第1讲-化工原理绪论

第一讲绪论同学们好!我们今天开始学习《化工原理》课程。在我们生活的城市里，每人每天都关心着天气的变化，是晴天还是阴天？是干燥还是潮湿？这就涉及到空气的干、湿球温度和相对湿度，这就是我们干燥这一章要研究的问题。珠江的早晨无论你是住在哪个小区，都离不开供水，供煤气，北方还离不开供暖气。这就是我们研究的流体流动和传热问题。广州某花园小区在全国很多地方，我们可以看到许多这样高的水塔，居民用水离不开它。这里面有流体流动问题。某小区供水塔总之，我们的生活离不开《化工原理》。生活中处处有科学，学好科学是为了更好的生活。杜鹃花怒放0-1化工原理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化学教育合成氨硫酸制造石油化工氯碱工业制糖业制漆业电镀业水泥、玻璃制造业科学实验化工生产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）化学家化工专家高分子“四大化学”是化学化工类学生的基础理论化学，侧重化学理论和化学实验，它是培养化学家的。学生正在做实验而《化工原理》是由化学理论到化学工业过渡的专业基础课程，是由化学实验到化工生产过渡的有关工程基础理论，是从事化工生产必须的工程知识。炼油厂一角化工原理与化工传递过程、化学反应过程、分离工程、化工热力学等，统称为化工专业基础课。它是培养化工专家的。0-1化工原理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化学教育合成氨硫酸制造石油化工氯碱工业制糖业制漆业电镀业水泥、玻璃制造业科学实验化工生产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）化学家化工专家高分子反应工程学制糖工业制碱工业造纸工业合成氨硫酸制造硝酸制造橡胶工业玻璃陶瓷工业水泥工业石油工业电镀工业染料工业燃料化学工业放射化工数十种化学工艺学流体输送沉降过滤离心分离搅拌固体流态化动量传递加热冷却蒸发蒸馏吸收吸附萃取干燥结晶膜分离热量传递质量传递化工传递过程Ⅰ阶段Ⅱ阶段1918年Ⅲ阶段1960年Ⅳ阶段1970年化学工程发展阶段化学工程或化工原理这们学科，历史久远吗？是怎么形成的呢？目前学术界比较公认的讲法是：化学工程的发展经历了四个阶段，化学工艺学阶段、化工单元操作阶段、传递过程阶段和“三传一反”阶段。我们的《化工原理》，讲的就是化工单元操作。广州星海音乐厅所谓化学工艺学阶段，就是介绍每种化学产品，从工业原料到成品的生产过程，这就是早期的化学工艺学。造纸、制碱场景到20世纪初，人们逐渐发现，许多门化学工业中，存在共同的操作原理。无论是制造哪一种化学产品，都有流体输送。无论是制造哪一种化学产品，都有加热和冷却。都可能有蒸发或干燥。所有的化工厂都是由这些“化工单元”组成的。专司流体输送的泵区经过前人的不断总结，被称为化工单元操作的有：流体流动，流体输送，沉降过滤，传热，蒸馏，吸收，干燥等等，总共30多种。使热水冷却的凉水架花园式厂区到二十世纪五十年代，人们又发现，各单元操作之间还存在着共性，例如传热、蒸发、干燥都涉及热量传递。蒸馏、吸收、萃取都涉及质量传递。于是有了热量传递、质量传递、动量传递等传递过程阶段。所谓“三传一反”阶段，就是传递过程加反应工程。反应工程学制糖工业制碱工业造纸工业合成氨硫酸制造硝酸制造橡胶工业玻璃陶瓷工业水泥工业石油工业电镀工业染料工业燃料化学工业放射化工数十种化学工艺学流体输送沉降过滤离心分离搅拌固体流态化动量传递加热冷却蒸发蒸馏吸收吸附萃取干燥结晶膜分离热量传递质量传递化工传递过程Ⅰ阶段Ⅱ阶段1918年Ⅲ阶段1960年Ⅳ阶段1970年高等数学，普通物理，物理化学三本书封面在学习《化工原理》之前，应该掌握一些什么知识呢？如何定义《化工原理》课程？用一句话概括，就是利用数学手段，研究化学领域中的物理现象。它涉及到数理化三大学科。但主要是研究物理定律，有点像物理课。《化工原理》就是利用数学手段，研究化学领域中的物理现象所以学好这门课程，首先学好《高等数学》，《普通物理》，然后还要学好《物理化学》。中山大学自由女神像学好《化工原理》有些什么样的参考书呢？关于教材，我国五十年代，张洪源、丁绪淮、顾毓珍编的《化学工业过程及设备》上、下册。中国工业出版社，1956年出版。七十年代，上海化工学院、天津大学、浙江大学等单位编的《化学工程》（一）、（二）。化工出版社，1980年出版张洪源《化学工业过程及设备》、上化编《化工原理》教材封面天津大学编《化工原理》、谭天恩编《化工原理》教材封面八十年代，天津大学编的《化工原理》上、下册。天津科技出版社，1983年出版。谭天恩、麦本熙、丁惠华编的《化工原理》上、下册。化工出版社，1984年出版。这四本教材，国内使用比较多，影响比较大。陈敏恒《化工原理》、姚玉英《例习题》教材封面陈敏恒、丛德滋、方图南编的《化工原理》上、下册，化工出版社，1985年出版。其内容深度大了一些，比较适合老师参考。姚玉英主编的《化工原理例题与习题》上、下册，化工出版社，1983年出版，对于解题很有帮助。2003年，高等教育出版社，出版了一批电子网络教材，在内容的深度和广度上有所拓展。例如中山大学祁存谦、吕树申、丁楠主编，《化工基础网络课程》，高等教育出版社，2003年出版。也都很有特点，可以借鉴参考。贾绍义等编的《化工原理网络课程》首页例如天津大学贾绍义、张金利、李士雨主编，《化工原理网络课程》，高等教育出版社，2003年出版，也都很有特点，可以借鉴参考。参考书还有许多，同学们可以有选择性的阅读。与之配套的教材发展化学工程学的教材，也有一个逐渐成熟的过程。20世纪20年代初，出现了第一本“化工原理”教科书，也就是“化工单元操作”教科书。我国于20年代亦成立了化学工程系，亦讲授《化工原理》课程。1960年第一本《化工传递过程》问世（C.O.Bennett,J.E.Myers,“Momentum,HeatandMassTramsfer”1960）。1956年有了第一本“化学反应工程”教科书（J.M.Smith,“ChemicalEngineeringKineties”1956第一版，O.Levenspiel,“ChemicalReactionEngineering”1962年第一版）。解放之后，我国有了自编的教科书。丁绪淮、张洪源、顾毓珍、张震旦，《化工操作原理及设备》，上、下册，1956年；张洪源、丁绪淮、顾毓珍，《化工过程及设备》上、下册，1956年；上海化工学院、天津大学等，《化学工程》（一）、（二），1980年；天津大学编，《化工原理》上、下册，1983年；谭天恩、麦本熙、丁惠华，《化工原理》上、下册，1984年；陈敏恒、丛德滋、方图南，《化工原理》上、下册，1985年；王志魁主编，《化工原理》第二版，1998年；天津大学王绍亭主编，《化工传递过程》，1980年；浙江大学陈甘棠主编，《化学反应工程》，1981年；浙江大学朱自强主编，《化工热力学》，1981年；南京化工学院张联科，《化工热力学》，1981年；清华大学、天津大学，《化工系统工程》，1981年；北京大学，《化学工程基础》第二版，1983年；上海师范学院，福建师范大学，《化工基础》第二版，1990年；“广州水上运动队”照片761广州水上运动队《化工原理》中的符号和单位，有没有什么特殊要求呢？教材中的符号和单位，历来给学生带来一些麻烦。五十年代，多使用绝对单位制和工程单位制，七十年代开始采用国际单位制，就是SI单位制。经过20多年的努力实践，国际单位制已经成为人们的共识。单位及其换算，主要参照各教科书，书末的单位换算表。单位制换算(1)CGS制（物理单位制），sgcm，厘米-克-秒制(2)MKS制（绝对单位制）skgm，米-千克-秒制(3)工程单位制，米-公斤（力）-秒(4)SI制（国际单位制）是在MKS制的基础上发展起来的。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)mol(重要导出单位：力——maFNsmkg2；压强——/FP面积PamNsmkg221；能量、功、热——F×距离JmNsmkg22；功率——功/时间WsJsmkg132；比热——热/质量·温度11122KkgJKsm；国外亦多采用英制单位，可以通过换算表得到解决。单位换算举例，【例0-1】已知2cmkgf033.1atm1,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）N81.9sm81.9kg12∴2522mN10013.1)m10(N81.9033.1atm1掌握力、压强、能量、功率等单位的相互关系，对学好《化工原理》也很有帮助。