化工原理课件

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化工原理 主讲:赵海萍 主讲:

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化工原理教程 绪论 第一章流体流动 第二章流体输送机械 第三章非均相物系分

离 第四章传热 第五章蒸发操作 第六章气体吸收 第七章液体蒸馏 第八章干燥

绪论 一、化工生产过程 化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。 化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。化 工生产过程，不论其生产规模大小， 工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设 ——反应器 发生化学变化的主要场所)。 反应器( )。为了使生产过程得以有 备——反应器(发生化学变化的主要场所)。为了使生产过程得以有 效的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件， 效的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如:一定的 温度、压力和物料的组成等。因此， 温度、压力和物料的组成等。因此，原料在进入反应器之前必须进行 一定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等(统称为前处理)。 一定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等(统称为前处理)。 化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品， 化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合 物必须经过一定的处理， 冷却、过滤、精制等(统称为后处理)。 物必须经过一定的处理，如:冷却、过滤、精制等(统称为后处理)。 从上述可以看出:化工

生产是将原料通过化学、物理的加工手段， 从上述可以看出:化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段， 加工成产品的过程。 加工成产品的过程。

1、化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得 化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应， 到产物的加工手段。(化学工艺课程的范畴) 到产物的加工手段。(化学工艺课程的范畴) 。(化学工艺课程的范畴 2、物理加工手段:物料输送、提纯、混合、加热(冷却)等过程。 物理加工手段:物料输送、提纯、混合、加热(冷却)等过程。 (化工原理课程的范畴)。 化工原理课程的范畴)。 二、化工单元操作的概念 上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程， 上述的前后处理过程，绝大部分都是进行的是纯粹物理过程，但却 是化工生产中所不能缺少的步骤，各种化工产品的生产过程中所涉及的 是化工生产中所不能缺少的步骤， 各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。 各种物理变化过程均可归纳为若干个称之为化工原理单元操作。 由于化工生产的多样性(包括产品、原料、过程的多样性)，但是 由于化工生产的多样性(包括产品、原料、过程的多样性)，但是 )， 对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面: 对物理加工的过程进行深入研究发现，物理加工主要包括三个大的方面: 流体力学过程、传热过程和传质(物质传输过程)。即三大类单元操作。 流体力学过程、传热过程和传质(物质传输过程)。即三大类单元操作。 )。即三大类单元操作

具体见下表: 具体见下表: 类别 流体动力过程 单元操作 流体输送 沉降 过滤

流态化 传热过程 加热 冷却 蒸发 吸收 传质过程 蒸馏 萃取 干燥 举例: 举例: 电解食盐水生产NaOH的过程( 电解食盐水生产NaOH的过程(略)。 的过程 化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的，研究化工单 化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的， 元操作不仅对化工生产有

用，而且对石油、冶金、食品、制药等工业 元操作不仅对化工生产有用，而且对石油、冶金、食品、 的生产都起到重要作用。 的生产都起到重要作用。 三、本课程性质、任务和内容 本课程性质、 1、课程性质 本课程属于工程技术基础课程。 本课程属于工程技术基础课程。 2、课程任务 通过本课程的学习，掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备 通过本课程的学习， 的工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习， 的工艺尺寸的设计或选型，并熟悉其结构、性能。通过本课程的学习， 培养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力， 培养学生从工程观点分析和处理有关化工单元操作中各种问题的能力， 以使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。 以使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理和设计的能力。

3、课程内容 主要讨论三大类单元操作: 主要讨论三大类单元操作: A、流体动力过程 B、传热过程 C、传质过程 根据操作方式，单元操作可以分为连续操作(定态操作) 根据操作方式，单元操作可以分为连续操作(定态操作)和间歇 操作(非定态操作)两大类。 操作(非定态操作)两大类。 四、四个基本概念 1、物料衡算 以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出物料 以物质守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、 和组成之间的数量关系。 和组成之间的数量关系。 进行物料衡算，首先定出衡算基准，一般以一定时间内的物料为 进行物料衡算，首先定出衡算基准， 基准 基准(时间基准)。根据质量守恒定律， )。根据质量守恒定律 基准(时间基准)。根据质量守恒定律，输入衡算范围的各段物

流量必须等于输出衡算范围的各段物流量与积累于衡算范围的物料量 之和。 之和。 即: ?G1=?G0+GA 式中:?G ——输入物料的总和 式中:?G1——输入物料的总和; 输入物料的总和; ?G0——输出物料的总和; ——输出物料的总和 输出物料的总和; GA——累积物料的总和。 ——累积物料的总和 累积物料的总和。 2、热

量衡算 以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、出能量和各 以能量守衡定律为基础，分析和计算一定衡算范围内进、 项能量之间的数量关系。 项能量之间的数量关系。 与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。物流焓 与物料衡算不同，除时间基准外，还要选定物流焓的基准态。 的基准态包括:基准压强p 基准温度t 基准相态φ 的基准态包括:基准压强p0、基准温度t0、基准相态φ。 ?Q1=?Q0+QL ?Q1——随物料进入衡算范围的总热量(KJ或KW); ——随物料进入衡算范围的总热量 KJ或KW) 随物料进入衡算范围的总热量( ?Q0——随物料流出衡算范围的总热量(KJ或KW); ——随物料流出衡算范围的总热量 KJ或KW) 随物料流出衡算范围的总热量( QL——向衡算范围以外损失的总热量(KJ或KW)。 ——向衡算范围以外损失的总热量 KJ或KW)。 向衡算范围以外损失的总热量(

3、平衡关系 物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展， 物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其发展，结 果必然达到一定的平衡状态。 果必然达到一定的平衡状态。 在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。 在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。 在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。 在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。 平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们 平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。 推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据， 推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工 艺尺寸设计的理论依