化工原理 第一章 绪论

LOGO——《化工基础》福建师范大学（第三版）化工原理参考教材：谭天恩，化工原理（第四版），化学工业出版社。课程性质：应用化学、生物工程专业核心课程、学位课程高分子材料与工程专业核心课程、专业必选课考核方式：平时表现、期中考试、期末考试总成绩=平时成绩×30%+期中成绩×20%+期末成绩×50%课程内容：绪论（第一章）流体的流动和输送（第二章）热量传递（第四章）吸收(第五章)化学反应器（第七、八章）学习要求：1、Followme！2、每人准备两个作业本，一个科学计算器。化学工程基础包括：化工原理化学反应工程化学工艺学三门课程的基本内容第一章绪论一、课程的性质，内容及任务1、性质：化学工程是研究和探讨化工生产中的普遍性的规律，并应用这些规律进行管路、换热器、吸收塔、反应器等设计的技术基础课——工程（科）性质。（1）只讲一般规律？（2）为什么开设？先了解课程内容。2、内容：三传一反研究对象-化工生产化工、石油、煤炭、钢铁、食品、建材(硅酸盐)、纺织、生物工程、制药、精细化工。化工生产--多行业—多品种--一百多万种产品，而产品不同，流程各异，如：(NH2)2CO:CO2+NH3—压缩—合成—蒸馏NH3—蒸发H2O—结晶—干燥—尿素H2SO4：FeS2碎矿—焙烧(900℃)—SO2旋风除尘、除雾—SO2加热—(SO2)氧化(SO3)—冷却—吸收—冷却—H2SO4。NH3：C+O2+H2O(g)—造气—脱硫(H2S)—加压—变换—碳化—加压—铜洗—加压—合成—冷却—冷凝—NH3(l)可见：各流程均由若干单元组成：其中发生化学变化的单元—单元过程；发生物理变化过程的单元—单元操作。分析发现:许多单元操作和单元过程都遵循相同的规律：*流体流动、输送、除尘、雾、压缩——流体力学规律——动量传递过程。*加热、冷却、热交换、蒸馏、蒸发——传热学规律——热量传递过程。*吸收、蒸馏、蒸发、结晶、升华、萃取、冷凝、冷冻、干燥—相平衡、分子扩散的规律——质量传递过程。*焙烧、氧化、变换、铜洗、合成——化学反应及传递规律——化学反应工程。因为产品不同流程不同，无法逐一研究，但把带共性的规律搞清楚了，则可进行各种流程中各单元中设备的设计和优化，使生产在高效点运行，故只讨论“三传一反”等一般规律。1)掌握：基本原理，基本概念，基本计算方法，典型设备的构造及工作原理。2)培养：用工程观点分析和解决工程问题的能力，简单工程的设计计算能力，理论联系实际的能力。*工程观点：在进行化工设计时，既要考虑理论上的可能性，同时要考虑技术上的可行性，经济上的合理性，生产上的安全性和环境保护的观点。3、任务：4-11-1二、本课程的作用1从培养对象看：培养和传播工程观点。2从近代学科发展的趋势看：互相渗透、交叉工程—必须掌握工程知识以适应学科发展。3从国内外理论研究与应用科学发展的经验教训看：重理论、艺术，经济↓，重应用，经济↑。4从化工基础与基础化学的关系看：基础化学—基础，后盾；化工基础—应用，廷伸。结论由以上讨论可见：化工原理能培养其他课程所不能培养的能力和实际工作能力，了解化学知识的应用过程，还能为今后的教学服务，又有其本身的内在规律要学习—所以要作为专业必修课开设。三、化工生产中的一些基本规律1质量守衡原理2能量守衡原理3平衡原理｛力、压强、电压等｝4过程速率=阻力推动力四、学习方法1认真领会新概念的意义：如比摩尔分率X,Y等。2注意采用相似类比的方法学习，如三传的规律。3据本课程的桥梁特点，注意使用统一的单位制。五、单位换算物理量分为：基本量和导出量1单位制：基本量规定的不同,形成不同的单位制SI制工程制基本量L—mT—sM—kgL—mT—sF—公斤导出量F—N(kgm/s2)M—公斤·s2/mP—Pa(kg/ms2)P—公斤/m2ρ—kg/m3ρ—公斤·s2/m43-12换算关系(SI制与工程制之间)a)F：工程制中1公斤力规定为：SI制中1kg的物体在9.81m/s2的力场中所受到的重力，据F=ma有：1公斤=1kg*9.81m/s2=9.81kg·m/s2=9.81N.......(1)b)M：工程制中质量为导出量，据M=F/a其导出单位为：1公斤/(9.81m/s2)=1/9.81公斤*s2/m(工程制质量单位)∵1公斤=9.81kg·m/s2∴1公斤·s2/m=9.81kg......(2)C)P：因为P=F/A所以(1)式两边同除以1m2得：1公斤/m2=9.81N/m2=9.81Pa......(3)D)ρ：因为ρ=m/V所以(2)式两边同除以1m3得：1公斤·s2/m4=9.81kg/m3......(4)3换算方法：例1：ρ水=1g/cm3=?kg/m3解法一：ρ水=1g/cm3=10-3kg/10-6m3=103kg/m3解法二：乘1法：∵1kg/103g=11m/100cm=1∴ρ水=1g/1cm3*(1kg/1000g)*(100cm/1m)3=106/103kg/m3=103kg/m3例2：1公斤/cm2=？Pa1公斤/cm2≈105Pa，称为一个工程大气压。1-2作业：1、填下表：物理量定义SI制原单位工程制单位质量M密度ρ力F压强P2、解释工程观点。3、R=0.08206atm•L/mol•K=atm•cm3/mol•K=公斤•m/mol•K=kJ/kmol•K4、4kg=[](工程制单位)3kg/m3=[](工程制单位)4-2作业1写出质量M、密度ρ、力F、压强P四个物理量的定义，SI制及工程制)单位。物理量定义SI制单位工程制单位质量M物体含物质的多少kg公斤s2/m密度ρρ=M/Vkg/m3公斤s2/m4力F物体之间的相互作用kg*m/s2(N)公斤压强PP=F/AN/m2(Pa)公斤/m22解释工程观点答:工程观点—在进行化工设计时，既要考虑理论上的可能性，同时要考虑技术上的可行性，经济上的合理性，生产上的安全性和环境保护的观点。3.R=0.08206atm•.L/mol•K=？atm•cm3/mol•K=？公斤•m/mol•K=？kJ/kmol•K82.00••.848/8.314∵1atm=101325Pa=101325N*m/m2m=101325J/m3∴1atm.L=101325(J/m3)*(10-3m3)=101.325J=101.325/9.81公斤.m=10.33公斤.m(∵1公斤•m=9.81J)R=0.08206atm•.L/mol•K=82.06atm•cm3/mol•K=0.848公斤•m/mol•K=8.3147kJ/kmol•K0LOGO