化工原理绪论部分ppt课件.ppt
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,H2,N2,catalyst,NH3,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(chemical industry),化学工程(chemical engineering science),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(chemical process),化工过程(chemical process),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(propylene cyanide)合成的流程,单元操作(chemical engineering unit operation),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,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(mass transfer),动量传递(momentum transfer),热量传递(heat transfer),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(reactor engineering)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(principle of mass conservation),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FV非定态流动,普通贮槽FV非定态流动,恒位槽FV定态流动累积量0,物料衡算(mass balance),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(principle of energy conservation),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(energy balance),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(international unit system),1、国际单位制（SI）的组成,（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(international unit system),（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 12m500mm()。,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工程设计能力操作和调节生产过程的能力过程开发或科学研究能力 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。,
