差異，分離液體混合物。 固體干燥：對(duì)于濕固體物料輸入熱量，使?jié)穹制?，使固體物料得以干燥。 固體干燥：對(duì)于濕固體物料輸入熱量，使?jié)穹制?，使固體物料得以干燥。 氣液傳質(zhì)設(shè)備： 所需要的塔設(shè)備。 氣液傳質(zhì)設(shè)備：實(shí)現(xiàn)氣體吸收 、液體精餾 所需要的塔設(shè)備。 2011-1-10 化工原理 緒論 11 2. 化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù) 化工原理 (principles of Chemical Engineering)： 是化學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)部分；是化工工藝學(xué)的理論基礎(chǔ)。 是化學(xué)工程學(xué)科的基礎(chǔ)部分；是化工工藝學(xué)的理論基礎(chǔ)。 化工原理 研究的對(duì)象是實(shí)際工程問(wèn)題。其講述各種化工單元操 研究的對(duì)象是實(shí)際工程問(wèn)題。其講述各種化工單元操 的基本原理，典型化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能， 作的基本原理，典型化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能，工藝過(guò) 程設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)的計(jì)算方法 。 化工原理課程從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的專業(yè)課過(guò) 化工原理課程從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的專業(yè)課過(guò) 渡的入門(mén)課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)） 渡的入門(mén)課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)） 與專業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備設(shè)計(jì)等）之間， 與專業(yè)課（化工工藝學(xué)、化工工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備設(shè)計(jì)等）之間， 起著承前啟后、由理及工的“橋梁”作用。 起著承前啟后、由理及工的“橋梁”作用。 該課程的研究?jī)?nèi)容就是生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，故理論密切聯(lián)系實(shí)際， 該課程的研究?jī)?nèi)容就是生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，故理論密切聯(lián)系實(shí)際， 通過(guò)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論,分析得到工程理論 分析得到工程理論， 通過(guò)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論 分析得到工程理論，解決工程 實(shí)際問(wèn)題的能力。 實(shí)際問(wèn)題的能力。 2011-1-10 化工原理 緒論 12 課程教學(xué)的主導(dǎo)思想： 課程教學(xué)的主導(dǎo)思想： 以化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和現(xiàn)代教育思想為依據(jù)， 以化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和現(xiàn)代教育思想為依據(jù)，與社會(huì)發(fā)展 需求相適應(yīng)，提出本課程的科學(xué)體系和課程框架。以化工過(guò)程的 需求相適應(yīng)，提出本課程的科學(xué)體系和課程框架。 共性為主線，將化工單元操作的內(nèi)容及基礎(chǔ)按過(guò)程共性分塊， 共性為主線，將化工單元操作的內(nèi)容及基礎(chǔ)按過(guò)程共性分塊，闡 明共同的原理和科學(xué)基礎(chǔ)， 明共同的原理和科學(xué)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用科學(xué)理論的意識(shí)和獲 取知識(shí)的能力。體現(xiàn)課程內(nèi)容的工程特色， 取知識(shí)的能力。體現(xiàn)課程內(nèi)容的工程特色，突出工程問(wèn)題的處理 方法，強(qiáng)調(diào)對(duì)于學(xué)生工程觀點(diǎn)、工程方法、 方法，強(qiáng)調(diào)對(duì)于學(xué)生工程觀點(diǎn)、工程方法、工程能力及工程素質(zhì) 的培養(yǎng)教育。以教學(xué)內(nèi)容為載體，使學(xué)生掌握化工常用的科學(xué)方 的培養(yǎng)教育。以教學(xué)內(nèi)容為載體， 數(shù)學(xué)模型法、實(shí)驗(yàn)研究法、過(guò)程分解法、 法，如：數(shù)學(xué)模型法、實(shí)驗(yàn)研究法、過(guò)程分解法、參數(shù)歸并法及 數(shù)學(xué)解析法等。在基本原理的應(yīng)用中， 數(shù)學(xué)解析法等。在基本原理的應(yīng)用中，從設(shè)計(jì)型問(wèn)題和操作型問(wèn) 題兩方面加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的示范。 題兩方面加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的示范。以此培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際工作出 思考和解決問(wèn)題的能力。 發(fā)，思考和解決問(wèn)題的能力。 2011-1-10 化工原理 緒論 13 3. 化工原理研究問(wèn)題時(shí)的方法 1）常用的數(shù)學(xué)描述：物料衡算、能量衡算、熱量衡算、動(dòng)量守 常用的數(shù)學(xué)描述：物料衡算、能量衡算、熱量衡算、 恒原理、牛頓第二定律、牛頓第三定律、相平衡關(guān)系、 恒原理、牛頓第二定律、牛頓第三定律、相平衡關(guān)系、數(shù)學(xué)微積 分手段。 分手段。 推動(dòng)力 傳遞速率 = 阻力 2）復(fù)雜問(wèn)題的兩種思維方式: 復(fù)雜問(wèn)題的兩種思維方式: （1）實(shí)驗(yàn)研究方法；（2）數(shù)學(xué)模型方法。 實(shí)驗(yàn)研究方法；（2 數(shù)學(xué)模型方法。 ；（ 2011-1-10 化工原理 緒論 14 3. 化工原理研究問(wèn)題時(shí)的方法 聯(lián)系“化工原理” 聯(lián)系“化工原理”課程內(nèi)容的兩條主線 1）傳遞過(guò)程是統(tǒng)一的研究對(duì)象 ） 動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、 動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞 2）各單元操作有著共同（或相似）的研究方法 ）各單元操作有著共同（或相似） 動(dòng)量傳遞的單元操作：力平衡、動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒。 動(dòng)量傳遞的單元操作：力平衡、動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒。經(jīng)濟(jì) 分析。 分析。 熱量傳遞的單元操作：熱量平衡、傳熱速率。經(jīng)濟(jì)分析。 熱量傳遞的單元操作：熱量平衡、傳熱速率。經(jīng)濟(jì)分析。 質(zhì)量傳遞的單元操作：傳質(zhì)速率、相平衡關(guān)系、質(zhì)量平衡、 質(zhì)量傳遞的單元操作：傳質(zhì)速率、相平衡關(guān)系、質(zhì)量平衡、熱 量平衡、經(jīng)濟(jì)分析。 量平衡、經(jīng)濟(jì)分析。 總之，對(duì)于各單元操作，均以質(zhì)量守恒、能量守恒、 總之，對(duì)于各單元操作，均以質(zhì)量守恒、能量守恒、平衡關(guān)系 和速率關(guān)系這4種基本關(guān)系為基礎(chǔ)， 和速率關(guān)系這4種基本關(guān)系為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)學(xué)描述 。 2011-1-10 化工原理 緒論 15 4. 學(xué)習(xí)化工原理課程之后能夠解決的問(wèn)題 1）如何根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的特點(diǎn),進(jìn)行“過(guò)程設(shè) ）如何根據(jù)各單元操作在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的特點(diǎn) 進(jìn)行 進(jìn)行“ 計(jì)和設(shè)備類型選擇” 以經(jīng)濟(jì)而有效地完成工藝設(shè)計(jì) 以經(jīng)濟(jì)而有效地完成工藝設(shè)計(jì)， 計(jì)和設(shè)備類型選擇”,以經(jīng)濟(jì)而有效地完成工藝設(shè)計(jì)，滿足工藝 的要求。 的要求。 2）如何進(jìn)行“過(guò)程(process)”的計(jì)算和“設(shè)備 ）如何進(jìn)行“過(guò)程 的計(jì)算和“ 的計(jì)算和 設(shè)備(appatatus)”的設(shè) 的設(shè) 計(jì)。 3）如何根據(jù)生產(chǎn)的不同要求,進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)或指標(biāo)的調(diào)節(jié)。 ）如何根據(jù)生產(chǎn)的不同要求 進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)或指標(biāo)的調(diào)節(jié) 進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)或指標(biāo)的調(diào)節(jié)。 4）當(dāng)生產(chǎn)狀況不正常時(shí)，如何尋找根源。 ）當(dāng)生產(chǎn)狀況不正常時(shí)，如何尋找根源。 2011-1-10 化工原理 緒論 16 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 1）單位制 國(guó)際單位制 ） 國(guó)際單位制SI (System International dUnites) 基本單位:質(zhì)量 質(zhì)量.kg 長(zhǎng)度 長(zhǎng)度.m 時(shí)間 時(shí)間.s 基本單位 質(zhì)量 具有專門(mén)名稱的導(dǎo)出單位:力 能量.功 功率. 具有專門(mén)名稱的導(dǎo)出單位 力. N 能量 功. J 功率 W 物理單位制cgs: 基本單位 質(zhì)量 g 長(zhǎng)度 基本單位: 質(zhì)量. 長(zhǎng)度.cm 時(shí)間 s 時(shí)間. 物理單位制 工程單位制: 基本單位: 長(zhǎng)度.m 時(shí)間 時(shí)間.s 工程單位制 基本單位 力. Kgf 長(zhǎng)度 需要 由 工程單位制 或 物理單位制 換算到 國(guó)際單位制。 國(guó)際單位制。 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位（簡(jiǎn)稱法定單位制） 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位（簡(jiǎn)稱法定單位制） 在我國(guó)的法定計(jì)量單位中，除了SI制中的基本單位導(dǎo)出單位外 制中的基本單位導(dǎo)出單位外， 在我國(guó)的法定計(jì)量單位中，除了 制中的基本單位導(dǎo)出單位外， 又規(guī)定了一些我國(guó)選定的非國(guó)際單位制單位。例如，時(shí)間用s 又規(guī)定了一些我國(guó)選定的非國(guó)際單位制單位。例如，時(shí)間用 ）。質(zhì)量可以用 （秒）、 min（分鐘）、 h（小時(shí)）、 d （日）。質(zhì)量可以用 （分鐘）、 （小時(shí)）、 kg（公斤）、 t（噸）。溫度可以用 （開(kāi)爾文）、 oC（攝式 溫度可以用K（開(kāi)爾文）、 （ （公斤）、 （ ）。溫度可以用 度）。物質(zhì)的量 ）。物質(zhì)的量mol（摩爾）、 kmol（千摩爾）。長(zhǎng)度可以用 （摩爾）、 （千摩爾）。長(zhǎng)度可以用 物質(zhì)的量 ）。 m（米）、 km（千米）、 mm（毫米）、 cm（厘米）。 （ （千米）、 （毫米）、 （厘米）。 2011-1-10 化工原理 緒論 17 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 2）量綱（因次） ）量綱（因次） 物理量的基本量的量綱為其本身。 物理量的基本量的量綱為其本身。 SI制中的基本量 質(zhì)量 M 、長(zhǎng)度 L 、時(shí)間 T 、 熱力學(xué)溫度 制中的基本量: 制中的基本量 、 物質(zhì)的量 N 、電流 I 、發(fā)光強(qiáng)度 J 、 導(dǎo)出量的量綱: 例如： 導(dǎo)出量的量綱 例如：速度 LT-1 加速度 LT-2 力 MLT-2 3）量綱一致性方程 (dimensionally homogeneous equation) ） 物理量方程 是 與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表 達(dá)式。任何一個(gè)物理量方程，只要理論上合理， 達(dá)式。任何一個(gè)物理量方程，只要理論上合理，該方程等號(hào)兩 邊各項(xiàng)的量綱必定相等。 邊各項(xiàng)的量綱必定相等。 2011-1-10 化工原理 緒論 18 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 3）量綱一致性方程 (dimensionally homogeneous equation) ） 物理量方程 是 與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表 達(dá)式。任何一個(gè)物理量方程，只要理論上合理， 達(dá)式。任何一個(gè)物理量方程，只要理論上合理，該方程等號(hào)兩 邊各項(xiàng)的量綱必定相等。 邊各項(xiàng)的量綱必定相等。 Z1g + P1 = Z2g + P2 P1 + Z 1 g = P2 + Z 2 g J kg J m3 u12 P2 u22 gZ1 + + + W = gZ 2 + + + hf 2 2 P1 u12 u22 gZ1 + P1 + + W = gZ 2 + P2 + + ?P f 2 2 P1 u12 P2 u22 Z1 + + + He = Z2 + + +Hf g 2 g g 2 g 2011-1-10 化工原理 緒論 J =m N 19 5. 物理量的單位與量綱（因次） 物理量的單位與量綱（因次） 4）單位換算 ） 例: 工程單位制中的 力 與國(guó)際單位制中的 力 之關(guān) 系。 以質(zhì)量為1kg的物質(zhì)在重力場(chǎng)中所受的力為分 以質(zhì)量為 的物質(zhì)在重力場(chǎng)中所受的力為分 析對(duì)象。在工程單位制中，受力為1kgforce. 析對(duì)象。在工程單位制中，受力為 在國(guó)際單位制中，根據(jù)牛頓第二定律 F=ma 在國(guó)際單位制中， 受力為 F=19.81=9.81kg.m/s2=9.81N 所以 1kgf=9.81N 式。 2011-1-10 這是一個(gè)非常重要的關(guān)系 化工原理 緒論 20 將其換算成SI制的單位 例1：1atm=1.033kgf/cm2,將其換算成 制的單位。 ： 將其換算成 制的單位。 9.81 ? N 1atm = 1.033kgf / cm = 1.033 ? 2 ?2 2 ?m 10 2 1kgf=9.81N 1cm=10-2m ( ) 5 ? = 1.013 10 ( Pa ) ? 例2： ： 通用氣體常數(shù)R=82.06atm?cm3/(mol?K),將其換算成 將其換算成SI 通用氣體常數(shù) 將其換算成 制。 ? N 3 ? 3 ? m ? 5 ?2 2 1.013 10 10 ?m ? R = 82.06 ? kmol ? K ? 10 ? 3 ? ? ? ? ? N ?m ? ? kJ ? = 8314? ? = 8.314? ? ? kmol ? K ? ? kmol ? K ? ( ) 2011-1-10 化工原理 緒論 21 10 kg kg .m / s ?4 N .s = 0.0008 = 8 10 = 8 10 ? 4 Pa ? s = 0.008 ? 2 10 m .s m . s .m / s 2 m2 將此cgs制 例3：30 水的粘 度 =0.008g/(cm.s)（泊） ,將此 制 ： （ 將此 單位換算成SI制 單位換算成 制 。 解: ?3 2 例4: 傳質(zhì)系數(shù)單位的轉(zhuǎn)換計(jì)算 kmol KG = 1 ? 6 2 m .h .atm kmol = 1? 6 5 2 2 3600 1.013 10 m .s. N / m kmol ?9 = 4.39 1