化工原理绪论部分课件

讲授：刘诗丽Tel：18605357538《化工原理》PrinciplesofChemicalEngineering（上、下册）Email：[e-mail]课程说明专业必修课程理论课考核方式（平时30%+期末70%）化工原理实验(独立设课）考核方式（平时50%+期末50%）教材柴诚敬主编普通高等教育“十五”国家级规划教材化工原理北京:高等教育出版社2005年6月（第一版）参考教材(1)柴诚敬,张国亮.化工流体流动与传热.第二版北京:化学工业出版社,2007(2)夏清，陈常贵.化工原理，上册.天津:天津大学出版社,2005绪论第一章流体流动第二章流体输送机械第三章非均相混和物分离及固体流态化第四章液体搅拌第五章传热第六章蒸发4讲授内容(上册）讲授内容(下册）第七章传质与分离过程概论第八章气体吸收第九章蒸馏第十章液-液萃取和液-固浸取第十一章固体物料的干燥第十二章其他分离方法了解本课程的性质、内容初步掌握化工过程计算的理论基础掌握国际单位制的构成、使用方法化工过程计算的理论基础国际单位制单位的使用教学目的：重点难点：第一章绪论(introduction)初步掌握单元操作的分类与特点了解工程学科的研究方法第一章绪论(introduction)无机化学分析化学有机化学物理化学理论知识实践？H2N2catalystNH3原料气中的杂质如何去除？反应条件应如何控制？化工原理化工原理是理工科专业学生本科阶段所学的唯一一门与生产实际相联系的学科。基础理论生产实践化工原理化工化学工业(chemicalindustry)化学工程(chemicalengineeringscience)化学工业：是通过各种化工生产过程生产各种化学产品的一种工业。如医药、钢铁、石油、造纸、纺织、农药、矿山。化学工程：是研究和探讨化学工业生产过程中共同性操作的规律及其工程性质的问题，并应用这些规律来解决化工生产问题的科学。化学工程的研究对象：化学工业生产过程__简称化工过程(chemicalprocess)化工过程(chemicalprocess)原料物理、化学变化符合要求的产品化工过程化学反应过程是化工生产的核心，在反应器中进行物理变化过程：干燥、蒸馏、流体输送等尿素(urea)生产流程冷凝液氨二氧化碳泵压缩合成分解分离吸收蒸发分离冷凝减压干燥造粒尿素NH2CONH2含氨凝液水蒸气冷却水吸收丙烯腈回收乙腈回收轻组分分离精馏高沸物丙烯腈乙腈HCN丙烯氨空气流化床反应器丙烯腈(propylenecyanide)合成的流程单元操作(chemicalengineeringunitoperation)单元操作：在化工生产过程中，具有共同的物理变化，遵循共同的物理学定律，具有某种作用的基本操作。单元操作的特点：1、它们都是物理性操作，只改变物料的状态或物理性质。2、都是化工生产过程中共有的操作，每个化工过程都是由若干个单元操作适当地串联成的。3、某个单元操作作用于不同的化工生产过程，其基本原理都是相同的。单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。尿素生产和丙烯腈合成中的基本单元过程尿素生产丙烯腈生产主导规律流体动力过程(动量传递过程)流体的输送气体的压缩气液的分离系统的减压流体的输送催化剂的流化流体静力学和动力学规律热量传递过程蒸馏中的加热蒸气的冷凝蒸发流体间的换热加热冷凝传导、对流、辐射的传热规律质量传递过程精馏(气液传质)干燥(气液传质)精馏(气液传质)吸收(气液传质)解吸(气液传质)相平衡和两相间扩散传质规律化学反应过程尿素合成反应丙烯腈合成反应综合传递过程和化学反应规律根据物理本质的不同，单元操作可归纳为三种不同的传递过程：质量传递(masstransfer)动量传递(momentumtransfer)热量传递(heattransfer)单元操作简称“三传”所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这三种传递过程和它们的结合。三种传递过程现象中存在着类似的规律和内在的联系。传递过程是联系各单元操作的一条主线。本课程的内容(content)化工过程化工原理——传递过程：“三传”化学反应工程——反应器理论：“一反”化学反应工程(reactorengineering)是化学工程一个新的分支，它以热力学、动力学以及“三传”原理为基础，研究工业规模化学反应的规律，为反应器的设计和生产制造提供理论依据。本课程只讨论三传基本原理。“三传一反”单元操作化学反应化工原理课程的研究方法1、实验研究方法（经验法）:用量纲分析和相似论为指导，依靠试验来确定过程变量之间的关系，通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。2、数学模型法（半经验半理论方法）在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。研究工程问题的方法是联系各单元操作的另一条主线。化工过程计算的理论基础化工计算分为设计型计算操作型计算所用基本关系：质量守恒能量守恒平衡关系速率关系1、质量守衡(principleofmassconservation)对于某一个划定的范围（一个工厂、一个车间、一台设备等）：+累积量溢流普通贮槽F≠V非定态流动普通贮槽F≠V非定态流动恒位槽F＝V定态流动累积量＝0——物料衡算(massbalance)输入的物料量（F）=输出的物料量（V）化工过程计算的理论基础2、能量守恒(principleofenergyconservation)定态条件下：输入的能量＝输出的能量有反应热效应的条件下：输入的能量+反应放出能量＝输出的能量+系统中累积能量——能量衡算(energybalance)对于某一个划定的范围输入的能量＝输出的能量+累积量3、物系的平衡关系包括：热平衡、相平衡、压力平衡、化学平衡等作用：利用平衡关系，可以判断某个过程能否进行、进行的方向如何、过程能够达到的极限。平衡状态的两种属性：相对性和可变性利用平衡的可变性使平衡向有利于生产的方向移动。4、过程速率：单位时间内过程的变化率，它决定设备的生产能力。过程推动力（△）过程的速率（r）∝————————过程阻力（R）推动力是过程在某一瞬间物系的状态偏离平衡的程度，可以是压力差、位差、温度差、浓度差等。NOTE：在提高速率的同时不应降低物料的利用率，也不宜使设备投资过高。国际单位制(internationalunitsystem)1、国际单位制（SI）的组成物理量名称单位名称单位符号基本单位辅助单位长度质量时间电流强度热力学温度发光强度物质的量平面角立体角米(meter)千克(kilogram)秒(second)安[培](ampere)开[尔文](kelvin)坎[德拉](candela)摩[尔](mole)弧度(radian)球面度(spherical)mkgsAKcdmolradsr（2）国际单位制词头：m（10-3）、k（103）等（1）国际单位制单位：7个基本单位、2个辅助单位、导出单位2、国际单位制单位的使用国际单位制(internationalunitsystem)（1）所有的国际单位制单位的符号都用罗马字正体书写；（2）国际单位制单位的符号，除来源于人名的专有名称（如J、W、A等）外，其他都用小写，如kg；（3）两单位相乘时，用圆点做乘号；相除时，用/或负数幂表示；（4）在同一计算式中，不要用几种单位表达同一物理量，如12m×500mm(×)。3、换算因子P5本课程的学习要求注意以下几个方面能力的培养：(1)单元操作和设备选择的能力(2)工程设计能力(3)操作和调节生产过程的能力(4)过程开发或科学研究能力(5)实验能力人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。