化工原理_緒論

1、課程名稱(chēng)：化工原理（單元操作）課程名稱(chēng)：化工原理（單元操作）主講人主講人: 陸陸 杰杰 周周1, 3 之之 1, 2節(jié)節(jié) 周周1- -12 / 2C 302 教室教室0.0 緒論緒論 一、一、課程性質(zhì)和基本內(nèi)容課程性質(zhì)和基本內(nèi)容二、單元操作二、單元操作的應(yīng)用及特點(diǎn)的應(yīng)用及特點(diǎn) 三、單元操作的分類(lèi)三、單元操作的分類(lèi)四、單元操作與三傳的關(guān)系四、單元操作與三傳的關(guān)系五、單位與單位換算五、單位與單位換算六、單元操作中常用的基本概念六、單元操作中常用的基本概念“化工原理及實(shí)驗(yàn)化工原理及實(shí)驗(yàn)”是化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程是化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，屬于化學(xué)化工類(lèi)本科生必修的之一，屬于化學(xué)化工類(lèi)本科生必修

2、的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是本科生由基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)的過(guò)渡是本科生由基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)的過(guò)渡性質(zhì)性質(zhì)的課程。的課程。先修課：先修課：高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、機(jī)械制圖等。高等數(shù)學(xué)、物理、物理化學(xué)、機(jī)械制圖等。一、課程性質(zhì)和基本內(nèi)容一、課程性質(zhì)和基本內(nèi)容 課程性質(zhì)課程性質(zhì)化工生產(chǎn)化工生產(chǎn)是以是以化學(xué)變化或化學(xué)處理為主要特征化學(xué)變化或化學(xué)處理為主要特征的工業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，在各種加工過(guò)程中，生產(chǎn)過(guò)程，在各種加工過(guò)程中，除化學(xué)反應(yīng)外，其余除化學(xué)反應(yīng)外，其余步驟皆可歸納為若干種基本的物理過(guò)程步驟皆可歸納為若干種基本的物理過(guò)程，這些基本的，這些基本的物理過(guò)程稱(chēng)為物理過(guò)程稱(chēng)為單元操作單元操作。

3、1915年，年，Unit Operations的名詞由麻省理工學(xué)院化工的名詞由麻省理工學(xué)院化工系主任系主任 A.D Little首次提出。首次提出。物理加工過(guò)程物理加工過(guò)程化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)化工原料化工原料 生產(chǎn)資料或生活資料生產(chǎn)資料或生活資料 加加工工過(guò)過(guò)程程- 單元操作單元操作 約有幾十種約有幾十種課程內(nèi)容課程內(nèi)容 化工原理化工原理：“三傳三傳”理論及單元操作的基本原理論及單元操作的基本原理理單元操作的工藝計(jì)算單元操作的工藝計(jì)算典型設(shè)備的構(gòu)造、設(shè)計(jì)或選型典型設(shè)備的構(gòu)造、設(shè)計(jì)或選型（1）掌握）掌握三傳理論三傳理論，即流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)的基本原理；，即流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)的基本原理；課程任務(wù)課

4、程任務(wù)（2）掌握）掌握主要單元操作主要單元操作的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、計(jì)算、的典型設(shè)備構(gòu)造、操作原理、計(jì)算、 選型及實(shí)驗(yàn)研究方法；選型及實(shí)驗(yàn)研究方法；（3）培養(yǎng)學(xué)生）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決化工單元操作中運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決化工單元操作中各各 種種工程實(shí)際問(wèn)題工程實(shí)際問(wèn)題(計(jì)算、選型及實(shí)驗(yàn)研究方法計(jì)算、選型及實(shí)驗(yàn)研究方法)的能力。的能力。 課前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽(tīng)課、課后復(fù)習(xí)；課前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽(tīng)課、課后復(fù)習(xí)； 教材和輔導(dǎo)資料多看，并做到融會(huì)貫通；教材和輔導(dǎo)資料多看，并做到融會(huì)貫通； 按時(shí)完成作業(yè)、多做題目多練習(xí)；按時(shí)完成作業(yè)、多做題目多練習(xí)； 多討論，靈活掌握學(xué)習(xí)和應(yīng)用方法。多討論，靈活掌握學(xué)

5、習(xí)和應(yīng)用方法。要求：要求：課程特點(diǎn)課程特點(diǎn) 理論性強(qiáng)；理論性強(qiáng)； 工程性強(qiáng)；工程性強(qiáng)； 內(nèi)容多。內(nèi)容多。既有眾多的嚴(yán)格的理論推證，又有許多對(duì)復(fù)雜對(duì)象的工程簡(jiǎn)化處理。作作 業(yè)：課堂布置業(yè)：課堂布置參參 考考 書(shū)：浙江大學(xué)、華東理工大學(xué)等院校的教材及習(xí)題集，書(shū)：浙江大學(xué)、華東理工大學(xué)等院校的教材及習(xí)題集， 自由選擇。自由選擇?？己朔绞剑浩綍r(shí)作業(yè)成績(jī)考核方式：平時(shí)作業(yè)成績(jī) + 期中成績(jī)期中成績(jī) + 期末成績(jī)期末成績(jī)作業(yè)與考試作業(yè)與考試 例例 如：如：甲醇的生產(chǎn)：甲醇的生產(chǎn)：合成氣（合成氣（CO，H2，CO2）輸送輸送管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器粗甲醇粗甲醇冷卻冷卻精餾精餾精甲醇（精甲醇（99.5）苯的生產(chǎn)：

6、苯的生產(chǎn)：原料油（甲苯、二甲苯）、原料油（甲苯、二甲苯）、H H2 2輸送輸送加熱加熱反應(yīng)器反應(yīng)器減壓蒸餾減壓蒸餾精餾精餾苯（苯（ 99.99%）若干單元操作與化學(xué)反應(yīng)的組合可構(gòu)成一個(gè)工藝制造過(guò)程。若干單元操作與化學(xué)反應(yīng)的組合可構(gòu)成一個(gè)工藝制造過(guò)程。 二、單元操作的應(yīng)用及特點(diǎn)二、單元操作的應(yīng)用及特點(diǎn) 根據(jù)他們的操作原理，可以歸結(jié)為數(shù)個(gè)應(yīng)用廣根據(jù)他們的操作原理，可以歸結(jié)為數(shù)個(gè)應(yīng)用廣泛的泛的基本操作過(guò)程基本操作過(guò)程，如流體輸送、攪拌、沉降、，如流體輸送、攪拌、沉降、過(guò)濾、熱交換、制冷、蒸發(fā)、結(jié)晶、吸收、蒸過(guò)濾、熱交換、制冷、蒸發(fā)、結(jié)晶、吸收、蒸餾、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。餾、粉碎、乳化萃取、

7、吸附、干燥等。這些基本的物理過(guò)程稱(chēng)為這些基本的物理過(guò)程稱(chēng)為單元操作單元操作。v若干個(gè)單元操作串聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)工藝過(guò)程。若干個(gè)單元操作串聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)工藝過(guò)程。v均為均為物理性操作物理性操作，只改變物料的狀態(tài)或其物理性，只改變物料的狀態(tài)或其物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。v同一生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)包含多個(gè)相同的單元操作。同一生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)包含多個(gè)相同的單元操作。v單元操作用于不同的生產(chǎn)過(guò)程時(shí)其基本原理相同，單元操作用于不同的生產(chǎn)過(guò)程時(shí)其基本原理相同，進(jìn)行該操作的設(shè)備也可以通用。進(jìn)行該操作的設(shè)備也可以通用。 應(yīng)用及特點(diǎn)應(yīng)用及特點(diǎn) 單元操作按其理論基礎(chǔ)可分為下列三類(lèi)：?jiǎn)卧僮靼雌淅碚?/p>

8、基礎(chǔ)可分為下列三類(lèi)： 上述三個(gè)過(guò)程包含了三種理論，我們稱(chēng)之為上述三個(gè)過(guò)程包含了三種理論，我們稱(chēng)之為“三傳理論三傳理論”。1 1流體流動(dòng)過(guò)程流體流動(dòng)過(guò)程2 2傳熱過(guò)程傳熱過(guò)程3 3傳質(zhì)過(guò)程傳質(zhì)過(guò)程 三、單元操作的分類(lèi)三、單元操作的分類(lèi) 包括流體輸送、攪拌、沉降、過(guò)濾等。包括流體輸送、攪拌、沉降、過(guò)濾等。包括熱交換、蒸發(fā)等。包括熱交換、蒸發(fā)等。包括吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等。包括吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等。 動(dòng)量傳遞：動(dòng)量傳遞：流體流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生動(dòng)量傳遞，故流體流體流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生動(dòng)量傳遞，故流體流動(dòng)過(guò)程也稱(chēng)為動(dòng)量傳遞過(guò)程。凡是遵循流體流動(dòng)基本流動(dòng)過(guò)程也稱(chēng)為動(dòng)量傳遞過(guò)程。凡是遵循流體

9、流動(dòng)基本規(guī)律的單元操作，到可以用動(dòng)量傳遞的理論去研究。規(guī)律的單元操作，到可以用動(dòng)量傳遞的理論去研究。熱量傳遞：熱量傳遞：物體被加熱或冷卻的過(guò)程也稱(chēng)為物體的傳熱物體被加熱或冷卻的過(guò)程也稱(chēng)為物體的傳熱過(guò)程。凡是遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作，到可以用熱過(guò)程。凡是遵循傳熱基本規(guī)律的單元操作，到可以用熱量傳遞的理論去研究。量傳遞的理論去研究。三傳理論三傳理論質(zhì)量傳遞：質(zhì)量傳遞：兩相間物質(zhì)的傳遞過(guò)程即為質(zhì)量傳遞。凡是兩相間物質(zhì)的傳遞過(guò)程即為質(zhì)量傳遞。凡是遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作，到可以用質(zhì)量傳遞的理遵循傳質(zhì)基本規(guī)律的單元操作，到可以用質(zhì)量傳遞的理論去研究。論去研究。 原料乳驗(yàn)收原料乳驗(yàn)收預(yù)處理預(yù)處理預(yù)熱殺

10、菌預(yù)熱殺菌真空濃縮真空濃縮過(guò)濾過(guò)濾加糖加糖噴霧干燥噴霧干燥出粉出粉冷卻與過(guò)篩冷卻與過(guò)篩包裝、檢驗(yàn)包裝、檢驗(yàn)成品成品奶粉生產(chǎn)工藝流程奶粉生產(chǎn)工藝流程例：例：?jiǎn)卧僮髋c食品加工單元操作與食品加工 四、單元操作與三傳的關(guān)系四、單元操作與三傳的關(guān)系殺殺 菌：傳熱；菌：傳熱；真空濃縮：傳熱、傳質(zhì)、流體流動(dòng)；真空濃縮：傳熱、傳質(zhì)、流體流動(dòng)；過(guò)過(guò) 濾：流體流動(dòng)濾：流體流動(dòng). “三傳理論三傳理論”是單元操作的理論基礎(chǔ)，單元操作是是單元操作的理論基礎(chǔ)，單元操作是“三傳理三傳理論論”的具體應(yīng)用。同時(shí)，的具體應(yīng)用。同時(shí)，“三傳理論三傳理論”和單元操作也是化學(xué)工和單元操作也是化學(xué)工程技術(shù)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。程技術(shù)的理論

11、和實(shí)踐基礎(chǔ)。 流體力學(xué)、傳熱及傳質(zhì)的基本原理流體力學(xué)、傳熱及傳質(zhì)的基本原理是各單元操作的理論基礎(chǔ)。是各單元操作的理論基礎(chǔ)。許多單元操作都會(huì)包含兩種以上的傳遞現(xiàn)象，許多單元操作都會(huì)包含兩種以上的傳遞現(xiàn)象， 如干燥、精餾等如干燥、精餾等。單元操作與三傳單元操作與三傳 單位制單位制 國(guó)際單位制中的單位是由基本單位和具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的導(dǎo)國(guó)際單位制中的單位是由基本單位和具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的導(dǎo)出單位構(gòu)成的。出單位構(gòu)成的。五、單位與單位換算五、單位與單位換算基本量：基本量：任意選定的幾個(gè)獨(dú)立的物理量任意選定的幾個(gè)獨(dú)立的物理量( (如長(zhǎng)度如長(zhǎng)度, ,時(shí)間等時(shí)間等) )?；締挝唬夯締挝唬焊鶕?jù)使用方便的原則制定的基本量

12、的根據(jù)使用方便的原則制定的基本量的單位單位。導(dǎo)出量：導(dǎo)出量：根據(jù)物理量與基本量之間的關(guān)系來(lái)確定的量。根據(jù)物理量與基本量之間的關(guān)系來(lái)確定的量。導(dǎo)出單位：導(dǎo)出單位：導(dǎo)出量的單位稱(chēng)為導(dǎo)出單位，均由基本單位相導(dǎo)出量的單位稱(chēng)為導(dǎo)出單位，均由基本單位相 乘、除而構(gòu)成的。乘、除而構(gòu)成的。 物理單位制：物理單位制：基本單位：基本單位：長(zhǎng)度長(zhǎng)度cm 質(zhì)量質(zhì)量g 時(shí)間時(shí)間s工程單位制：工程單位制：基本單位：基本單位：長(zhǎng)度長(zhǎng)度cm 力力 kgf 時(shí)間時(shí)間s SISI單位制：?jiǎn)挝恢疲夯締挝挥谢締挝挥? 7個(gè)，化工中常用的有個(gè)，化工中常用的有5 5個(gè)：個(gè)： 長(zhǎng)度長(zhǎng)度m、質(zhì)量、質(zhì)量kg、時(shí)間、時(shí)間s、溫度、溫度K、物

13、質(zhì)量、物質(zhì)量mol單位制：?jiǎn)挝恢疲夯締挝慌c導(dǎo)出單位的總和?；締挝慌c導(dǎo)出單位的總和。 因次因次 基本量的長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度可分別用符號(hào)基本量的長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度可分別用符號(hào)L、M、T、表示，則導(dǎo)出量可由這些基本量的符號(hào)組合而成。表示，則導(dǎo)出量可由這些基本量的符號(hào)組合而成。例：例： 速速 度度LTLT1 1 加速度加速度LTLT2 2 力力 MLTMLT2 2 若某物理量以若某物理量以MaLbTc表示，則稱(chēng)它為該表示，則稱(chēng)它為該物理量的因物理量的因次或量綱次或量綱（嚴(yán)格地說(shuō)，指數(shù)（嚴(yán)格地說(shuō)，指數(shù)a a、b b、c c稱(chēng)為因次，稱(chēng)為因次，MaLbTc稱(chēng)稱(chēng)為該物理量的因次式或量綱式）。它表

14、示該物理量的單位與為該物理量的因次式或量綱式）。它表示該物理量的單位與基本量的單位之間的關(guān)系。當(dāng)基本量的單位之間的關(guān)系。當(dāng)abc0 0時(shí)，時(shí)時(shí)，時(shí)M0L0T01 1，稱(chēng)為，稱(chēng)為無(wú)因次無(wú)因次。單位換算單位換算 同一物理量若用不同單位度量時(shí)，其數(shù)值需相應(yīng)地改變。同一物理量若用不同單位度量時(shí)，其數(shù)值需相應(yīng)地改變。這種換算稱(chēng)為單位換算。這種換算稱(chēng)為單位換算。 通用氣體常數(shù)通用氣體常數(shù) R0.08206Latm/molK8.313J/molK 已知已知1atm=1.033kgf/cm2, 將其換算成將其換算成N/m2。 按題意需將按題意需將kgf/cm2中的單位換算成中的單位換算成N，cm2換算成換算成

15、m2,查附查附錄錄1：換算關(guān)系為：換算關(guān)系為：1kgf=9.81N， 1cm=0.01m 上述關(guān)系代入上述關(guān)系代入 ，得：，得：2522N/m10013. 1m01. 0N81. 9033. 1cmkgf033. 1 物料衡算物料衡算 能量衡算能量衡算 物系的平衡關(guān)系物系的平衡關(guān)系 傳遞速率傳遞速率 經(jīng)濟(jì)核算經(jīng)濟(jì)核算 六、單元操作中常用的基本概念六、單元操作中常用的基本概念 AOIGGG 物料衡算的通式物料衡算的通式GI 輸入物料的總和輸入物料的總和GO 輸出物料的總和輸出物料的總和GA 積累的物料量積累的物料量 依據(jù)依據(jù)質(zhì)量守恒定律：質(zhì)量守恒定律： 輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量等于從系輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)

16、量等于從系統(tǒng)輸出的物料質(zhì)量和系統(tǒng)中積累的物料質(zhì)量之和。統(tǒng)輸出的物料質(zhì)量和系統(tǒng)中積累的物料質(zhì)量之和。 物料衡算物料衡算穩(wěn)態(tài)過(guò)程（連續(xù)操作過(guò)程），積累為零，即穩(wěn)態(tài)過(guò)程（連續(xù)操作過(guò)程），積累為零，即GA=0。則：。則：0GGI注意：注意：（1）衡算系統(tǒng)即可是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程也可是某一設(shè)備，甚至設(shè)）衡算系統(tǒng)即可是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程也可是某一設(shè)備，甚至設(shè)備某一局部。備某一局部。（2）衡算的對(duì)象：）衡算的對(duì)象： a) 無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總物料衡算或物料中任一組分衡算。無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總物料衡算或物料中任一組分衡算。 b) 有有化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，只能用于任一元素的衡算。時(shí)，只能用于任一元素的衡算。（3） 可用質(zhì)量或物質(zhì)的

17、量衡算，對(duì)于液體或處于恒可用質(zhì)量或物質(zhì)的量衡算，對(duì)于液體或處于恒T、恒、恒P下的理想氣體可用于體積衡算。下的理想氣體可用于體積衡算。 例例：在兩個(gè)蒸發(fā)器中，每小時(shí)將在兩個(gè)蒸發(fā)器中，每小時(shí)將5000kg的無(wú)機(jī)鹽水溶液從的無(wú)機(jī)鹽水溶液從12（質(zhì)量）濃縮到（質(zhì)量）濃縮到30%。第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器多蒸出。第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器多蒸出5%的的水分。試求：水分。試求：（1）各蒸發(fā)器每小時(shí)蒸出水分的量；）各蒸發(fā)器每小時(shí)蒸出水分的量；（2） 第一蒸發(fā)器送出的溶液濃度。第一蒸發(fā)器送出的溶液濃度。 分析：分析：（1）首先畫(huà)一個(gè)流程圖表示進(jìn)行的過(guò)程：）首先畫(huà)一個(gè)流程圖表示進(jìn)行的過(guò)程： 用方框表示設(shè)備，輸入輸出設(shè)

18、備的物流方向用箭頭表示。用方框表示設(shè)備，輸入輸出設(shè)備的物流方向用箭頭表示。蒸發(fā)器蒸發(fā)器1蒸發(fā)器蒸發(fā)器2x1W1W2=1.05W1F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3 （3）劃定衡算的范圍）劃定衡算的范圍 衡算范圍可以是一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程或一個(gè)設(shè)備，甚衡算范圍可以是一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程或一個(gè)設(shè)備，甚至設(shè)備某一局部。至設(shè)備某一局部。 （2）選擇衡算基準(zhǔn)（連續(xù)操作以單位時(shí)間為基選擇衡算基準(zhǔn)（連續(xù)操作以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，間歇操作以一批操作為基準(zhǔn)）準(zhǔn)，間歇操作以一批操作為基準(zhǔn)） 由于連續(xù)操作，以由于連續(xù)操作，以1小時(shí)為基準(zhǔn)。小時(shí)為基準(zhǔn)。對(duì)鹽作物料衡算：對(duì)鹽作物料衡算：2200 xFxF解：解：（1）

19、對(duì)總物料作衡算：）對(duì)總物料作衡算：2125000WWF代入已知數(shù)據(jù)，得：代入已知數(shù)據(jù)，得：23 . 012. 05000Fkg/h20002Fkg/h300021WW由題意知由題意知1205. 1WW kg/h61536 kg/h4146321.WW蒸發(fā)器蒸發(fā)器1蒸發(fā)器蒸發(fā)器2x1W1W2=1.05W1F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3 （2 2）求第一個(gè)蒸發(fā)器送出的溶液濃度，選擇第一個(gè)蒸發(fā)）求第一個(gè)蒸發(fā)器送出的溶液濃度，選擇第一個(gè)蒸發(fā)器為衡算范圍。器為衡算范圍。對(duì)鹽作物料衡算：對(duì)鹽作物料衡算：1100 xFxF 對(duì)總物料作衡算：對(duì)總物料作衡算：110FWF 代入已知數(shù)據(jù)

20、，得：代入已知數(shù)據(jù)，得：1112. 05000 xF14 .14635000F解得：解得：hkgF/6 .35361%97.161697. 01x蒸發(fā)器蒸發(fā)器1蒸發(fā)器蒸發(fā)器2x1W1W2=1.05W1F0=5000kg/hx0=0.12F1F2x2=0.3 能量衡算能量衡算依據(jù)：依據(jù)：能量守恒定律能量守恒定律 即任何時(shí)間內(nèi)輸入系統(tǒng)的總熱量等于系統(tǒng)輸出的總熱量即任何時(shí)間內(nèi)輸入系統(tǒng)的總熱量等于系統(tǒng)輸出的總熱量與損失的熱量之和。與損失的熱量之和。LOIQQQ 熱量衡算通式熱量衡算通式或?qū)懗苫驅(qū)懗蒐IQwHwH0)()(物料的質(zhì)量，物料的質(zhì)量，kg或或kg/s H物料的焓，物料的焓，kJ/kg 熱量衡

21、算的基本方法與物料衡算的方法相同，也必須首熱量衡算的基本方法與物料衡算的方法相同，也必須首先劃定衡算范圍及衡算基準(zhǔn)。先劃定衡算范圍及衡算基準(zhǔn)。 此外應(yīng)注意焓是相對(duì)值，因此必須指明此外應(yīng)注意焓是相對(duì)值，因此必須指明基準(zhǔn)溫度基準(zhǔn)溫度，習(xí)慣，習(xí)慣上選上選0為基準(zhǔn)溫度為基準(zhǔn)溫度，并規(guī)定并規(guī)定0時(shí)液態(tài)的焓值為零時(shí)液態(tài)的焓值為零。平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。平衡狀態(tài)是自然界中廣泛存在的現(xiàn)象。 平衡關(guān)系平衡關(guān)系可用來(lái)判斷過(guò)程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行可用來(lái)判斷過(guò)程能否進(jìn)行，以及進(jìn)行的方向和能達(dá)到的限度。的方向和能達(dá)到的限度。以食鹽的溶解和結(jié)晶為例：以食鹽的溶解和結(jié)晶為例：食鹽濃度食鹽濃度 飽和濃度：結(jié)晶飽和濃

22、度：結(jié)晶食鹽濃度食鹽濃度 飽和濃度：溶解飽和濃度：溶解該溫度下的飽和濃度為該物系的平衡濃度。該溫度下的飽和濃度為該物系的平衡濃度。 物系的平衡關(guān)系物系的平衡關(guān)系 不飽和食鹽溶液不飽和食鹽溶液：溶解速率（單位時(shí)間內(nèi)溶解的食鹽質(zhì)：溶解速率（單位時(shí)間內(nèi)溶解的食鹽質(zhì)量）大；食鹽濃度高時(shí)，溶解速率小。量）大；食鹽濃度高時(shí)，溶解速率小。飽和食鹽溶液飽和食鹽溶液（即平衡狀態(tài)）：溶解速率為零即平衡狀態(tài)）：溶解速率為零 以食鹽的溶解為例：以食鹽的溶解為例： 溶液濃度越是遠(yuǎn)離平衡濃度，其溶解速率就越大；溶液濃溶液濃度越是遠(yuǎn)離平衡濃度，其溶解速率就越大；溶液濃度越是接近平衡濃度，其溶解速率就越小。溶液濃度與平衡濃度

23、越是接近平衡濃度，其溶解速率就越小。溶液濃度與平衡濃度之差值，可以看作是溶解過(guò)程的度之差值，可以看作是溶解過(guò)程的推動(dòng)力推動(dòng)力。 傳遞速率傳遞速率顆粒大小和攪拌對(duì)溶解速率有影響。顆粒大小和攪拌對(duì)溶解速率有影響。原因：原因：由大塊改為許多小快，能使固體食鹽與溶液的接觸由大塊改為許多小快，能使固體食鹽與溶液的接觸面積增大；由不攪拌改為攪拌，能使溶液質(zhì)點(diǎn)對(duì)流。其結(jié)面積增大；由不攪拌改為攪拌，能使溶液質(zhì)點(diǎn)對(duì)流。其結(jié)果能減小溶解過(guò)程的果能減小溶解過(guò)程的阻力阻力。阻力推動(dòng)力傳遞速率此關(guān)系類(lèi)似于電學(xué)中歐姆定律此關(guān)系類(lèi)似于電學(xué)中歐姆定律。 過(guò)程的傳遞速率是決定化工設(shè)備的重要因素，傳遞過(guò)程的傳遞速率是決定化工設(shè)備

24、的重要因素，傳遞速率增大時(shí)，設(shè)備尺寸可以變小速率增大時(shí)，設(shè)備尺寸可以變小?；ぴ碚n程的兩條主線：化工原理課程的兩條主線：（1）動(dòng)量傳遞、傳熱和傳質(zhì)皆屬于傳遞過(guò)程，是本門(mén)課程）動(dòng)量傳遞、傳熱和傳質(zhì)皆屬于傳遞過(guò)程，是本門(mén)課程統(tǒng)一的研究對(duì)象，是聯(lián)系各單元操作的一條主線。統(tǒng)一的研究對(duì)象，是聯(lián)系各單元操作的一條主線。（2）研究工程問(wèn)題的方法論是聯(lián)系各單元操作的另一條主）研究工程問(wèn)題的方法論是聯(lián)系各單元操作的另一條主線。線。 各單元操作有共同的研究方法。各單元操作有共同的研究方法。a) 實(shí)驗(yàn)研究方法（經(jīng)驗(yàn)的方法）實(shí)驗(yàn)研究方法（經(jīng)驗(yàn)的方法） 一般用因次分析和相似論為指導(dǎo)，依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)確定過(guò)一般用因次分析和相似論為指導(dǎo)，依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)確定過(guò) 變量之間的關(guān)系，通過(guò)無(wú)因次數(shù)群（或稱(chēng)準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)變量之間的關(guān)系，通過(guò)無(wú)因次數(shù)群（或稱(chēng)準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)系式來(lái)表達(dá)。是一種工程上通用的基本方法。系式來(lái)表達(dá)。是一種工程上通用的基本方法。 研究方法研究方法b) 數(shù)學(xué)模型法（半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法）數(shù)學(xué)模型法（半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法） 在對(duì)實(shí)際過(guò)程的機(jī)理深入分析的基礎(chǔ)上，在抓住過(guò)程在對(duì)實(shí)際過(guò)程的機(jī)理深入分析的基礎(chǔ)上，在