0化工原理绪论
合集下载
化工原理-第一讲绪论
处理过的纸中蜡对纯纸的质量比：
0.199 0.00225 100 0.199 11.3
kg蜡/kg纸
每小时提取蜡的质量数： 150×（0.3333-0.00225）= 49.66kg/h (2)每小时循环煤油量 对图中虚线框作物料衡算，以1h为基准。 总物料衡算： 200+W1=W3+W2 蜡的衡算： 200 ×0.25+0.03W1=0.00199W3+0.4026W2 前面已算得纯纸量为150 kg/h， 因此：
沉降罐
换热器
加热炉
原油经过沉降罐脱盐、脱水 → 进入换热器换热 → 经过加热炉加热 →进常压蒸馏塔，得到不同产品。
重油
例 2：催化裂化(Catalytic Cracking)装置两器工艺流程
一、化工过程与单元操作
单元操作的特点： ①单元操作都是物理性操作。在操作过程中只改变了物理状 态和物性，并没有发生化学变化。 ②同一单元操作可以用在不同的工艺过程。 ③同一工艺过程可以用不同的单元操作来完成。
单位符号 m kg s A K mol cd rad sr
基本单位
电流 热力学温度 物质的量 发光强度
辅助单位
平面角 立体角
五、单位制及单位换算
（二）单位换算
对同一物理量采用不同单位度量时，需乘以两单位之间的换算因数 （不同单位表示时数值大小的关系）
例 4：将某温度下原油的密度0.9g/cm3换算成kg/m3 (SI单位）。
④不同的单元操作有统一的研究对象和统一的研究方法。
化工常用单元操作
单元操作 流体输送 搅拌 过滤 沉降 固体流态化 加热、冷却 蒸发 气体吸收 液体精馏 萃取 吸附 干燥 目 的 流体的输送 混合或分离 非均相混合物分离 非均相混合物分离 固体颗粒的输送 升温、降温，改变相态 溶剂与不挥发性溶质的分离 均相混合物分离 均相混合物分离 均相混合物分离 均相混合物分离 去湿 物态 液或气 气—液 液—液 固—液 液—固 气—固 液—固 气—固 液—固 气—固 气或液 液 气 液 液 液或气 固体 原理 输入机械能 输入机械能 尺度不同的截留 密度差引起的沉降运动 输入机械能 利用温度差而传入或移出热量 供热以汽化溶剂 各组分在溶剂中溶解度的不同 各组分间挥发度的不同 各组分在溶剂中溶解度的不同 各组分在吸附剂中的吸附能力不同 供热汽化 传递过程 动量传递 动量传递 动量传递 动量传递 动量传递 热量传递 热量传递 质量传递 质量传递 质量传递 质量传递 热质同时传递
高等教育：化工原理绪论
《化工原理》太原科技大学化学与生物工程学院化工原理教研室绪论■学习目的与要求通过绪论的学习，应了解化工原理课程的主要内容，单元操作的分类和特点，工程学科的研究方法,本课程的学习要求，掌握单位制及单位换算方法。
绪论0.1化工原理课程的内容和特点—、化工原理课程内容'化学反应・反应工程, 化工生产过程单元操作—化工原理J /二、单元操作的分类和特点分类1•流体动力过程：流体输送、沉降、过滤、搅拌等2•传热过程：换热、蒸发3•传质过程：蒸憎、吸收、萃取、吸附、浸取, 吸附、离子交换、膜分离4•热质同时传递过程:增减湿、结晶、干燥特点1.单元操作多数为物理过程2.同一单元操作在不同的生产过程中遵循相同的过程原理，设备也常常相似。
单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面。
3.所有的单元操作基本都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这三种传递过程或它们的结合。
三种传递过程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。
三、化工原理课程的研究方法K实验研究方法（经验法）以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，并通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式进行表达。
是一种工程上通用的基本研究方法o2、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。
四.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r质量守恒能量守恒所用基本关系：N平衡关系五.本课程的学习要求学习中，应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(2)工程设计能力(3)操作和调节生产过程的能力(4)过程开发或科学研究能力(5)实验能力0. 2单位制度及单位换算—・单位和单位制度1、基本单位和导出单位基本单位质量、长度、时间和温度等导出单位速度、密度、加速度等2、绝对单位制和重力单位制绝对单位制长度、质量、时间重力单位制长度、时间和力3、国际单位制（SI制）根据1960年10月国际计量大会通过的一种单位制。
化工原理绪论24页PPT
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
化工原理绪论
化工原理 ←→ 食品工程原理
生物化工原料的某些成分如蛋白质、酶之类都 是生物活性物质，在加工过程中会引起变性、 钝化或破坏。热敏性和氧化变质及易腐性是动 、植物原料的共有特点。
2.本课程的性质与任务
本课程是在高等数学、物理学及物理化学、化学 等课程的基础上开设的一门专业基础课程，其主要 任务是研究化工单元操作的基本原理，典型设备的 构造及工艺尺寸的计算或设备选型。
绪论
1.概述--化工生产过程与单元操作
化学工业:对原料进行化学加工以获得产品。 化工生产过程:用化工手段将原料加工成产品的生产 过程。
该生产过程的核心是化学反应过程，为使化学 反应经济有效的进行，反应前物料要达到一定纯度 ,即需要进行前处理;反应器内必须保持最佳反应条 件（压强、温度）;反应后还要进行后处理，使产 物与反应物分开、产物精制。前、后处理中，绝大 多数过程是纯物理过程。
⊿p=p1－p2= (ρ0-ρ)g R =(1630–1000)×9.81×0.35=2163 (N/m2)
(2)管内流经气体时： ρ=2.5 kg/m3 ⊿p=p1－p2= (ρ0-ρ)g R =(1630–2.5 )×9.81×0.35=5588 (N/m2)
本课程作为化学工程学的一个基础组成部分，是 化工、生物、制药、食品等专业的主干课程之一（ 学科基础课），其在基础课和专业课之间，起着承 上启下，由“理”过渡到“工”的桥梁作用。
3.本课程的内容，特点及学习方法
内容：以“三传”--流体流动过程（动量传递）； 传热过程（热量传递）；传质过程（质量传递 ）为核心和主线，讲述单元操作的基本原理， 典型设备的结构原理，操作性能和设计计算。
1.1.2 流体的粘度 1.牛顿粘性定律
流体流动时存在内摩擦力，流体流动时必须克 服内摩擦力作功。这种内摩擦力就是一种平行于 流体微元表面的表面力，通常又称作剪切力。
生物化工原料的某些成分如蛋白质、酶之类都 是生物活性物质，在加工过程中会引起变性、 钝化或破坏。热敏性和氧化变质及易腐性是动 、植物原料的共有特点。
2.本课程的性质与任务
本课程是在高等数学、物理学及物理化学、化学 等课程的基础上开设的一门专业基础课程，其主要 任务是研究化工单元操作的基本原理，典型设备的 构造及工艺尺寸的计算或设备选型。
绪论
1.概述--化工生产过程与单元操作
化学工业:对原料进行化学加工以获得产品。 化工生产过程:用化工手段将原料加工成产品的生产 过程。
该生产过程的核心是化学反应过程，为使化学 反应经济有效的进行，反应前物料要达到一定纯度 ,即需要进行前处理;反应器内必须保持最佳反应条 件（压强、温度）;反应后还要进行后处理，使产 物与反应物分开、产物精制。前、后处理中，绝大 多数过程是纯物理过程。
⊿p=p1－p2= (ρ0-ρ)g R =(1630–1000)×9.81×0.35=2163 (N/m2)
(2)管内流经气体时： ρ=2.5 kg/m3 ⊿p=p1－p2= (ρ0-ρ)g R =(1630–2.5 )×9.81×0.35=5588 (N/m2)
本课程作为化学工程学的一个基础组成部分，是 化工、生物、制药、食品等专业的主干课程之一（ 学科基础课），其在基础课和专业课之间，起着承 上启下，由“理”过渡到“工”的桥梁作用。
3.本课程的内容，特点及学习方法
内容：以“三传”--流体流动过程（动量传递）； 传热过程（热量传递）；传质过程（质量传递 ）为核心和主线，讲述单元操作的基本原理， 典型设备的结构原理，操作性能和设计计算。
1.1.2 流体的粘度 1.牛顿粘性定律
流体流动时存在内摩擦力，流体流动时必须克 服内摩擦力作功。这种内摩擦力就是一种平行于 流体微元表面的表面力，通常又称作剪切力。
化工原理--绪论
绪论一、《化工原理》课程的研究对象与性质1.研究对象《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。
通常将这些物理操作过程称为单元操作。
2.单元操作（UnitOperations）使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。
单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容，故单元操作又称为化工过程和设备。
化工原理是研究诸单元操作共性的课程。
一切化工生产过程不论其生产规模大小，除化学反应外，其它均可分解为一系列的物理加工过程。
这些物理加工过程称为“单元操作”。
流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。
3.《化工原理》课程的内容通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程？反应物如何供给、产物又如何分离？如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？4.《化工原理》在化工领域中的地位本课程不是教学生如何合成得到新的物质？如何提取新的物质？如何表征新的物质？这是化学家的事情。
化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模。
是在科学实验与化工之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。
5.共同的研究对象——传递过程5.1.物理性操作，即只改变物料的状态或物性，并不改变化学性质；5.2.它们都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；5.3.对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现；5.4.某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备也往往是通用的。
具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑，如原材料与产品的理化性质，生产规模等。
实际问题的复杂性—过程、体系、设备、工程性强、计算量大6.单元操作按操作的目的分类如下：6.1.物料的加压、减压和输送、物料的混合、非均相混合物的分离－－动量传递过程6.2.物料的加热或冷却――热量传递过程6.3.均相混合物的分离――质量传递过程以上三种传递过程简称“三传”。
化工原理__绪论全解
单元操作的特点
共同的研究对象——传递过程 物理性操作，即只改变物料状态或物性，不改变化学性质; 都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所 包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异； 对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现 ； 某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同， 进行该操作的设备也往往是通用的。具体应用时也要结合 各化工过程的特点来考虑，如理化性质，生产规模等。 实际问题的复杂性—过程、体系、设备、工程性强、计算量大 三 传:《化工原理》的共同规律和联系 动量传递:流体内部由于动量、密度的空间分布不均而引 起动量在时空中的传递过程。 热量传递：内能在时空中的传递过程，是由温度在空间的 非均匀分布造成。 质量传递：浓度在时空中分布的不均匀性。
（一）单位制： 是由一定数量的基本单位和导出单位组成的
国际上趋向于采用国际单位制（SI制）,SI制基本单位7个： 长度 L： 米 (m) 质量 M ：千克（公斤） (kg) 时间 T ：秒 (s) 热力学温度 θ： 开[尔文] (k) 物质的量 N : 摩 [尔 ] (mol) 电流 I ： 安培 (A) 发光强度 J : 坎[德拉] ( cd ) SI制主要优点： ①通用性：是一套完整的单位制，适合于各个领域； ②一贯性：每种物理量只有一个单位，如热功都用J（焦耳）表示 化工生产中，还使用一些非SI单位，如：温度有℃，时间 min、 hr、d、Yr，压强单位除了Pa外，有atm、mmHg、m水柱、 bar、ata等。
成语“半斤八两”
（二）单位换算
基本物理量 长度 （L)
绝对 Cgs制 单位制 kgms制 工程 单位制 英制 英制 米制 cm m ft m ft
时间 （T)
s s s s s
质量 重力 （M） （F)
化工原理 第一章 绪论
3-1
导出量
F— N (kgm/s2) P— Pa (kg/ms2) ρ— kg/m3
M—公斤·s2/m P—公斤/m2 ρ—公斤·s2/m4
2 换算关系(SI制与工程制之间) a) F：工程制中1公斤力规定为：SI制中1kg的物体在9.81 m/s2的力场中所受到的重力，据F=ma有： 1公斤=1kg*9.81 m/s2 = 9.81 kg· m/s2= 9.81N.......(1) b) M：工程制中质量为导出量，据M=F/a 其导出单位为： 1公斤/(9.81 m/s2)=1/9.81 公斤*s2/m (工程制质量单位) ∵ 1公斤=9.81 kg· m/s2 ∴ 1 公斤· s2/m=9.81kg......(2) C) P：因为P = F/A 所以(1)式两边同除以1m2得： 1公斤/m2 = 9.81N/m2 = 9.81 Pa......(3) D) ρ：因为ρ=m/V 所以(2)式两边同除以1m3得： 1公斤· s2/m4 = 9.81 kg/m3......(4)
应用化学、生物工程 高分子材料与工程 专业核心课程、学位课程 专业核心课程、专业必选课
课程内容：
绪论（第一章） 流体的流动和输送（第二章） 热量传递（第四章） 吸收(第五章) 化学反应器（第七、八章）
考核方式：
平时表现、期中考试、期末考试 总成绩=平时成绩×30%+期中成绩×20%+期末成绩×50%
2、内容：三传一反
研究对象-化工生产
化工、石油、煤炭、钢铁、 食品、建材(硅酸盐)、纺织、生 物工程、制药、精细化工。
化工生产--多行业—多品种--一百多万种产 品，而产品不同，流程各异，如：
H2SO4：FeS2碎矿—焙烧(900℃)—SO2旋风除尘、除雾— SO2加热—(SO2)氧化(SO3)—冷却—吸收—冷却—H2SO4。
化工原理__绪论
学习《化工原理》的目的和要求
掌握规律 诊断过程 开发工艺 强化操作 创新设计
课程:干粮 猎枪 学习本课程中，应注意以下几个方面能力的培养： 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 将可能变现实，实现工程目的，这是综合创造 能力的体现。
二.单位制及单位换算
Hale Waihona Puke 绪 论本讲要点1.化工原理是化学工程学的分支，它研究化工生产中共
有的物理操作过程的基本原理、典型设备及其选用、计算
方法，是一门工程性较强的技术基础课程。研究方法 :实
验法和数学模型法。
2.本课程以传递过程为主线，划分与安排教学内容；以
研究方法为纵向主线，展开各单元操作内容的讨论。
单元操作的特点
共同的研究对象——传递过程 物理性操作，即只改变物料状态或物性，不改变化学性质; 都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所 包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异； 对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现 ； 某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同， 进行该操作的设备也往往是通用的。具体应用时也要结合 各化工过程的特点来考虑，如理化性质，生产规模等。 实际问题的复杂性—过程、体系、设备、工程性强、计算量大 三 传:《化工原理》的共同规律和联系 动量传递:流体内部由于动量、密度的空间分布不均而引 起动量在时空中的传递过程。 热量传递：内能在时空中的传递过程，是由温度在空间的 非均匀分布造成。 质量传递：浓度在时空中分布的不均匀性。
三.两条主线、五个概念
一.课程的由来发展、内容和性质
（一）由来和发展
萌牙时期:现代化工生产始于18世纪的法国,特点：以 研究某一产品的生产技术为 对象，形成了各种工艺学。 例如：纯碱工艺学、硫酸工艺学等 。 1922年美国化工学会年会 里特尔(A.D.LiThle) 提出建 立“单元操作” （Unit Operations）的概念 : “任何一个化学过程,不管它的规模如何,都可分解成为 一系列互相类同的被称作“单元操作”的组成部分， 如粉碎、混合、加热、焙烧、吸收、沉淀、结晶、过 滤、溶解等。这些基本单元操作的数目并不多，对于 一个特定的加工过程，可能只包括它们中的几个。要 使化学工程师们具备广博地适应职业需要的能力，只 能是对实际规模上所进行的过程作出分析并将其分成 多个单元操作来获得……”。
化工原理 绪论.
25
绪论
本书正文一律采用法定计量单位，在少数 例题及习题中引入一些非法定的惯用单位，以便 联系新旧单位间的换算。
26
绪论
4.单位的正确运用
化工计算所用的公式分为两类 一类是根据物理规律建立的
理论公式
反映各物理量之间的关系，又叫物理量方程， 只能用同一种单位制，中途不能更改。
另一类是根据实验结果整理 出来的
14
绪论
4、主要任务
（1）介绍“三传”理论及主要单元操作的典型 设备构造、操作原理、计算（选型）及实验研究方 法；
（2）培养学生运用基础理论分析和解决化工单 元操作中的各种工程实际问题的能力。
概括为八字：发展、选择、设计、操作
15
绪论
5、课程性质 《化工原理》是在高等数学、物理学及物理化
学等课程基础上开设的一门基础技术课程。
素。
24
绪论
SI制应用情况 SI制近年得到迅速推广，已被世界许多国家及国 际性组织采用。 我国国务院于1977年确定逐步采用SI制。 1984年又发布命令，确定我国同意实行以SI制单 位为基础的包括国家选定的若干非国际单位在内 的《中华人民共和国法定计量单位》，并要求 1990年底前完成向国家法定单位的过渡。 自1991年1月起除个别领域外，不允许再用非法定 计量单位。
考核方式：
平时作业、考勤 20％ 期末考试 （闭卷） 80％
答 疑：
答疑时间：周三、五下午3：00~5：00 答疑地点：1#教学楼119
34
绪论
参考书目：
1．柴诚敬主编.《化工原理》(上、下)．北京：高等教育 出版社，2005年
2．何潮洪，冯霄主编.《化工原理》(第二版)(上、下)．北 京：科学出版社，2007年
绪论
本书正文一律采用法定计量单位，在少数 例题及习题中引入一些非法定的惯用单位，以便 联系新旧单位间的换算。
26
绪论
4.单位的正确运用
化工计算所用的公式分为两类 一类是根据物理规律建立的
理论公式
反映各物理量之间的关系，又叫物理量方程， 只能用同一种单位制，中途不能更改。
另一类是根据实验结果整理 出来的
14
绪论
4、主要任务
（1）介绍“三传”理论及主要单元操作的典型 设备构造、操作原理、计算（选型）及实验研究方 法；
（2）培养学生运用基础理论分析和解决化工单 元操作中的各种工程实际问题的能力。
概括为八字：发展、选择、设计、操作
15
绪论
5、课程性质 《化工原理》是在高等数学、物理学及物理化
学等课程基础上开设的一门基础技术课程。
素。
24
绪论
SI制应用情况 SI制近年得到迅速推广，已被世界许多国家及国 际性组织采用。 我国国务院于1977年确定逐步采用SI制。 1984年又发布命令，确定我国同意实行以SI制单 位为基础的包括国家选定的若干非国际单位在内 的《中华人民共和国法定计量单位》，并要求 1990年底前完成向国家法定单位的过渡。 自1991年1月起除个别领域外，不允许再用非法定 计量单位。
考核方式：
平时作业、考勤 20％ 期末考试 （闭卷） 80％
答 疑：
答疑时间：周三、五下午3：00~5：00 答疑地点：1#教学楼119
34
绪论
参考书目：
1．柴诚敬主编.《化工原理》(上、下)．北京：高等教育 出版社，2005年
2．何潮洪，冯霄主编.《化工原理》(第二版)(上、下)．北 京：科学出版社，2007年
化工原理-绪论
➢ 蒸馏：液体混合物的分离（组分挥发度的差异）
➢ 吸收：气体混合物的分离（组分在吸收液中的溶解度）
➢ 吸附：气体混合物的分离（组分在固体表面的吸附能力）
➢ 萃取：从液体混合物中分离有用组分（湿法冶金）
➢ 干燥：从固体产品中去除湿分
➢ 结晶：从液体混合物中得到纯的固体产品
化学工程学科的发展
化学工程以化学工业的生产过程为研究对象，是一门探 讨化工生产过程的基本规律，并应用这些规律来解决化 工生产问题的学科。
洗液
水
滤饼
滤渣石膏
精制
磷酸（医药、 食品用）
化工过程与单元操作
化工生产过程由许多加工步骤串联而成，这些步骤可 分为两类：
化学操作 物理操作——单元操作Unit Operation 单元操作的特点： (1)它们都是物理性操作； (2)它们都是化工生产过程中共有的操作； (3)某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理 并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的。
20世纪20年代以前：工艺学 对化工过程的研究侧重于单一化工过程的工艺特性方面， 每一类化工过程的工艺均被视为一门专门知识，彼此独立， 如硫酸工业，化学肥料制造工业等。
20世纪20年代到50年代：单元操作（Unit operation） 各种不同化学工艺的物理过程几乎都是由性质相似的单元 操作组成，而且不同工艺的相同操作单元遵循着相同的原 理。于是人们开始由原来的工艺知识转为“单元操作”的 研究。将具有共性的物理操作过程归纳成为数不多的若干 种单元操作，从而使单元操作在一定程度上具有“通用” 的性质， 因此在化学工程史上被称为第一块里程碑。
气体 液化
流体 输送
液体 汽化
过滤 与 沉降
动量传递
搅拌
化工原理：绪论·第一章·总结
q VM1
q V
改变泵： 调转速
第2章 总结
H
H
B
并
A
H单
q V单
q V并
q V
H
B
H
串
A
H 单
q V单
q V串
q V
第2章 总结
H
高阻
2’
2
1
1’
串联
低阻
并联
q V
第2章 总结
有效汽蚀余量ha 必需汽蚀余量hr
有效汽蚀余量
ha
p1
g
u12 2g
pV
g
泵入口处压头
p1
g
u12 2g
h hr 0.3
液体 : f (T ) T ↑ → ↓ 气体 : 一般 f (T ) T ↑ → ↑
超高压 f ( p,T ) p ↑ → ↑
第1章 总结
流型判据——雷诺准数 Re du
Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； 2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能
➢经济核算
综合费用最低
第1章 总结
流体的压力
表 压 = 绝对压力 － 大气压力
真空度 = 大气压力 － 绝对压力
p1
表压
绝对压力
大气压 真空度
p2
绝对压力
绝对真空
第1章 总结
单组分密度
m
v
f(p,T
)
1 ν
混合液体的密度
1 1 2 n
m 1 2
n
单组分密度
pM RT
M o 22.4
H2 ( n2 )2 H1 n1
化工原理绪论
12
5．混合物浓度的表示方法
（1）物质的量浓度 定义：物质的量浓度(amount concentration)是组分i的物质的量ni除以混合 物的体积Vi，以符号Ci表示，即Ci=ni/Vi，简称：物质的浓度. 单位：Kmol/m3。 （2）物质的量分数（摩尔分数） 定义：物质的量摩尔分数（amount fraction）是组分i的物质的量ni与混 合物的物质的量n之比值。对于液体混合物，以xi表示，即 xi=ni/n。 式中：n—混合物中各组分物质的量之总和，即n=n1+n2+···=∑n。
2
5. 化学反应工程：以化工过程中化学过程作为研究对象的一 门技术科学。
6. 化学工程：研究化工过程共性规律的一门技术科学。主要
由化工原理和化学反应工程两个分支组成。 （另外还有化工传递过程原理和化工热力学及 化工系统工程三个分支） 7. （过程）：物系状态发生变化的经过 。
8.（物系）：作为研究对象的物质 。
（3）体积分数：φi=Vi/V=ni/n
对理想气体混合物中各组分有下列关系： 摩尔分数=压力分数=体积分数
理想气体：指分子本身没有体积，分子间没有作用力的气体。它在任何 温度和压力下，均能服从气体状态方程 PV=nRT，适合对低压气体进行 计算。
ni Pi c （4）气体混合物中组分i的浓度ci： i V RT
化工原理
1
绪论
INTRODUCTION
一、化工过程与单元操作 1. 化工过程（化学工业过程）：由若干物理过程和若干化学过 程组成的工业过程，或将原料改变或分离成有用产品的工业 过程。 2．单元操作：化工过程中不含化学反应物理过程。 3．化学过程：含有化学反应的过程。 4．化工原理：以单元操作为研究对象的一门技术科学。
5．混合物浓度的表示方法
（1）物质的量浓度 定义：物质的量浓度(amount concentration)是组分i的物质的量ni除以混合 物的体积Vi，以符号Ci表示，即Ci=ni/Vi，简称：物质的浓度. 单位：Kmol/m3。 （2）物质的量分数（摩尔分数） 定义：物质的量摩尔分数（amount fraction）是组分i的物质的量ni与混 合物的物质的量n之比值。对于液体混合物，以xi表示，即 xi=ni/n。 式中：n—混合物中各组分物质的量之总和，即n=n1+n2+···=∑n。
2
5. 化学反应工程：以化工过程中化学过程作为研究对象的一 门技术科学。
6. 化学工程：研究化工过程共性规律的一门技术科学。主要
由化工原理和化学反应工程两个分支组成。 （另外还有化工传递过程原理和化工热力学及 化工系统工程三个分支） 7. （过程）：物系状态发生变化的经过 。
8.（物系）：作为研究对象的物质 。
（3）体积分数：φi=Vi/V=ni/n
对理想气体混合物中各组分有下列关系： 摩尔分数=压力分数=体积分数
理想气体：指分子本身没有体积，分子间没有作用力的气体。它在任何 温度和压力下，均能服从气体状态方程 PV=nRT，适合对低压气体进行 计算。
ni Pi c （4）气体混合物中组分i的浓度ci： i V RT
化工原理
1
绪论
INTRODUCTION
一、化工过程与单元操作 1. 化工过程（化学工业过程）：由若干物理过程和若干化学过 程组成的工业过程，或将原料改变或分离成有用产品的工业 过程。 2．单元操作：化工过程中不含化学反应物理过程。 3．化学过程：含有化学反应的过程。 4．化工原理：以单元操作为研究对象的一门技术科学。
化工原理--绪论195页PPT
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、-绪论
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、-绪论
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
化工原理绪论
绪 论
四、 各单元操作的基本计算方法
化工原理课程涉及到的工程计算可分为设计型计算和操作型计算两 类。设计型计算是依据工艺上给定的条件（如温度、压力等）和要求的
工艺指标（如流量、产量、质量等），再通过工程方法来确定设备的结
构，计算设备的尺寸、外加功率、热交换量等，从而满足生产要求，完 成生产任务。操作型计算是在现有的生产设备运行过程中，某些操作参
绪 论
本课程的主要任务是培养学生能够运用单
元操作的基本原理进行过程的计算、设备的设 计和选型的能力；在工业生产过程中，能根据
生产的要求和变化，结合实际情况对操作参数
进行调节，降低生产成本，强化生产过程的能 力；对于常见的故障，能找到产生故障的原因
并具有一定的排除故障的能力。
绪 论
三、 工程观点和工程方法
（如温度、压力、流量、流速、物料组成等）都会对化工过
程产生影响，设备内部与物料接[JP]触的各种构件的形状、 尺寸和相对位置等因素也对化工过程产生着影响，并直接或 间接地影响传热和传质过程的进行。另外，当地气温和气压 变化范围、冷却水的来源及水温、环境保护、安全防火、设 备加工等客观上存在的制约因素也影响着化工生产过程。
绪 论
（二）能量衡算 大部分的单元操作需要与外界进行能量交换，用于改变 物料的温度或聚集状态，提供过程进行所需要的热量等。此 时，其间的关系可通过能量衡算确定。根据能量守恒定律， 对于连续稳定的系统，进入系统的总能量必等于系统输出的 总能量，即 ∑Q入=∑Q出
能量的形式很多，如机械能、热量、电能、化学能等，
绪 论
从以上基本关系可以看出，要提高过程进行 的速率，可以通过增大过程的推动力或减少过程 阻力的途径来实现，如在传热过程时可以提高温 度差，在传质过程时可以提高浓度差，在流体输 送时可加大输送管道的直径等。
化工原理绪论
可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。
2 . 单元操作（Unit Operation）
▪ 化工生产过程的共有操作； ▪ 只改变物料的物理性质（T、P等）的物理操作过
程； ▪ 某些单元操作作用于不同的化工产品生产过程时，
其基本原理并无不同，而且进行该操作的设备往 往也是通用的。
单元操作按其遵循的基本规律分类：
1018
艾 [可萨]
E
1015
拍 [它]
P
1012
太 [拉]
T
109
吉 [咖]
G
106
兆
M
103Biblioteka 千k102
百
h
101
十
da
表示的因数 词头名称 词头符号
10-1
分
d
10-2
厘
c
10-3
毫
m
10-6
微
μ
10-9
纳 [诺]
n
10-12
皮 [可]
P
10-15
飞 [母托]
f
10-18
阿 [托]
a
把 SI 词头加在 SI单位前就构成了 SI 单位的十进倍数和分数单位。
氮肥（硫酸铵、硝酸铵、尿素、氯化铵、碳酸氫铵、氨水、石灰氮 等）、磷肥（普通过磷酸钙、钙镁磷肥等）、钾肥 敌百虫、乐果、甲胺磷、杀虫双、草甘磷、多菌灵等
电石
热固性塑料和 工程塑料 合成橡胶
可作为生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡胶、乙酸、乙醛、乙炔黑、 双氰胺、硫脲等工业的原料
酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯、聚 甲醛、ABS树脂、尼龙1010、尼龙6、尼龙66、聚砜等
（3）为微电子、信息、生物、航天技术等高 技术产业提供新型化工材料和新产品；
2 . 单元操作（Unit Operation）
▪ 化工生产过程的共有操作； ▪ 只改变物料的物理性质（T、P等）的物理操作过
程； ▪ 某些单元操作作用于不同的化工产品生产过程时，
其基本原理并无不同，而且进行该操作的设备往 往也是通用的。
单元操作按其遵循的基本规律分类：
1018
艾 [可萨]
E
1015
拍 [它]
P
1012
太 [拉]
T
109
吉 [咖]
G
106
兆
M
103Biblioteka 千k102
百
h
101
十
da
表示的因数 词头名称 词头符号
10-1
分
d
10-2
厘
c
10-3
毫
m
10-6
微
μ
10-9
纳 [诺]
n
10-12
皮 [可]
P
10-15
飞 [母托]
f
10-18
阿 [托]
a
把 SI 词头加在 SI单位前就构成了 SI 单位的十进倍数和分数单位。
氮肥（硫酸铵、硝酸铵、尿素、氯化铵、碳酸氫铵、氨水、石灰氮 等）、磷肥（普通过磷酸钙、钙镁磷肥等）、钾肥 敌百虫、乐果、甲胺磷、杀虫双、草甘磷、多菌灵等
电石
热固性塑料和 工程塑料 合成橡胶
可作为生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡胶、乙酸、乙醛、乙炔黑、 双氰胺、硫脲等工业的原料
酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯、聚 甲醛、ABS树脂、尼龙1010、尼龙6、尼龙66、聚砜等
（3）为微电子、信息、生物、航天技术等高 技术产业提供新型化工材料和新产品；
化工原理0-绪论
1000 × 16%=（1000-X） × 0.8%+X X=153Kg
23.03.2022
能量衡算
本课程所用到的能量主要有机械能和热能。 能量衡算的依据是能量守恒定律。
王红芳
热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
23.03.2022
物系的平衡关系
• 过程的平衡问题说明过程进行的方向和所 能达到的极限。当过程不是处于平衡态时， 则此过程必将以一定的速率进行。例如传 热过程，当两物体温度不同时，即温度不
23.03.2022
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。 通过实王验红确芳 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。
23.03.2022
三 化工过程计算的理论基础
毕业的日子。 三 年 ， 从 宿舍 经过食 堂到教 室不长 的距离 ，但是 重复了 三年。 餐厅打 饭时漫 长 的 等 候 ， 校园里 那几棵 不知名 的大树 ，悄然 无声不 知落了 多少叶 子，在 教室里 偶 尔 能 听 到 同学们 一起哼 着经曲 老歌， 图书馆 里页页 翻过的 杂志总 能找到 和我们 心 情 一 样 的 句子， 操场上 大家一 起运动 的身影 ，还有 大家说 过一起 为了明 天一起
丛德滋等主编：化工原理详解与应用 化学工业出版社 何潮洪等主编：化工原理习题精解 科学出版社
王红芳
朱家骅等主编 化工原理 科学出版社 管国锋 化工原理 化学工业出版社 王志魁 化工原理 化学工业出版社 谭天恩等主编：化工原理， 化学工业出版社
23.03.2022
五 本课程的学习要求
23.03.2022
能量衡算
本课程所用到的能量主要有机械能和热能。 能量衡算的依据是能量守恒定律。
王红芳
热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
23.03.2022
物系的平衡关系
• 过程的平衡问题说明过程进行的方向和所 能达到的极限。当过程不是处于平衡态时， 则此过程必将以一定的速率进行。例如传 热过程，当两物体温度不同时，即温度不
23.03.2022
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。 通过实王验红确芳 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。
23.03.2022
三 化工过程计算的理论基础
毕业的日子。 三 年 ， 从 宿舍 经过食 堂到教 室不长 的距离 ，但是 重复了 三年。 餐厅打 饭时漫 长 的 等 候 ， 校园里 那几棵 不知名 的大树 ，悄然 无声不 知落了 多少叶 子，在 教室里 偶 尔 能 听 到 同学们 一起哼 着经曲 老歌， 图书馆 里页页 翻过的 杂志总 能找到 和我们 心 情 一 样 的 句子， 操场上 大家一 起运动 的身影 ，还有 大家说 过一起 为了明 天一起
丛德滋等主编：化工原理详解与应用 化学工业出版社 何潮洪等主编：化工原理习题精解 科学出版社
王红芳
朱家骅等主编 化工原理 科学出版社 管国锋 化工原理 化学工业出版社 王志魁 化工原理 化学工业出版社 谭天恩等主编：化工原理， 化学工业出版社
23.03.2022
五 本课程的学习要求
化工原理----绪论
单元操作的研究内容：各种单元操作的基本原理 与单元操作过程计算、典型单元操作设备的合理结构 及其工艺尺寸的设计与计算、设备操作性能的分析以 及组织工程性实验以取得必要的设计数据，找出强化 过程、改进设备的途径。 操作方式：连续操作和间歇操作； 定常操作与不定常操作。
表0－1 单元操作的名称及分类
例1：味精的生产过程
生化反应 化学反应 流体输送 中和 传质 传质、传热Biblioteka 原料发酵预热
蒸发
结晶
干燥
味精
化学或量化变化 传热 在发酵罐中进行 （物理变化过程）
任何一个化工生产过程都是由若干种完成特定任 务的设备（包括反应器、完成各单元操作的设备和 贮料设备）按一定顺序、由各种管道和输送装置连 接起来的组合体。
(四)单元操作计算的基本内容
分为设计计算和操作计算两类。 物料衡算（质量守恒定律）、能量衡算（能量守恒定 律，即热力学第一定律）；
传递过程的推动力 过程速率： 传递过程速率＝ 传递过程的阻力
过程的极限以及物性计算。
三、单位及单位换算
1、单位制 （1）cgs制（物理单位制） 基本单位：长度cm，质量g，时间s
输入总热量 = 输出总热量 注：由于焓是相对值，与物料衡算不同的是，衡算 基准除了选取时间基准或物料量基准外，还需选取物流焓 的基准态。
3.物流焓的基准态： 包括物流的基准压强p0、基准温度t0和基准相状态φ0： (1)基准压强：通常取p0 ＝100kPa，一般在压强不高的 情况下，常可忽略， (2)基准温度：可取0℃。 (3)基准相态：选择可视具体情况而定。 由于焓是相对值，基准态的选择有一定任意性， 在压强不高时，主要是确定基准温度和基准相态。各组 分的基准态可以不同，但同一组分必须在同一基准念下 进行计算。
【化工原理】 绪论
量的名称
单位名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号
m kg s A K mol cd
表0-2 国际单位制的辅助单位
量的名称
平面角 立体角
单位名称
弧度 球面角
单位符号
rad sr
表0-3 国际单位制中具有专门名称的导出单位
量的名称
单位名称
物理单位制 基本单位：长度（厘米cm），质量（克g），
CGS制
时间（秒s），温度（ºＣ）；
工程单位制 基本单位：长度（米m），重量或力（千克 力kgf），时间（秒s），温度（ºＣ） 。
我国法定单位制为国际单位制，
即SI (System International d’Unites)制。
表0-1 国际单位制的基本单位
0.3 物理量的单位与量纲 一、基本单位与导出单位
基本单位：选择几个独立的物理量，根据方便原 则规定单位；
导出单位：由有关基本单位组合而成。
单位(计量)制度：由基本单位和导出单位组成的 一系列计量单位的总称。
二、常用单位制
国际单位制
SI制
基本单位：7个，化工中常用有5个，即长度 （米m），质量（千克kg），时间（秒s）， 温度（开尔文K），物质的量（摩尔mol）；
B lg ps A t C
求出甲醇在该状态下的饱和蒸气压ps.
(2) 空气中甲醇的组成：
以摩尔分数表示：
yA ps / p0
以质量分数表示：
A yA M C H4O / M
M M空气（1 yA） yA M C H4O
A 32.04 ps /[28.395( p0 ps ) 32.04 ps ]
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2011-1-10 化工原理 绪论 4
化工原理
(Principles of Chemical Engineering) 绪论(preface)
1. 化学工程学科中的基本概念 2. 化工原理课程的性质 3. 化工原理硏究问题的方法 4. 化工原理课程应解决的问题 5. 单位与单位换算 6. 物料衡算与能量衡算
2011-1-10 化工原理 绪论 8
1 . 化学工程学科中的基本概念
20世纪 年代“三传一反”（动量传递、热量传递、质量传递、化学反应 世纪60年代 三传一反” 动量传递、热量传递、质量传递、 世纪 年代“ 工程）概念的提出，开辟了化学工程发展过程的第二个历程。 工程）概念的提出，开辟了化学工程发展过程的第二个历程。计算机应用的 快速发展，使化学工程成为更完整的体系，并推向了“过程优化集成” 快速发展，使化学工程成为更完整的体系，并推向了“过程优化集成”、 分子模拟”的新阶段。随着科学技术的高速发展， “分子模拟”的新阶段。随着科学技术的高速发展，化学工程与相邻学科相 融合逐渐形成了若干新的分支与生长点，诸如：生物化学工程、 融合逐渐形成了若干新的分支与生长点，诸如：生物化学工程、分子化学工 环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、软化学工程、 程、环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、软化学工程、微电子化 学工程等。同时，上述新兴产业与学科的发展， 学工程等。同时，上述新兴产业与学科的发展，也推动了特殊领域化学工程 的进步。 的进步。 更为广义地说，化学工程是研究化学工业和相关过程工业（ 更为广义地说，化学工程是研究化学工业和相关过程工业（Process industry）生产过程中所进行的化学反应过程及物理过程普遍规律的一门工程 ） 学科。它的范围不但覆盖了化学与石化工业，而且渗透到能源、环境、生物、 学科。它的范围不但覆盖了化学与石化工业，而且渗透到能源、环境、生物、 材料、制药、冶金、轻工、卫生、信息等工业及技术部门。 材料、制药、冶金、轻工、卫生、信息等工业及技术部门。
2011-1-10
化工原理 绪论
11
2. 化工原理课程的性质与任务 化工原理 (principles of Chemical Engineering)：
是化学工程学科的基础部分；是化工工艺学的理论基础。 是化学工程学科的基础部分；是化工工艺学的理论基础。 化工原理 研究的对象是实际工程问题。其讲述各种化工单元操 研究的对象是实际工程问题。其讲述各种化工单元操 的基本原理，典型化工设备的结构原理、操作性能， 作的基本原理，典型化工设备的结构原理、操作性能，工艺过 程设计和设备设计的计算方法 。 化工原理课程从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过 化工原理课程从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过 渡的入门课程。它在基础课（数学、物理、化学、物理化学） 渡的入门课程。它在基础课（数学、物理、化学、物理化学） 与专业课（化工工艺学、化工工艺设计与设备设计等）之间， 与专业课（化工工艺学、化工工艺设计与设备设计等）之间， 起着承前启后、由理及工的“桥梁”作用。 起着承前启后、由理及工的“桥梁”作用。 该课程的研究内容就是生产实际问题，故理论密切联系实际， 该课程的研究内容就是生产实际问题，故理论密切联系实际， 通过学习培养学生应用基础理论,分析得到工程理论 分析得到工程理论， 通过学习培养学生应用基础理论 分析得到工程理论，解决工程 实际问题的能力。 实际问题的能力。
2011-1-10 化工原理 绪论 10
1 . 化学工程学科中的基本概念
换热（传热）：利用温度差，对于物质输入热量或移出热量，使物质升温、 换热（传热）：利用温度差，对于物质输入热量或移出热量，使物质升温、 ）：利用温度差 降温或者改变相态。 降温或者改变相态。 蒸发：对于溶液输入热量使溶剂汽化，使溶液浓缩。 蒸发：对于溶液输入热量使溶剂汽化，使溶液浓缩。 气体吸收：利用各组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物。 气体吸收：利用各组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物。 液体精馏：利用各组分在同样条件下挥发度的的差异，分离液体混合物。 液体精馏：利用各组分在同样条件下挥发度的的差异，分离液体混合物。 液液萃取：利用各组分在萃取剂中溶解度的差异，分离液体混合物。 液液萃取：利用各组分在萃取剂中溶解度的差异，分离液体混合物。 固体干燥：对于湿固体物料输入热量，使湿分汽化，使固体物料得以干燥。 固体干燥：对于湿固体物料输入热量，使湿分汽化，使固体物料得以干燥。 气液传质设备： 所需要的塔设备。 气液传质设备：实现气体吸收 、液体精馏 所需要的塔设备。
同一原料可以生产出多种产品； 同一原料可以生产出多种产品；同一产品可以由不同的原料进行 生产。 生产。
2011-1-10 化工原理 绪论 6
例：聚氯乙烯 (PVC :polyvinyl chloride)塑料的生产过程。 塑料的生产过程。 塑料的生产过程
乙烯氧氯化法： 乙烯氧氯化法：
1 CH 2 = CH 2 + 2 HCl + O2 → CH 2Cl − CH 2Cl + H 2O 2 CH 2 = CHCl → [CH 2CHCl ]n CH 2Cl − CH 2Cl → CH 2 = CHCl + H 2O
而成。 而成。 1923年美国麻省理工学院的著名教授W. 1923年美国麻省理工学院的著名教授W. H. 华克尔等人编写出版的第一 年美国麻省理工学院的著名教授 部关于单元操作的著作――化工原理（ ――化工原理 部关于单元操作的著作――化工原理（Principles of Chemical ），从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础 从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础， Engineering ），从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础，完成 了从化工生产工艺到单元操作的发展，推进认识上的一个飞跃。 了从化工生产工艺到单元操作的发展，推进认识上的一个飞跃。对于化学工 程学科的形成和发展起到了推动作用。 程学科的形成和发展起到了推动作用。 我国于20世纪 年代创办了化学工程系 开设了化工原理课程。 我国于 世纪20年代创办了化学工程系，开设了化工原理课程。解放之 世纪 年代创办了化学工程系， 我国先后出版了以单元操作为主线的《化工原理》 后，我国先后出版了以单元操作为主线的《化工原理》、《化工过程及设 化工操作原理及设备》等教科书。 备》、《化工操作原理及设备》等教科书。
执行2005年济南大学制定的化学工程与工艺专业的化工原理教学大纲。 年济南大学制定的化学工程与工艺专业的化工原理教学大纲。 执行 年济南大学制定的化学工程与工艺专业的化工原理教学大纲
2011-1-10 化工原理 绪论 3
化工原理
化工原理（上册） 化工原理（上册） 绪论
2学时 学时
化工原理（下册） 化工原理（下册） 典型反应器6 第八章 典型反应器 学时 第10章 停留时间分布 6学时 章 学时
化工原理
(Principles of Chemical Engineering)
多媒体教学课件
(化学工程与工艺专业适用) 化学工程与工艺专业适用)
University
化工原理
(Principles of Chemical Engineering)
化工原理 该课程是从自然科学领域的基础课向工程科学的
化工原理 绪论
2
化工原理课程教学概况 目前有3个 化工原理国家级精品课程网站 （目前有 个） 1、化工原理与实验，天津大学：http://202.113.7.181 化工原理与实验，天津大学： 2、化工原理， 北京化工大学： http://202.4.135.9 、化工原理， 北京化工大学： 2003年度 年度 2003年度 年度
2011-1-10
化工原理 绪论
9
1 . 化学工程学科中的基本概念
化工单元操作的分类
根据单元操作的理论基础进行的分类 以动量传递(momentum transfer)理论为基础 理论为基础： 1）以动量传递(momentum transfer)理论为基础： 流体流动、流体输送机械、沉降、过滤、搅拌、 流体流动、流体输送机械、沉降、过滤、搅拌、固体流态化 等 以热量传递(heat transfer)理论为基础 加热、冷却、 理论为基础： 2）以热量传递(heat transfer)理论为基础： 加热、冷却、蒸发 等 以质量传递(mass transfer)理论为基础 吸收、精馏、萃取、 理论为基础： 3）以质量传递(mass transfer)理论为基础： 吸收、精馏、萃取、干燥 等 流体中发生的这三种传递现象(transport phenomena)都是由于 流体质点的运动和分子扩散运动所产生的结果。 流体质点的运动和分子扩散运动所产生的结果。 流体流动： 研究流体流动的规律，完成流体输送的任务。 流体流动： 研究流体流动的规律，完成流体输送的任务。 流体输送机械：研究流体输送机械的性能特点，进行正确的选用及安装。 流体输送机械：研究流体输送机械的性能特点，进行正确的选用及安装。 沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。 沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。 过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。 过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。 搅拌：输入机械能使流体间或与其他物质均匀混合。 搅拌：输入机械能使流体间或与其他物质均匀混合。 流态化：输入机械能使固体颗粒悬浮于流体中，具有流体状态的性质。 流态化：输入机械能使固体颗粒悬浮于流体中，具有流体状态的性质。
第1章 流体流动 8学时 章 学时 第2章 流体输送机械 2学时 章 学时
章 学时 3章流体通过颗粒层的流动 第3章流体通过颗粒层的流动 2学时 第13章 合成氨工艺学 4学时 第4章 传热 章 8学时 第15章 石油化工 4学时 章
第5章气体吸收 8学时 章气体吸收 第6章液体精馏 8学时 章液体精馏 学时 学时。 理论课学时共计 54 学时。 实验课单独开设。 实验课单独开设。
化工原理
(Principles of Chemical Engineering) 绪论(preface)
1. 化学工程学科中的基本概念 2. 化工原理课程的性质 3. 化工原理硏究问题的方法 4. 化工原理课程应解决的问题 5. 单位与单位换算 6. 物料衡算与能量衡算
2011-1-10 化工原理 绪论 8
1 . 化学工程学科中的基本概念
20世纪 年代“三传一反”（动量传递、热量传递、质量传递、化学反应 世纪60年代 三传一反” 动量传递、热量传递、质量传递、 世纪 年代“ 工程）概念的提出，开辟了化学工程发展过程的第二个历程。 工程）概念的提出，开辟了化学工程发展过程的第二个历程。计算机应用的 快速发展，使化学工程成为更完整的体系，并推向了“过程优化集成” 快速发展，使化学工程成为更完整的体系，并推向了“过程优化集成”、 分子模拟”的新阶段。随着科学技术的高速发展， “分子模拟”的新阶段。随着科学技术的高速发展，化学工程与相邻学科相 融合逐渐形成了若干新的分支与生长点，诸如：生物化学工程、 融合逐渐形成了若干新的分支与生长点，诸如：生物化学工程、分子化学工 环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、软化学工程、 程、环境化学工程、能源化学工程、计算化学工程、软化学工程、微电子化 学工程等。同时，上述新兴产业与学科的发展， 学工程等。同时，上述新兴产业与学科的发展，也推动了特殊领域化学工程 的进步。 的进步。 更为广义地说，化学工程是研究化学工业和相关过程工业（ 更为广义地说，化学工程是研究化学工业和相关过程工业（Process industry）生产过程中所进行的化学反应过程及物理过程普遍规律的一门工程 ） 学科。它的范围不但覆盖了化学与石化工业，而且渗透到能源、环境、生物、 学科。它的范围不但覆盖了化学与石化工业，而且渗透到能源、环境、生物、 材料、制药、冶金、轻工、卫生、信息等工业及技术部门。 材料、制药、冶金、轻工、卫生、信息等工业及技术部门。
2011-1-10
化工原理 绪论
11
2. 化工原理课程的性质与任务 化工原理 (principles of Chemical Engineering)：
是化学工程学科的基础部分；是化工工艺学的理论基础。 是化学工程学科的基础部分；是化工工艺学的理论基础。 化工原理 研究的对象是实际工程问题。其讲述各种化工单元操 研究的对象是实际工程问题。其讲述各种化工单元操 的基本原理，典型化工设备的结构原理、操作性能， 作的基本原理，典型化工设备的结构原理、操作性能，工艺过 程设计和设备设计的计算方法 。 化工原理课程从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过 化工原理课程从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过 渡的入门课程。它在基础课（数学、物理、化学、物理化学） 渡的入门课程。它在基础课（数学、物理、化学、物理化学） 与专业课（化工工艺学、化工工艺设计与设备设计等）之间， 与专业课（化工工艺学、化工工艺设计与设备设计等）之间， 起着承前启后、由理及工的“桥梁”作用。 起着承前启后、由理及工的“桥梁”作用。 该课程的研究内容就是生产实际问题，故理论密切联系实际， 该课程的研究内容就是生产实际问题，故理论密切联系实际， 通过学习培养学生应用基础理论,分析得到工程理论 分析得到工程理论， 通过学习培养学生应用基础理论 分析得到工程理论，解决工程 实际问题的能力。 实际问题的能力。
2011-1-10 化工原理 绪论 10
1 . 化学工程学科中的基本概念
换热（传热）：利用温度差，对于物质输入热量或移出热量，使物质升温、 换热（传热）：利用温度差，对于物质输入热量或移出热量，使物质升温、 ）：利用温度差 降温或者改变相态。 降温或者改变相态。 蒸发：对于溶液输入热量使溶剂汽化，使溶液浓缩。 蒸发：对于溶液输入热量使溶剂汽化，使溶液浓缩。 气体吸收：利用各组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物。 气体吸收：利用各组分在溶剂中溶解度的差异，分离气体混合物。 液体精馏：利用各组分在同样条件下挥发度的的差异，分离液体混合物。 液体精馏：利用各组分在同样条件下挥发度的的差异，分离液体混合物。 液液萃取：利用各组分在萃取剂中溶解度的差异，分离液体混合物。 液液萃取：利用各组分在萃取剂中溶解度的差异，分离液体混合物。 固体干燥：对于湿固体物料输入热量，使湿分汽化，使固体物料得以干燥。 固体干燥：对于湿固体物料输入热量，使湿分汽化，使固体物料得以干燥。 气液传质设备： 所需要的塔设备。 气液传质设备：实现气体吸收 、液体精馏 所需要的塔设备。
同一原料可以生产出多种产品； 同一原料可以生产出多种产品；同一产品可以由不同的原料进行 生产。 生产。
2011-1-10 化工原理 绪论 6
例：聚氯乙烯 (PVC :polyvinyl chloride)塑料的生产过程。 塑料的生产过程。 塑料的生产过程
乙烯氧氯化法： 乙烯氧氯化法：
1 CH 2 = CH 2 + 2 HCl + O2 → CH 2Cl − CH 2Cl + H 2O 2 CH 2 = CHCl → [CH 2CHCl ]n CH 2Cl − CH 2Cl → CH 2 = CHCl + H 2O
而成。 而成。 1923年美国麻省理工学院的著名教授W. 1923年美国麻省理工学院的著名教授W. H. 华克尔等人编写出版的第一 年美国麻省理工学院的著名教授 部关于单元操作的著作――化工原理（ ――化工原理 部关于单元操作的著作――化工原理（Principles of Chemical ），从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础 从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础， Engineering ），从而奠定了化学工程作为一门独立工程学科的基础，完成 了从化工生产工艺到单元操作的发展，推进认识上的一个飞跃。 了从化工生产工艺到单元操作的发展，推进认识上的一个飞跃。对于化学工 程学科的形成和发展起到了推动作用。 程学科的形成和发展起到了推动作用。 我国于20世纪 年代创办了化学工程系 开设了化工原理课程。 我国于 世纪20年代创办了化学工程系，开设了化工原理课程。解放之 世纪 年代创办了化学工程系， 我国先后出版了以单元操作为主线的《化工原理》 后，我国先后出版了以单元操作为主线的《化工原理》、《化工过程及设 化工操作原理及设备》等教科书。 备》、《化工操作原理及设备》等教科书。
执行2005年济南大学制定的化学工程与工艺专业的化工原理教学大纲。 年济南大学制定的化学工程与工艺专业的化工原理教学大纲。 执行 年济南大学制定的化学工程与工艺专业的化工原理教学大纲
2011-1-10 化工原理 绪论 3
化工原理
化工原理（上册） 化工原理（上册） 绪论
2学时 学时
化工原理（下册） 化工原理（下册） 典型反应器6 第八章 典型反应器 学时 第10章 停留时间分布 6学时 章 学时
化工原理
(Principles of Chemical Engineering)
多媒体教学课件
(化学工程与工艺专业适用) 化学工程与工艺专业适用)
University
化工原理
(Principles of Chemical Engineering)
化工原理 该课程是从自然科学领域的基础课向工程科学的
化工原理 绪论
2
化工原理课程教学概况 目前有3个 化工原理国家级精品课程网站 （目前有 个） 1、化工原理与实验，天津大学：http://202.113.7.181 化工原理与实验，天津大学： 2、化工原理， 北京化工大学： http://202.4.135.9 、化工原理， 北京化工大学： 2003年度 年度 2003年度 年度
2011-1-10
化工原理 绪论
9
1 . 化学工程学科中的基本概念
化工单元操作的分类
根据单元操作的理论基础进行的分类 以动量传递(momentum transfer)理论为基础 理论为基础： 1）以动量传递(momentum transfer)理论为基础： 流体流动、流体输送机械、沉降、过滤、搅拌、 流体流动、流体输送机械、沉降、过滤、搅拌、固体流态化 等 以热量传递(heat transfer)理论为基础 加热、冷却、 理论为基础： 2）以热量传递(heat transfer)理论为基础： 加热、冷却、蒸发 等 以质量传递(mass transfer)理论为基础 吸收、精馏、萃取、 理论为基础： 3）以质量传递(mass transfer)理论为基础： 吸收、精馏、萃取、干燥 等 流体中发生的这三种传递现象(transport phenomena)都是由于 流体质点的运动和分子扩散运动所产生的结果。 流体质点的运动和分子扩散运动所产生的结果。 流体流动： 研究流体流动的规律，完成流体输送的任务。 流体流动： 研究流体流动的规律，完成流体输送的任务。 流体输送机械：研究流体输送机械的性能特点，进行正确的选用及安装。 流体输送机械：研究流体输送机械的性能特点，进行正确的选用及安装。 沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。 沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。 过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。 过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。 搅拌：输入机械能使流体间或与其他物质均匀混合。 搅拌：输入机械能使流体间或与其他物质均匀混合。 流态化：输入机械能使固体颗粒悬浮于流体中，具有流体状态的性质。 流态化：输入机械能使固体颗粒悬浮于流体中，具有流体状态的性质。
第1章 流体流动 8学时 章 学时 第2章 流体输送机械 2学时 章 学时
章 学时 3章流体通过颗粒层的流动 第3章流体通过颗粒层的流动 2学时 第13章 合成氨工艺学 4学时 第4章 传热 章 8学时 第15章 石油化工 4学时 章
第5章气体吸收 8学时 章气体吸收 第6章液体精馏 8学时 章液体精馏 学时 学时。 理论课学时共计 54 学时。 实验课单独开设。 实验课单独开设。