化工原理课件第三版.ppt

1、Principles of Chemical Engineering 化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学的方法加工成具有规定质量的物质的工业。化学的方法加工成具有规定质量的物质的工业。 化学工程是一门工程技术学科，它研究化工产品生化学工程是一门工程技术学科，它研究化工产品生产过程的基本规律，并运用这些规律解决化工生产中的产过程的基本规律，并运用这些规律解决化工生产中的问题。问题。化工原理化工原理课程的内容和性质课程的内容和性质化工原理化工原理是在高等数学、物理学、物理化学等课程是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上，研究化工单元操

2、作基本原理的一门基础技术课。的基础上，研究化工单元操作基本原理的一门基础技术课。它的发展与化工单元操作概念的形成是密切相关的。它的发展与化工单元操作概念的形成是密切相关的。一、概述一、概述按其操作的功能可以分为：按其操作的功能可以分为： （1）物料的增压、减压和输送）物料的增压、减压和输送 （2）物料的混合和分散）物料的混合和分散（3）物料的加热和冷却）物料的加热和冷却 （4）均相混合物的分离（蒸发、蒸馏、结晶等）均相混合物的分离（蒸发、蒸馏、结晶等） （5）多相混合物的分离（沉降、过滤、干燥等）多相混合物的分离（沉降、过滤、干燥等） Unit Operation)Pretreatment o

3、f materialsChemistry reactionTreatment of productsPhysical processUnit OperationChemical process ReactorPhysical processUnit OperationThey almost cover with all unit operations!包括流体输送、沉降、包括流体输送、沉降、 过滤、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化离心分离、搅拌、固体流态化等等以流体力学为基础以流体力学为基础以热量传递理论为基础以热量传递理论为基础包括加热、冷却、包括加热、冷却、 蒸发等蒸发等 以质量传递理论为

4、基础以质量传递理论为基础包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等干燥、结晶、膜分离等 5 化化工工原原理理避免了方程的建立，直接用避免了方程的建立，直接用实验测取各变量之间的联系实验测取各变量之间的联系 优点优点缺点缺点解决解决1998年年2月，美国宇航局月，美国宇航局（NASA）发射探测火星气）发射探测火星气象的卫星失事。预定于象的卫星失事。预定于1999年年9月月23日抵达火星，然而卫日抵达火星，然而卫星没有进入预定的轨道。星没有进入预定的轨道。 问题出在有些资料的计量问题出在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制，单位没有把英制转换成公制，错误起自承包

5、工程的洛克希错误起自承包工程的洛克希德马丁航天公司。德马丁航天公司。 这个这个 “小错误小错误”造成的造成的损失：单卫星的造价就高达损失：单卫星的造价就高达1.25亿美元。亿美元。 (1)因次(dimension):也称量纲,是指表示物料性质和状态的基本量。由因次组成的表示物理量特性的式子称为因次式或量纲式(dimensional expression) 。 因次：长度(L),质量(M)、时间（t）和温度（T）等因次式：体积（L3）、密度（M/L3） 若某物理量以 MaLbTc表示，则称它为该物理量的因次或量纲，指数a、b、c称为因次，MaLbTc称为该物理量的因次式或量纲式。它表示该物理量的

6、单 位与基本量的单位之间的关系。当abc0时，M0L0T0= 10，称为无因次.(2)单位(unit)：是因次的具体表示。如：厘米和米表示长度的单位，克和千克表示质量的单位。长度、质量是因次，而厘米、米、克和千克是单位。(3)单位制度(system of units)：选定一些彼此独立的物理量及单位作为基本单位(basic uint)。再利用这些基本单位和其它物理量之间的联系，用基本单位表示其它物理量，成为导出单位(derived unit)。长度长度(米，米，m)质量质量(千克，千克，Kg)时间时间(秒秒,s)温度（开，温度（开，K）物质的量（摩，物质的量（摩，mol）力、重力（牛，力、重力

7、（牛，N）压力（帕，压力（帕，Pa）能量（焦，能量（焦，J）功率（瓦，功率（瓦，W）摄氏温度（摄氏度，摄氏温度（摄氏度，）热容（焦热容（焦摩摩-1 开开-1，J mol-1 K-1）比能（焦比能（焦 千克千克-1，J kg-1） 导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位。这种单位导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位。这种单位符号中的乘或除采用数学符号。符号中的乘或除采用数学符号。 速度：每秒（速度：每秒（m/s）（组合单位）（组合单位） 有专门的名称和符号的有专门的名称和符号的SI导出单位。导出单位。 热和能量：焦耳（热和能量：焦耳（J）代替牛顿米（）代替牛顿米（N.m） 电阻率：欧姆米电

8、阻率：欧姆米(.m.m）代替伏米每安培（）代替伏米每安培（ V.m/A）. ： 弧度和球面度（具有专门名称和符号的量纲）。弧度和球面度（具有专门名称和符号的量纲）。 用专门名称弧度（用专门名称弧度（rad）和球面度（）和球面度（sr）代替。如角速度的）代替。如角速度的SI单位可写单位可写成弧度每秒（成弧度每秒（rad/s）.4. SI导出单位导出单位(SI )绝对单位制绝对单位制(absolute system of units)：以长度、：以长度、质量及时间为基本单位。质量及时间为基本单位。工程单位制工程单位制(engineering system of units)：以长度、：以长度、力及

9、时间为基本单位力及时间为基本单位米千克秒（米千克秒（MKS）制）制: SI长度长度(m), 质量质量(kg), 时间时间(s) 绝对单位制绝对单位制kgsmsmkgsmkgf81.9/1/.81.9/112221质量工程单位质量工程单位=1质量工程单位的数值相当于质量工程单位的数值相当于SI质量的质量的9.81倍倍英国工程制英国工程制 长度长度(ft), 力（力（lbf), 时间时间(s). 斯勒斯勒(Slg)：质量工程单位，磅力：质量工程单位，磅力. 秒秒2/英尺英尺 lbsftsftlbsftlbf17.32/1/.17.32/112221 Slg=1 lbf=32.17 Pdl=32.1

10、7 lb.ft/s2lbfslbmftggsftlbmlbfee.17.32/17.321122hshsmcmmcmgkgkgg13600,3600111100,1001110001,100011即即即hmkghsmcmgkgscmg./2173.3136001100100012108937.0例例2 R=82.06atm.cm3/mol.k,换算为工程单位换算为工程单位: 千克千克(力力).米米/千摩尔千摩尔.开开; KkmolmolcmmmkgfKmolcmatmR11011011033006.8236323Kkmolmkgf/8483610101033006.82解：解：三、物料衡算及能

11、量衡算三、物料衡算及能量衡算1、画出流程示意图，标出、画出流程示意图，标出物料流向与流量、组成等；物料流向与流量、组成等；2、用虚线划出衡算范围；、用虚线划出衡算范围；3、定出衡算基准；、定出衡算基准；4、列出衡算式并求解。、列出衡算式并求解。VDFVxDxFxVDF在化工生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济在化工生产中，能量的消耗是一项重要的技术经济指标，它是衡量工艺过程、设备设计、操作制度是指标，它是衡量工艺过程、设备设计、操作制度是否否先进先进合理的主要指标之一。合理的主要指标之一。能量衡算的基础是物料衡算，只有在进行完备的物能量衡算的基础是物料衡算，只有在进行完备的物料衡算后才能作出能量衡算。料衡算后才能作出能量衡算。根据能量守恒定律：根据能量守恒定律：输入的能量输入的能量=输出的能量输出的能量+积累的能量积累的能量Economical accounting