化工原理上下册9737.pptx
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1、化工原理化工原理n n主讲:赵海萍主讲:赵海萍电子课件电子课件电子课件电子课件化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理实验教学化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理例题与习题化工原理试题库化工原理试题库化工原理试题库化工原理试题库化工原理教程化工原理教程化工原理教程化工原理教程绪论绪论绪论绪论第一章流体流动第一章流体流动第一章流体流动第一章流体流动第二章流体输送机械第二章流体输送机械第二章流体输送机械第二章流体输送机械第三章非均相物系分离第三章
2、非均相物系分离第三章非均相物系分离第三章非均相物系分离第四章传热第四章传热第四章传热第四章传热第五章蒸发操作第五章蒸发操作第五章蒸发操作第五章蒸发操作第六章气体吸收第六章气体吸收第六章气体吸收第六章气体吸收第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第七章液体蒸馏第八章干燥第八章干燥第八章干燥第八章干燥绪论绪论绪论绪论 一、化工生产过程一、化工生产过程一、化工生产过程一、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。化化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工
3、过程。化工生产过程,不论其生产规模大小,其核心是化学反应过程及其设备工生产过程,不论其生产规模大小,其核心是化学反应过程及其设备工生产过程,不论其生产规模大小,其核心是化学反应过程及其设备工生产过程,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,如:一定的温的进行,反应器内必须保持一个比较适合的反应条件,如:一定的温的进行,
4、反应器内必须保持一个比较适合的反应条件,如:一定的温的进行,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,原料在进入反应器之前必须进行一度、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)。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)。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)。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
5、结束以后,为了得到一定纯度的产品,从反应器出来的混合化学反应结束以后,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,如: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)。物必须经过一定的处理,如: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,从上
6、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。加工成产品的过程。加工成产品的过程。1 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,得到、化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应,得到、化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应,得到、化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应,得到产物的加工手段。(化学工艺课程的范畴)产物的加工手段。(化学工艺课程的范畴)产物的加工手段。(化学工艺课程的范畴)产物的加工手段。(化学工艺课程的范畴)2 2、物理加工手段:物料
7、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。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)。(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二、化工单元操作的概念二、化工单元操作的概念二、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,但却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,但却上述的前后处理过程,绝大部分都是进行
8、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,各种化工产品的生产过程中所涉及的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。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
9、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: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。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
10、质(物质传输过程)。即三大类单元操作。类别类别类别类别单元操作单元操作单元操作单元操作流体动力过程流体动力过程流体动力过程流体动力过程 流体输送流体输送流体输送流体输送沉降沉降沉降沉降过滤过滤过滤过滤流态化流态化流态化流态化传热过程传热过程传热过程传热过程加热加热加热加热冷却冷却冷却冷却传质过程传质过程传质过程传质过程蒸发蒸发蒸发蒸发吸收吸收吸收吸收蒸馏蒸馏蒸馏蒸馏萃取萃取萃取萃取干燥干燥干燥干燥具体见下表:具体见下表:具体见下表:具体见下表:举例:举例:举例:举例:电解食盐水生产电解食盐水生产电解食盐水生产电解食盐水生产NaOHNaOH的过程(略)。的过程(略)。的过程(略)。的过程(略)。
11、化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的,研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的,研究化工单元化工原理就是研究这些实现物理变化的单元操作的,研究化工单元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、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用,而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用,而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生操作不仅对化工生产有用,而且对石油、冶金、食品、制药等工业的生产都起到重要作用。产都起到重要作用。产都起到重要作用。产都起到重要作用。三、本课程性质、任务和内容三、本课程性质、任务和
12、内容三、本课程性质、任务和内容三、本课程性质、任务和内容1 1、课程性质、课程性质、课程性质、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。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 2、课程任务课程任务课程任务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的通过本课程的学习,掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习,掌握各单元操作的基本原理和有关典型设备的通过本课程的学习,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,培工艺尺寸的设计或选型,并熟悉其结构、性能。通过本课程
13、的学习,培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,以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。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。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。使学生在生产实践中能对生产设备具备操作、管理
14、和设计的能力。3 3、课程内容、课程内容、课程内容、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:主要讨论三大类单元操作:主要讨论三大类单元操作:A A、流体动力过程、流体动力过程、流体动力过程、流体动力过程B B、传热过程、传热过程、传热过程、传热过程C C、传质过程、传质过程、传质过程、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)和间歇根据操作方式,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。操作(非定态操
15、作)两大类。操作(非定态操作)两大类。四、四个基本概念四、四个基本概念四、四个基本概念四、四个基本概念1 1、物料衡算、物料衡算、物料衡算、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、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、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、出物料和组成之间的数量关系。和组成之间的数量关系。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,首先定出衡算进行物料衡算,首先定出衡算进行物料衡算,首先定出衡算进行物料衡算,首先定出衡算基准,一般以一定时间内的物料为基准,
16、一般以一定时间内的物料为基准,一般以一定时间内的物料为基准,一般以一定时间内的物料为基准(时间基准)。根据质量守恒定律,输入衡算范围的各段物基准(时间基准)。根据质量守恒定律,输入衡算范围的各段物基准(时间基准)。根据质量守恒定律,输入衡算范围的各段物基准(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。之和。之和。即即即即:G:G1 1=G=
17、G0 0+G+GAA式中式中式中式中:G:G1 1输入物料的总和输入物料的总和输入物料的总和输入物料的总和;GG0 0输出物料的总和输出物料的总和输出物料的总和输出物料的总和;GGAA累积物料的总和。累积物料的总和。累积物料的总和。累积物料的总和。2 2、热量衡算、热量衡算、热量衡算、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、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、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、出能量和各项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。项能量之间的数量关系。
18、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。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。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。物流焓的基准态包括:基准压强的基准态包括:基准压强的基准态包括:基准压强的基准态包括:基准压强p p0 0、基准温度、基准温度、基准温度、基准温度t t0 0、基准相态、基准相态、基准相态、基准相态。QQ1 1=Q=Q0 0+Q+QL LQQ1 1随物料进入衡算范围的总热量(随物料进入衡算范围的总热量(随物料进入衡算范围的总热量(随物料进入衡
19、算范围的总热量(KJKJ或或或或KWKW);QQ0 0随物料流出衡算范围的总热量(随物料流出衡算范围的总热量(随物料流出衡算范围的总热量(随物料流出衡算范围的总热量(KJKJ或或或或KWKW);QQL L向衡算范围以外损失的总热量(向衡算范围以外损失的总热量(向衡算范围以外损失的总热量(向衡算范围以外损失的总热量(KJKJ或或或或KWKW)。)。)。)。3 3、平衡关系、平衡关系、平衡关系、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,结果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,结果物系在自然发
20、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。必然达到一定的平衡状态。必然达到一定的平衡状态。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。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
21、追求的理想条件。是我们推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。是我们推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。是我们推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据。尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。尺寸设计的理论依据。4 4、过程速率、过程速率、过程速率、过程速率 物系处
22、于非平衡状态,就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态,就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态,就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以物系处于非平衡状态,就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以什么样的速度趋向于平衡,这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡,这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡,这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。什么样的速度趋向于平衡,这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。一般我们用过程速率来表示:一般我们用过程速率来表示:一般我们用过程速率来表示:一般我们用过程速率来表示
23、:过程速率过程速率过程速率过程速率=(过程推动力)(过程推动力)(过程推动力)(过程推动力)/(过程阻力)(过程阻力)(过程阻力)(过程阻力)对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。对上述公式中的各因素对于不獤的过程有不同的理解。如:传热的过程推动力是温度差;过程阻力则主要是物质的传热能力。如:传热的过程推动力是温度差;过程阻力则主要是物质的传热能力。如:传热的过程推动力是温度差;过程阻力则主要是物质的传热能力。如:传热的过程推动力是温度差;过程阻力则主要是物质的传热能力。五、量纲一致性、单
24、位一致性五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性五、量纲一致性、单位一致性 量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示量纲就是物理量通过几个基本物理量的幂次方的乘积来表示的关系。根据物理规律建立的理论公式,公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式,公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式,公式中的每一个符号都的关系。根据物理规律建立的理论公式,公式中的每一个符号都代表一个物理量,此方程式中各项的量纲必须一致(即量纲一致代表一个物理量,此方程式
25、中各项的量纲必须一致(即量纲一致代表一个物理量,此方程式中各项的量纲必须一致(即量纲一致代表一个物理量,此方程式中各项的量纲必须一致(即量纲一致性)。性)。性)。性)。单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同单位一致性就是要求公式中使用各个物理量的单位必须是同一套单位制中的单位(要求使用国际单位制中的各个基本单位)。一套单位制中的单位(要求使用国际单位制中的各个基本单位)。一套单位制中的单位(要求使用国际单位制中的各个基本单位)。一套单位制中的单位(要求使用国际单位制中的各个基本
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- 化工 原理 上下册 9737
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