化工原理(1).ppt

遵循热量传递基本规律：加热、冷却、 传
蒸发、冷凝等
理
遵循质量传递基本规律：蒸馏、吸收、 论
萃取、干燥等
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0.1 研究内容
0.1.3 课程任务
单元操作包括过程和设备两个方面，要具备以下能力： 单元操作和设备选择的能力 过程的计算和设备的设计能力 操作和调节生产过程的能力 了解优化生产过程的途径
2、数学模型法（半理论半经验法）
分析机理(合理简化) →建立物理模型 →得出数学模型 →通过实验确定模型参数
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0.3 四个基本工具
1. 物料衡算（Material Balance）
依据：质量守恒定律
ΣG1=ΣG2+GA
其中：ΣG1 —进入系统物料总量 ΣG2 —离开系统物料总量 GA —累积物料总量(Accumulation)
课程具体研究内容：各单元操作的基本原理、所用 典型设备的结构、设备工艺尺寸的计算和设备选型。
本课程应用性和实践性都很强，学习中要重在能力 培养。
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0.2 两种基本研究方法
1、实验研究法（经验法）
通过实验确定影响过程的主要因素 →用因次分析法将诸因素转换成无因次数群 →通过实验建立无因次数群间的具体关系式
解出D和W
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0.3 四个基本工具 2. 能量衡算（Energy Balance）
依据：能量守衡定律
Q1 Q2 QL
其中： QL —系统向周围散失的热量
对于热量衡算: (wH)1 (wH)2 QL
衡算步骤与物料衡算一样，但要选定基准温度 与状态，通常规定0℃液体的焓值为0。
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0.3 四个基本工具
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0.4 单位制度和单位换算
0.4.2 单位换算(Conversion of Unit)
1. 查出原单位与新单位间的关系，即换算因子。
2. 代入换算式，引入新单位，消去旧单位
例：将1atm=1.033kgf/cm2换算成SI制，即Pa。
1kgf=9.81N 1cm=0.01m
1.033 k gf
二、国际单位制（SI，1960年）
7个基本量：长度m、时间s、质量kg、物质的量mol、 热力学温度K、电流强度A、发光强度cd 。 2个辅助量：平面角rad(弧度)、立体角sr(球面度)。
19个由基本单位按定义方程式导出的具有专门名称 的导出单位。
如： 力
牛N
压力，压强 帕 Pa
能
焦 J ……
QL (2708 .9 503 .67)D 0.065 解出D
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0.3 四个基本工具
3. 相平衡关系
表明过程进行的方向和达到的极限
4. 速率关系
表明过程进行的快慢
过程速率
推动力 阻力
推动力：过程所处的状态与平衡状态之间的距离 阻力：各种因素对过程速度总的影响
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0.4 单位制度和单位换算
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0.4 单位制度和单位换算
三、中华人民共和国法定单位制（1990年）
我国法定计量单位
国际单位制 选定的非国际单位制
量的名称 单位名称
单位符号 换算关系和说明
时间
分，小时，天
旋转速度 转每分
体积
升
长度
海里
……
min，h，d r/min L n mile
1L=10的-3次方
1nmile=1852m (只用于航程)
例如聚氯乙烯(PVC)的生产 再如甲醇的生产
化学反应过程 化工生产过程
物理操作 —— 化工单元操作 (Unit Operation）
化工原理的研究对象 3
0.1 研究内容
0.1.2 单元操作的分类
根据单元操作所遵循的基本规律，可分为：
遵循流体动力学基本规律：流体输送、
过滤、沉降、固体流态化等
三
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既适于总物料，也适于物料中任一组分或任一元素 既适于间歇过程，也适于连续过程
对连续操作： ΣG1=ΣG2
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0.3 四个基本工具
衡算步骤：
1. 画流程简图，标出物流方向。 2. 划定衡算范围（设备的局 部、整体或一组设备等）。 3. 确定衡算基准（单位时间 或一批物料），列衡算式。
总物料：F=D+W 易挥发组分：FxF=DxD+WxW
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0.3 四个基本工具
120℃饱和水蒸汽 D
25℃溶液 3600kg/h c p 3.56kJ /(kg C)
换热器
80℃溶液 3600kg/h
120℃饱和水
D
Q1 Q2 Q3 Q4 QL
Q1 3600 3.56(25 0) Q2 2708 .9DkJ / h
Q3 3600 3.56(80 0) Q4 503.67 DkJ / h
/ cm2
1.033
9.81N (0.01m)2
1.013105 N / m2 101330Pa
练习：将lb/(ft2·h)换算为SI制。 答案：1.356×10-3kg/(m2·s)
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0.1 研究内容
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0.1 研究内容
合成气
甲醇生产过程 18
本章小结
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1.了解化工原理的研究对象和单元操作的分类。 2. 熟练掌握物料衡算和能量衡算方法。 3. 熟练掌握单位换算方法。
化工原理
Principles of Chemical Engineering 承德石油高等专科学校 化工系
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绪论 (Introduction） 0.1 研究内容 0.2 两种基本研究方法 0.3 四个基本工具 0.4 单位制度和单位换算
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0.1 研究内容
0.1.1 研究对象
化工生产过程（Chemical Industrial Processes)：对原 料进行化学加工以获得有用产品的过程。
0.4.1 单位制度（Unit Systems)
一、基本单位和导出单位
基本单位：选择几个独立的物理量，根据使用 方便的原则规定出它们的单位。
导出单位：其它物理量的单位可根据它们与基本
量的关系来确定。
基本单位
单位制度
导出单位
对于基本量及其单位的选择不同，历史产生了 不同的单位制度。
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0.4 单位制度和单位换算