复旦大学 化工原理 绪论
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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
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
化工原理教学绪论课件PPT
解：
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
21
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
28
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
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
21
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
28
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
特点之一：操作步骤多
不进行化学反应的 物理过程 单元操作
原料预处理过程 构 成： 反应过程 反应产物后处理过程
UNILAB
（二）单元操作的研究内容与分类
The classification is simple，but it is not scientific!
按其操作的功能可以分为： （1）物料的增压、减压和输送 （2）物料的混合和分散 （3）物料的加热和冷却 （4）均相混合物的分离（蒸发、蒸馏、结晶等） （5）多相混合物的分离（沉降、过滤、干燥等）
【例0-3】P4
【例0-4】P4(见笔记)
【补】： 基本研究方法 主要内容 化 工 原 理
UNILAB
UNILAB
物理量＝数字× 字×单位
单位＝物理量／数字
Ø将物理量单位由一种制度换算成另一种制度时，换算时只 需乘以两相关物理单位之间的 的换算 换算系数。 数。
R = 0.08206atmL / mol ⋅ K 【补例 补例】 】通用气体常数，
试用国际单位J／mol.K表示。
3 101325 Pa 解： R = 0.08206 atm ⋅ L × 1m × mol ⋅ K 1000 L atm Pa ⋅ m3 J = 8.314 = 8.314 mol ⋅ K mol ⋅ K
化工生产中，还使用一些非SI单位，如：温度有℃， 时间 min、hr、d，压强单位除了Pa外，有atm、mmHg、m水柱、bar等。
UNILAB
（二）单位换算（Unit conversion） 基本物理量 单位制 Cgs制 绝对 单位制 kgms制 （SI制） 英制 工程 单位制 米制 英制 长度 （L) cm m ft m ft 时间 （T) s s s s s 质量 （ M） g kg lb kgf lbf 重力 （F)
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：绪论
（a）物料的增压、减压和输送； （b）物料的混合或分散； （c）物料的加热或冷却； （d）非均相混合物的分离； （e）均相混合物的分离。 (2)按达到相同的目的，依据不同原理，采用不同 方法分类（表1）
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。
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·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 绪论
工业过程的目的则是为了最大限度地取得经济效益和 社会效益。
英文名： Principles of Chemical Engineering
课程类别： 化工类专业重要的技术基础课
• 内容：化工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
三、物理量的单位和量纲
数值和单位， 基本量和基本单位， 导出量和导出单位， 单位制和SI单位制， ＳＩ单位制规定7个基本单位：长度（米，m）； 时间（秒，s）；质量（千克，kg）； 热力学温度（开尔文，K）；物质的量 （摩尔，mol）；电流强度（安培，A）； 发光强度（坎德拉，cd） 量纲和量纲一致性 单位一致性
四、混合物浓度的表示方法
质量浓度与质量分数 摩尔浓度与摩分数 摩尔比与质量比
X nA xA x nB xB 1 x
X ' mA wA w mB wB 1 w
五、单元操作中常用的基本概念
物料衡算 能量衡算 平衡关系 传递速率 经济核算
质量衡算 依据 质量守恒定律 能量衡算 依据 能量守恒定律、热力学第一定律
一、化工过程与单元操作
化工过程：以化学反应为特征的工业生产过程
一、化工过程与单元操作
一、化工过程与单元操作
单元操作：除化学反应外，其余步骤皆可 归纳为若干种基本的物理过程，如流体的 输送与压缩、沉降、过滤、传热、蒸发、 结晶、干燥、蒸馏、吸收、萃取等等。这 些基本的物理过程称为单元操作。
化工原理
英文名： Principles of Chemical Engineering
课程类别： 化工类专业重要的技术基础课
内容：化工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
绪论
一、化工过程与单元操作 二、化工原理课程的性质与任务 三、物理量的单位和量纲 四、混合物浓度的表示方法 五、单元操作中常用的基本概念
英文名： Principles of Chemical Engineering
课程类别： 化工类专业重要的技术基础课
• 内容：化工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
三、物理量的单位和量纲
数值和单位， 基本量和基本单位， 导出量和导出单位， 单位制和SI单位制， ＳＩ单位制规定7个基本单位：长度（米，m）； 时间（秒，s）；质量（千克，kg）； 热力学温度（开尔文，K）；物质的量 （摩尔，mol）；电流强度（安培，A）； 发光强度（坎德拉，cd） 量纲和量纲一致性 单位一致性
四、混合物浓度的表示方法
质量浓度与质量分数 摩尔浓度与摩分数 摩尔比与质量比
X nA xA x nB xB 1 x
X ' mA wA w mB wB 1 w
五、单元操作中常用的基本概念
物料衡算 能量衡算 平衡关系 传递速率 经济核算
质量衡算 依据 质量守恒定律 能量衡算 依据 能量守恒定律、热力学第一定律
一、化工过程与单元操作
化工过程：以化学反应为特征的工业生产过程
一、化工过程与单元操作
一、化工过程与单元操作
单元操作：除化学反应外，其余步骤皆可 归纳为若干种基本的物理过程，如流体的 输送与压缩、沉降、过滤、传热、蒸发、 结晶、干燥、蒸馏、吸收、萃取等等。这 些基本的物理过程称为单元操作。
化工原理
英文名： Principles of Chemical Engineering
课程类别： 化工类专业重要的技术基础课
内容：化工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
绪论
一、化工过程与单元操作 二、化工原理课程的性质与任务 三、物理量的单位和量纲 四、混合物浓度的表示方法 五、单元操作中常用的基本概念
化工原理专接本绪论
化工原理专接本绪论引言化工原理是化学工程专业本科阶段的重要基础课程，作为化学工程专业的入门课，它主要介绍了化工过程的基本原理、原料的物性、流程图的绘制以及各种常见操作单位的计算等内容。
本文将对化工原理专接本的绪论部分进行讲解，介绍化工原理的基本概念和发展历程，以及为什么学习化工原理在化学工程专业中至关重要。
化工原理的概念化工原理是研究化学工程中物质转化和能量转化原理的科学基础。
它主要包括三个方面的内容：物质平衡、能量平衡和动力学。
物质平衡是指在化工过程中，物质的输入和输出保持平衡，即物质不会产生丢失或积累。
能量平衡是指在化工过程中，能量的输入和输出保持平衡，即能量不会产生丢失或积累。
动力学是指在化工过程中，物质转化和能量转化的速率和机理。
化工原理通过物质平衡、能量平衡和动力学的研究，揭示了物质转化和能量转化的基本规律，为化学工程设计和工艺优化提供了理论依据。
化工原理的发展历程化工原理起源于19世纪中叶的化学工程领域。
当时，化学工程的发展呈现出快速增长的趋势，但缺乏系统化的理论研究。
为了解决这个问题，人们开始研究和总结化工过程中的基本原理，逐步形成了化工原理的体系。
20世纪初，随着化学工程学科的进一步深入发展，化工原理的理论体系逐渐完善。
在各个学科的交叉影响下，化工原理逐渐形成了自己独特的研究方法和理论体系。
到了20世纪中叶，随着计算机技术的发展，化工原理开始应用数学建模和计算机模拟的方法进行理论研究和实际应用，极大地推动了化学工程的发展。
学习化工原理的重要性学习化工原理对于化学工程专业来说具有重要的意义。
首先，化工原理是化学工程专业的基础课程，它涉及到化学工程中的各个方面，如物质平衡、能量平衡、动力学等，是其他专业课程的基础。
只有掌握了化工原理的基本概念和方法，才能够在后续的学习中更好地理解和应用其他专业知识。
其次，学习化工原理可以培养学生的系统思维能力和解决问题的能力。
化工过程中涉及到众多的因素和变量，需要学生具备较强的分析和判断能力，掌握化工原理的方法和技巧可以帮助学生更好地解决实际问题。
化工原理绪论 (2)
2021/7/23
数学模型法（半经验半理论）
因次论指导下的实验研究法
2021/7/23
实验：寻找函数形式，决定参数
2021/7/23
2. 化工原理学科性质与研究方法
1）学科性质——工程学科
用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程
2）研究方法——工程方法
因次分析法
——直管湍流阻力
数学模型法
衡算的系统
整个生产过程 某一设备
衡算的对象
系统中的所有物料 某一个组分
定态过程，积累为零。则：
GI G0
例
2021/7/23
例1：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12％（质量％ ）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。
脱水干燥
聚合
反应热
液态钢渣
装入热闷装置
盖上盖喷雾
蒸汽热闷
钢渣粉化
返回冶炼
废钢
生产钢渣粉和水泥
尾渣
输送至筛分、磁选、 提纯加工线
2021/7/23
2021/7/23
液态钢渣 补充新水
液态钢渣热焖池 溢 流
回水井
高温高钙洗水
压 力 输 送
CO2
高效气液反应（系统）
固液分离
喷洒 低温清液
CaCO3
清液
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。
2021/7/23
化工原理的两条主线
（一）化工原理课程的两条主线
1、动量传递、传热和传质皆属于传递过程，是本门课程统一的研究对 象，是联系各单元操作的一条主线。
数学模型法（半经验半理论）
因次论指导下的实验研究法
2021/7/23
实验：寻找函数形式，决定参数
2021/7/23
2. 化工原理学科性质与研究方法
1）学科性质——工程学科
用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程
2）研究方法——工程方法
因次分析法
——直管湍流阻力
数学模型法
衡算的系统
整个生产过程 某一设备
衡算的对象
系统中的所有物料 某一个组分
定态过程，积累为零。则：
GI G0
例
2021/7/23
例1：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12％（质量％ ）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。
脱水干燥
聚合
反应热
液态钢渣
装入热闷装置
盖上盖喷雾
蒸汽热闷
钢渣粉化
返回冶炼
废钢
生产钢渣粉和水泥
尾渣
输送至筛分、磁选、 提纯加工线
2021/7/23
2021/7/23
液态钢渣 补充新水
液态钢渣热焖池 溢 流
回水井
高温高钙洗水
压 力 输 送
CO2
高效气液反应（系统）
固液分离
喷洒 低温清液
CaCO3
清液
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。
2021/7/23
化工原理的两条主线
（一）化工原理课程的两条主线
1、动量传递、传热和传质皆属于传递过程，是本门课程统一的研究对 象，是联系各单元操作的一条主线。
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二十世纪中期 人们在归纳总结各单元操作时，发现这些单
元操作的理论基础不外乎是如下的三个过程： 1.动量传递过程： 流体输送、搅拌、过滤等。
2.热量传递过程：
3.质量传递过程：
热交换、蒸发等。
吸收、萃取等。
有些单元操作则同时伴有传热和传质过程。如：干燥、精馏。 对单元操作的研究，上升到了一个理论高度，从而形成 了化工传递工程。
三.“化工原理”课程的教学目的
建立一定的工程概念，将实验室的研究工作与工业生 产联系起来。
四.“化工原理”课程涉及的一些基本概念
1.物理量的量纲 任何物理量都有一定的因次（量纲）。
因次有两类：
一类是基本因次，它们是彼此独立的，必须人为的设定。 在SI制中，基本量纲有7个，分别为：长度、质量、时间、电 流、热力学温度、物质的量、发光强度；用符号 L、M、T、I、 Θ 、N、J 表示。
化工原理
复旦大学化学系 叶匀分
绪
论
一.化学工业的发展与学科分类
化学工业是将自然界的各种物质，经过化学反应和物 理方法处理，制造成生产资料和生活资料的工业。 在化学工业发展的不同时期，其学科结构有所不同。
早期 主要是“工艺”学。如：无机化工、香料、染料等。
从事化工生产的人员，技术专一、知识面比较窄。
二十世纪初期 随着化学工业的迅速发展，工厂规模变大、产
品种类增多。人们开始总结化工生产中的共性问题，发现化工 产品的生产过程主要是： 原料
前处理
反应
后处理
产品
原料变产品的核心是化学反应过程。但前处理和后处理 过程，在整个工艺中所占的比例较大；这些物理加工过程， 统称为化工过程。 在各种产品的生产过程中，所使用的物理加工过程；根 据其操作原理可归纳为应用较广的数个基本操作过程。如： 流体输送、搅拌、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、 萃取、干燥等。 这些基本的操作过程，称为单元操作 （unit operation)。
当今化学工业涉及的主要学科有
化学反应工程、化工传递工程、化工自动化控制、化工 机械设计、化工系统工程等。
二.“化工原理”课程的性质与任务
“化工原理”是一门基础技术课程，是自然科学领域的基 础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。 主要任务是介绍动量传递、热量传递和质量传递的一些 基本原理以及一些学范畴的三个基本量纲和 热学范畴的一个基本量纲。即：长度、质量、时间、热力学温 度。 另一类是导出因次（量纲），由基本因次导出。
2.稳态操作过程
空间点的所有物理量均不随时间而变化的操作过程，称为 稳态操作。 例如：流体在管道内流动。在任意截面M-N上均有：