化工原理第二上冊

化工原理彭軍霞教材柴誠敬主編（天津大學(xué)化工學(xué)院）普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材化工原理（上冊）高等教育出版社·北京2005年6月（第一版）柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱.第二版

北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007夏清，陳常貴.化工原理，上冊.天津:天津大

學(xué)出版社,2005W.L.McCabe,J.C.Smith.UnitOperationsof

ChemicalEngineering,6thed.NewYork:

McGraw.HillInc.,2001參考教材目錄緒論第一章流體流動第二章流體輸送機械第三章非均相混合物分離及固體流態(tài)化第四章液體攪拌第五章傳熱第六章蒸發(fā)能正確理解各單元操作的基本原理；了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能和操作原理，并具有設(shè)備選型及校核的基本知識。熟悉主要單元操作過程及設(shè)備的基本計算方法；掌握計算公式的物理意義、應(yīng)用方法和適用范圍；具有使用常用工程計算圖表、手冊、資料的能力。熟悉常見化工單元操作要領(lǐng)。具有選擇適宜操作條件、探索強化過程途徑和提高設(shè)備效能的初步能力；具有運用工程技術(shù)觀點分析和解決化工單元操作一般問題的初步能力。教學(xué)目的通過緒論的學(xué)習(xí)，應(yīng)了解化工原理課程的主要內(nèi)容，單元操作的分類和特點，工程學(xué)科的研究方法，本課程的學(xué)習(xí)要求，掌握單位制及單位換算方法。緒論目的與要求化工原理課程的內(nèi)容和特點緒論化工原理課程內(nèi)容單元操作的分類和特點化工原理的研究方法化工過程計算過程的理論基礎(chǔ)本課程的學(xué)習(xí)要求單位和單位制度單位換算單位制度及單位換算主要內(nèi)容化學(xué)工業(yè)：

化學(xué)工業(yè)是將自然界中的各種物質(zhì)資源通過物理和化學(xué)的方法加工成具有規(guī)定質(zhì)量的物質(zhì)的工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)是一個包含多個行業(yè)的工業(yè)部門。化學(xué)工業(yè)包括石油煉制和裂解、煤焦化及煤焦油工業(yè)、基本有機合成工業(yè)、高分子合成、氯堿、制酸、化肥、以及精細(xì)化學(xué)工業(yè)等。1.化工原理課程內(nèi)容化學(xué)工程：研究化學(xué)工業(yè)和其他過程工業(yè)生產(chǎn)中所進行的化學(xué)過程和物理過程共同規(guī)律的一門工程學(xué)科。化學(xué)工程是一門工程技術(shù)學(xué)科，它研究化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的基本規(guī)律，并運用這些規(guī)律解決化工生產(chǎn)中的問題。

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點科學(xué)實驗化工原理傳遞過程反應(yīng)工程分離工程化工熱力學(xué)系統(tǒng)工程等應(yīng)用化學(xué)高分子化學(xué)教育無機化學(xué)有機化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)化工生產(chǎn)合成氨硫酸制造氯堿工業(yè)石油化工制藥工業(yè)能源工程環(huán)境工程化學(xué)家化工專家

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點化學(xué)工藝學(xué)階段傳遞過程階段化工單位操作階段“三傳一反”階段化工及相關(guān)行業(yè)I階段化學(xué)工程發(fā)展的四個階段流體輸送沉降、過濾離心分離攪拌固體流態(tài)化加熱冷卻蒸發(fā)蒸餾吸收、吸附萃取、干燥結(jié)晶II階段1918年動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞III階段1960年化工傳遞過程化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)IV階段1970年三傳一反

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點基本內(nèi)容流體動力過程（流體輸送、沉降、過濾、攪拌、固定床、流化床）傳熱過程（傳熱、蒸發(fā)）傳質(zhì)過程（吸收、精餾、萃取、干燥、結(jié)晶、吸附）共同規(guī)律和聯(lián)系動量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞共同特點共同的研究對象：傳遞過程實際問題的復(fù)雜性過程、體系、設(shè)備工程性強、計算量大化工生產(chǎn)過程前處理（預(yù)處理）物理過程化學(xué)反應(yīng)過程化學(xué)過程后處理（加工）物理過程

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點Companiesinthe21stcentury2.單元操作的分類和特點分類：1.

流體動力過程：流體輸送、沉降、過濾、攪拌

2.

傳熱過程：換熱、蒸發(fā)

3.

傳質(zhì)過程：蒸餾、吸收、萃取、吸附、浸取、吸附、離子交換、膜分離

4.

熱質(zhì)同時傳遞過程：增減濕、結(jié)晶、干燥

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點特點：化工原理是一門實踐性很強的工程學(xué)科。單元操作的研究內(nèi)容包括“過程”和“設(shè)備”兩個方面。所有的單元操作都可分解為動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞這三種傳遞過程和它們的結(jié)合。三種傳遞過程現(xiàn)象中存在著類似的規(guī)律和內(nèi)在的聯(lián)系。傳遞過程是聯(lián)系各單元操作的一條主線。包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態(tài)化等以流體力學(xué)為基礎(chǔ)以熱量傳遞理論為基礎(chǔ)以質(zhì)量傳遞理論為基礎(chǔ)化工生產(chǎn)中，主要的單元操作可以歸納為三類：

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點包括加熱、冷卻、蒸發(fā)等包括蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離等3.化工原理課程的研究方法

實驗研究方法（經(jīng)驗法）:用量綱分析和相似論為指導(dǎo)，依靠試驗來確定過程變量之間的關(guān)系，通過量綱為一數(shù)群（或稱準(zhǔn)數(shù)）構(gòu)成的關(guān)系式來表達。是一種工程上通用的基本方法。

緒論—化工原理課程的內(nèi)容和特點

數(shù)學(xué)模型法（半經(jīng)驗半理論方法）：在對實踐過程的機理深入分析的基礎(chǔ)上，在抓住過程本質(zhì)的前提下，作出某種合理簡化，建立物理模型，進行數(shù)學(xué)描述，得出數(shù)學(xué)模型。通過實驗確定模型參數(shù)。研究工程問題的方法是聯(lián)系各單元操作的另外一條主線。4.化工過程嚇計算屬的理俯論基慰礎(chǔ)緒論—化工原理船課程院的內(nèi)相容和特點基本渴關(guān)系穩(wěn)定境過程稼和不勾穩(wěn)定躁過程間歇操作、連續(xù)操作中的開車、波動及故障等。不穩(wěn)定過程：某一固定位置上物料組成、溫度、壓強、流速等參數(shù)不隨時間變化。穩(wěn)定過程：物料腎衡算鎮(zhèn)－哈質(zhì)于量守福恒能量講衡算丑－檔能查量守裂恒平衡互關(guān)系旗－聲過瓜程方滲向及放程度過程膜速率憂－法過碎程難翼易5.本課程娃的學(xué)推習(xí)要硬求學(xué)習(xí)曲中，逃應(yīng)注喜意以講下幾綢個方西面能牌力的踐培養(yǎng)殼：(1壞)單元操壞作和閃設(shè)備虛選擇擠的能塌力(2吼)工程繞設(shè)計能力(3世)操作和調(diào)拒節(jié)生辭產(chǎn)過詠程的抱能力(4象)過程各開發(fā)或科借學(xué)研鍬究能笑力(5每)實驗?zāi)芰w論—化工原理錄課程希的內(nèi)榴容和特點1.單位和單幻玉位制德度緒論—單位址制度置及單槍位換卵算(1烘)基本卸單位懸和導(dǎo)凳出單狗位基本稼單位:質(zhì)量酬、長棵度、以時間根和溫棟度導(dǎo)出才單位:速度后、密漢度、辟加速盲度(2笛)絕對脈單位辰制和炒重力臟單位拆制絕對巖單位延制:長度畝、質(zhì)業(yè)量、革時間重力昌單位弓制:長度丸、時暮間、厘力(3逼)國際裕單位術(shù)制（SI制）根據(jù)19焰60年10月國販際計孝量大追會通折過的一裝種單淋位制午。(4膜)中華嘉人民蕩共和滴國法習(xí)定計兔量單茶位在SI制基慨礎(chǔ)上福制定眼的，還又規(guī)造定了躲一些我?guī)X國選念定的雨單位椅（見坐附錄細(xì)一）壞。量的名稱單位名稱單位符號定義長度米m米是光在真空中(1/299792458)s時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度質(zhì)量千克[公斤]kg千克等于國際千克原器的質(zhì)量時間秒s秒是銫-133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間電流安[培]A安[培]是在真空中,截面積可忽略的兩根相距1m的無限長平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時,若導(dǎo)線間相互作用力在每米長寬上為2×10-7N,則每根導(dǎo)線中的電流為1A熱力學(xué)溫度開[爾文]K開[爾文]是水的三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16物質(zhì)的量摩[爾]mol摩[爾]是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳12的原子數(shù)目相等,在使用摩爾時,基本單位應(yīng)予指明,可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子,或是這些粒子的特定組合發(fā)光強度坎[德拉]cd坎[德拉]是一光源在給定方向上的發(fā)光強度,該光源發(fā)出頻率weu540×1012Hz的單色輻射,且在此方向上的輻射強度為(1/688)W/srSI基本沸單位:緒論—單位異制度悲及單燦位換臘算共存單位艘：國際訊單位遣制（SI制）;物理保單位濟制（CG爭S制）誦；公翻制（MK限S制）驢；工搞程單著位制丈（at制）工程睡單位榮制（at制）：以長因度（桂米）賭、時族間（佳秒）侄和力褲（公偷斤力命）為掏基本礙單位眉，質(zhì)梯量為捉導(dǎo)出刊單位失。緒論—單位恰制度朋及單養(yǎng)位換隱算一物瓦體在1k返gf的作晶用下勇，得膊到1m困/s2的加虜速度勾，該網(wǎng)物體收的質(zhì)重量為1質(zhì)量翅工程肌單位堅（kg洲f.裝s2/m）1質(zhì)量怠工程愁單位=1質(zhì)量暖工程壓單位戲的數(shù)戰(zhàn)值相披當(dāng)于SI質(zhì)量釘?shù)?.綢81倍規(guī)定：在真空中以公制中的1公斤質(zhì)量(kg)的物質(zhì)在重力加速度為9.81m/s2下所受到的重力稱為1公斤力(kgf)1kgf=1kg×9.81m/s2=9.81kg.m/s2=9.81N幾種梁單位元制比慮較單位制長度質(zhì)量時間速度力功功率SImkgsm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3MKSmkgsm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3CGScmgscm·s-1g·m·s-2g·cm2·s-2g·cm2·s-3atmkgf?s2?m-1

sm·s-1kg·m·s-2kg·m2·s-2kg·m2·s-3緒論—單位姻制度踢及單功位換歪算2.單位換算單位換算簽的方唱法（隙連接嗎單位賀法）1.先查洗出同冊一因傭次不朗同單聚位制且的換熱算系販數(shù)，魂寫成財比例邊形式柄。2.將需停要換頑算的肢量和茅單位勿根據(jù)定其間唱的關(guān)豪系寫彎成數(shù)贈字附禁帶單納位連細(xì)乘、段連除錘的式評子，亡再進今行運算初。緒論—單位絹制度工及單驅(qū)位換晃算單位弱換算瓣的原廚則：屬于展不同擋因次貴的單篇位，叛不能盞進行遷加減投乘除尋等數(shù)覽學(xué)運宅算，葡相同眉因次未而不遍同單協(xié)位要羨運算蹲時，舒須先碌將其愚轉(zhuǎn)換以成相鈔同的謊單位酒，才過能進懷行加幟加減嚴(yán)乘除傻等數(shù)很學(xué)運堪算。（1）物虹理量的換算基本珠物理釋量中顫為1m＝物剩理單扒位制謎中10談0c屠m(xù)＝英張制3.理28世08自ft（2）經(jīng)南驗公個式（或程數(shù)字隆公式帖）的鍵單位朱換算（a）物童理方廚程（b）經(jīng)敢驗方程掠（賴?yán)缥罚簱Q銷算方痕法見竄例0－2）緒論—單位偶制度胖及單斑位換書算（1）物料芳衡算依據(jù)浪質(zhì)量尤守恒朝定律脾，進扣入與肯離開酷某一舍化工套過程尿的物習(xí)料質(zhì)根量之憶差，童等于呼該過浴程中罪累積項的物澡料質(zhì)腎量，取即輸入細(xì)量－輸擦出量務(wù)＝累萄積量對于連續(xù)沒操作武的過順程，藏若各牛物理幅量不那隨時轟間改礎(chǔ)變，獅即穩(wěn)企定操竿作狀腿態(tài)時度，過程植中不應(yīng)有溫物料沖的積累。則落物料毒衡算肉關(guān)系互為輸入拒量＝輸吃出量用物料晶衡算病式可朗由過度程的門已知館量求便出未饒知量筒。3.幾個基康本概哥念緒縫論1、畫幅出流趟程示紡意圖擔(dān)，標(biāo)泄出物抄料流扇向與軌流量晃、組西成等；2、用寄虛線咳劃出死衡算騾范圍董；3、定早出衡拼算基穩(wěn)準(zhǔn)；4、列囑出衡需算式喉并求揪解。物料員衡算跑可按遷下列膊步驟宜進行陪：緒偶論（2）能草量衡耐算在化犁工生臨產(chǎn)中懷，能燥量的竟消耗蓮是一勒項重嘗要的粗技術(shù)笨經(jīng)濟籃指標(biāo)快，它執(zhí)是衡量葵工藝過程裳、設(shè)窗備設(shè)昆計、酸操作蛇制度梁是否綢先進勁合理錄的主修要指秘標(biāo)之恭一。能量愈衡算舉的基崇礎(chǔ)是南物料委衡算米，只吃有在廣進行怪完備書的物亂料衡蔥算后荷才能謎作出虹能量喚衡算語。能量是衡算伯依據(jù)堪于能青量守錫恒定拒律：輸入島的能量=輸出的能錄量+積累推的能番量緒驢論(3弊)平衡關(guān)系平衡是在繩一定記條件津下物鑒系變磨化可俊能達粥到的膚極限藥。通過平衡遙關(guān)系蜂可以擦判斷滴過程答能否哈進行芝，及屋進行版的方拍向和汽能達識到的妥程度據(jù)。平衡關(guān)系缸對于厘分析課化工透生產(chǎn)部過程播具有冬重要兵的意禿義。緒蘭論(4迅)過程冬速率化工笛原理紅中涉?zhèn)燃皞鞲麩崴俣屎陀趥髻|(zhì)凝速率田，稱豎為過快程速征率。過程螞速率恐的大冷小，隨直接搜影響牲設(shè)備統(tǒng)的尺肢寸大庫小，驚生產(chǎn)晨能力繡及經(jīng)泰濟效猛益等奴。過膚程速裁率是膏過程彼推動所力和銷過程僻阻力揀的比團值緒際論（5）經(jīng)濟丟核算(E兼co此no仔mi藏ca圍l尺ac客co犯un盼ti利ng巴)為生產(chǎn)逃定量禍的某貞種產(chǎn)印品所普需要噸的設(shè)嶺備，軌根據(jù)票設(shè)備杜的型辣式和飾材料撈的不協(xié)同，鴿可以燃有若煮干設(shè)膊計方較案。嗓對同抽一臺橋設(shè)備矮，所棚選用罰的操全作參蓮數(shù)不洲同，瓜會影躍響到斜設(shè)備嶼費與標(biāo)操作過費。哄因此可，要公用經(jīng)汽濟核僑算確構(gòu)定最珍經(jīng)濟章的設(shè)付計方古案。緒唱論化工披開發(fā)榴過程傾的程若序和月步驟緒卻論1.鵝1流體的重隊要性質(zhì)1.暖2流體箱靜力繡學(xué)1.翼3流體私流動阻概述1.鍵4流體耕流動婚的基呈本方勿程1.齒5動量冬傳遞煙想象1.雞6流體希在管猴內(nèi)流耳動的恐阻力1.窯7流體簽輸送畜管路臉的計朵算1.許8流量付的測皂量1.驗9非牛蛋頓流賢體的毯流動第一施章遼流體低流動第一服章男流體丑流動學(xué)習(xí)黨目的羊與要萌求通過債本章蹲的學(xué)獻習(xí)，孔應(yīng)掌薦握流稅體在甚管內(nèi)盒流動藏過程挪的基本微原理泡和規(guī)賺律，并妙運用勞這些峽原理據(jù)和規(guī)剛律分析衫和計妨算流體沫流動閣過程卵中的某有關(guān)芝問題案。1.連續(xù)介質(zhì)假定假定流體是由連續(xù)分布的流體質(zhì)點所組成，表征流體物理性質(zhì)和運動參數(shù)的物理量在空間和時間上是連續(xù)的分布函數(shù)。第一粱章寄流體怎流動-流體徹的重陳要性2.流體塊的密碧度密度渠：流體空間旱某點連上單機位體攀積流緊體的作質(zhì)量流體爛的密印度是越位置(x毀,y默,z茂)和時約間θ的函凱數(shù)在SI單位犯中，躲的單襪位為kg隔/m3，常情見密黃度的羞見附腥錄氣體議混合皆物，糊混合次前后期質(zhì)量繞不變液體?；旌先晃铮せ旌蠂樓昂蟾荔w積靈不變混合潔物的磁密度爛：純物移質(zhì)的撫密度端：液體效：基本爹不隨翠壓力鍋變化枕（極削高壓涼力除群外）襯，隨屢溫度醒略有居變化胞。氣體奧：密度把隨溫質(zhì)度、望壓力初改變痕。低唉壓下守可按挑照理愉想氣皂體狀工態(tài)方齡程計賤算組分伏的質(zhì)柿量分莊數(shù)組分最的體勝積分第一友章凱流體麗流動-流體冶的重善要性3.流體干的可近壓縮雕性或流體的可鏟壓縮縫性通姻常用幻玉體積壓縮黑系數(shù)β來表示繁。其賓意義駁為在竿一定逮溫度殘下，勇外力爸每增辦加一朝個單孫位時踩，流尸體體還積的責(zé)相對萌縮小瞞量體積藝壓縮結(jié)系數(shù)v是單永位質(zhì)臂量流壁體的閣體積捷（流灑體的百比容降：m3/k畏g）第一扯章重流體含流動-流體放的重希要性不可登壓縮減流體可壓?？s流定體β≠0的流雖體為庸可壓約縮流刻體氣體開在一燥般情上況下碌是可系壓縮享流體需要割指出奇，實淋際流佛體都待是可柏壓縮廊的，撲不可范壓縮戀流體蒸乃是雄為便停于處級理密雨度變珍化較估小的逝某些喉流體愿所作習(xí)的假租設(shè)而過已。不可還壓縮拒流體β=0的流圍體為撐可壓吐縮流嗓體大多他數(shù)液不體可章視為網(wǎng)不可踏壓縮嚼流體叛。β值越此大，阿流體今越容賠易被杠壓縮欄。第一悶章尤流體迫流動-流體賓的重每要性4.流體撐的黏組性（1）牛頓墨黏性輩定律黏性軌：流體添在運名動時街，相厲鄰流獄體層銀之間絡(luò)是有甚相互繳作用商的，竹這種慢相互鉤抵抗患的作盟用力應(yīng)稱儉為剪然切力臭，流擴體所夏具有耳的這栗種抵貍抗兩羽層流抄體相尸對運涌動速剝度的妥性質(zhì)竹稱為鄉(xiāng)豐流體戚的黏怪性。黏性沸是流徑體的挎固有搖屬性膜之一株，不點論流躁體處宮于靜夜止還怖是流皆動，刮都具虛有黏象性。圖唇平板眨間黏騎性流浴體的峰速度單變化上板舉以恒撲定速附度沿x的正侄方向拘運動第一綿章獻流體僚流動-流體躲的重脊要性實驗證明狼：對于堂多數(shù)損流體肥，任陸意