化工原理-第 0 章 绪论

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Principles of Chemical Engineering主讲：解新安（主讲：解新安（XIE XIN’AN）） E-mail: xinanxie@ 华南农业大学食品学院 2010年2月教材管国锋主编. 化工原理》第三版）管国锋主编《化工原理》（第三版）化学工业出版社, 化学工业出版社 2008学时安排总学时：总学时：80 学时理论课：其中理论课：实验课：实验课： 64 学时 16 学时参考文献高福成. 食品工程原理，中国轻工业出版社, 1. 高福成. 食品工程原理，中国轻工业出版社, 1998 姚玉英.黄凤廉，陈常贵等. 化工原理，上下册，天津： 2. 姚玉英.黄凤廉，陈常贵等. 化工原理，上下册，天津：科学技术出版社.1999 3. 王志魁. 化工原理. 北京：化学工业出版社，1987. 王志魁. 化工原理. 北京：化学工业出版社，金克普利斯著，清华大学化工组译. 传递过程与单元操作.1985。

4. [美]J 金克普利斯著，清华大学化工组译. 传递过程与单元操作.1985。

华南工学院等.发酵工程与设备。

北京：轻工业出版社。

5. 华南工学院等.发酵工程与设备。

北京：轻工业出版社。

姚玉英.化工原理例题与习题。

北京：化学工业出版社，1998。

6. 姚玉英.化工原理例题与习题。

北京：化学工业出版社，1998。

其它绪论1 课程性质、内容及任务课程性质、1.1 课程性质化工原理是食品工程、生物化工、化学工程、化工原理是食品工程、生物化工、化学工程、农副产品加工和贮藏等工科专业的学生必修的重要基础技术课程。

工科专业的学生必修的重要基础技术课程和贮藏等工科专业的学生必修的重要基础技术课程。

先修课：高等数学、物理、物理化学、机械制图等先修课：高等数学、物理、物理化学、机械制图等。

1.2 课程内容本课程主要介绍“三传理论”单元操作”本课程主要介绍“三传理论”和“单元操作”。

1.3 课程任务其主要任务是：其主要任务是：掌握三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；掌握三传理论，即流体流动、传热、传质的基本原理；三传理论掌握主要单元操作的典型设备构造、操作原理、计算（核算）、掌握主要单元操作的典型设备构造、操作原理、计算（核算）设备构造选型（设计计算）实验研究方法；选型（设计计算）及实验研究方法；方法培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实分析化工单元操作中各种际问题(核算、设计及实验研究方法的能力的能力。

际问题核算、设计及实验研究方法)的能力。

核算2 化工过程及单元操作化学工业：利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成化学工业利用物理和化学方法将自然界的各种物质加工成生活资料的工业。

生活资料的工业。

化学反应过程：如发酵、化工生产：(1) 化学反应过程：如发酵、化学合成等 (2) 物理加工过程不同化工生产过程使用各种物理加工过程，不同化工生产过程使用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程基本操作过程，作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。

单元操作。

这些基本的物理过程称为单元操作。

单元操作的应用及特点若干个单元操作串并联起来组成一个工艺过程。

若干个单元操作串、并联起来组成一个工艺过程。

单元操作组成一个工艺过程均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，均为物理性操作，只改变物料的状态或其物理性质，物理性操作不改变其化学性质。

不改变其化学性质。

同一化工生产过程中，可能会包含多个相同的单元同一化工生产过程中，可能会包含多个相同的多个相同操作。

操作。

单元操作用于不同的生产过程，基本原理相同，单元操作用于不同的生产过程，其基本原理相同，不同的生产过程进行该操作的设备也可以通用进行该操作的设备也可以通用。

单元操作与加工过程（举例）单元操作与加工过程（举例）奶粉生产工艺流程原料乳验收预处理预热杀菌加糖冷却与过筛包装、包装、检验出粉成品工艺流程图加工现场真空浓缩喷雾干燥过滤乳品工程原理解析编号⑴⑵⑶⑷⑸⑹，⒂名称冷冻盐水管道自来水管道蒸汽管道贮罐离心泵板式换热器配料槽均质机两段板式换热器作用提供冷却介质提供流动介质提供加热介质贮存牛奶与缓冲作用输送牛奶冷却牛奶与加热空气配料、配料、混合与标准化均质牛奶巴氏灭菌浓缩牛奶分离水中的牛奶提供负压使牛奶产生较大的压力，使牛奶产生较大的压力，利于喷雾干燥过滤空气，过滤空气，使其清洁干燥牛奶使其成为奶粉风力空气中的奶粉颗粒派出废气筛出大的奶粉颗粒冷却干燥后的牛奶单元操作流体输送流体输送流体输送流体输送传热搅拌均质传热浓缩物系分离流体输送流体输送过滤干燥分离流体输送筛分传热涉及的传递理论动量传递动量传递动量传递动量传递热量传递动量传递动量传递与质量传递热量传递热量传递、热量传递、动量传递与质量传递动量传递与质量传递动量传递动量传递动量传递热量传递、动量传递与质量热量传递、传递动量传递与质量传递动量传递技术参数 ?20℃℃常温 180℃℃⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒃⒄⒅⒆⒇ (21)4℃℃ 90℃℃80℃,20min ℃升膜式蒸发器旋液分离器喷射泵高压泵空气过滤器喷雾干燥器旋风分离器风机筛分机流化床冷却包装系统浓度10% 浓度压力 kpa90%以上过目筛，以上过100目筛，以上过目筛含水量13% 含水量热量传递单元操作的分类单元操作按其理论基础可分为下列三类：单元操作按其理论基础可分为下列三类：（1）流体流动过程（fluid flow process）: 流体流动过程（包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。

流体输送（2）传热过程（heat transfer process）: 传热过程（包括热交换、蒸发等包括热交换、蒸发等。

热交换（3）传质过程（mass transfer process）: 传质过程（包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等。

吸收上述三个过程包含了三种理论，我们称之为“三传理论”上述三个过程包含了三种理论，我们称之为“三传理论”三传理论流体流动时，动量传递(momentum transfer)：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。

量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。

凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，都可以用动量传递的理论去研究。

流动基本规律的单元操作，都可以用动量传递的理论去研究。

热量传递(heat transfer): 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。

凡是遵循传热基本规律的单元操作，体的传热过程。

凡是遵循传热基本规律的单元操作，都可以用热量传递的理论去研究。

热量传递的理论去研究。

质量传递(mass transfer): 两相间物质的传递过程即为质量传递。

凡是遵循传质基本规律的单元操作，都可以用质量传递的凡是遵循传质基本规律的单元操作，理论去研究。

理论去研究。

单元操作与三传的关系杀菌：传热；传热；真空浓缩：传热、传质、流体流动；真空浓缩：传热、传质、流体流动；过滤：流体流动….. 流体流动“三传理论”是单元操作的理论基础，三传理论”是单元操作的理论基础，三传理论单元操作是“三传理论”的具体应用。

单元操作是“三传理论”的具体应用。

同时，三传理论”同时，“三传理论”和单元操作也是化工技术的理论和实践基础。

化工技术的理论和实践基础。

流体力学、传热及传质的基本原理是各单元操作流体力学、的理论基础。

的理论基础。

许多单元操作都会包含两种以上的传递现象，如干燥、精馏等。

现象，如干燥、精馏等。

3 单位与单位换算3.1 单位制3.2 几种单位制几种不同单位制名称基本物理量力质量长度时间温度热量符号 F M L θT Q SI kg m s ℃，K J ，kj CGS g cm s ℃，K J MKS kg m s ℃，K J ，kj FPS lb ft sF ，R Btu 工程单位制 kgf m s ℃，K cal ，cal3.3、SI制（Standard International Unit）:20世纪60年、制）代初国际度量衡会议提出,有7个基本量和基本单位即热力学发光强物质的基本量长度质量时间电流度温度量坎德拉摩尔安培A 基本单位米 m 千克 kg 秒 s 开尔文k Cd mol 化学与光学电学分子物应用范围力学力学力学热学理学其他量称为导出量，其单位可由基本单位推导而出，称为导出单位。

SI制: 国际单位制中的单位由基本单位和导出单位构成。

制国际单位制中的单位由基本单位导出单位构成基本单位和构成。

1984确定我国统一实行中华人民共和国法定计量单位，以 SI制为基础；1991年1月起除个别领域外，不允许使用法定计量单位以外的单位。

1997年我国国家标准计量局确定，我国将逐步采用SI制。

可见：单位制是基本单位与导出单位的总和。

基本量的单单位制是基本单位与导出单位的总和。

单位制是基本单位与导出单位的总和位称为基本单位，位称为基本单位，通过基本单位而导出的单位称为导出单位。

基本量和基本单位的选择，各种单位制均不相同，但通常均取长度和时间作基本量。

如在SI制、cgs制中，质量为基本量，其单位为基本单位，而力为导出量；在工程单位制中力为基本量，其单位为基本单位，而质量为导出量。

3.4 单位换算同一物理量若用不同单位度量时，同一物理量若用不同单位度量时，其数值需相应地改变。

这种换算称为单位换算。

地改变。

这种换算称为单位换算。

通用气体常数R＝0.08206L·atm/mol·K＝8.313J/mol·K ＝＝3.5 因次法定计量单位中，基本量的长度、质量、时间、法定计量单位中，基本量的长度、质量、时间、温度可分别用符号L、、、表示表示，别用符号、M、T、θ表示，则导出量可由这些基本量的符号组合而成。

组合而成。

例：速度——［LT－1］速度［加速度——［LT－2］［加速度——［力——［MLT－2］若某物理量以［表示，则称它为该物理量的因次若某物理量以［MaLbTc］表示，则称它为该物理量的因次或量纲（称为因次，或量纲（dimension）（严格地说，指数a、b、c称为因次，［）严格地说，指数a MaLbTc］称为该物理量的因次式或量纲式）。

它表示该物理称为该物理量的因次式或量纲式）。

）。

它表示该物理量的单位与基本量的单位之间的关系。