化工计算绪论及第一章

（1）kcal/S;(2)kW;(3)erg/S;(4)kgf· m/S;(5)Btu/S;
(6)lbf· ft/S. 500kcal 75% 1q 解： 60s
10 min 1 min 0.625kcal / s
4.187kJ 2q 0.625kcal / s 2.617kW 1kcal
米制
绝对单位制——以长度、质量和时间为基本单位。
CGS制 cm、g、s ；MKS制 m、kg、s。
工程单位制——以长度、力和时间为基本单位。
m、kgf、s 。
1 —3
英制
英尺•磅 秒（FPS)制 以 ft、lb和s为基本单位。 英国工程制 以 ft、lbf和s为基本单位。 美国工程单位制以 ft、lbm和lbf和s为基本单位。
2
5 3 0 . 9869 10 atm 10 l 2 2 3 (4) E 9.6510 J 9.6510 Pa m 1Pa 1m3
9.524104 atm l
0.2248 lbf 3.2808ft (5) E 9.6510 N m 0.07117ft lbf 1N 1m
2
7 10 erg 2 (6) E 9.6510 J 9.65105 erg 1J
１－４以表面张力为0.005lbf/ft，换算成： dyn/cm、kgf/cm、N/m。
解：
4.4482105 dyn 1 ft 0.005lbf ft 72.969dyn cm 1lbf 30.48cm
1－1、在某次试验中需要气体压力为 2×106dyn/cm2,试求此压力相当于多少: (1)Pa;(2)kgf/cm2;(3)lbf/m2;(4)MN/m2。
105 N 104 cm2 5 2 解： (1) P 2 10 dyn cm 2 10 N / m 1dyn 1m 2
6 2 6 1 . 0197 10 kgf 6 2 (2) P 2 10 dyn cm 2.0394kgf / cm2 1dyn
第一章 因次与单位
因次（量纲）——表示物料性质和状态的基本物理量。 如长度L、质量M、温度T和时间t等
因次式（量纲式）——由因次组成的表示物理 量特性的式子 .
如体积L3、加速度L/t2等 单位——因次的具体表示。
第一节
单位制度
单位制度由基本单位和导出单位构成 基本单位——选定一些彼此独立的物理量 及单位为基本单位。 导出单位——根据物理学规律用基本单 位表示出其它物理量的单位。
例1-1 25℃时水的粘度为0.8937厘泊，换算成千 克/米· 时及帕 · 秒。（ 1 厘泊 =0.01 泊， 1 泊 =1 克 / 厘 米· 秒） 解：1、找出比例形式（熟了后该步可忽略）
1kg 1000g
100 cm 1m
3600 s 1h
0.8937 10 2. 0.8937 cp cm.s 3.2173 kg / m.h
4 2 10 m 0 . 10197 kgf 2 P 2 105 N m2 2 . 0394 kgf / cm 1N 1cm2
0.10197103 kgf / cm2 2 P 2 10 N m 2 . 0394 kgf / cm 1N / m 2
5 2 2 2 6 2 . 54 cm 2 . 24810 lbf 2 (3) P 2 106 dyn cm2 29 . 00 lbf / in 1dyn 1in 2
因素 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18
词头名称 分 （deca) 厘 (centi) 毫 (milli) 微 (micro) 纳 【诺】 (nano) 皮 【可】 (pico) 飞 【母托】 (femto) 阿 【托】 (atto)
符号 d c m μ n p f a
1 2 50 2 解：(1) E mu 0.5 1000 9 . 65 10 J 2 3600
3 1 . 341 10 HP 2 (2) E 9.6510 J 1.294104 HP s 1W
2
1W s (3) E 9.6510 J 9.65102W s 1J
g 0.02205 lbm 30.483 cm3 3 (3) 0.845 3 52 . 64 lbm / ft cm 1g 1 ft 3
1—4 因次方程的单位换算（略） 小结：
1 、概念：因次、因次式、单位、基本单位、单 位制度，国际单位制的基本单位和辅助单位，米 制中绝对单位制和工程单位制及其区别。 2、 单位换算 单位换算的名词解释、换算方法，具体单位换算
第二节
单位换算
1— 4单位换算的方法 单位换算，是用不同单位制表示同一物理量。
连接单位法：将所有单位（原单位及所需换算
成单位）写出来，根据量与量间关系及单位间关 系写成数字与单位连乘连除式。
连接单位法步骤:
1 、先查出同一因次不同单位制的 换算系数 ，写 成比例形式（其比例 实质为1 ） 2 、将需换成的量和单位根据其间 关系 写成数字 附带单位连乘连除的式子进行运算。
习题 1—3 20°C煤油密度0.845g/cm3，换算 成SI单位，米制工程单位，FPS单位。 解:
g 1kg 106 cm3 3 (1) 0.845 3 845 kg m cm 1000g 1m3
g 1kg 1质量工程单位 106 cm3 (2) 0.845 3 cm 1000g 9.81kg 1m3 86.14质量工程单位/ m3
5）体系平衡关系
6）物性关系; 7）过程速率关系
2、 化工计算的作用
进行工厂工艺设计和经济评价的基本依
据。化工计算可分为两类： （1）设计型计算 （2） 操作型计算
操作型计算作用：
1）分析操作条件改变对操作结果的影响；
2)分析生产过程的实际情况，找出.4536kgf 1 ft 0.005lbf ft 7.44105 kgf cm 1lbf 30.48cm
4.4482N 1 ft 0.005lbf ft 0.07297N m 1lbf 0.3048m
1－5 500kcal热能，热效率为75％，在10分钟内 传给物体，求传热速率。用下列单位表示：
如: u=L/t 单位为m/s。
基本单位和导出单位的总和构成单位制度。
不同单位制度，选用的基本单位不同。
1— 1国际单位制（SI）
SI遵循的原则：
1、遵守建立单位制的原则 单位构成：由基 本单位和导出单位构成。 2、遵循一贯性原则 由基本单位导出导出单位时， 数值因素等于1（为SI的突出优点）。
3、一种物理量只有一个SI 单位。
压强；应力 帕 能量；功； 焦 热量 功率 摄氏温度 瓦 摄氏 度
N/m2 N· m J/s
℃
3 、用专门名称和基本单位表示的 SI 导出 单位。如粘度（动力） Pa.s ，表面张力 N/m等。
三、SI词头和倍数单位 在SI单位前加一表示十进倍数（或分数）的 词头即可构成SI倍数单位。 SI词头见下表
化工计算
主讲 刘名礼
化学化工院 工艺教研室
目录
• • • • • • • • 绪论 第一章 因次与单位 第二章 化工过程及过程参数 第三章 化工基础数据 第四章 物料衡算 第五章 能量衡算 第六章 物料和能量联算 第七章 不稳定过程的物料及能量衡算
绪 论
1、 化工计算的内容和理论基础 （1）内容
kg
s
二、SI导出单位(三种)
1、直接由基本单位表示的SI导出单位 化工常用的用SI 基本单位表示的导出单位 量的名称 面积 体积（容积） 单位名称 平方米 立方米 单位符号 m2 m3
摩尔体积
立方米每摩尔
m3/mol
m3/kg
比体积（比容）立方米每千克
量的名称
单位名称
单位符号
密度
质量摩尔浓度
千克每平方米
4、 倍数单位一律按十进或千进关系构成，使用 统一词头。
一、SI的基本单位和辅助单位 七个基本单位 ，两个辅助单位：
量的 长度 质量 时间 电流 热力 物质 发光 平面 球面 学温 的量 强度 角 名称 角
度
量的 L 符号
单位 米 名称 单位 m 符号
m
t
I
T
千克 秒
安培 开尔 摩尔 坎德 弧度 球面 文 拉 度 A K mol cd
1）全过程、工序和设备的物料和能量衡算
2）有关物性计算 3)各个设备的工艺条件 和工艺尺寸的计算 4）过程和设备的优化计算
化工计算——主要是应用守恒定律来研究化工过
程的物料衡 算和能量衡算问题
（ 2） 理论基础
所涉及的基本定律和关系有：
1）质量守恒定律;
2）能量守恒定律（热力学第一定律）；
3）热力学第二定律; 4）化学计量关系;
10 MN 10 cm 2 (4) P 2 10 dyn cm 0 . 2 MN / m 1dyn 1m 2
6 2
11
4
2
1－2 、1000kg水以50m／h的流速流动，试求其动 能。用下列各单位表示:(1) J;(2)HP· S;(3)W · S; (4)l· atm;(5)ft· lbf;(6)erg。
SI词头
因素 1018 1015 1012 109 106 103 102 101 词头名称 艾【可萨】（exa) 拍【它】 (peta) 太【拉】 (tera) 吉【咖】 (giga) 兆 (mega) 千 (kilo) 百 (hecto) 十 (deca) 符号 E P T G M k h da
4.1871010 erg 3q 0.625kcal / s 2.6171010 erg s 1kcal
4.187103 0.102kgf m 4q 0.625kcal / s 1kcal 266.9 kgf m s