化工单元操作及设备

1化工单元操作及设备山东教育学院化学化工系姚发业2绪论3绪论一、化工单元操作及设备在化工领域的地位无机化学分析化学有机化学物理化学应用化学高分子化学教育科学实验化学家化工原理传递过程反应工程（还有：分离工程、化工热力学、系统工程）化工生产化工专家合成氨硫酸制造氯碱工业石油化工制糖业制漆业电镀业水泥、玻璃制造业4二、工生产过程与单元操作1、化工生产过程——用化工手段将原料进行加工处理，使其在物理性能上或在化学性质上发生变化，成为人们所需的产品。化工生产过程核心显然应该是化学反应及其设备（反应器）化工原理——研究前处理和后处理所涉及的物理加工过程的规律和设备。2、单元操作（unitoperation）——化工生产中，具有共同物理操作原理和设备的过程。单元操作按其理论基础可分为下列三类：流体流动过程（动量传递过程）：包括流体的输送、搅拌、沉降、过滤等。传热过程（热量传递过程）：包括热交换、蒸发等。传质过程（质量传递过程）：包括蒸馏和精馏、吸收、萃取、干燥、结晶、膜分离等5单元操作有下列特点：(1)它们都是物理性操作，即只改变物料状态或其物理性质；(2)它们都是化工过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；(3)某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的。三、化工单元操作中基本概念1、物料衡算：依据——质量守恒定律输入量-输出量=累积量稳定过程：输入量=输出量进行物料衡算的步骤：（1）画出流程示意图，物料的流向用箭头表示；（2）圈出衡算的范围(或称系统)；（3）确定衡算对象及衡算基准；（4）写出物料衡算方程进行求解。累积输出输入＝－GGG输出输入GG62、能量衡算：依据——能量守恒定律输入能量-输出能量=累积能量定态过程：输入能量=输出能量3、平衡关系要确立过程能否进行、进行方向、及最终可能状态，必须借助于平衡关系。4、传递速率它决定了设备的大小及成本。5、经济核算四、单位制换算(1)CGS制（物理单位制）cm—g—s，厘米-克-秒制(2)MKS制（绝对单位制）m—kg—s，米-千克-秒制(3)工程单位制，米-公斤（力）-秒累积输出输入＝－QQQ输出输入QQ阻力推动力传递速率7(4)SI制（国际单位制）基本单位：长度——米（m），质量——千克（kg）时间——秒（s），温度——开尔文（K）物质的量——摩尔（kmol）重要导出单位：力——；压强——P=F/面积；能量、功、热——F×距离；功率——功/时间；比热——热/质量·温度；单位换算举例【例0-1】已知,试将此压强换算为SI单位。解：1公斤（力）等于1千克质量的物体所受到的重力。即1公斤（力）∴Nsmkg81.981.912252210013.1)10(81.9033.11mNmNatm2033.11cmkgfatmmaFNsmkg2PamNsmkg221JmNsmkg22WsJsmkg13211122KkgJKsm