化工基础课件第一章绪论

物料衡算对于工艺过程的开发、设备尺寸的设计以及生产操作 的改进都具有很大的实际意义。
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2、能量守恒
能量守恒定律在化学工程和工艺中表现为能量衡算。能量衡 算可表达为： 输入能量=输出能量
在有反应热效应的场合下，则为： 输入能量+反应释出能量=输出能量+系统中积累能量
根据能量守恒定律而进行的能量平衡的计算。在生产中能量 可能是热能、电能、机械能或其它能。如果是热能，则称为热量 衡算。
使学生掌握化工生产中流体动力过程、传热过程、传质过程等单元 操作的基本原理，了解上述化工过程的典型设备的基本知识。在这个基 础上熟悉某些典型的工艺过程原理和生产流程，具有初步运用（综合） 化学工程学和化学工艺学等方面的知识来认识、分析判断化工生产中某 些问题，实现优化生产的能力，了解某些化工实验研究的方法，具有初 步的实验技能，包括化工实验数据处理的基本方法和根据实验结果得出 相应的结论，了解从化学实验研究成果开发成化工生产全过程的概貌， 为学生今后从事中学化学教学工作和更好的联系化工生产实际打下基础。
随着经济的发展,要求化学系化学、应用化学等专业的学生 也应具有一定的化学工程知识,改善专业知识结构, 以适应科技 发展、经济建设的需要, 提高学生联系实际分析问题、解决问题 的能力。
本课程的任务是研究化工单元操作的基本原理, 了解典型设 备的构造，掌握单元操作中各工艺参数的计算方法，进行单元操 作实验，培养学生对化学工业生产过程的工程概念。通过学习本 课程训练学生分析和解决有关工艺单元操作问题的能力。
在学习中逐步掌握。
学习方法：基础知识理解同时兼顾解决问题的思路
笔记、作业、参考书服务于教材内容的理解运用
注重对例题的学习
自学能力培养，重视预习，至少知道教材内容
化工基础
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主要参考书
谭天恩编，化工原理（第二版），化学工业出 版社
陈敏恒编，化工原理（第二版），化学工业出 版社
黄少烈编，化工原理，高教出版社 天津大学化工原理教研室编，化工原理，高教
出版社 吴迪胜编，化工基础，高教出版社 张近编，化工基础，高教出版社
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教学目的与任务
进行能量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，明确衡算 范围、衡算对象与衡算基准。
通过能量衡算可以求得流体在输送和压缩时所需的动力，也 可以确定生产的工艺条件和设备尺寸，在实际生产中通过能量衡 算可以考虑能量的损耗，寻求节能途径。
3、平衡关系
通过平衡关系可以判断物理或化学变化过程进行的方向以及 可能达到的极限。
第一章 绪论
[教学目的] 了解《化工基础》课程的性质和内容， 了解化学工程学和化学工艺学中的一些基本规 律，熟悉并掌握国际单位制及其换算。
一、课程内容
包括化学工程和化学工艺两个部分。 “三传一反”，即动量传递(常指流体动力过程)、 热量传递、质量传递和化学反应工程。
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化工生产过程的前、后处理操作仅发生物理变化， 称为单元操作。
在实际工作中，一个过程以多快的速率由不平衡向平衡移动是极 为重要的问题。
在考察过程速率时，要注意到对整个过程起决定作用的控制步骤 或控制因素。
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四、国际单位制及其换算
(1)CGS制（物理单位制），cm-g-s，厘米-克-秒制
(2)MKS制（绝对单位制），m-kg-s，米-千克-秒制
(3)工程单位制 ，m-kgf-s，米-公斤（力）-秒制
(4)SI制（国际单位制）
是在MKS制的基础上发展起来的。
基本单位：长度——米（m） ，质量——千克（kg），时间——秒 （s）
热力学温度——开尔文（K）， 物质的量——摩尔 （mol）
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电流——安培（A），
发光强度——坎德拉（cd）
辅助单位：平面角——弧度（rad），
立体角——球面度（Sr）
了解各种单位制及熟悉单位换算是学好本课的必备技巧，应
⑶特别重视物理量的单位和量纲；
⑷要求对基本计算方程的物理意义及应用的条件有清晰的了解，但 并不要求记熟经验公式或特征数关联式（但重要的特征数应当记 住）。
正确选用单位，正确使用物性数据
单位一致及换算
注意一些物性（如密度、比热、潜热）数据随温度变化
物理方程使用同一单位制（多采用SI制），经验方程则采用指定
单位
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三、基本规律
基本规律有：质量守恒定律、能量守恒定律，及 有关平衡和过程速率的规律 1、质量守恒
质量守恒定律在化学工程和工艺中表现为物料衡算。在定态条 件下，物料衡算可表达为： 输入物料=输出物料
进行物料衡算的注意事项：
（1）确定衡算范围（或称系统），它可以在一个单一的设备或其 中一部分进行，也可以包括几个处理阶段的全流程。 （2）确定衡算对象。对有化学变化的过程，衡算对象可找未发生 变化的物质为惰性物质等。 （3）确定衡算基准。对于间歇过程，常以一次（一批）操作为基 准，对于连续过程，则以单位时间为基准。
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如连通器液面最终达到同一水平面，换热的极限是冷热流体温度 相同，气体吸收的极限是当时条件下的饱和溶解度，反应的极限是当 时条件下的平衡转化率。
4、过程速率
过程速率是指物理或化学变化过程进行的快慢。 过程速率决定设备的生产能力。
过程速率（r） ∝［过程推动力（△）/过程阻力（R）］
过程的推动力是过程在该瞬时距平衡的差额，它可以是压差、温 差或浓度差等。
单元操作按操作目的分类
（1）流体的输送； （2）物料的混合； （3）物料的加热或冷却； （4）非均相混合物的分离； （5）均相混合物的分离。
从物理本质上单元操作又分为下列三种传递过程(三传):
（1）动量传递过程：如流体的输送、沉降、过滤、搅拌及固体的流态化等。 （2）热量传递过程：如热交换、蒸发等。 （3）质量传递过程：如液体的蒸馏、气体的吸收、固体的干燥及结晶等。
化学反应工程：是研究化学反应的工程问题。
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二、课程的学习目的和要求
学习目的
⑴熟悉基本原理和典型设备，及它们在化工生产中的应用； ⑵认识化工生产中分析和解决问题的途径； ⑶有助于指导化学科研工作。
学习要求
⑴综合性，涉及面广，牵连因素多，分清主次，深刻理解；
⑵理解基本概念、基本原理和基本运算方法，理论联系实际；