化工原理第五章講稿

化工原理第五章講稿目錄CONTENCT化工原理概述化工過程與設備流體流動與輸送機械傳熱原理與設備蒸餾原理與設備吸收原理與設備01化工原理概述定義重要性化工原理的定義與重要性化工原理是一門研究化學工業(yè)中物質變化過程和基本原理的學科，主要涉及化學反應工程、分離工程、傳遞過程等?；ぴ硎腔瘜W工程學科的核心課程，對于理解化工生產(chǎn)過程、優(yōu)化工藝參數(shù)、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量具有重要意義。80%80%100%化工原理的基本概念化工生產(chǎn)過程中常見的物理操作，如流體輸送、加熱、冷卻、壓縮、分離等。描述反應物和產(chǎn)物之間相互轉化的關系，如化學平衡、相平衡、熱力學平衡等。物質和能量的傳遞現(xiàn)象，包括熱力學、流體動力學和傳質過程等。單元操作平衡關系傳遞過程01020304石油化工精細化工環(huán)境工程能源化工化工原理的應用領域涉及工業(yè)廢氣、廢水和固廢的處理和資源化利用，如煙氣脫硫脫硝、污水處理等。涉及高附加值化學品、功能性材料和生物制品的生產(chǎn)，如制藥、染料、農(nóng)藥等。涉及石油、天然氣的加工和利用，如煉油、石化等。涉及化石燃料和新能源的開發(fā)利用，如煤化工、天然氣化工、生物質能源轉化等。02化工過程與設備化工過程的分類與特點根據(jù)不同的標準，化工過程可以分為多種類型，如按操作方式可分為間歇式和連續(xù)式過程；按物料狀態(tài)可分為氣相、液相和固相過程；按能量關系可分為熱力學過程和動力學過程等?；み^程的分類化工過程通常涉及到物質的化學變化和物理變化，具有復雜性、多樣性和工程性等特點。在化工過程中，物質之間相互作用，能量不斷轉化，需要精確控制反應條件和工藝參數(shù)。化工過程的特點化工設備是實現(xiàn)化工過程的重要工具，根據(jù)用途可分為反應設備、分離設備、換熱設備、儲罐和輸送設備等。不同種類的設備具有不同的結構和功能，適用于不同的化工過程?；ぴO備的種類反應設備是實現(xiàn)化學反應的場所，具有提供反應物混合、反應條件控制等功能；分離設備用于將混合物分離成不同的組分，如蒸餾塔、萃取塔等；換熱設備用于實現(xiàn)熱量傳遞，控制反應溫度；儲罐用于儲存原料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品；輸送設備用于物料的輸送，如泵和壓縮機等?；ぴO備的功能化工設備的種類與功能在選擇化工設備時，需要考慮設備的適用性、可靠性和經(jīng)濟性等因素。根據(jù)工藝要求和物料特性選擇合適的設備類型，同時要考慮設備的材質、結構和制造工藝等因素?；ぴO備的選擇在使用化工設備時，需要遵循操作規(guī)程和維護保養(yǎng)要求。正確操作設備可以保證生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定，合理維護保養(yǎng)可以延長設備使用壽命。同時，要注意設備的異常情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，防止事故發(fā)生?；ぴO備的使用化工設備的選擇與使用03流體流動與輸送機械密度和重度粘度壓縮性和膨脹性流體的性質與分類粘度是描述流體內(nèi)部摩擦力大小的物理量，對于牛頓型流體，粘度只與溫度和壓力有關。流體的壓縮性和膨脹性描述了流體在壓力或溫度變化時體積變化的性質。流體的密度和重度是描述流體質量與空間關系的基本物理量。密度是單位體積流體的質量，重度是單位體積流體的重量。質量守恒方程質量守恒方程，也稱為連續(xù)性方程，描述了流體流動過程中質量不損失的性質。動量守恒方程動量守恒方程，也稱為Navier-Stokes方程，描述了流體流動過程中動量傳遞的規(guī)律。能量守恒方程能量守恒方程，描述了流體流動過程中能量傳遞的規(guī)律。流體流動的基本方程泵01泵是化工生產(chǎn)中常用的流體輸送機械，主要用于提高流體的壓力能。根據(jù)工作原理和結構形式，泵可分為葉片式泵、容積式泵和其他類型泵。壓縮機02壓縮機主要用于提高氣體的壓力能，輸送氣體或幫助氣體分離、液化等。根據(jù)工作原理和結構形式，壓縮機可分為往復式壓縮機、離心式壓縮機和旋轉式壓縮機等。輸送機械的選擇03選擇輸送機械時應考慮流體性質、流量、壓力、輸送距離、安裝條件以及經(jīng)濟性等因素。根據(jù)流體性質和工藝要求選擇合適的輸送機械，可以有效地降低能耗和生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。輸送機械的種類與特點04傳熱原理與設備傳熱的基本方式與原理輻射是電磁波傳遞能量的過程，不依賴介質傳播。物體通過輻射散失熱量與其溫度的四次方成正比。輻射導熱是物質內(nèi)部微觀粒子（如分子、原子或自由電子）在溫度梯度下的定向遷移，導致熱量傳遞。導熱系數(shù)是描述物質導熱性能的參數(shù)。導熱對流是流體在運動過程中與固體表面之間的熱量傳遞。對流換熱受到流體流動狀態(tài)、流速、流體物性、溫度和換熱表面的幾何形狀等因素的影響。對流換熱器換熱器是實現(xiàn)傳熱過程的常用設備，包括管式、板式、翅片式等多種類型。不同類型換熱器適用于不同的工藝條件和要求。熱管熱管是一種高效傳熱元件，利用液體在毛細管力作用下循環(huán)蒸發(fā)和冷凝實現(xiàn)熱量傳遞。熱管具有傳熱效率高、結構緊湊、可靠性高等優(yōu)點。熱泵熱泵是一種利用少量高品位能源將大量低品位能源轉換為高品位能源的裝置，常用于冬季供暖和夏季制冷。傳熱設備的種類與特點傳熱過程計算通過已知的工藝條件和參數(shù)，利用傳熱速率方程計算傳熱量、傳熱溫差等傳熱過程參數(shù)。傳熱過程優(yōu)化通過改變工藝條件或采用先進的傳熱設備和技術，提高傳熱效率，降低能耗和成本。傳熱速率方程傳熱速率方程是描述傳熱過程的數(shù)學模型，根據(jù)不同的傳熱方式建立相應的方程。傳熱過程的計算與優(yōu)化05蒸餾原理與設備蒸餾的基本原理與分類蒸餾原理蒸餾是一種通過加熱使液體混合物沸騰，使不同沸點的組分得以分離的單元操作。蒸餾分類根據(jù)操作方式的不同，蒸餾可以分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾；根據(jù)分離原理的不同，蒸餾可以分為平衡蒸餾和萃取蒸餾。蒸餾塔冷凝器再沸器蒸餾塔是蒸餾操作的主要設備，其作用是提供足夠的分離空間，使液體混合物在塔內(nèi)得以充分分離。冷凝器的作用是將蒸汽冷凝成液體，回收輕組分或提高重組分的純度。再沸器的作用是為蒸餾塔提供熱源，使液體混合物沸騰。蒸餾設備的種類與特點蒸餾過程的計算主要包括物料衡算、熱量衡算和設備尺寸計算。蒸餾過程的優(yōu)化主要包括操作參數(shù)優(yōu)化和設備結構優(yōu)化，以提高分離效果和降低能耗。蒸餾過程的計算與優(yōu)化蒸餾過程的優(yōu)化蒸餾過程的計算06吸收原理與設備吸收的基本原理吸收是溶質從氣相轉移到液相的過程，通過溶質在液相中的溶解和氣相與液相之間的濃度差來實現(xiàn)。吸收的分類根據(jù)操作方式的不同，吸收可分為連續(xù)吸收和間歇吸收；根據(jù)溶質性質的不同，吸收可分為物理吸收和化學吸收。吸收的基本原理與分類吸收塔吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的主要設備，其結構形式多樣，常用的有填料塔、板式塔等。填料塔具有結構簡單、操作方便、阻力小等優(yōu)點，適用于氣體流量較小、液氣比較低的場合；板式塔則適用于處理氣體流量較大、液氣比較高的場合。噴淋塔噴淋塔是一種特殊的吸收塔，通過將液體分散成細小液滴，增加氣液接觸面積，提高傳質效率。噴淋塔適用于處理氣體流量較大、溶質在液相中溶解度較小的場合。鼓泡塔鼓泡塔通過氣泡的形式實現(xiàn)氣液接觸，具有較高的傳質效率。鼓泡塔適用于處理氣體流量較大、溶質在液相中溶解度較大的場合。吸收設備的種類與特點VS吸收過程的計算主要包括物料衡算、能量衡算和傳質速率方程的建立。通過這些計算，可以確定設備的工藝