化工原理緒論

1、化化 工工 原原 理理(Principles of Chemical Engineering)(72(72學(xué)時(shí)教學(xué)適用學(xué)時(shí)教學(xué)適用) )University of Jinan濟(jì)南大學(xué)濟(jì)南大學(xué)授課教師：授課教師： 倪獻(xiàn)智倪獻(xiàn)智 碩士研究生學(xué)歷碩士研究生學(xué)歷 教授職稱教授職稱 化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程系化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程系 化工原理教研室化工原理教研室 手機(jī)手E-mail:chm_ 2022-7-4化工原理 緒論2 現(xiàn)代化工廠外境現(xiàn)代化工廠外境高塔林立、管道縱橫。高塔林立、管道縱橫。2022-7-4化工原理 緒論3 現(xiàn)代化工廠外境現(xiàn)代化工廠外境高塔林立、管道縱橫。高塔林立、

2、管道縱橫。2022-7-4化工原理 緒論4 化工原理化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 化工原理化工原理 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)渡的入門課程。它在基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理專業(yè)課過(guò)渡的入門課程。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，起著承前啟后、由理及工的重要間，起著承前啟后、由理及工的重要“橋梁橋梁”作用。作用?；ぴ砘ぴ?是一門化工類專業(yè)的工程技術(shù)基礎(chǔ)課

3、程。是一門化工類專業(yè)的工程技術(shù)基礎(chǔ)課程。專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的課程：公共基礎(chǔ)課、基礎(chǔ)課、技術(shù)（專業(yè)）基礎(chǔ)課、專業(yè)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的課程：公共基礎(chǔ)課、基礎(chǔ)課、技術(shù)（專業(yè)）基礎(chǔ)課、專業(yè) 課等。課等。 該課程的主要內(nèi)容是利用數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等自然科學(xué)的原該課程的主要內(nèi)容是利用數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等自然科學(xué)的原理，研究實(shí)際化工物理過(guò)程中的客觀規(guī)律，并利用這些規(guī)律進(jìn)行理，研究實(shí)際化工物理過(guò)程中的客觀規(guī)律，并利用這些規(guī)律進(jìn)行化工過(guò)程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備構(gòu)造設(shè)計(jì)等。它承擔(dān)著工程科學(xué)化工過(guò)程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、設(shè)備構(gòu)造設(shè)計(jì)等。它承擔(dān)著工程科學(xué)與工程技術(shù)的雙重教育任務(wù)。與工程技術(shù)的雙重教育任務(wù)。 特征：利用基礎(chǔ)科學(xué)理論特征：利

4、用基礎(chǔ)科學(xué)理論 “建構(gòu)建構(gòu)”工程科學(xué)理論，進(jìn)而解決實(shí)工程科學(xué)理論，進(jìn)而解決實(shí)際工程問(wèn)題。際工程問(wèn)題。 2022-7-4化工原理 緒論5化工原理國(guó)家級(jí)精品課程及網(wǎng)址：化工原理國(guó)家級(jí)精品課程及網(wǎng)址： 1 1、化工原理與實(shí)驗(yàn)，化工原理與實(shí)驗(yàn)，天津大學(xué)天津大學(xué)：81 2003年度年度2、化工原理，、化工原理， 北京化工大學(xué)：北京化工大學(xué)： 2003年度年度3、化工原理，、化工原理，華東理工大學(xué)：華東理工大學(xué)： 2004年度年度4、化工原理，、化工原理，華南理工大學(xué)華南理工大學(xué)http:/202.

5、38.193.233/05course/hg33/05course/hg 2005 2005年度年度5、化工原理，南京、化工原理，南京理工大學(xué)理工大學(xué) 20062006年度年度6、化工原理，南京、化工原理，南京工業(yè)大學(xué)工業(yè)大學(xué) 20072007年度年度化工原理主要教材：化工原理主要教材： （化工原理（化工原理 、化工過(guò)程與設(shè)備）、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，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，2121世紀(jì)教材。世紀(jì)教材。 化工原理（上、下）?；ぴ恚ㄉ?、下）。華東理工大學(xué)：華東理工大學(xué)：化工原理化工原理

6、（上、下）（上、下） ， 2121世紀(jì)教材。世紀(jì)教材。華南理工大學(xué)：華南理工大學(xué)：化工原理化工原理 ， 2121世紀(jì)教材世紀(jì)教材北京化工大學(xué)：北京化工大學(xué)：1 1 楊祖榮主編版本，楊祖榮主編版本， 2 2 王志魁主編版本。王志魁主編版本。浙江大學(xué)與西安交通大學(xué)合編版本、大連理工大學(xué)版本、清華大學(xué)版本等。浙江大學(xué)與西安交通大學(xué)合編版本、大連理工大學(xué)版本、清華大學(xué)版本等?；ぴ砭氛n程的主要信息化工原理精品課程的主要信息濟(jì)南大學(xué)化工原理精品網(wǎng)絡(luò)課程濟(jì)南大學(xué)化工原理精品網(wǎng)絡(luò)課程在教務(wù)處精品課程欄內(nèi)。在教務(wù)處精品課程欄內(nèi)。2022-7-4化工原理 緒論6化工原理化工原理緒論緒論 2學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第1章章

7、 流體流動(dòng)流體流動(dòng) ( fluid flow ) 12學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第2章章 流體輸送機(jī)械流體輸送機(jī)械 (fluid transportation machinery ) 6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第3章章 沉降沉降(particles settling )與過(guò)濾與過(guò)濾 (suspending liquid filter ) 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第4章章 傳熱傳熱 ( heat transfer ) 12學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第5章章 氣體吸收氣體吸收 ( gas absorption )和填料塔和填料塔 ( packed tower ) 12學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第第6章章 液體精餾液體精餾 ( liquid distillation ) 和

8、和 板式精餾塔板式精餾塔 ( plate tower for liquid distillation ) 14學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)(Principles of Chemical Engineering)第第7章章 固體干燥（固體干燥（solid drying）4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)授課過(guò)程中執(zhí)行濟(jì)南大學(xué)新修定的化工原理教學(xué)大綱，理論教學(xué)授課過(guò)程中執(zhí)行濟(jì)南大學(xué)新修定的化工原理教學(xué)大綱，理論教學(xué)72學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)?；ぴ韺?shí)驗(yàn)化工原理實(shí)驗(yàn) 獨(dú)立設(shè)課。獨(dú)立設(shè)課。2022-7-4化工原理 緒論7 化工原理化工原理 (Principles of Chemical Engineering) 1. 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科

9、中的基本概念 (了解) 2. 化工原理課程的性質(zhì)化工原理課程的性質(zhì) (了解) 3. 化工原理硏究問(wèn)題的方法化工原理硏究問(wèn)題的方法 (理解) 4. 化工原理課程應(yīng)解決的問(wèn)題（學(xué)習(xí)目標(biāo)）化工原理課程應(yīng)解決的問(wèn)題（學(xué)習(xí)目標(biāo)） (理解) 5. 單位與單位換算單位與單位換算 (掌握) 6. 物料衡算與能量衡算的方法物料衡算與能量衡算的方法 (掌握)緒論緒論(preface)課程答疑安排、課程成績(jī)與考試形式、課程答疑安排、課程成績(jī)與考試形式、每次課的教學(xué)要求和課后作業(yè)等每次課的教學(xué)要求和課后作業(yè)等 均見均見學(xué)期授課計(jì)劃。學(xué)期授課計(jì)劃。附：教育心理學(xué)中的研究理論建構(gòu)主義理論關(guān)于學(xué)習(xí)的附：教育心理學(xué)中的研究理

10、論建構(gòu)主義理論關(guān)于學(xué)習(xí)的基本知識(shí)。大工程觀的學(xué)習(xí)材料?；局R(shí)。大工程觀的學(xué)習(xí)材料。2022-7-4化工原理 緒論8化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè) (chemical industry)： 利用自然界中的物資資源，通過(guò)利用自然界中的物資資源，通過(guò)物理物理和和化學(xué)化學(xué)的方法將原料加的方法將原料加工成為產(chǎn)品（生產(chǎn)資料或生活資料）的工業(yè)。工成為產(chǎn)品（生產(chǎn)資料或生活資料）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、環(huán)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)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。部門。 在人們的

11、衣、食、住、行、娛樂(lè)等生活中均離不開化學(xué)產(chǎn)品。在人們的衣、食、住、行、娛樂(lè)等生活中均離不開化學(xué)產(chǎn)品。 原原 料料 產(chǎn)產(chǎn) 品品1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化工（生產(chǎn)）過(guò)程化工（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）?；ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程（化工工藝過(guò)程）。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)。2022-7-4化工原理 緒論9C2H2提純提純HCl提純提純單體單體合成合成反應(yīng)熱反應(yīng)熱單體單體精制精制聚合聚合反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)

12、熱反應(yīng)熱干燥干燥熱量熱量成品成品聚氯乙烯聚氯乙烯 (PVC :polyvinyl chloride)塑料的生產(chǎn)過(guò)程。塑料的生產(chǎn)過(guò)程。OHClCHClCHOHClCHCH222222212 乙烯氧氯化法：乙烯氧氯化法：OHCHClCHClCHClCH2222 nCHClCHCHClCH22 乙炔加成法乙炔加成法：CHClCHHClHC222 nCHClCHCHClCH22 C2H4提純提純HCl提純提純單體單體生成生成熱量熱量單體單體精制精制聚合聚合反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)熱反應(yīng)熱干燥干燥熱量熱量成品成品空氣空氣氧氯化氧氯化反應(yīng)反應(yīng)2022-7-4化工原理 緒論10化學(xué)工程化學(xué)工程 (Chemical En

13、gineering) ： 是一門工程技術(shù)學(xué)科。研究以化學(xué)工業(yè)為代表的過(guò)程工業(yè)是一門工程技術(shù)學(xué)科。研究以化學(xué)工業(yè)為代表的過(guò)程工業(yè)中有關(guān)化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程的一般原理和共性規(guī)律，解決過(guò)程中有關(guān)化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程的一般原理和共性規(guī)律，解決過(guò)程和裝置的開發(fā)、設(shè)計(jì)、操作及優(yōu)化的理論和方法問(wèn)題。和裝置的開發(fā)、設(shè)計(jì)、操作及優(yōu)化的理論和方法問(wèn)題?；卧僮骰卧僮鳎?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)程任何一種化工過(guò)程(chemicals production process)均是由若干

14、均是由若干化化工單元操作工單元操作及及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)過(guò)程有機(jī)地組合而形成的。有機(jī)地組合而形成的。1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 各種單元操作都需要在相應(yīng)的設(shè)備（各種單元操作都需要在相應(yīng)的設(shè)備（apparatus）中進(jìn)行，）中進(jìn)行，所以需要研究相應(yīng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)，使得過(guò)程能夠有效的進(jìn)行。所以需要研究相應(yīng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)，使得過(guò)程能夠有效的進(jìn)行。 在過(guò)程進(jìn)行中，需要進(jìn)行操作控制，控制物料的進(jìn)口流量、在過(guò)程進(jìn)行中，需要進(jìn)行操作控制，控制物料的進(jìn)口流量、進(jìn)口組成、出口流量、出口組成、設(shè)備中的溫度、壓力、組成進(jìn)口組成、出口流量、出口組成、設(shè)備中的溫度、壓力、組成及流動(dòng)狀態(tài)等。及流動(dòng)

15、狀態(tài)等。2022-7-4化工原理 緒論11化學(xué)工程的產(chǎn)生與發(fā)展化學(xué)工程的產(chǎn)生與發(fā)展 隨著對(duì)化學(xué)品需求的增長(zhǎng)，引起了從手工業(yè)向大工業(yè)的過(guò)渡?；瘜W(xué)家分隨著對(duì)化學(xué)品需求的增長(zhǎng)，引起了從手工業(yè)向大工業(yè)的過(guò)渡?；瘜W(xué)家分為純化學(xué)家和工業(yè)化學(xué)家（或稱應(yīng)用化學(xué)家）。純化學(xué)家主要對(duì)合成新物質(zhì)，為純化學(xué)家和工業(yè)化學(xué)家（或稱應(yīng)用化學(xué)家）。純化學(xué)家主要對(duì)合成新物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)新的化學(xué)反應(yīng)，測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及新的機(jī)理、規(guī)律、理發(fā)現(xiàn)新的化學(xué)反應(yīng)，測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以及新的機(jī)理、規(guī)律、理論感興趣。工業(yè)化學(xué)家則著眼于將該化學(xué)物質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)上的運(yùn)用和論感興趣。工業(yè)化學(xué)家則著眼于將該化學(xué)物質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)上

16、的運(yùn)用和實(shí)現(xiàn)。要求工業(yè)化學(xué)家具備較多的物理和機(jī)械知識(shí)。英國(guó)工程師實(shí)現(xiàn)。要求工業(yè)化學(xué)家具備較多的物理和機(jī)械知識(shí)。英國(guó)工程師G.E.戴維斯戴維斯(George Edwards Davis,1850-1907年年)最早提出最早提出“化學(xué)工程化學(xué)工程”這一概念。這一概念。1915年麻省理工學(xué)院年麻省理工學(xué)院A.D.Little首次提出首次提出“化工單元操作化工單元操作”的概念。的概念。 1923 1923年美國(guó)麻省理工學(xué)院的著名教授年美國(guó)麻省理工學(xué)院的著名教授W. H. W. H. 華克爾等人編寫出版的第一華克爾等人編寫出版的第一部關(guān)于單元操作的著作部關(guān)于單元操作的著作化工原理（化工原理（Princi

17、ples of Chemical Principles of Chemical Engineering Engineering ），從而奠定了化學(xué)工程作為一門獨(dú)立工程學(xué)科的基礎(chǔ)，完成），從而奠定了化學(xué)工程作為一門獨(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。對(duì)于化學(xué)工了從化工生產(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。我國(guó)于程學(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)世紀(jì)20年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程年代創(chuàng)辦了化學(xué)工程系，開設(shè)了化工原理課程。解放之后，我國(guó)先后出版了以單元操作為主線的系，開設(shè)了化工原理課程。解放之后，

18、我國(guó)先后出版了以單元操作為主線的化工原理化工原理、化工過(guò)程及設(shè)備化工過(guò)程及設(shè)備、化工操作原理及設(shè)備化工操作原理及設(shè)備等教科書。等教科書。 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念2022-7-4化工原理 緒論12化工學(xué)科體系的形成化工學(xué)科體系的形成 化工教育是從化學(xué)教育中分離出來(lái)的?；そ逃菑幕瘜W(xué)教育中分離出來(lái)的。1885年，英國(guó)倫敦帝年，英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院最早創(chuàng)辦了化工系，當(dāng)時(shí)的課程是化學(xué)與機(jī)械工程的混合。國(guó)學(xué)院最早創(chuàng)辦了化工系，當(dāng)時(shí)的課程是化學(xué)與機(jī)械工程的混合。不久停辦。不久停辦。1888年，美國(guó)麻省理工學(xué)院首先在化學(xué)系科內(nèi)設(shè)置化年，美國(guó)麻省理工學(xué)院首先在化學(xué)系科內(nèi)設(shè)置化學(xué)

19、工程課，后來(lái)才開始設(shè)置化學(xué)工程系。其他國(guó)家隨后也逐步建學(xué)工程課，后來(lái)才開始設(shè)置化學(xué)工程系。其他國(guó)家隨后也逐步建立了化學(xué)工程系。在美國(guó)著名化學(xué)家立了化學(xué)工程系。在美國(guó)著名化學(xué)家A.D.Little1915年首次提出年首次提出“化工單元操作化工單元操作”的概念之后，的概念之后，W.H.Walker(W. H. 華克爾華克爾)、W.K.Lewis和和W.H.McAdams等三人合著的等三人合著的化工原理化工原理初版在初版在1923年問(wèn)世?；W(xué)科已由一種工藝單元發(fā)展為現(xiàn)代化的工程科年問(wèn)世?；W(xué)科已由一種工藝單元發(fā)展為現(xiàn)代化的工程科學(xué)。學(xué)。 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念2

20、022-7-4化工原理 緒論13中國(guó)的化工高等教育中國(guó)的化工高等教育 1927年年4月，李壽恒在浙江大學(xué)建立了化工系。李壽恒先生月，李壽恒在浙江大學(xué)建立了化工系。李壽恒先生于于1925年在美國(guó)伊利諾伊大學(xué)獲化學(xué)工程博士學(xué)位后回國(guó)教授年在美國(guó)伊利諾伊大學(xué)獲化學(xué)工程博士學(xué)位后回國(guó)教授應(yīng)用化學(xué)。不久后，南京的中央大學(xué)和天津的南開大學(xué)也設(shè)立應(yīng)用化學(xué)。不久后，南京的中央大學(xué)和天津的南開大學(xué)也設(shè)立了化工系。到了化工系。到1949年，全國(guó)約有年，全國(guó)約有30個(gè)化工系。新中國(guó)成立后，個(gè)化工系。新中國(guó)成立后，進(jìn)行大規(guī)模的院系調(diào)整，第一批合并組成了天津大學(xué)化工系、進(jìn)行大規(guī)模的院系調(diào)整，第一批合并組成了天津大學(xué)化工

21、系、大連工學(xué)院化工系、成都工學(xué)院化工系、華南工學(xué)院化工系、大連工學(xué)院化工系、成都工學(xué)院化工系、華南工學(xué)院化工系、華東化工學(xué)院、北京石油學(xué)院等。華東化工學(xué)院、北京石油學(xué)院等。1958年，北京化工學(xué)院創(chuàng)建。年，北京化工學(xué)院創(chuàng)建。目前，全國(guó)有上百個(gè)化工學(xué)院或化工系。目前，全國(guó)有上百個(gè)化工學(xué)院或化工系。1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念2022-7-4化工原理 緒論14 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)律的一門工）生產(chǎn)過(guò)程中所進(jìn)行

22、的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及物理過(guò)程普遍規(guī)律的一門工程學(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、材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù)部門。物、材料、制藥、冶金、輕工、衛(wèi)生、信息等工業(yè)及技術(shù)部門。 20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代“三傳一反三傳一反”（動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳（動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)工程）概念的提出，開辟了化學(xué)工程發(fā)展過(guò)程的第遞、化學(xué)反應(yīng)工程）概念的提出，開辟了化學(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

23、更完整的體系，并推向了系，并推向了“過(guò)程優(yōu)化集成過(guò)程優(yōu)化集成”、“分子模擬分子模擬”的新階段。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、分子化學(xué)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)工工程、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，也程、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，也推動(dòng)了特殊領(lǐng)域化學(xué)工程的進(jìn)步。推動(dòng)了特殊領(lǐng)域化學(xué)工程的

24、進(jìn)步。 1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科知識(shí)體系化學(xué)工程學(xué)科知識(shí)體系2022-7-4化工原理 緒論15 流體（包括液體和氣體）中發(fā)生的這三種傳遞現(xiàn)象流體（包括液體和氣體）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)和流體分子的都是由于流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和流體分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的結(jié)果。1 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化工單元操作的分類化工單元操作的分類 根據(jù)單元操作的理論基礎(chǔ)進(jìn)行的分類根據(jù)單元操作的理論基礎(chǔ)進(jìn)行的分類（1）以動(dòng)量傳遞）以動(dòng)量傳遞(momentum transf

25、er)理論為基礎(chǔ)：理論為基礎(chǔ)： 流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械、沉降、過(guò)濾、液體攪拌、固體流態(tài)流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械、沉降、過(guò)濾、液體攪拌、固體流態(tài)化化 等等（2）以熱量傳遞）以熱量傳遞(heat transfer)理論為基礎(chǔ)：理論為基礎(chǔ)： 加熱、冷卻、蒸加熱、冷卻、蒸發(fā)發(fā) 等等（3）以質(zhì)量傳遞）以質(zhì)量傳遞(mass transfer)理論為基礎(chǔ)：理論為基礎(chǔ)： 吸收、精餾、萃吸收、精餾、萃取、干燥取、干燥 等等 2022-7-4化工原理 緒論16單元操作單元操作目的目的物態(tài)物態(tài)原理原理傳遞過(guò)程傳遞過(guò)程流體輸送流體輸送輸送輸送液、氣液、氣輸入機(jī)械能輸入機(jī)械能動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞過(guò)過(guò) 濾濾非均相物系的分離非均

26、相物系的分離氣氣-固固 液液-固固尺寸不同的截留尺寸不同的截留動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞沉沉 降降非均相物系的分離非均相物系的分離氣氣-固固 液液-固固密度差引起的相密度差引起的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞傳傳 熱熱加熱、冷卻、相變加熱、冷卻、相變氣、液、固氣、液、固利用溫度差傳入利用溫度差傳入或移出熱量或移出熱量熱量傳遞熱量傳遞吸吸 收收對(duì)混合氣體的分離對(duì)混合氣體的分離氣氣利用溶解度的差利用溶解度的差異分離異分離物質(zhì)傳遞物質(zhì)傳遞蒸蒸 發(fā)發(fā)溶劑與不揮發(fā)性溶質(zhì)溶劑與不揮發(fā)性溶質(zhì)的分離的分離液液使溶劑汽化使溶劑汽化熱量傳遞熱量傳遞精精 餾餾液體均相混合物分離液體均相混合物分離液液各組分揮發(fā)度的各組分揮發(fā)度

27、的不同不同物質(zhì)傳遞物質(zhì)傳遞萃萃 取取均相混合物的分離均相混合物的分離液液各組分在溶劑中各組分在溶劑中溶解度的不同溶解度的不同物質(zhì)傳遞物質(zhì)傳遞干干 燥燥去濕去濕固體固體供熱汽化供熱汽化熱質(zhì)同時(shí)傳遞熱質(zhì)同時(shí)傳遞2022-7-4化工原理 緒論171 . 化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念化學(xué)工程學(xué)科中的基本概念 隨著新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)，對(duì)物理過(guò)程提出了隨著新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)，對(duì)物理過(guò)程提出了一些特殊要求，又不斷地發(fā)展出新的單元操作或化工技術(shù)，如膜分離、參數(shù)一些特殊要求，又不斷地發(fā)展出新的單元操作或化工技術(shù)，如膜分離、參數(shù)泵分離、電磁分離、超臨界技術(shù)等。同時(shí)，以節(jié)約能

28、耗，提高效率或潔凈無(wú)泵分離、電磁分離、超臨界技術(shù)等。同時(shí)，以節(jié)約能耗，提高效率或潔凈無(wú)污染生產(chǎn)的集成化工藝（如反應(yīng)精餾、反應(yīng)膜分離、萃取精餾、多塔精餾系污染生產(chǎn)的集成化工藝（如反應(yīng)精餾、反應(yīng)膜分離、萃取精餾、多塔精餾系統(tǒng)的優(yōu)化熱集成等）將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。統(tǒng)的優(yōu)化熱集成等）將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 單元操作的研究包括單元操作的研究包括“過(guò)程過(guò)程”和和“設(shè)備設(shè)備”兩個(gè)方面的內(nèi)容，故單元操作兩個(gè)方面的內(nèi)容，故單元操作又稱為化工過(guò)程和設(shè)備?；ぴ硎茄芯恐T單元操作共性的課程。又稱為化工過(guò)程和設(shè)備?；ぴ硎茄芯恐T單元操作共性的課程。 “三傳理論的建立三傳理論的建立”是單元操作在理論上的發(fā)展和深化。是單元

29、操作在理論上的發(fā)展和深化。 傳遞過(guò)程是聯(lián)系各單元操作的一條主線。傳遞過(guò)程是聯(lián)系各單元操作的一條主線?；ぶ行碌膯卧僮骰ぶ行碌膯卧僮?022-7-4化工原理 緒論182. 化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù)化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù)化工原理課程具有顯著的工程性化工原理課程具有顯著的工程性 它要解決的問(wèn)題是多因素、多變量的綜合性的工業(yè)實(shí)際問(wèn)題，它要解決的問(wèn)題是多因素、多變量的綜合性的工業(yè)實(shí)際問(wèn)題，因此，分析和處理問(wèn)題的方法也就與理科課程有較大的不同。因此，分析和處理問(wèn)題的方法也就與理科課程有較大的不同。該課程所研究的內(nèi)容來(lái)自化工生產(chǎn)實(shí)踐，又面向化工生產(chǎn)實(shí)踐，該課程所研究的內(nèi)容來(lái)自化工生產(chǎn)實(shí)踐，又面向化工

30、生產(chǎn)實(shí)踐，是化工技術(shù)工作者的基本的重要的本領(lǐng)所在。是化工技術(shù)工作者的基本的重要的本領(lǐng)所在。 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)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)科學(xué)理論際，通過(guò)學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)理論,分析得到工程理論，分析得到工程理論，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。本課程強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)、工程問(wèn)題處解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。本課程強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)、工程問(wèn)題處理方法、定量運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)技能及設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)理方法、定量運(yùn)算、實(shí)驗(yàn)技能及設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際。系實(shí)際。 2022-7-4化工原理 緒論19化工過(guò)程開發(fā)化工過(guò)程開發(fā)：以已

31、經(jīng)研究出的從原料到產(chǎn)品的化工過(guò)程所包括：以已經(jīng)研究出的從原料到產(chǎn)品的化工過(guò)程所包括的基本單元操作步驟為基礎(chǔ)，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上來(lái)考慮，探索出最的基本單元操作步驟為基礎(chǔ)，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上來(lái)考慮，探索出最佳的工藝流程及設(shè)備，確定出最佳的操作條件。佳的工藝流程及設(shè)備，確定出最佳的操作條件?；み^(guò)程設(shè)計(jì)化工過(guò)程設(shè)計(jì)：通過(guò)計(jì)算確定設(shè)備的合適型式和主要尺寸，并且：通過(guò)計(jì)算確定設(shè)備的合適型式和主要尺寸，并且確定工藝流程中的控制點(diǎn)。確定工藝流程中的控制點(diǎn)?；み^(guò)程操作化工過(guò)程操作：除了進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)管理保障正常運(yùn)行以外，：除了進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)管理保障正常運(yùn)行以外，更重要的是對(duì)于現(xiàn)有的工藝流程及設(shè)備作出改進(jìn)以提高其

32、效率。更重要的是對(duì)于現(xiàn)有的工藝流程及設(shè)備作出改進(jìn)以提高其效率。 在化工過(guò)程開發(fā)、化工過(guò)程設(shè)計(jì)、化工過(guò)程操作中都存在著明在化工過(guò)程開發(fā)、化工過(guò)程設(shè)計(jì)、化工過(guò)程操作中都存在著明顯的工程性：顯的工程性：（1）影響化工過(guò)程的因素多，）影響化工過(guò)程的因素多，（2）制約化工過(guò)程的條件多，）制約化工過(guò)程的條件多，（3）在化工過(guò)程計(jì)算中，涉及到的物性數(shù)據(jù)、工程條件數(shù)據(jù)多，）在化工過(guò)程計(jì)算中，涉及到的物性數(shù)據(jù)、工程條件數(shù)據(jù)多，相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式多，相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式多，（4）效益（社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益）是評(píng)價(jià)工程優(yōu)劣）效益（社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益）是評(píng)價(jià)工程優(yōu)劣的最終判據(jù)的最終判據(jù) 。

33、 所研究的內(nèi)容來(lái)自化工生產(chǎn)實(shí)踐，又面向化工生產(chǎn)實(shí)踐。所研究的內(nèi)容來(lái)自化工生產(chǎn)實(shí)踐，又面向化工生產(chǎn)實(shí)踐。2. 化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù)化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù)2022-7-4化工原理 緒論20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)，與社會(huì)發(fā)展需求相適應(yīng)，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)，以化工過(guò)程的共性為主線，將化工單元操作的內(nèi)容及基礎(chǔ)按過(guò)程共性分塊，以化工過(guò)程的共性為主線，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)，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)的闡明共同的原理和科學(xué)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用科

34、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，突出工程問(wèn)題的處理方法，強(qiáng)調(diào)對(duì)于學(xué)生能力。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、工程能力及工程素質(zhì)的培養(yǎng)教育。以典型的教學(xué)內(nèi)容工程觀點(diǎn)、工程方法、工程能力及工程素質(zhì)的培養(yǎng)教育。以典型的教學(xué)內(nèi)容為載體，使學(xué)生掌握常用的工程處理方法，如：實(shí)驗(yàn)研究法、數(shù)學(xué)模型法、為載體，使學(xué)生掌握常用的工程處理方法，如：實(shí)驗(yàn)研究法、數(shù)學(xué)模型法、過(guò)程分解組合法、參數(shù)歸并法、極限處理法及數(shù)學(xué)解析法等。在基本原理的過(guò)程分解組合法、參數(shù)歸并法、極限處理法及數(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)

35、系實(shí)際的示范。以此應(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。以此培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際工作出發(fā)，思考和解決問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際工作出發(fā)，思考和解決問(wèn)題的能力。 2. 化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù)化工原理課程的性質(zhì)與任務(wù)課程教學(xué)的方法：課程教學(xué)的方法：將教育心理學(xué)中的將教育心理學(xué)中的“建構(gòu)主義理論建構(gòu)主義理論”滲透于教師的滲透于教師的“教教”和學(xué)生們的和學(xué)生們的“學(xué)學(xué)”過(guò)程中，多采用啟發(fā)式、分析式、研究式。仍然使用基本描述（敘述）。避過(guò)程中，多采用啟發(fā)式、分析式、研究式。仍然使用基本描述（敘述）。避免填鴨式。引導(dǎo)科學(xué)思維，培養(yǎng)分析及解決工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)進(jìn)行工程免填鴨式。引導(dǎo)科學(xué)

36、思維，培養(yǎng)分析及解決工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)進(jìn)行工程技術(shù)研究的基本素質(zhì)。技術(shù)研究的基本素質(zhì)。2022-7-4化工原理 緒論21（1 1）數(shù)學(xué)描述（解析）方法）數(shù)學(xué)描述（解析）方法 常用的物理原理：常用的物理原理：物料衡算、能量衡算、熱量衡算、動(dòng)量守恒原物料衡算、能量衡算、熱量衡算、動(dòng)量守恒原理、牛頓第二定律、牛頓第三定律理、牛頓第二定律、牛頓第三定律常用的化學(xué)原理：常用的化學(xué)原理：相平衡關(guān)系相平衡關(guān)系常用的數(shù)學(xué)手段：常用的數(shù)學(xué)手段：數(shù)學(xué)微積分原理數(shù)學(xué)微積分原理3 3. 化工原理研究問(wèn)題時(shí)的方法化工原理研究問(wèn)題時(shí)的方法（2 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 實(shí)驗(yàn)研究方法、實(shí)驗(yàn)研究方

37、法、 數(shù)學(xué)模型方法數(shù)學(xué)模型方法 阻力阻力推動(dòng)力推動(dòng)力傳遞速率傳遞速率 driving forceresistance rate of transfer process2022-7-4化工原理 緒論22聯(lián)系聯(lián)系“化工原理化工原理”課程內(nèi)容的兩條主線課程內(nèi)容的兩條主線1）傳遞過(guò)程是統(tǒng)一的研究對(duì)象）傳遞過(guò)程是統(tǒng)一的研究對(duì)象動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)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）的研究方法動(dòng)量傳遞的單元操作：力平衡、質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、機(jī)械能動(dòng)量傳遞的單元操作：力平衡、質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒、經(jīng)濟(jì)分析。守恒、經(jīng)濟(jì)分析。熱量

38、傳遞的單元操作：傳熱速率、熱量平衡、經(jīng)濟(jì)分析。熱量傳遞的單元操作：傳熱速率、熱量平衡、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、熱質(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。3 3. 化工原理研究問(wèn)題時(shí)的方法化工原理研究問(wèn)題時(shí)的方法總之，在研究各單元操作時(shí)，主要利用了物料衡算、能量衡算、總之，在研究各單元操作時(shí)，主要利用了物料衡算、能量衡算、相平衡關(guān)系、傳遞速率、經(jīng)濟(jì)性基本分析等相平衡關(guān)系、傳遞速率、經(jīng)濟(jì)性基本分析等5個(gè)方面的理論。個(gè)方面的理論。2022-7-4化工原理 緒論234. 學(xué)習(xí)化工原理課程之后能夠解決的問(wèn)題學(xué)習(xí)化工原

39、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）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)過(guò)程設(shè)計(jì)和設(shè)備類型選擇程設(shè)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，以經(jīng)濟(jì)而有效地完成工藝設(shè)計(jì)，滿足工藝的要求。工藝的要求。（2）如何進(jìn)行）如何進(jìn)行“過(guò)程過(guò)程(process)”的計(jì)算和的計(jì)算和“設(shè)備設(shè)備(appatatus)”的的設(shè)計(jì)。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)。（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。課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)：課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

40、2022-7-4化工原理 緒論245. 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）單位制 國(guó)際單位制國(guó)際單位制SI (System International dUnites) 基本單位基本單位:質(zhì)量質(zhì)量.kg 長(zhǎng)度長(zhǎng)度.m 時(shí)間時(shí)間.s具有專門名稱的導(dǎo)出單位具有專門名稱的導(dǎo)出單位:力力. N 能量能量.功功. J 功率功率. W物理單位制物理單位制cgs: 基本單位基本單位: 質(zhì)量質(zhì)量. g 長(zhǎng)度長(zhǎng)度.cm 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: 力力. Kgf 長(zhǎng)度長(zhǎng)度.m 時(shí)間時(shí)間.s 需要需要 由由 工程單位制工程單位制 或或 物理單位制物理單

41、位制 換算到換算到 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，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（秒）、（秒）、 min（分鐘）、（分鐘）、 h（小時(shí)）、（小時(shí)）、 d （日）。質(zhì)量可以用（日）。質(zhì)量可以用kg（公斤）、（公斤）、 t（噸）。溫度可以用（噸）。溫度可以用K（開爾文）、（開爾文）、 oC（攝式（攝式度）。物質(zhì)的量度）。物質(zhì)的量mo

42、l（摩爾）、（摩爾）、 kmol（千摩爾）。長(zhǎng)度可以用（千摩爾）。長(zhǎng)度可以用m（米）、（米）、 km（千米）、（千米）、 mm（毫米）、（毫米）、 cm（厘米）。（厘米）。2022-7-4化工原理 緒論252）量綱（）量綱（dimension）（亦稱為因次）（亦稱為因次） 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制中的基本量制中的基本量: 質(zhì)量質(zhì)量 M 、長(zhǎng)度、長(zhǎng)度 L 、時(shí)間、時(shí)間 T 、 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度 、 物質(zhì)的量物質(zhì)的量 N 、電流、電流 I 、發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)光強(qiáng)度 J 導(dǎo)出量的量綱導(dǎo)出量的量綱: 例如：速度例如：速度 LT-1 加速度加速度 LT-2 力

43、力 MLT-25. 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）量綱一致性方程 (dimensionally homogeneous equation)物理量方程物理量方程 是是 與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表達(dá)式。例如理想氣體狀態(tài)方程式。任何一個(gè)物理量方程，只要達(dá)式。例如理想氣體狀態(tài)方程式。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。理論上合理，該方程等號(hào)兩邊各項(xiàng)的量綱必定相等。2022-7-4化工原理 緒論265. 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）

44、量綱一致性方程 (dimensionally homogeneous equation)物理量方程物理量方程 是是 與某一客觀現(xiàn)象有關(guān)的各物理量之間關(guān)系的表與某一客觀現(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，該方程等號(hào)兩達(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。gzpgzp 2211 2211pgzpgz fhupgzWupgz2222222111 kgJ fpupgzWupgz 22222221113mJ feHgugpzHgugpz2222222111 mNJ 2022-7-4化工原理 緒論27例例: 工

45、程單位制中的工程單位制中的 力力 與國(guó)際單位制中的與國(guó)際單位制中的 力力 之關(guān)之關(guān)系。系。 以質(zhì)量為以質(zhì)量為1kg的物質(zhì)在重力場(chǎng)中所受的力為分的物質(zhì)在重力場(chǎng)中所受的力為分析對(duì)象。在工程單位制中，受力為析對(duì)象。在工程單位制中，受力為1kgforce.在國(guó)際單位制中，根據(jù)牛頓第二定律在國(guó)際單位制中，根據(jù)牛頓第二定律 F=ma受力為受力為 F=19.81=9.81kg.m/s2=9.81N所以所以 1kgf=9.81N 這是一個(gè)非常重要的關(guān)系這是一個(gè)非常重要的關(guān)系式式。4）單位換算）單位換算5. 物理量的單位與量綱（因次）物理量的單位與量綱（因次）2022-7-4化工原理 緒論28 例例1：1atm

46、=1.033kgf/cm2,將其換算成將其換算成SI制的單位。制的單位。 1kgf=9.81N 1cm=10-2m 例例2：通用氣體常數(shù)通用氣體常數(shù)R=82.06atmcm3/(molK),將其換算成將其換算成SI制。制。 Pa10013. 1mN1081. 9033. 1cm/kgf033. 1atm152222 KkmolkJ314. 8KkmolmN8314KkmolmmN101010013. 106.82323325R2022-7-4化工原理 緒論29例例3：30 水的粘水的粘 度度 =0.008g/(cm.s)（泊）（泊） ,將此將此cgs制制單位換算成單位換算成SI制制 。解解:s

47、Pa108mN.s108m.s.m/skg.m/s0.0008m.skg10100.0084242223 例例4: 傳質(zhì)系數(shù)單位的轉(zhuǎn)換計(jì)算傳質(zhì)系數(shù)單位的轉(zhuǎn)換計(jì)算.h.atmmkmol612G K225.s.N/mm101.0133600kmol61 229N/msmkmol1039. 4 2022-7-4化工原理 緒論306.物料衡算物料衡算(mass balance)和能量衡算和能量衡算(energy balance)的的方法方法若積累速率若積累速率=0 ，則控制體處于穩(wěn)定狀態(tài)（定常態(tài)）。此時(shí)，則控制體處于穩(wěn)定狀態(tài)（定常態(tài)）。此時(shí)， ddout,min,mMqq 輸入速率之和輸入速率之和=輸

48、出速率之和輸出速率之和+控制體中的積累速率控制體中的積累速率輸入速率之和輸入速率之和=輸出速率之和輸出速率之和控制體控制體通常以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，物理量的單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)值稱為速率。通常以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，物理量的單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)值稱為速率。平衡：輸入之和平衡：輸入之和 = 輸出之和輸出之和+控制體中的累積控制體中的累積 out,min,mqq 首先選定衡算系統(tǒng)（控制體），是一個(gè)設(shè)備或是幾個(gè)設(shè)備的首先選定衡算系統(tǒng)（控制體），是一個(gè)設(shè)備或是幾個(gè)設(shè)備的組合，或是設(shè)備的某一部分，或是設(shè)備的微元段。組合，或是設(shè)備的某一部分，或是設(shè)備的微元段。2022-7-4化工原理 緒論31物料衡算物料衡算(mass bal

49、ance) （設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)）（設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)）G5 = G4 + G3 = G4 + G2 + G1定常態(tài)操作（連續(xù)穩(wěn)定操作），積累速率等于零。定常態(tài)操作（連續(xù)穩(wěn)定操作），積累速率等于零。輸入速率之和輸入速率之和 = 輸出速率之和輸出速率之和G5G4G3G1G2 outm,inm,qq2022-7-4化工原理 緒論32能量衡算能量衡算(energy balance) （通常為了確定熱負(fù)荷（通常為了確定熱負(fù)荷Q1）能量守恒定律能量守恒定律 （定常態(tài)操作）losscout,in,1QQQQQQ 產(chǎn)物產(chǎn)物反應(yīng)熱反應(yīng)熱原料原料lossin,cout,1QQQQQQ 反應(yīng)熱反應(yīng)熱原料原料產(chǎn)物產(chǎn)物蒸汽蒸

50、汽Q1QlossinQoutQcQ冷凝水冷凝水反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)熱反應(yīng)熱Q2022-7-4化工原理 緒論33 例例1 用連續(xù)操作的蒸發(fā)器把質(zhì)量分率為用連續(xù)操作的蒸發(fā)器把質(zhì)量分率為wF的稀鹽水溶液經(jīng)蒸發(fā)濃的稀鹽水溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮到質(zhì)量分率為縮到質(zhì)量分率為ww的濃鹽水溶液。稀鹽水溶液的進(jìn)料量為的濃鹽水溶液。稀鹽水溶液的進(jìn)料量為F(kg/h) ，試求：濃鹽水溶液（完成液）的產(chǎn)生速率試求：濃鹽水溶液（完成液）的產(chǎn)生速率W (kg/h) 和水蒸氣（二和水蒸氣（二次蒸汽）的產(chǎn)生速率次蒸汽）的產(chǎn)生速率V (kg/h) 。總物料衡算總物料衡算WVF 溶質(zhì)衡算溶質(zhì)衡算wFwWwF 得到：得到：FwwWwF FwwV w

51、F11、根據(jù)題意畫出本例附圖所示的流程圖。、根據(jù)題意畫出本例附圖所示的流程圖。解題方法與步驟解題方法與步驟2、圈出衡算范圍（控制體）。、圈出衡算范圍（控制體）。3、定出衡算基準(zhǔn)，通常單位、定出衡算基準(zhǔn)，通常單位1h或或1s。2022-7-4化工原理 緒論34緒論完。另：后有建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)例例2 1000kg的電解液的電解液F中含中含NaOH（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）10% 、NaCL10% 、H2O80% ，用真空蒸發(fā)器濃縮，食鹽結(jié)晶分離后的，用真空蒸發(fā)器濃縮，食鹽結(jié)晶分離后的濃縮液中含濃縮液中含NaOH50% 、 NaCL2% 、H2O48% 。試求：。試求：（1）水分

52、蒸發(fā)量）水分蒸發(fā)量V；（；（2）結(jié)晶分離的食鹽量）結(jié)晶分離的食鹽量S；（；（3）食鹽分離后）食鹽分離后的濃縮液量的濃縮液量W。在全過(guò)程中，溶液中。在全過(guò)程中，溶液中NaOH的量保持不變。的量保持不變。解：解：電解液電解液被分離為被分離為3部分部分WSVF WF%50%10 WVF%48%80 總物料衡算總物料衡算NaOH衡算衡算H2O衡算衡算2022-7-4化工原理 緒論35建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)建構(gòu)主義理論的基本知識(shí) 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是歷經(jīng)對(duì)皮亞杰、布魯納、維果茨基、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是歷經(jīng)對(duì)皮亞杰、布魯納、維果茨基、維特羅克維特羅克(M.C.Wittrock)等人的早期建構(gòu)主義思想的不斷發(fā)展

53、，等人的早期建構(gòu)主義思想的不斷發(fā)展，同時(shí)伴隨著對(duì)認(rèn)知心理學(xué)的批判和發(fā)展，于同時(shí)伴隨著對(duì)認(rèn)知心理學(xué)的批判和發(fā)展，于20世紀(jì)世紀(jì)90年代出現(xiàn)年代出現(xiàn)在心理學(xué)領(lǐng)域中的一股強(qiáng)大在心理學(xué)領(lǐng)域中的一股強(qiáng)大“洪流洪流”。 作為一種新型的學(xué)習(xí)理論，建構(gòu)主義對(duì)學(xué)習(xí)也賦予了新的作為一種新型的學(xué)習(xí)理論，建構(gòu)主義對(duì)學(xué)習(xí)也賦予了新的意義。首先，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)的過(guò)程是學(xué)習(xí)者主動(dòng)意義。首先，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)的過(guò)程是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。學(xué)習(xí)是建構(gòu)內(nèi)在心理表征的過(guò)程，學(xué)習(xí)者并建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程。學(xué)習(xí)是建構(gòu)內(nèi)在心理表征的過(guò)程，學(xué)習(xí)者并不是把知識(shí)從外界搬到記憶中，而是以原有的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通不是把知識(shí)從外界搬到記

54、憶中，而是以原有的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)與外界的相互作用來(lái)建構(gòu)新的理解。過(guò)與外界的相互作用來(lái)建構(gòu)新的理解。 其次，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論對(duì)學(xué)生所學(xué)的知識(shí)也提出了新的其次，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論對(duì)學(xué)生所學(xué)的知識(shí)也提出了新的理解，即知識(shí)不再是我們通常所認(rèn)為的課本、文字、圖片以及理解，即知識(shí)不再是我們通常所認(rèn)為的課本、文字、圖片以及教師的板書和演示等對(duì)現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征，而只是一種理解和假教師的板書和演示等對(duì)現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征，而只是一種理解和假設(shè)。設(shè)。 2022-7-4化工原理 緒論36 瑞士心理學(xué)皮亞杰瑞士心理學(xué)皮亞杰(J. Piaget)是認(rèn)知發(fā)展領(lǐng)域最有影響的一是認(rèn)知發(fā)展領(lǐng)域最有影響的一位心理學(xué)家。他基于對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)

55、展的研究創(chuàng)立了位心理學(xué)家。他基于對(duì)兒童認(rèn)知發(fā)展的研究創(chuàng)立了“認(rèn)知結(jié)構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)說(shuō)說(shuō)”，明確地提出了圖式、同化、順應(yīng)和平衡這樣四個(gè)基本概念。，明確地提出了圖式、同化、順應(yīng)和平衡這樣四個(gè)基本概念。在建構(gòu)主義理論中一個(gè)重要的概念是在建構(gòu)主義理論中一個(gè)重要的概念是圖式圖式（schema）。）。 圖式圖式是指?jìng)€(gè)體對(duì)世界的知覺理解和思考的方式。也可以把它是指?jìng)€(gè)體對(duì)世界的知覺理解和思考的方式。也可以把它看作是心理活動(dòng)的框架或組織結(jié)構(gòu)。圖式是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和核看作是心理活動(dòng)的框架或組織結(jié)構(gòu)。圖式是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和核心，或者說(shuō)是人類認(rèn)識(shí)事物的基礎(chǔ)。因此，心，或者說(shuō)是人類認(rèn)識(shí)事物的基礎(chǔ)。因此，圖式的形成和變化是圖式

56、的形成和變化是認(rèn)知發(fā)展的實(shí)質(zhì)。認(rèn)知發(fā)展的實(shí)質(zhì)。建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)認(rèn)知發(fā)展遇到三個(gè)過(guò)程：認(rèn)知發(fā)展遇到三個(gè)過(guò)程：即即同化、順應(yīng)同化、順應(yīng)和和平衡平衡。2022-7-4化工原理 緒論37認(rèn)知發(fā)展遇到三個(gè)過(guò)程：即同化、順應(yīng)和平衡。認(rèn)知發(fā)展遇到三個(gè)過(guò)程：即同化、順應(yīng)和平衡。同化同化（assimilation）是指?jìng)€(gè)體把外界刺激所提供的信息整合到）是指?jìng)€(gè)體把外界刺激所提供的信息整合到自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)內(nèi)的過(guò)程。自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)內(nèi)的過(guò)程。順應(yīng)順應(yīng)(accommodation)是指?jìng)€(gè)體調(diào)節(jié)自己的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以使得新信是指?jìng)€(gè)體調(diào)節(jié)自己的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以使得新信息適應(yīng)情境的過(guò)程。當(dāng)個(gè)體遇到不能用自己

57、原有的圖式來(lái)同化息適應(yīng)情境的過(guò)程。當(dāng)個(gè)體遇到不能用自己原有的圖式來(lái)同化新的刺激時(shí)，便要對(duì)原有圖式加以修改或重建，以適應(yīng)環(huán)境。新的刺激時(shí)，便要對(duì)原有圖式加以修改或重建，以適應(yīng)環(huán)境。平衡平衡(equilibration)是指?jìng)€(gè)體通過(guò)自我調(diào)節(jié)機(jī)制使認(rèn)知發(fā)展從一是指?jìng)€(gè)體通過(guò)自我調(diào)節(jié)機(jī)制使認(rèn)知發(fā)展從一個(gè)平衡狀態(tài)向另一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡的過(guò)程?？傊?，同化是認(rèn)知個(gè)平衡狀態(tài)向另一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡的過(guò)程?？傊?，同化是認(rèn)知結(jié)構(gòu)數(shù)量的擴(kuò)充，順應(yīng)是認(rèn)知結(jié)構(gòu)性質(zhì)的改變。認(rèn)知個(gè)體通過(guò)結(jié)構(gòu)數(shù)量的擴(kuò)充，順應(yīng)是認(rèn)知結(jié)構(gòu)性質(zhì)的改變。認(rèn)知個(gè)體通過(guò)同化與順應(yīng)這兩種形式來(lái)達(dá)到與周圍環(huán)境的平衡。同化與順應(yīng)這兩種形式來(lái)達(dá)到與周圍環(huán)境的平衡。建構(gòu)

58、主義理論的基本知識(shí)建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)2022-7-4化工原理 緒論38 在皮亞杰的在皮亞杰的“認(rèn)知結(jié)構(gòu)說(shuō)認(rèn)知結(jié)構(gòu)說(shuō)”的基礎(chǔ)上，科恩伯格的基礎(chǔ)上，科恩伯格(O. Kornberg)對(duì)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與發(fā)展條件等方面作了進(jìn)一步的研對(duì)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與發(fā)展條件等方面作了進(jìn)一步的研究。斯騰伯格究。斯騰伯格(R. J. Sternberg) 和卡茨和卡茨 (D. Katz) 等人強(qiáng)調(diào)個(gè)體的等人強(qiáng)調(diào)個(gè)體的主動(dòng)性在建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)過(guò)程中的關(guān)鍵作用，并對(duì)認(rèn)知過(guò)程中如何主動(dòng)性在建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)過(guò)程中的關(guān)鍵作用，并對(duì)認(rèn)知過(guò)程中如何發(fā)揮個(gè)體的主動(dòng)性作了認(rèn)真的探索。維果茨基發(fā)揮個(gè)體的主動(dòng)性作了認(rèn)真的探索。維果茨基(L. S.

59、 Vogotsgy)提提出的出的“文化歷史發(fā)展理論文化歷史發(fā)展理論”，強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過(guò)程中學(xué)習(xí)者所處社會(huì)文，強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過(guò)程中學(xué)習(xí)者所處社會(huì)文化歷史背景的作用，并提出了化歷史背景的作用，并提出了“最近發(fā)展區(qū)最近發(fā)展區(qū)”的理論。的理論。建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)建構(gòu)主義理論的基本知識(shí)建構(gòu)主義理論的發(fā)展建構(gòu)主義理論的發(fā)展2022-7-4化工原理 緒論39 美國(guó)教育心理學(xué)家美國(guó)教育心理學(xué)家維特羅克維特羅克（M. C. Wittrock）提出了）提出了“生生成學(xué)習(xí)理論成學(xué)習(xí)理論”。該理論將皮亞杰的傳統(tǒng)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和另一。該理論將皮亞杰的傳統(tǒng)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和另一位美國(guó)教育心理學(xué)家位美國(guó)教育心理學(xué)家奧蘇伯爾奧蘇伯

60、爾（D. P. Ausubel）的）的“認(rèn)知同化理認(rèn)知同化理論論”加以結(jié)合，形成了具有濃厚認(rèn)知建構(gòu)特征的現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論。加以結(jié)合，形成了具有濃厚認(rèn)知建構(gòu)特征的現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論。 生成學(xué)習(xí)理論生成學(xué)習(xí)理論在解釋和說(shuō)明學(xué)習(xí)者頭腦內(nèi)部新知識(shí)生成作用在解釋和說(shuō)明學(xué)習(xí)者頭腦內(nèi)部新知識(shí)生成作用時(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過(guò)程中個(gè)體的主觀能動(dòng)性，特別關(guān)注在多向交互作時(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過(guò)程中個(gè)體的主觀能動(dòng)性，特別關(guān)注在多向交互作用中所建構(gòu)和生成的新意義。用中所建構(gòu)和生成的新意義。生成學(xué)習(xí)理論的核心內(nèi)容是學(xué)習(xí)者生成學(xué)習(xí)理論的核心內(nèi)容是學(xué)習(xí)者對(duì)新信息建構(gòu)意義的過(guò)程對(duì)新信息建構(gòu)意義的過(guò)程，隱含了皮亞杰的，隱含了皮亞杰的“順應(yīng)順應(yīng)”的內(nèi)涵。的內(nèi)