化工原理上課0-緒論-08藥學(xué)(1學(xué)時)課件

1、化 工 原 理 教 師 孫金堂 電 話 7696327 Email sunjintangPrinciples of Chemical Engineering1教學(xué)計劃課堂講授：圍繞教學(xué)大綱進行講授，以教材為藍本，但對教材中的內(nèi)容有所增減，自成體系。 （上冊第 5章、下冊第 2、3章不講，自學(xué)）。實驗教學(xué)：通過驗證性實驗來幫助學(xué)生理解所學(xué)理論。實驗(32學(xué)時)：柏努利方程、流體阻力、離心泵、傳熱、蒸餾、吸收、干燥、固體流態(tài)化、膜分離共8個實驗。 輔導(dǎo)答疑：考前作業(yè) (1) 每周交一次，不用抄題，但要寫清楚頁碼、題號2考核(1)考勤 10% (2) 作業(yè) 20% (3) 考試（閉卷） 70% （平

2、時成績按百分制每缺課1次扣10分，每缺作業(yè)1 次扣5分）（平時成績按百分制每缺課1次扣10分，每缺作業(yè)1 次扣5分）（平時成績按百分制每缺課1次扣10分，每缺作業(yè)1 次扣5分）（平時成績按百分制每缺課1次扣10分，每缺作業(yè)1 次扣5分）(2)計算題求解步驟和要求（也適用于考試）：a.要寫出已知條件和求解參數(shù)（10%）b.一般要畫出簡圖（10%）c.解題步驟層次清晰，公式要準(zhǔn)確 ( 50%)d.已知數(shù)據(jù)和單位一起代入公式 ( 20% )e. 計算結(jié)果(要求保留3位或4位有效數(shù)字） (10%) (3) 作業(yè)紙張32開(半張A4)，個人統(tǒng)一規(guī)格，便于裝訂3本章主要內(nèi)容一、化工原理課程的任務(wù)、內(nèi)容、性

3、質(zhì)、 特點二、四個基本概念三、單位及單位換算四、化工原理課程的目的(培養(yǎng)四種能力）五、主要參考書籍六、化工原理學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注意的事項4研究化工 單元操作 的基本原理：典型化工單元設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)選型以及工藝尺寸的計算。 高等數(shù)學(xué)物理學(xué)物理化學(xué)從復(fù)雜事物中排除非主要因素，抽出關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以合理的簡化方式建立物理和數(shù)學(xué)模型，解決工程問題。綜合運用基礎(chǔ)知識，有目的地解決工程實際問題目的并不只是 認識一些自然現(xiàn)象，而是解決真實的、復(fù)雜的生產(chǎn)問題?；ぴ碇饕獌?nèi)容理論基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)工程學(xué)科概 括5基 本 化 工 過 程原料預(yù)處理反 應(yīng)后處理產(chǎn)品化學(xué)反應(yīng)工程化工原理7基 本 制 藥 過 程原料預(yù)處理反 應(yīng)后處

4、理原料藥有機合成反應(yīng)工程學(xué)化工原理(單元操作)產(chǎn)品制 劑藥劑學(xué)制藥工程學(xué)8 研究各種單元操作的基本原理，典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能，工程和設(shè)備的基本計算方法，選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件，探索過程的強化途徑和方向。 其目的是滿足工藝要求。 一、化工原理課程的任務(wù)、內(nèi)容、性質(zhì)、特點1、化工原理課程的任務(wù)10化工常用單元操作單元操作目 的物 態(tài)原 理傳遞過程流體輸送輸 送液或氣輸入機械能動量傳遞攪 拌混合或分散氣-液、液-液、固-液輸入機械能過 濾非均相混合物分離氣-固液-固尺度不同的截留沉 降氣-固液-固密度差引起的沉降運動加 熱 冷 卻升溫、降溫改變物態(tài)液或氣利用溫度差傳入或移出熱量熱量傳遞蒸 發(fā)溶劑與不揮發(fā)

5、溶質(zhì)的分離液體供熱以汽化溶劑具體的單元操作2、化工原理課程的內(nèi)容11化工常用單元操作 ( 續(xù) )單元操作目 的物 態(tài)原 理傳遞過程氣體吸收均相混合物分離氣體混合物各組分在溶劑中的溶解度不同質(zhì)量傳遞液體精餾液體混合物各組分揮發(fā)度不同萃 取液體混合物各組分在溶劑中的溶解度不同吸 附液或氣各組分在溶劑中的吸附能力不同干 燥除濕固或液供熱汽化熱、質(zhì)同時傳遞12理論與經(jīng)驗相結(jié)合的工程研究方法4、特點經(jīng)驗方法理論方法相似準(zhǔn)則：利用經(jīng)驗公式和實驗曲線進行設(shè)計和工程放大。量綱分析：得出無因次準(zhǔn)數(shù)方程，使實驗參數(shù)最少，簡化實驗。利用基本定律對過程的微觀機理進行相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述建立數(shù)學(xué)模型。注：該方法著眼于過程參數(shù)

6、的整體變化，不究其微觀機理， 得到的結(jié)果帶局限性 ，不可任意推廣。3、性質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課工程學(xué)科實用性經(jīng)濟性安全性14課程研究主線 用研究工程問題的方法解決傳遞過程中的實際問題，是化工原理課程研究的主線。不同的單元操作的組合傳遞過程成千上萬的具體工藝過程151、物料衡算設(shè)計設(shè)備尺寸之前，要確定所處理的物料量研究方法：（1）劃定衡算范圍（確定研究系統(tǒng)）；（2）定出衡算基準(zhǔn)。非穩(wěn)態(tài)過程輸入輸出積累系統(tǒng)輸出輸入積累系統(tǒng)輸出輸入穩(wěn)態(tài)過程積累 0輸入輸出17 考慮進出設(shè)備的物料本身的焓，與從外界加入或外界送出的熱。有化學(xué)反應(yīng)時則還包括反應(yīng)所吸收或放出的熱（反應(yīng)熱）。 （1）劃定衡算范圍（確定研究

7、系統(tǒng)）；（2）定出衡算基準(zhǔn)：物料基準(zhǔn)、溫度基準(zhǔn)。2、熱量衡算研究方法：非穩(wěn)態(tài)過程輸入輸出積累系統(tǒng)輸出輸入積累系統(tǒng)輸出輸入穩(wěn)態(tài)過程積累0輸入輸出183、物系的平衡關(guān)系物系的平衡可以用來判斷過程能否進行，以及進行的方向和所能達到的極限。 當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)過程達到平衡時，過程就會停止，平衡狀態(tài)是過程進行的極限。194、過程速率 任何一個物系，如果不是處于平衡狀態(tài)，必然存在一個趨向平衡的過程，而過程的快慢即過程的速率受多方面的影響。 過程的推動力依具體過程有所不同，它可以是壓差、溫度差或濃度差等。過程速率反映了過程進行的快慢程度。20三、單位及單位換算美國氣象衛(wèi)星的“失足” 計量單位的重要性 1998

8、年2月，美國宇航局（NASA）發(fā)射探測火星氣象的衛(wèi)星失事。預(yù)定于1999年9月23日抵達火星，然而衛(wèi)星沒有進入預(yù)定的軌道。 問題出在有些資料的計量單位沒有把英制轉(zhuǎn)換成公制，錯誤起自承包工程的洛克希德馬丁航天公司。 這個 “小錯誤”造成的損失:僅衛(wèi)星的造價就高達 1.25 億美元。21單位制基 本 單 位長度質(zhì)量時間溫度物質(zhì)的量力SImkgsKkmol工程mskgfcgscmgsmksmkgs英制ftlb s22【例 0-1】某物質(zhì)的比熱容 cp =1.00 BTU / (IbF)，試從基本單位換算入手，將其換算為 SI 單位，即 kJ / (kg) （參考：書 p3- p4例題 ）解：查表：

9、1.00 BTU = 1.005 kJ 1 lb = 0.4536 kg 1 F = 5/9 1=1.005 kj/BTU1=1 lb/0.4536kg1=1 F/(5/9) 24解：解：（1）結(jié)晶產(chǎn)品量 P 及水分蒸發(fā)量 W首先根據(jù)題意畫出過程示意圖。例0-2【例 0-2】質(zhì)量百分比為20%的KNO3水溶液，以1000kg/h的流量送入蒸發(fā)器。在常壓、149條件下蒸出部分水，得到濃度為50%的濃縮液。該濃縮液送入結(jié)晶器冷卻至38后，析出含有4%結(jié)晶水的KNO3晶體并不斷分離出去；濃度為37.5%的KNO3飽和母液則返回蒸發(fā)器循環(huán)處理。試求結(jié)晶產(chǎn)品量 P、水分蒸發(fā)量 W、循環(huán)母液量 R 及濃縮

10、溶液量 S。(參考：書 p5- p7例題 ）蒸發(fā)器結(jié)晶器料液1000kg/h20%KNO3R kg/h37.5%KNO3S kg/h50%KNO3結(jié)晶產(chǎn)品P kg/h4% 水水，W kg/h蒸發(fā)器結(jié)晶器25例0-2 c（2）循環(huán)母液量 R 及濃縮溶液量 S S = R + P = R + 208.3 S（0.50）= R（0.375）+ 208.3（1-0.04） 解得 R = 766.5 kg/h料液1000kg/h20%KNO3R kg/h37.5%KNO3S kg/h50%KNO3結(jié)晶產(chǎn)品P kg/h4% 水水，W kg/h蒸發(fā)器結(jié)晶器料液1000kg/h20%KNO3R kg/h37.

11、5%KNO3S kg/h50%KNO3結(jié)晶產(chǎn)品P kg/h4% 水水，W kg/h蒸發(fā)器結(jié)晶器對結(jié)晶器作總物料衡算及 KNO3 衡算(粉紅色虛框可不畫） S = 947.8 kg/h27四、化工原理課程的目的(培養(yǎng)四種能力）1、培養(yǎng)單元操作和設(shè)備選擇的能力：根據(jù)生產(chǎn)工藝 要求和物系特性，合理地選擇單元操作及設(shè)備。2、工程設(shè)計能力：學(xué)習(xí)進行工藝過程計算和設(shè)備設(shè)計3、操作和調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程的能力4、過程開發(fā)或科學(xué)研究能力掌握規(guī)律 診斷過程 開發(fā)工藝 強化操作 創(chuàng)新設(shè)計28五、主要參考書籍1、柴誠敬等編，化工原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo) 天津大學(xué)出版社， 2005，第2版2、姚玉英等編，化工原理學(xué)習(xí)指南-問題與習(xí)題

12、解析 天津大學(xué)出版社， 2003，第1版3、柴誠敬、夏清主編，化工原理學(xué)習(xí)指南 高等教育出版社，2007，第1版29六、化工原理學(xué)習(xí)應(yīng)注意： 2、重視計算和例題，掌握基本解題思路和計算方法，計算要準(zhǔn)確。 3、注意本課程的性質(zhì)、特點，計算結(jié)果除了準(zhǔn)確之外，還要 從工程的角度考慮其結(jié)果的合理性、經(jīng)濟性和安全性。 5、重視附錄及教材中圖、表、經(jīng)驗數(shù)據(jù)的使用，已知數(shù)據(jù)要擴展 6、與計算機學(xué)習(xí)結(jié)合，有些習(xí)題可編程解決或直接利用 EXCEL 計算、做圖。 4、重視實驗，注意觀察管路、設(shè)備的結(jié)構(gòu)，增加感性認識。 1、課時少，內(nèi)容多，加之以多媒體教學(xué)，每節(jié)課信息量大， 且第一次接觸工程內(nèi)容，學(xué)習(xí)有一定難度，所

13、以最好要有 預(yù)習(xí)，必須復(fù)習(xí)。 30 書p8：1、5作 業(yè)31重力沉降含塵氣體凈化氣體顆粒降塵室操作示意圖32離心沉降 33流態(tài)化 34流化床干燥器35過 濾36蒸 發(fā)37蒸發(fā)示意動畫38萃 取39另外，還有熱力過程（制冷）、粉體工程（粉碎、顆粒分級、流態(tài)化）等單元操作。單元操作分類 ：（1）遵循流體動力學(xué)基本規(guī)律的單元操作，包括流體輸送、沉降、過濾、物料混合（攪拌）。（2）遵循熱量傳遞基本規(guī)律的單元操作，包括加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等。（3）遵循質(zhì)量傳遞基本規(guī)律的單元操作，包括蒸餾、吸收、萃取、吸附、膜分離等。從工程目的來看，這些操作都可將混合物進行分離，故又稱之為分離操作。（4）同時遵循熱質(zhì)傳遞規(guī)律的單元操作，包括氣體的增濕與減濕、結(jié)晶、干燥等。小結(jié)40單元操作之特