化工原理课件.doc

《化工原理》教案
化工学院
绪论
一、化工生产过程
化工过程---对原料进行打规模的加工处理,使其不仅在状态与物理性质上发生变化,而且在化学性质上也发生变化,成为合乎要求的产品,即为化学工业的生产过程,简称—
例如: H2+N2 ------ NH3
化学: 反应物-------- 生成物
化工: 原料-------- 产品
天然气转化(转化炉) CH4 + H20 -------- CO+H2
脱硫(钴钼加氢反应器) 有机硫-------- 无机硫
变换(高、低温变换炉) CO+H20 -------- CO2+H2
甲烷化(甲烷化变换炉) COx+H2 -------- CH4+H2O

氨合成(氨合成塔) H2+N2 -------- NH3
其余设备及管道中进行的都是物理过程。
化工生产过程的物理加工过程称为单元操作(unit operation)
------即为化工原理(Principles of Chemical Engineering) 所要研究的内容。
二、单元操作
按操作目的分为以下几类:
(1)物料的增压、减压和输送;
(2)物料的混合和分散;
(3)物料的加热和冷却;
(4)混合物(均相与非均相混合物)的分离。
常见单元操作有:
流体输送、沉降、过滤、搅拌、换热、蒸发、吸收、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等
每一章讲授一个单元操作,根据各单元操作所遵循的基本规律,可将单元操作化分为三大类:
(1)  遵循流体动力基本规律的动量传递过程(momentum transfer process):
包括流体输送、沉降、过滤、搅拌等
(2) 遵循传热基本规律的热量传递过程(heat transfer process): 包括换热、蒸发等
(3)遵循传质基本规律的质量传递过程( mass transfer process):包括吸收、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等
因此,化工原理又称为“三传过程”。
单元操作的特点:
(1)他们都是物理性操作,故只改变状态和物理性质,不该变化学性质。
(2)他们都是化工生产中共有的操作,但不同的化工过程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,其原理并无不同,进行该操作的设备往往也是通用的。
因此,单元操作是奠定化学工程学的科学基础,属于专业基础课。在高等学校化工等过程工业专业的教学计划中,起到为自然科学与应用科学的搭桥作用。
 
三、“化工原理”课程的两条主线
(1)统一的研究对象-------传递过程
过程的基本关联式有下列关系得出:
a: 传递速率= 推动力/阻力或:传递速率= 传递系数×过程推动力
b: 物料及能量横算
c: 物系的平衡关系(传质)
(2)研究工程问题的方法论
每个单元操作都是在特定的设备中完成的,设备复杂的几何形状和多变的物性及各种不确定因素的干扰。通常不可能对实际过程进行准确的数学描述。
两种基本的研究方法:
实验研究方法------ 经验的方法
数学模型法------ 半理论半经验的方法
四、本课程的任务
研究单元操作的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算或设备选型。掌握单元操作通用的学****方法和分析问题的思路,培养理论联系实际的观点方法,提高单元操作设备的设计计算、操作、选型、实验研究方法与技能,学会以经济核算为杠杆,增加解决工程实际问题的能力。
五、需要加强的基本技能
(1)   单位换算
---对基本量和基本单位的规定
基本量-----基本单位
例: 长度(L) 时间(T)
导出量---可由基本量表示
例: 速度(L/ T) 、加速度(L/ T2)
工程计算中将出现的单位制:
法定计量单位—SI制、物理单位制(cgs)、工程制
 三种单位制的常用基本量及基本单位对照表:
长度
时间
质量
力(重量) 温度
L
T
M
θ
SI制
米(m)
秒(s)
千克(kg)
牛顿(N=) 开尔文(K)
cgs制
厘米(cm)
秒(s)
克(g)
达因(dyn=) ℃
工程制
米(m)
秒(s)

千克力(kgf) ℃
SI 制与cgs制力是导出量: SI 制: 「力」= = N
cgs制: 「力」= = dyn
工程制: 力是基本量,
并且规定1kg (SI) 的物质重力为: 1kgf
SI制: 质量为1kg的物质重量(力)为: G=mg=1×9。81=
因此: 1kgf = 9.