化工原理第四版绪论
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。
化工原理吕树申第四版
化工原理吕树申第四版一、引言化工原理是化学工程专业的核心必修课程，是学生学习化学工程的基础。
本文以《化工原理吕树申第四版》为主题，全面、详细、完整地探讨了化工原理的相关内容。
二、化工原理的概述2.1 化工原理的定义化工原理是研究化学工程体系中物质与能量转化过程的基本规律和原理的学科。
2.2 化工原理的重要性化工原理是化学工程专业的基础，掌握化工原理对于从事化学工程设计、工艺优化和生产操作具有重要意义。
理解化工原理能够为解决实际工程问题提供理论指导。
2.3 化工原理的学习方法化工原理的学习方法主要包括系统学习教材知识、动手实验操作和相关工程实践，培养掌握化工原理的能力。
三、化工原理的基础知识3.1 物质的性质物质的性质包括物质的物理性质和化学性质，理解物质性质对于掌握化工原理及其应用至关重要。
3.1.1 物质的物理性质•密度：物质的质量与体积之比。
常用符号表示为ρ。
•粘度：流体的内摩擦阻力大小。
常用符号表示为η。
•比热容：单位质量物质升高1摄氏度所需要的热量。
常用符号表示为Cp。
3.1.2 物质的化学性质•化学反应：物质之间发生的转化过程，包括合成反应、分解反应、置换反应等。
•氧化反应：物质与氧气发生的反应，常见的氧化反应有燃烧反应。
•还原反应：物质通过释放电子而减少氧化态的反应。
3.2 能量的转化化工过程中，能量的转化是一个重要的基本原理。
能量的转化可以通过热力学和热动力学来描述。
3.2.1 热力学•热力学第一定律：能量守恒定律，能量可以从一种形态转化为另一种形态，但总能量不变。
•热力学第二定律：能量的转化会伴随着能量的不可逆转。
•热力学第三定律：当系统温度趋近于绝对零度时，熵趋近于零。
3.2.2 热动力学•可逆过程：系统与外界的交换能够实现最大功的过程。
•不可逆过程：系统与外界的交换不能实现最大功的过程。
•等温过程：过程中系统的温度保持不变。
•绝热过程：过程中系统的熵保持不变。
四、化工原理的应用4.1 化工过程的设计根据化工原理的基本规律和原理，结合实际工程需求，进行化工过程的设计。
化工原理教学绪论课件PPT
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
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在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
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概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
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
12
单元操作常用基本概念 1．物料衡算 衡算依据： (1) 衡算依据：质量守恒定律 非定态 ： 定态 ：
输入 曾飞虎
输出＋ 输入 = 输出＋积存 输入量 = 输出量
系统 输出
积累
13
衡算方法： (2) 衡算方法：
曾飞虎
画物料流程示意图，流向用箭头表示， a. 画物料流程示意图，流向用箭头表示，标明数据与待求量 确定衡算基准：一般以单位进料或出料量、 b. 确定衡算基准：一般以单位进料或出料量、时间或设备的 单位体积 c. 划定衡算范围，列衡算式，求解 划定衡算范围，列衡算式，
单元操作过程
曾飞虎
流体输送：流体通过管道的阻力损失， 流体输送：流体通过管道的阻力损失，输送流体的设备 过滤： 过滤：液固混合物的分离 沉降：液固或气固混合物的分离 沉降： 加热冷却： 加热冷却：增加或降低特定物质的温度 蒸馏： 蒸馏：液体混合物的分离 吸收： 吸收：气体混合物的分离
9
化工原理的共同规律“三传” 化工原理的共同规律“三传”
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曾飞虎
传递速率
推动力 传递速率 = 阻力
增大速率可通过：增大推动力或减小阻力来实现 增大速率可通过： 定态过程与非定态过程 定态过程：物理量不随时间而变， 定态过程：物理量不随时间而变，只随位置变 非定态：物理量随时间和位置都变。 非定态：物理量随时间和位置都变。
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曾飞虎
经济核算 用最经济的核算确定最经济的设计方案。 用最经济的核算确定最经济的设计方案。
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研究方法
曾飞虎
(1)实验研究方法（经验方法） (1)实验研究方法（经验方法） 实验研究方法 优点：省却方程的建立， 优点：省却方程的建立，直接采用实验获 得变量间的关系 不足：实验工作量大、 不足：实验工作量大、缺乏指导意义 (2)数学模型方法（半理论半经验方法） (2)数学模型方法（半理论半经验方法） 数学模型方法 必要性：复杂问题的简化 必要性：复杂问题的简化——广泛被应用 广泛被应用
化工原理：绪论
表1 化工常用单元操作
单元操作 目的
物态
原理
传递过程
流体输送 搅拌 过滤 沉降 加热、冷却 蒸发
3、单元 操作的研究方法
化工原理是一门工程学科，对一些过程作出如实的、 逼真的数学描述几乎是不可能的。采用直接的数学描述 和方程求解的方法将是十分困难的。因此，探求合理的 研究方法是发展这门工程学科的重要方面。在这门学科 的历史发展中已经形成了两种基本的研究方法: (1)实验研究方法（经验方法）
依靠实验建立参数之间的相互关系式。 (2)数学模型方法（半理论半经验方法）
1、化工生产过程 称为单元操作
2、单元操作的特点及分类
1.特点 (1)它们都是物理性操作,即只改变物料的状态或其
物理性质,并不改变其化学性质 (2)它们都是轻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,其基本原理相
同,进行该操作的设备往往也是通用的.
2.分类 (1)按操作目的分类
5、学好本课程应注意的问题及培养的能力
理论教学 1、要理论联系实际 实验教学
课程设计
2、过程原理与设备并重 3、掌握研究的方法 4、着重培养自学能力、创新能力 5、通过本课程的学习，建立工程观点，培养工 程思维和解决工程实际问题的能力（P2)。
二、贯穿本课程的三大守恒定律
1、质量守恒定律——物料衡算
绪论
化工原理是化工、生工类本科生的一门综合性 技术基础课，从基础理论、设备构造、设计方法、 工程操作等多方面进行全面训练。该课程在教学内 容上与四大化学的不同在于接触单元操作、工程实 际，体现了所学的基础知识在实际中的应用，具有 工程性强、实践性强的特点。
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195页PPT
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
式中
——量纲指数（因次）。
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例如：
若
，则
所以Q称为量纲为1的量，或称为无量纲量 量纲一致性原理：任何一个理论（物理）方程两边的量纲
必相等。
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五、单元操作中常用的基本概念与研究方法
1.物料衡算（material banlance） 依据质量守恒定律:
输入量 - 输出量 = 累积量 对于连续操作的过程：
单元操作共同特点：
1、是化工生产过程中的共有操作，但不同的化工生 产过程中，单元操作的数量、类型、顺序各异。
2、都是物理操作。 3、对于不同化工产品生产时，基本原理相同。 4、均以三传理论为基础，有时会涵盖两种以上的传
递理论。
6
三、物理量的单位与量纲
1．单位：计量中作为记数单元所规定的标准量。 2．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。
3. 单位制分类及简史
单位制
英单位制(FPS) 物理单位制(CGS) 国际单位制(SI) （含我国的法定单位制） 工程单位制（重力制）
7
世界上普遍使用的计量（单位）制度有两个。一个是10世纪初由英国 人创立的Foot-Pound-Second Measurement System，简称英制(FPS)；另 一个是18世纪末由法国人发展的Centimeter-Gram-Second Measurement System，简称物理制(CGS)。后来工程界将物理制发展为Meter-KilogramSecond Measurement System，简称米制(MKS)。
供热以汽化溶剂
热量传递
气体吸收 均相混合物分离
气
各组分在溶剂中溶解度 热量传递 的不同
化工原理吕树申第四版
化工原理吕树申第四版《化工原理》是一本化学工程专业必修的教材，作者为吕树申教授。
该书详尽地阐述了化学工程的基本理论和实践应用。
该书分为13章，包括物理化学基本原理、物质的热力学特性、物质的输送与流动、分离技术、反应器的基本理论、物理过程的基本原理、化学过程的基本原理等。
下面就对该书的内容做简要的总结。
第一章讲述了物理化学的基本原理，包括物理化学的基本概念、化学反应平衡、化学反应速率等。
其中，化学反应平衡是物理化学的核心概念，它产生于化学反应达到一种平衡状态。
化学反应速率是化学反应进程快慢的指标。
第二章详细地介绍了物质的热力学特性，如物质的热力学基本概念、热力学函数、热力学第一、二、三定律等。
其中，热力学第一定律是能量守恒定律，热力学第二定律揭示了热量的流动方向和不能做功的热机效率，热力学第三定律则是规定温度不能小于绝对零度。
第三章介绍了物质的输送与流动，包括物质的动力学特性、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等。
这些方程式是研究化学工程过程中的物质运动与转化过程的重要工具。
第四章讲述了分离技术，其中包括萃取、蒸馏、吸附、结晶等分离技术。
这些技术都是工业生产过程中不可或缺的手段。
第五、六章分别介绍反应器的基本理论和物理过程的基本原理。
在反应器中，化学反应发生，物质发生转化。
而在物理过程中，物质发生运动、扩散、传热等。
这些过程都是化学工程过程中的基础。
第七、八、九章分别介绍了化学过程的基本原理、固体反应工艺和催化反应工艺。
其中，化学过程是指化学反应材料由原料转化成成品的过程，固定化工是指化学工程中固体材料转化过程的研究，催化反应是指利用催化剂增强反应速率的反应。
第十、十一、十二、十三章分别介绍了气体吸附分离工艺、膜分离工艺、超声波处理技术和光化学反应工艺。
这些新兴分离技术和反应工艺有许多应用前景。
总的来说，《化工原理》是一本系统全面，内容丰富，适合化工专业学生学习和实际工程生产中使用的教材。
它对化学工程中的基本理论和技术方法进行了详细阐述，并且结合许多实例和应用，为读者提供了直观的认识。
最新化工原理-绪论.
课程安排（实验）
2 实验（ 16 学时）
实验一 流体流动状态观察与测定(课堂录像演示) 实验二 柏努利方程实验(课堂录像演示) 实验三 直管阻力实验 实验四 离心泵特性曲线实验 实验五 过滤 实验六 综合实验——流态化干燥与热风干燥的比较
二、学习要求
上课、实验前要求预习、课后要求复习、总结。 作业及时完成，不懂的及时弄懂。 成立学习小组(4~5人/组),按组或个人通过网络交作业。
1.2 课程内容
基础理论部分： ➢流体力学（重点） ➢传热（重点） ➢传质学（部分了解） ➢热力学（部分了解） 特点：涉及理论多，是本课 程较难掌握的部分
基本原理部分： ➢液液萃取 ➢过滤与沉降 ➢溶液浓缩 ➢液体蒸馏 ➢固体干燥 特点：基本原理部分各章节
内容相对比较独立
1.3 课程任务
《化工原理》是化学工程、食品工程专业学生的必 修课，其主要任务是：
长 的 时 间 隧 道，袅
化工原理-绪论.
前言
一、课程安排 二、学习要求 三、教材 四、参考资料
一、课程安排（课堂）
1 课堂教学（ 56 学时）
前言、绪论 第一章 流体的流动与输送 第二章 传热 第三章 机械分离与固体流态化 第四章 物料干燥 第五章 蒸馏 习题
2学时 14学时 10学时 10学时 10学时 6学时 4学时
国中文核心期刊、国家优秀技术期刊。 [6] 中国粮油学报，中国粮油学会主办，全国食品工业类中文核心期刊。 [7] 华中农业大学学报，华中农业大学主办，中文核心期刊。 [8] 化学工程，全国化工化学工程设计技术中心主办，核心期刊。 [9] 粮食与饲料工业，国家粮食储备局武汉科学研究设计院，中文核心期刊。 [10] Cereal Chemical [11] Journal of Food Science [12] Journal of Food Engineering [13] Journal of Text Study [14] Transactions of the American Society of Agriculture engineering
化工原理-绪论和第一章
λ=ρ8uτ2 【引入摩擦系数，层流和湍流的摩擦系数值要分别讨论】
hf
=λ l
d
u2 2
管壁粗糙度对摩擦系数的影响
在层流时，摩擦系数与管壁粗糙度无关。
湍流时①层流内层厚度δb大于壁面的绝对粗糙度 ε，即δb＞ε，管壁粗糙度对摩擦系数的影响与层流接近。 ②层流内层厚度δb小于壁面的绝对粗糙度 ε，即δb＜ε，管壁粗糙度对摩擦系数的影响是重要因素。
热损失百分数=13.7÷(257.3-47.8)=6.54％
0.095Kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
80℃溶液 1.0kg/s 120℃饱和水 0.095kg/s
第 1 章 流体流动
❀ 流体的物理性质 ☆流动性 液体和气体统称为流体。流体抗剪和抗张的能力都很小，在外力的作用下，流体内部会发生相对
最大速率
umax
=Δpf
4μl
R2
☆边界层 ①形成 流体流经固体壁面时，由于流体具有黏性，在 垂直于流体流动方向上产生速度梯度。在壁面附近
存在着较大速度梯度的流体层，称为流动边界层，简称边界层。
湍流边界层
us
us 层流边界层
δ
xc
层流内层
3
②发展
平板上边界层的厚度
层流边界层
xδ=R4e.6x04.5
或熔融体、油脂、淀粉悬浮液、蛋黄浆和油漆等。 ③涨塑性流体 特点：表观黏度随剪切速率的增大而增加
假塑性流体 牛顿型流体
涨塑性流体
du dy
或γ̇
2
举例：很少，玉米粉、糖溶液、湿沙和某些高浓度的粉末悬浮液等。 2.与时间有关的黏性流体
在一定剪切速率下，表观黏度随剪切力作用时间的延长而降低或升高的流体 ①触变性流体 特点：表观黏度随剪切力作用时间的延长而降低 举例：某些高聚物溶液、某些食品和油漆等。 ②流凝性流体 特点：表观黏度随剪切力作用时间的延长而增加 举例：某些溶胶和石膏悬浮液等。 3.黏弹性流体 特点：介于黏性流体和弹性固体之间，同时表现出黏性和弹性。在不超过屈服强度的条件下，剪切力除去以
化工原理-绪论
2020/3/20
化工原理
• 课程的性质及重要性
该课程是化工类及相近专业一门重要的技术基础课，是理科转向工 科的一个桥梁，为以后专业课的学习打下基础。兼有“科学”与“技术” 的特点，它是综合运用数学，物理，化学等基础知识。分析和解决化工 生产中各种物理过程的工程问题的学科。本课程强调工程观点，定量用 算，实验技能及设计能力的培养，强调理论联系实际。
2020/3/20
冷凝水带出的热量： Q 3 0 .0 9 55 .0 6 3 7 4.8 7 kw
溶液带出的热量： Q 4 1 . 0 3 . 5 8 6 0 0 2 . 8 k 8 w 4
Q 0 Q 3 Q 4 4 . 8 2 7 . 8 8 3 . 6 k 4 3 w 2
2020/3/20
三、单位制与单位换算
1.单位及单位制
物理量的大小以数值加单位表示
压力：p=100KPa
数值
单位
单位有基本单位和导出单位之分 单位制：基本单位与由这些基本单位导出的导出单位的集合 常用单位制：国际单位制（SI）、工程单位制、物理单位制等 基本单位：根据使用方便的原则制定的基本量的单位。 导出单位：导出量的单位称为导出单位，均由基本单位相乘、除而构成的 。
选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设备作合理的选择 和组合。
设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算以及对性能不十 分掌握的过程和设备通过必要的试验，测取设计数据，做逐级放大。
操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不正常现象，寻找 其原因及可能采取的调节措施
2020/3/20
作为一门综合性技术学科的重要组成部分，主要研究个单元操作的 基本原理，所用的典型设备结构，工艺尺寸设计和设备的选型的共性问 题，是一门重要的专业基础课
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 ]
陈敏恒《化工原理》(第4版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-绪论及第1章【圣才出品】
绪论0.1复习笔记【知识框架】【概念汇总】表0-1-1本章重点概念【重点归纳】一、“化工原理”主要学习内容“化工原理”学习内容包括单元操作（重点内容）、传递过程（全书主线）、研究方法（重要手段）。
1．单元操作各单元操作的内容包括：过程和设备。
常见单元操作见表0-1-2。
表0-1-2化工常见单元操作【注意】①单元操作以物理过程为目的，兼顾过程原理和相态；②上表中各单元操作皆属传递过程。
2．传递过程（1）动量传递过程（单相或多相流动）。
（2）热量传递过程——传热。
（3）物质传递过程——传质。
3．基本研究方法（1）数学分析法。
（2）实验研究方法，是经验方法。
（3）数学模型方法，是半理论半经验方法。
总体来说，化工原理主要是建立在经验上，解决实际工业问题的一门课程。
二、化工生产过程1．化学工业的定义化学工业核心是化学反应过程和反应器，其定义为对原料进行化学加工以获得有用产品的工业。
2．化工生产的要求在化工生产中，原料需经过前处理，产物需要经过后处理。
前处理是指原料经过一系列预处理除去杂质，达到特定的纯度、温度和压力的过程。
后处理是指反应产物经过各种处理加以精制的过程，例如回收压强能、热能等。
0.2课后习题详解本章无课后习题。
0.3名校考研真题详解什么是化工原理中的三传？试论述三传的可比拟性。
[中山大学2010研]答：（1）化工原理的三传是指质量传递、热量传递、动量传递。
（2）三传的可比拟性如下：①传递本质类比a．动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递。
b．热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递。
c．质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。
②基础定律数学模型类比a．动量传递的牛顿黏性定律。
b．热量传递的傅立叶定律。
c．质量传递的费克扩散定律。
③物性系数类比a．动量传递的黏度系数。
b．热量传递的导热系数。
c．质量传递的分子扩散系数。
第1章流体流动1.1复习笔记【知识框架】【概念汇总】表1-1-1本章基本概念。
化工原理第四版谭天恩
化工原理第四版谭天恩前言《化工原理》是化工专业的一门基础课程，它介绍了化学工程与化学原理的基础知识和应用技术。
本文以《化工原理第四版》（作者：谭天恩）为主题，将介绍该书的主要内容和特点。
第一章：化工原理概述本章首先介绍了化工原理的发展历程和重要性，以及化工原理在工程实践中的应用。
接着，介绍了化工原理所研究的对象——物质在化学过程中的相互转化和物理性质变化。
最后，简要介绍了本书的结构和内容。
第二章：物质的性质和化学反应本章主要介绍了物质的性质，包括物质的物理性质和化学性质。
其中，物理性质包括物质的状态、密度、粘度等；化学性质包括物质的反应性、稳定性等。
接着，介绍了化学反应的基本概念和种类，如氧化反应、还原反应等。
第三章：质量和物质的平衡本章介绍了质量守恒原理和物质的平衡。
首先，介绍了质量守恒原理的基本概念和推导过程。
接着，介绍了物质的平衡，包括物质的平衡条件和平衡计算方法。
最后，介绍了几个典型的物质平衡问题，如物质的混合、分离等。
第四章：能量和物体的热平衡本章主要介绍了能量的基本概念和热平衡的原理。
首先，介绍了热力学基本原理，包括能量守恒原理和热平衡条件。
接着，介绍了热平衡的计算方法和热平衡问题的应用。
第五章：流体的性质和流动本章介绍了流体的基本性质和流动的基本概念。
首先，介绍了流体的密度、粘度等性质。
然后，介绍了流体的流动行为和流体的流动方程。
接着，介绍了流态的分类和流体的流动模式。
第六章：物质的传递和传递过程本章主要介绍了物质的传递和传递过程。
首先，介绍了物质传递的基本概念和传递机制。
然后，介绍了物质传递的数学模型和传递过程中的传质方程。
最后，介绍了几个典型的传递过程，如传热、传质等。
第七章：化工设备和化工过程本章介绍了化工设备和化工过程的基本概念和分类。
首先，介绍了化工设备的种类和功能。
然后，介绍了化工过程的基本流程和步骤。
接着，介绍了化工过程的优化方法和化工设备的选型原则。
第八章：化工原理的应用本章主要介绍了化工原理在工程实践中的应用。
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传递速率
过程的传递速率与推动力成正比，与阻力成反 比，即
传递速率＝ 推动力 阻力
传递速率是化工设备的重要决定因素。
29
经济核算
对于同一生产任务，采用不同的操作参数，会 影响到设备费用和操作费用，因此设计时应进 行经济核算，确定最经济的设计方案。
30
作业
P11 0－1。
31
32 0.2095 28.02 0.7808 44 0.0003 ＋40 0.0094 28.97kg / kmol
25
五、单元操作中的基本概念
物料衡算
依据质量守恒原理，进入与离开某一化 工过程的物料质量之差，等于该过程中 积累的物料质量。
Gi (输入量） G（o 输出量） G（A 累计量）
三、物理量的单位与量纲
单位：计量中作为记数单元所规定的标准量。 单位制度：由基本单位和导出单位组成的一
系列计量单位的总称。
英制(FPS)
工程制（重力制）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单位制 物理制(CGS) 米制(MKS) 国际制(SI) 法定 制
旧市制
市制(MS)
13
14
量纲：某类物理量B的量纲是该类物理量不同
单位的统称，记为dimB。
4
本课程特点
理工科化工类各专业课的基础理论课。 重要的工程基础理论课，难度大。 主要讲授化工过程与单元操作的工程计算原理，
计算量大。
5
本课程讲授的内容
绪论 第一章 流体流动 第二章 流体输送机械 第三章 沉降与过滤 第四章 传热 第五章 吸收
6
绪论
化工过程与单元操作 本课程的性质和任务 物理量的单位与量纲 混合物浓度的表示方法 单元操作中常用的基本概念
气体混合物组成
摩尔分数＝压力分数＝体积分数
21
例0－1
200kg湿物料中含水量的质量分数为w1 50%， 干燥后含水量的质量分数为w2 5%，试计算 除去的水分为多少？
22
解：根据第一句话，干物料的质量为
200 （1－w1）＝100k g 再根据第二句话，设干燥后含水量为W，则
W＋W100＝5％，解得W＝
性质：基本物理量的量纲为期本身。
规定长度、质量、时间、电流、热力学温度、 物质的量、发光强度7个基本量的量纲分别为L、 M、T、I、、N、J，则其他物理量Q的量纲 的一般表达式为：
dim Q L M T I N J
15
式中 , , , ——量纲指数（因次）。
如： dim u LT 1(速度) 、dim a LT 2 (加速度)。
7
一、化工过程与单元操作
化工过程：由若干物理过程和若干化学过程
组成的从原料到产品的工业生产过程，即将原 料改变或分离成有用产品的工业过程。
单元操作：化工过程中不含化学反应或化学
反应次要的物理过程，如流体输送、搅拌、沉 降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、 萃取、吸附、干燥等。
8
单元操作设备的例子
若， 0
则 dim Q 1 ，
此时Q称为量纲为1的量，或称为无量纲量。
16
量纲的一致性原理：任何一个理论（物理）
方程两边的量纲必相等。
物理方程的单位一致性：计算时必须使式
中各项的单位保持一致。
实验方程式（经验方程式）的单位换算。
17
例
只要让经验方程中的符号只代表数值部分，即可进行经
物质的量分数（摩尔分数）：组分i的物质
的量与混合物的物质的量之比，x。
x1 x2 ... xi 1
19
质量浓度（质量密度）：单位体积中组分i
的质量，m，kg/m3。
质量分数：组分i的质量与混合物总质量之比，
w。
w1 w2 ... wi 1
20
摩尔比
X xA xB
质量比 X wA wB
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。
11
本课程的任务：介绍流体流动、传热和
传质的基本原理以及主要单元操作的典型 设备构造、操作原理、过程计算、设备选 型和实验研究方法等。
基本理论依据：物料衡算、能量衡算、
平衡关系、传递速率、经济核算。
12
9
单元操作的分类
流体流动过程(传动过程)：流体输送、沉降、过
滤、搅拌等。
——动量传递
传热过程：热交换、蒸发等。 ——能量传递
传质过程：吸收、蒸馏、萃取、干燥、结晶等。
——质量传递
10
二、本课程的性质和任务
化工原理：以单元操作为研究对象的一门技
术科学。
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。
化工原理
杨楚芬 cfyang@
1
采用教材
化学工业出版社
王志魁编
《化工原理》第四版
参考书：
《化工传递过程基础》 王绍亭
《化工原理》
谭天恩
《传递过程与单元操作》 陈维杻
2
教学安排
理论课
——基础理论课 ——习题课
作业
——每周一次，分单双号上交
3
考核方式
考勤 10%（缺勤超1/3者没有考试资格） 作业 10%（缺作业超1/3者没有考试资格） 考试 80%
验方程换算，例如：
如Antoine蒸汽压方程：
lg
ps
A
t
B C
psmmHg pskPa,
ps
k Pa mmHg
ps 7.50061 ps
（物理量=数值单位）
T 273.15 t （数值转换关系）
18
四、混合物浓度的表示
物质的量浓度（摩尔浓度）：单位体积中
组分i的物质的量，ci ， kmol/m3。
对于稳定的连续性操作过程
Gi (输入量） G（o 输出量）
26
能量衡算
依据能量守恒定律，进入和离开某一衡算范 围的能量总和之差等于该衡算范围内的能量 累积。
Qi Qo QA
27
物系的平衡关系
是动量传递、热量传递、质量传递方向的依据。 动量传递 —— 速度 热量传递 —— 温度 质量传递 —— 浓度
5 0.95
kg
则除去的水量有（100－ 5 ）＝94.7kg 0.95
23
例0－2
已知空气得标准组成O2体积分数为20.95％， N2体积分数为78.08％，CO2体积分数为0.03%， Ar体积分数为0.94％，试计算空气的平均摩尔质量。
24
解：
M M1 y1 M 2 y2 ... (Mi yi )