化工計(jì)算緒論及第一章課件

1、化工計(jì)算主講 劉名禮化學(xué)化工院工藝教研室 化工計(jì)算主講 劉名禮化學(xué)化工院目錄緒論第一章 因次與單位 第二章 化工過(guò)程及過(guò)程參數(shù)第三章 化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)第四章 物料衡算第五章 能量衡算第六章 物料和能量聯(lián)算第七章 不穩(wěn)定過(guò)程的物料及能量衡算目錄緒論緒 論1、 化工計(jì)算的內(nèi)容和理論基礎(chǔ)2）有關(guān)物性計(jì)算1）全過(guò)程、工序和設(shè)備的物料和能量衡算（1）內(nèi)容 3)各個(gè)設(shè)備的工藝條件 和工藝尺寸的計(jì)算4）過(guò)程和設(shè)備的優(yōu)化計(jì)算緒 論1、 化工計(jì)算的內(nèi)容和理論基礎(chǔ)2）有關(guān)物性計(jì)算1）全（2） 理論基礎(chǔ)所涉及的基本定律和關(guān)系有：1）質(zhì)量守恒定律;2）能量守恒定律（熱力學(xué)第一定律）；化工計(jì)算主要是應(yīng)用守恒定律來(lái)研究化工過(guò)

2、程的物料衡 算和能量衡算問(wèn)題（2） 理論基礎(chǔ)所涉及的基本定律和關(guān)系有：1）質(zhì)量守恒7）過(guò)程速率關(guān)系 6）物性關(guān)系;5）體系平衡關(guān)系3）熱力學(xué)第二定律;4）化學(xué)計(jì)量關(guān)系;7）過(guò)程速率關(guān)系 6）物性關(guān)系;5）體系平衡關(guān)系3）熱力學(xué)第2、 化工計(jì)算的作用（1）設(shè)計(jì)型計(jì)算（2）操作型計(jì)算 進(jìn)行工廠工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的基本依據(jù)。化工計(jì)算可分為兩類(lèi)：2、 化工計(jì)算的作用（1）設(shè)計(jì)型計(jì)算（2）操作型計(jì)算 操作型計(jì)算作用：1）分析操作條件改變對(duì)操作結(jié)果的影響；2)分析生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況，找出生產(chǎn)中的 薄弱環(huán)節(jié)；3)由對(duì)操作設(shè)備的物能衡算作為評(píng)價(jià)設(shè)備的操作性能和改進(jìn)設(shè)備、強(qiáng)化設(shè)備的依據(jù)。 操作型計(jì)算作用：1）分

3、析操作條件改變對(duì)操作結(jié)果的影響；2)分3、開(kāi)設(shè)本課程的必要性 4、開(kāi)設(shè)本課程的目的要求掌握： （1）化工過(guò)程物能衡算的基本理論（2）解題方法和技巧（3）收集、選取和估算物性數(shù)據(jù)的方法 3、開(kāi)設(shè)本課程的必要性 4、開(kāi)設(shè)本課程的目的要求掌握： （15、化工計(jì)算的特點(diǎn)和要求（1）特點(diǎn)技能性強(qiáng)，原理簡(jiǎn)單，計(jì)算難易程度差別大。4)不僅要注意原理、概念的學(xué)習(xí)和掌握，更要注意有關(guān)習(xí)題的練習(xí)。(2)要求 1)強(qiáng)調(diào)化工計(jì)算技能的基本訓(xùn)練2)注重工程技術(shù)的實(shí)踐性3) 重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)的收集、過(guò)程的計(jì) 算和分析來(lái)解決化工生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。 5、化工計(jì)算的特點(diǎn)和要求（1）特點(diǎn)4)不僅要注意原理、概念的第一章 因

4、次與單位 因次（量綱）表示物料性質(zhì)和狀態(tài)的基本物理量。如長(zhǎng)度L、質(zhì)量M、溫度T和時(shí)間t等 因次式（量綱式）由因次組成的表示物理 量特性的式子 .如體積L3、加速度L/t2等 單位因次的具體表示。第一章 因次與單位 因次（量綱）表示物料性質(zhì)和狀態(tài)的基第一節(jié) 單位制度 單位制度由基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成基本單位選定一些彼此獨(dú)立的物理量 及單位為基本單位。 導(dǎo)出單位根據(jù)物理學(xué)規(guī)律用基本單 位表示出其它物理量的單位。如: u=L/t 單位為m/s?；締挝缓蛯?dǎo)出單位的總和構(gòu)成單位制度。 不同單位制度，選用的基本單位不同。第一節(jié) 單位制度 1 1國(guó)際單位制（SI）SI遵循的原則： 1、遵守建立單位制的原則

5、 單位構(gòu)成：由基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成。 2、遵循一貫性原則 由基本單位導(dǎo)出導(dǎo)出單位時(shí)，數(shù)值因素等于1（為SI的突出優(yōu)點(diǎn)）。 3、一種物理量只有一個(gè)SI 單位。 4、 倍數(shù)單位一律按十進(jìn)或千進(jìn)關(guān)系構(gòu)成，使用 統(tǒng)一詞頭。1 1國(guó)際單位制（SI）SI遵循的原則： 1一、SI的基本單位和輔助單位 七個(gè)基本單位 ，兩個(gè)輔助單位： 量的名稱(chēng)長(zhǎng)度質(zhì)量 時(shí)間電流 熱力學(xué)溫度 物質(zhì)的量 發(fā)光強(qiáng)度 平面角 球面角 量的符號(hào)LmtIT單位名稱(chēng)米千克秒安培開(kāi)爾文摩爾坎德拉弧度球面度 單位符號(hào)mkgsAKmolcd一、SI的基本單位和輔助單位 七個(gè)基本單位 ，兩個(gè)輔助單位：二、SI導(dǎo)出單位(三種) 1、直接由基本單位表

6、示的SI導(dǎo)出單位 量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)面積平方米m2體積（容積）立方米m3摩爾體積立方米每摩爾m3/mol比體積（比容）立方米每千克m3/kg化工常用的用SI 基本單位表示的導(dǎo)出單位二、SI導(dǎo)出單位(三種) 1、直接由基本單位表示的量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)密度千克每平方米kg/m3質(zhì)量摩爾濃度摩爾每千克mol/kg物質(zhì)量濃度摩爾每立方米mol/m3運(yùn)動(dòng)粘度平方米每秒m2/s速度米每秒m/s加速度米每秒平方m/s2量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)密度千克每平方米kg/m3質(zhì)量摩爾濃2、具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI 導(dǎo)出單位量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)用其他SI表示的關(guān)系式用SI基本單位表示的關(guān)系式力；重力牛Nmk

7、g/s2壓強(qiáng)；應(yīng)力帕PaN/m2kg/ms2能量；功；熱量焦JNmm2kg/s2功率瓦WJ/sm2kg/s3攝氏溫度攝氏度K化工常用具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI 導(dǎo)出單位2、具有專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)的SI 導(dǎo)出單位量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)用其3、用專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)和基本單位表示的 SI導(dǎo)出單位。如粘度（動(dòng)力）Pa.s，表面張力N/m等。三、SI詞頭和倍數(shù)單位 在SI單位前加一表示十進(jìn)倍數(shù)（或分?jǐn)?shù)）的詞頭即可構(gòu)成SI倍數(shù)單位。SI詞頭見(jiàn)下表3、用專(zhuān)門(mén)名稱(chēng)和基本單位表示的 SI導(dǎo)出單位。如粘度（動(dòng)力）SI詞頭因素詞頭名稱(chēng)符號(hào)1018艾【可薩】（exa)E1015拍【它】 (peta)P1012太【拉】 (tera)T109吉【

8、咖】 (giga)G106兆 (mega)M103千 (kilo)k102百 (hecto)h101十 (deca)daSI詞頭因素詞頭名稱(chēng)符號(hào)1018艾【可薩】（exa)E101因素詞頭名稱(chēng)符號(hào)10-1分 （deca)d10-2厘 (centi)c10-3毫 (milli)m10-6微 (micro)10-9納 【諾】 (nano)n10-12皮 【可】 (pico)p10-15飛 【母托】 (femto)f10-18阿 【托】 (atto)a因素詞頭名稱(chēng)符號(hào)10-1分 （d詞頭使用規(guī)則 ：1、詞頭符號(hào)用正體字，詞頭符號(hào)和單位符號(hào)間不留間隙。2、帶詞頭的單位符號(hào)上有指數(shù)，表明倍數(shù)單位或分?jǐn)?shù)單

9、位按指數(shù)自乘。3、不允許把兩個(gè)以上SI詞頭疊起來(lái)使用。詞頭使用規(guī)則 ：SI的優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)合理，完整嚴(yán)密2、各單位都規(guī)定有科學(xué)而明確的概念；3、在各科技領(lǐng)域通用；4、一貫性。 SI的優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)合理，完整嚴(yán)密 12 米制絕對(duì)單位制以長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間為基本單位。 工程單位制以長(zhǎng)度、力和時(shí)間為基本單位。CGS制 cm、g、s ；MKS制 m、kg、s。 m、kgf、s 。 12 米制絕對(duì)單位制以長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí) 13 英制 英尺磅 秒（FPS)制 以 ft、lb和s為基本單位。英國(guó)工程制 以 ft、lbf和s為基本單位。美國(guó)工程單位制以 ft、lbm和lbf和s為基本單位。 13 英制 第二節(jié) 單

10、位換算 1 4單位換算的方法 連接單位法：將所有單位（原單位及所需換算成單位）寫(xiě)出來(lái)，根據(jù)量與量間關(guān)系及單位間關(guān)系寫(xiě)成數(shù)字與單位連乘連除式。單位換算，是用不同單位制表示同一物理量。第二節(jié) 單位換算 1 4單連接單位法步驟:1、先查出同一因次不同單位制的換算系數(shù)，寫(xiě)成比例形式（其比例 實(shí)質(zhì)為1 ） 2、將需換成的量和單位根據(jù)其間關(guān)系寫(xiě)成數(shù)字 附帶單位連乘連除的式子進(jìn)行運(yùn)算。 例1-1 25時(shí)水的粘度為0.8937厘泊，換算成千克/米時(shí)及帕秒。（1厘泊=0.01泊，1泊=1克/厘米秒）解：1、找出比例形式（熟了后該步可忽略）連接單位法步驟:1、先查出同一因次不同單位制的換算系數(shù)，寫(xiě)成 每個(gè)比值間垂

11、直線相當(dāng)于乘號(hào)，注意所乘比例與要求單位間換算關(guān)系。 每個(gè)比值間垂直線相當(dāng)于乘號(hào)，注意所乘比例與要例2 將R=0.08205 atm.l.mol-1.K-1SI單位解: 習(xí)題 13 20C煤油密度0.845g/cm3，換算成SI單位，米制工程單位，F(xiàn)PS單位。 解: 例2 將R=0.08205 atm.l.mol-1.K-1 14因次方程的單位換算（略）小結(jié)： 1、概念：因次、因次式、單位、基本單位、單位制度，國(guó)際單位制的基本單位和輔助單位，米制中絕對(duì)單位制和工程單位制及其區(qū)別。2、 單位換算單位換算的名詞解釋、換算方法，具體單位換算 14因次方程的單位換11、在某次試驗(yàn)中需要?dú)怏w壓力為2106

12、dyn/cm2,試求此壓力相當(dāng)于多少: (1)Pa;(2)kgf/cm2;(3)lbf/m2;(4)MN/m2。解：11、在某次試驗(yàn)中需要?dú)怏w壓力為2106dyn/cm2,化工計(jì)算緒論及第一章課件12 、1000kg水以50mh的流速流動(dòng)，試求其動(dòng)能。用下列各單位表示:(1) J;(2)HPS;(3)W S;(4)latm;(5)ftlbf;(6)erg。解：12 、1000kg水以50mh的流速流動(dòng)，試求其動(dòng)能。化工計(jì)算緒論及第一章課件以表面張力為0.005lbf/ft，換算成：dyn/cm、kgf/cm、N/m。解：以表面張力為0.005lbf/ft，換算成：dyn/c15 500kcal熱能，熱效率為75，在10分鐘內(nèi)傳給物體，求傳熱速率。用下列單位表示：（1）kcal/S;(2)kW;(3)erg/S;(4)kgfm/S;(5)Bt