化工原理南林教材1[1].3.ppt
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化工原理完整教材精品PPT课件
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.2 气体的密度 气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点；
（3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排
授课14学时，习题课4学时。
1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有 以下三个方面：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
R ──气体常数,其值为8.315；
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表
示，单位为kg/m3。
《化工原理》课件
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
学习资源
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重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
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课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
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实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
化工原理1ppt课件
NH3+H2O====氨水
用水吸收二氧化氮制造硝酸、用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液。
（等分子反向扩散加上总体流动）
NA＝JA＋NM
CA CM
N＝ NA＝ NM
N
＝
B
0
气相：NA＝RD TPP BmPA1－ PA2
液相：NAL＝ D LC CS M mCA1－ CA2L
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10
漂流因子
▪ 定义式：
气相： P P Bm
PB
＝
m
PB
－
2
PB
1
ln PB2
PB1
▪ 物理意义：
液相： C M C sm
化工原理总复习提纲
（适用于有机化工、环境工程、 应用化学、精细化工专业）
2004年4月5日
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1
第八章 传质过程概论
第一节 概述 传质定义 分类 四个工具（传质速率方程）
第二节 扩散与单相传质 分子扩散与fick定律 等分子反向扩散、单向扩散 扩散系数 涡流扩散与对流传质
第三节 质量、热量和动量传递的类比
（双膜理论 传质系数） 第四节 吸收设计计算
（操作线方程、最小吸收剂用量、 低浓度气体吸收填料层高度计算） 第五节 传质系数和传质理论 第六节 其他条件下的吸收（非等温、多组分、化学）
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18
第一节 概述
1.1 处理对象 1.2 定义 1.3 吸收剂的选择 1.4 吸收的类型与例子 1.5 吸收与精馏的比较
D＝ P
1/3
vA
1
MA
1 MB
vB
1/3 2
1.75
D＝D0
p0 p
T T0
化工原理完整教材课件 PPT
基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
化工原理南京林业大学1
绪论一、化工生产过程二、单元操作及分类三、化工原理课程的两条主线四、化工原理课程所回答的问题五、学好本课程应注意的问题及培养的能力一、化工生产过程二、单元操作及分类表1 三、化工原理课程的两条主线 1、传递过程（从物理本质上说又下列三种） 1 动量传递过程（单相或多相流动）；2 热量传递过程――传热3 质量传递过程――传质表1所列各单元操作皆归属传递过程，于是，传递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的一条主线。
三传+一反构成各种工艺制造过程，三传又有彼此类似的规律可以合在一起研究，形成传递过程这门学科，是单元操作在理论方面的深入发展 2、研究方法论必要性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。
1 试验研究方法（经验方法）优点、不足 2 数学模型方法（半理论半经验方法）必要性、广泛被应用四、化工原理课程所回答的问题（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经济而有效地满足工艺要求（2）如何进行过程的计算和设备的设计。
在缺乏数据的情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。
（3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。
在操作发生故障时如何寻找故障的缘由。
当然，当生产提出新的要求而需要工程技术人员发展新的单元操作时，已有的单元操作发展的历史将对如何根据一个物理或物理化学的原理发展一个有效的过程，如何调动有利的并克服不利的工程因素发展一种新设备，提供有用的借鉴。
五、学好本课程应注意的问题及培养的能力 1、要理论联系实际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、培养非智力因素（刻苦、勤奋、好学、多问、实干、毅力等）转子流量计的安装：应严格保持垂直。
* * 1、按操作目的分类（1）物料的增压、减压和输送；（2）物料的混合或分散；（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。
《化工原理第一讲》ppt课件
•单元操作特点： •1〕.都是物理操作。 •2〕.都是化工消费过程中共有的操作。 •3〕.用于不同化工消费过程的同一单元操作，其原理一 样，所用设备亦通用。
化工单元操作的目的是：
①物料的保送；
②物料物理形状的改动；
③混合物料的分别。
三传实际：动量；热量；质量
一反：化学反响
2 单位制与单位换算
•1〕 单位制
结晶器
II
I
P kg/h
96％KNO3
R kg/h 37.5％KNO3
• 4.列算式： • 方框I：总物料：1000=W+P • KNO3组
方分框:1I0I0：0×总0物.2料=W：×S=0+PP+×R 0.96
KNO3组分:S×0.5=P×0.96+R×0.375
W=791.7 kg/h P=208.3 kg/h S=974.8 kg/h R=766.5 kg/h
解：1.绘简图 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
2.定基准：1s，0℃，液体 3.划范围：以换热器为衡算范围
120℃饱和水 0.095kg/s
120℃饱和水蒸汽 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
120℃饱和水 0.095kg/s
• 阅历公式的单位换算，也可采用换算因数将规定单位换 算成所要求单位。
• 例0-2:水蒸汽在空气中分散系数为：
1.46104
5
T2
D
P T441
式中：D－分散系数，ft2/h；
P－压强，atm；
T－兰氏温度，oR。
试将式中各符号单位换算成 D:m2/s；P:Pa；T:K
化工原理南京林业大.pptx
指导实验的理论包括两个方面：
①化学工程学科本身的基本规律和基本观点； ②正确的实验方法论。
指导实验的理论 ：
①因次分析法 ； ②数学模型法 。
4.3.1颗粒床层的简化模型
因次分析法的步骤： ①找出过程的影响因素 ； ②将影响过程的各个物理量的因次抽出进行分析，整理成若干个无因次数
群； ③通过实验确定各数群之间的定量关系 ；
数学模型法的步骤 ： ①将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型 ； ②对所得的物理模型进行数学描述即建立数学模型 ； ③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数 ；
这两种方法应同时并存，各有所用，相辅相成。
4.4过滤原理及设备
4.4.1过滤原理
4.4.1过滤原理 （1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将
悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。 （2）过滤方式
①滤饼过滤
（见图4-7a）过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多 孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤 操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象 （图4-7b），也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的 逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤 饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤 液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形 成之后返回重滤。
4.2颗粒床层的特性
（1）床层空隙率ε 固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：
空隙体积 床层体积
床层体积V 颗粒所占体积v 床层体积V
1
v V
。 ε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响
①化学工程学科本身的基本规律和基本观点； ②正确的实验方法论。
指导实验的理论 ：
①因次分析法 ； ②数学模型法 。
4.3.1颗粒床层的简化模型
因次分析法的步骤： ①找出过程的影响因素 ； ②将影响过程的各个物理量的因次抽出进行分析，整理成若干个无因次数
群； ③通过实验确定各数群之间的定量关系 ；
数学模型法的步骤 ： ①将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型 ； ②对所得的物理模型进行数学描述即建立数学模型 ； ③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数 ；
这两种方法应同时并存，各有所用，相辅相成。
4.4过滤原理及设备
4.4.1过滤原理
4.4.1过滤原理 （1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将
悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。 （2）过滤方式
①滤饼过滤
（见图4-7a）过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多 孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤 操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象 （图4-7b），也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的 逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤 饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤 液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形 成之后返回重滤。
4.2颗粒床层的特性
（1）床层空隙率ε 固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：
空隙体积 床层体积
床层体积V 颗粒所占体积v 床层体积V
1
v V
。 ε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响
《化工原理》教学PPT
化工原理教学PPT一、引言化工原理是化学工程专业的基础课程，主要介绍了化工过程中的基本原理和基本概念。
本教学PPT旨在帮助学生全面理解化工原理的重要性，学习化工过程中的基本原理和应用，从而为将来的实践工作打下坚实的基础。
二、化工原理的概述1.化工原理的定义–化工原理研究化工过程中的物质转化、传递和分离等基本原理。
–化工原理是化工工程专业的核心基础课程。
2.化工原理的重要性–化工原理是其他高级课程的基础，如化工反应工程、化工传递过程等。
–化工原理的学习可以培养学生的分析和解决问题的能力。
三、化工原理的基本概念1.物质转化–化学反应和物理变化。
–化学反应：原料通过化学反应转化为产物。
–物理变化：物质的特性改变，但化学组成不变。
2.物质传递–质量传递和热量传递。
–质量传递：物质在空间中的传递。
–热量传递：热量在物体之间的传递。
3.分离过程–分离物质混合物中的组分。
–常见的分离过程包括蒸馏、萃取、结晶等。
四、化工原理的应用1.化工生产–化工原理在化工生产中起到重要作用。
–例如，在炼油过程中，化工原理可以帮助工程师设计出高效的分离装置。
2.环境保护–化工原理在环境保护中也有广泛的应用。
–例如，通过了解化工原理，可以设计有效的废水处理装置，减少环境污染。
五、化工原理的学习方法1.基础知识的学习–化工原理是一个基础课程，需要学生先掌握基础知识。
–通过课堂学习、课后阅读和实验来加深对基础知识的理解。
2.理论与实践相结合–理论知识和实践应用相结合可以更好地理解化工原理。
–参与实践活动，如实验、工程设计等，提高实践能力。
3.积极参与讨论–在课堂上积极提问和参与讨论可以加深对化工原理的理解。
–与同学一起讨论问题，共同学习。
六、总结本教学PPT简要介绍了《化工原理》的重要性和基本概念，以及其在化工生产和环境保护中的应用。
同时也提供了学习化工原理的方法和建议，希望能够帮助学生更好地学习和理解化工原理的基本知识，为将来的学习和实践打下坚实的基础。
《化工原理》PPT课件
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17
返回
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
精选返课件回ppt
2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
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流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
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化工原理南林教材PPT课件
对干燥器作热量衡算，可得：
L 1 I G 1 1 Q ID L 2 I G 2 1 Q IL
Q D L I 2 I 1 G I 2 1 I 1 1 Q L
QQ pQ D
LI2I0GI2 1I1 1 Q L
.
33
假设：
（1）新鲜空气中水的焓等于离开干燥器废气中水
气的焓，即：IV0=IV2； （2）湿物料进出干燥器时的比热取平均值cm。
d G 1 dX SU
2 d
G1
X 2 dX
0
S U X c
2
G1 S
X2 dX U Xc
当U与X呈非线性关系，采用图解法计算； 当U与X呈线性关系，采用解析法计算；
.
54
第四节 干燥器
对干燥器的要求：
（1）能保证干燥产品的质量要求，如含水量、强 度、形状等；
（2）要求干燥速率快、干燥时间短，以减小干燥 器的尺寸、降低能耗，同时还应考虑干燥器的辅助 设备的规格和成本，即经济性要好；
.
11
六、干球温度t 和湿球温度tW
QSttw
N k H H s,tw H S
Q Nrtw
twtkH rtw Hs,tw H
.
12
.
13
七、绝热饱和冷却温度tas
.
14
cgH vtc H v 0 rcgH ac s vta sH arv s0
cgH v c cgH ac s vcH
.
38
2.操作线在过点B等焓线的上方
QDGI21I11 QL
I2 I1 t2 t1
3.操作线为过点B等温线
I2I1 t2t1
.
39
.
40
化工原理课件 第一章第三节
如图所示，设有上、下两块面积很大且相距 很近的平行平板，板间充满某种静止液体。 若将下板固定，而对上板施加一个恒定的外 力，上板就以恒定速度u沿x方向运动。 若u较小，则两板间的液体就会分成无数平行 的薄层而运动，粘附在上板底面下的一薄层流体 以速度u随上板运动， 其下各层液体的速度 依次降低，紧贴在下 板表面的一层液体， 因粘附在静止的下板 上, 其速度为零，两平 板间流速呈线性变化。
随着流体的向前流动，流速受影响的区域逐 渐扩大，即在垂直于流体流动方向上产生了速度 梯度。 流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区 域，即流速降为主体流速的99％ 以内的区域。
边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。
流体在平板上流动时的边界层： 如图1-26所示， 由于边界层的形成，把沿壁面 的流动分为两个区域：边界层区和主流区。
二、流体的粘度 （动力粘度）
1.粘度的物理意义
流体流动时在与流动方向垂直的方向上产 生单位速度梯度所需的剪应力。 粘度总是与速度梯度相联系，流体只有在运 动时才显现出来。分析静止流体的规律时就不用 考虑粘度这个因素。 粘度的物理本质：分子间的引力和分子的运动与 碰撞。
讨论 :
μ=f(p，T) T位时间通过单位截面积流体的质量；
μu/d 与流体内的黏滞力成正比。
u /( u / d )
2
du
Re
Re 数实际上反映了流体流动中惯性力与
黏滞力的比。标志着流体流动的湍动程度。 当惯性力较大时， Re 数较大；
当黏滞力较大时， Re 数较小；
一、层流时的速度分布 实验和理论分析都已证明，层流时的速度分 布为抛物线形状，如图1- 23所示。以下进行理论 推导。
物理单位制：
化工原理ppt课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案全套电子讲义完整版ppt
二、压力、流速和流量的测量
为了了解和控制生产过程，需要测定管路或设备内的 压力、流速及流量等参数，以便合理地选用和安装测量仪 表。而这些测量仪表的工作原理又多以流体的静止或流动 规律为依据。
第二节 流体静力学
一、流体的压缩性
流体的特征是分子之间的内聚力极小，几乎有无限的 流动性，而且可以几乎毫无阻力地将其形状改变。当流速 低于声速时，气体和液体的流动具有相同的规律。
热力学基本方程式是以液体为例推导出来的，也适用 于气体。因在化工容器中，气体的密度也可认为是常数。 值得注意的是，静力学基本方程式只能用于静止的连通着 的同一种流体内部，因为他们是根据静止的同一种连续的 液柱导出的。
3、静力学基本方程的应用 流体静力学基本方程在化工生产过程中应用广泛，通 常用于测量流体的压力或压差、液体的液位高度等。
2、静力学基本方程的讨论
（1）在静止的液体中，液体任一点的压力与液体密度 和其深度有关。液体密度越大，深度越大，则该点的压力 越大。
（2）在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面 上各点的压力均相等。此压力相等的截面称为等压面。
第二节 流体静力学
(3) 当液体上方的压力或液体内部任一点的压p1 力 有变化时，液体内部各点的压力p2 也发生同样大小的变 化。
气压强为基准测得的流体 表压=绝对压强－（外界）大气压强
③真空度 当被测流体内的绝对压强小于当地（外界）大气压强 时，使用真空表进行测量时真空表上的读数称为真空度。即
真空度=（外界）大气压强－绝对压强
第二节 流体静力学
在这种条件下，真空度值相当于负的表压值。 图1-1 绝对压强、表压和真空度的关系 因此，由压力表或真空表上得出的读数必须根据当时、 当地的大气压强进行校正，才能得到测点的绝对压。 绝对压强、表压强与真空度之间的关系，可以用图11表示。 为了避免绝对压强、表压与真空度三者关系混淆，在 以后的讨论中规定，对表压和真空度均加以标注，如 2000Pa（表压）、600mmHg（真空度）。如果没有注明， 即为绝压。
为了了解和控制生产过程，需要测定管路或设备内的 压力、流速及流量等参数，以便合理地选用和安装测量仪 表。而这些测量仪表的工作原理又多以流体的静止或流动 规律为依据。
第二节 流体静力学
一、流体的压缩性
流体的特征是分子之间的内聚力极小，几乎有无限的 流动性，而且可以几乎毫无阻力地将其形状改变。当流速 低于声速时，气体和液体的流动具有相同的规律。
热力学基本方程式是以液体为例推导出来的，也适用 于气体。因在化工容器中，气体的密度也可认为是常数。 值得注意的是，静力学基本方程式只能用于静止的连通着 的同一种流体内部，因为他们是根据静止的同一种连续的 液柱导出的。
3、静力学基本方程的应用 流体静力学基本方程在化工生产过程中应用广泛，通 常用于测量流体的压力或压差、液体的液位高度等。
2、静力学基本方程的讨论
（1）在静止的液体中，液体任一点的压力与液体密度 和其深度有关。液体密度越大，深度越大，则该点的压力 越大。
（2）在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面 上各点的压力均相等。此压力相等的截面称为等压面。
第二节 流体静力学
(3) 当液体上方的压力或液体内部任一点的压p1 力 有变化时，液体内部各点的压力p2 也发生同样大小的变 化。
气压强为基准测得的流体 表压=绝对压强－（外界）大气压强
③真空度 当被测流体内的绝对压强小于当地（外界）大气压强 时，使用真空表进行测量时真空表上的读数称为真空度。即
真空度=（外界）大气压强－绝对压强
第二节 流体静力学
在这种条件下，真空度值相当于负的表压值。 图1-1 绝对压强、表压和真空度的关系 因此，由压力表或真空表上得出的读数必须根据当时、 当地的大气压强进行校正，才能得到测点的绝对压。 绝对压强、表压强与真空度之间的关系，可以用图11表示。 为了避免绝对压强、表压与真空度三者关系混淆，在 以后的讨论中规定，对表压和真空度均加以标注，如 2000Pa（表压）、600mmHg（真空度）。如果没有注明， 即为绝压。
《化工原理课件PPT》
学习化工反应器的设计原理和 步骤，了解反应条件对反应器 性能的影响。
反应器工艺控制
探讨化工反应器的工艺控制方 法和策略，以实现理想的反应 效果。
化工与环境保护
1 绿色化工的概念
了解绿色化工的原理和目标，探索可 持续发展的化工工艺。
2 废物处理与资源回收
研究废物处理方法和资源回收技术， 以实现环境友好的化工生产。
解析蒸馏的原理和操作，探讨不同类型的蒸馏 工艺。
结晶和结晶工艺
研究结晶的原理和条件，学习如何设计和控制 结晶工艺。
其他分离纯化技术
介绍其他常用的分离纯化技术，如吸附、过滤 和离心等。
化工反应器的设计与工艺
反应器的类型
研究不同类型的化工反应器， 如批量反应器、连续流动反应 器和固定床反应器。
反应器的设计原理
3 环境影响评估
探索化工工艺对环境的影响评估方法，以减少对生态系统的损害。
化工原理课件PPT
化工原理课件PPT 大纲：介绍化工原理的概念和作用，化学反应与热力学基础， 化学平衡的计算与应用，反应动力学的基本理论。
化学反应与热力学基础
1 速率与能量变化
了解化学反应速率的测量方法，并探 究能量在化学反应中的转化过程。
2 巨正则系综和简正则系综
通过统计力学的概念来研究热力学性 质和化学平衡条件。
固-液-气体系的物质传递
固-液传质
研究固-液传质过程，如溶剂浸提 和吸附等。
气体吸收
探索气体吸收的原理和机制，解 析不同条件下的吸收过程。
萃取和蒸馏
学习萃取和蒸馏的原理和应用， 研究不同类型的分离工艺。
工业材料与化学品的分离纯化
萃取工艺
介绍萃取工艺的基本原理和步骤，探讨不同类 型的萃取剂。
反应器工艺控制
探讨化工反应器的工艺控制方 法和策略，以实现理想的反应 效果。
化工与环境保护
1 绿色化工的概念
了解绿色化工的原理和目标，探索可 持续发展的化工工艺。
2 废物处理与资源回收
研究废物处理方法和资源回收技术， 以实现环境友好的化工生产。
解析蒸馏的原理和操作，探讨不同类型的蒸馏 工艺。
结晶和结晶工艺
研究结晶的原理和条件，学习如何设计和控制 结晶工艺。
其他分离纯化技术
介绍其他常用的分离纯化技术，如吸附、过滤 和离心等。
化工反应器的设计与工艺
反应器的类型
研究不同类型的化工反应器， 如批量反应器、连续流动反应 器和固定床反应器。
反应器的设计原理
3 环境影响评估
探索化工工艺对环境的影响评估方法，以减少对生态系统的损害。
化工原理课件PPT
化工原理课件PPT 大纲：介绍化工原理的概念和作用，化学反应与热力学基础， 化学平衡的计算与应用，反应动力学的基本理论。
化学反应与热力学基础
1 速率与能量变化
了解化学反应速率的测量方法，并探 究能量在化学反应中的转化过程。
2 巨正则系综和简正则系综
通过统计力学的概念来研究热力学性 质和化学平衡条件。
固-液-气体系的物质传递
固-液传质
研究固-液传质过程，如溶剂浸提 和吸附等。
气体吸收
探索气体吸收的原理和机制，解 析不同条件下的吸收过程。
萃取和蒸馏
学习萃取和蒸馏的原理和应用， 研究不同类型的分离工艺。
工业材料与化学品的分离纯化
萃取工艺
介绍萃取工艺的基本原理和步骤，探讨不同类 型的萃取剂。
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=（床层体积－颗粒体积）/ 床层体积 2.床层的比表面积 ab = (1－ ) a 3.床层的自由截面积 对各向同性的床层：
床层的自由截面积 / 床层的截面积 ＝
3/8/2021
9
3.2.3 流体通过床层流动的压降
1.床层简化模型
床层中不规则的通道假设成长度为 L、当量直径 为 deb 的一组平行细管，且容积和表面积不变。
过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。 过滤介质：过滤操作用的多孔物质。 滤浆（料浆）：所处理的悬浮液。 滤饼（滤渣）：被截留的固体物质。
3/8/2021
49
滤液
滤浆
滤饼 过滤介质
3/8/2021
架桥现象
50
pc pm
R Rm
p
rL
Le
dV
p
Ad rL Le
3/8/2021
58
5.过滤基本方程式
LA V
：获得1m3滤液所形成的滤饼的体积，即滤饼体
积与相应滤液体积之比。
L V
A
Le
Ve
A
Ve：过滤介质的当量滤液体积。
3/8/2021
59
dV
p
p
u Ad rL Le rV Ve
0
C1 C2 C1
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
3/8/2021
40
（2）粒级效率或分效率p
某种粒度的颗粒被分离下来的质量分率。
pi
C1i C2i C1i
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
d eb
4
1 a
3/8/2021
10
2.液体通过床层压降的数学描述
p f
L
d eb
u12 2
u1
u
d eb
4
1 a
p f L
1
3
a
u
2
3/8/2021
11
3.模型参数的实验测定
1）康采尼实验结果
Re b 2 层流
K
Re b
K 5
Re b
debu1 4
u
a1
p f 5 1 2 a2u
24
Re t
ut
d 2 s g
18
3/8/2021
17
（2）过渡区或艾仑（Allen）定律区：
1 Re t 103
18.5
Re
0.6 t
ut 0.27
d
s
g
Re
0.6 t
（3）湍流区或牛顿（Nuwton）定律区：
103 Re tg
4d 3S
3 2
g
Re t
ut
Re t 1
4S g
3 2ut 2
Re t
d
3/8/2021
21
3/8/2021
22
2.重力沉降设备
1）降尘室 (1)单层降尘室 籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。
3/8/2021
23
含尘气体
净化气体
含尘气体
u ut
净化气体 尘粒
3/8/2021
24
3/8/2021
3
3.1 概述
1. 混合物的分类
混合物
均相混合物：溶液和混合气体 非均相混合物 气态：含尘气体等
液态：悬浮液等
3/8/2021
4
2.非均相混合物的分离方法
1）沉降（重力沉降和离心沉降） 2）过滤
3/8/2021
5
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2.1 颗粒的特性
1.单一颗粒的特性
3/8/2021
62
3.4.3 恒压过滤
k
1
r 1
dV
d
k A2 p1 s
V Ve
V Ve dV kA2p1s d
V Ve
0
Ve dV
Ve kA2p1s
e d
0
e
V Ve
Ve
V
Ve
d
V
Ve
kA2p1s
d e
e
e
3/8/2021
63
3.4.3 恒压过滤
k
L
3
3/8/2021
12
2）欧根实验结果
3/8/2021
13
3.3 沉降分离
沉降操作：在某种力场中利用连续相和分散相之 间的密度差异，使之发生相对运动，从而实现分 离的操作过程。
3/8/2021
14
3.3.1 重力沉降 1.沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降
Fg＝
6
d
3s
Fb＝
6
d
3
Fd＝
4
d
2
u
3/8/2021
28
1.惯性离心力作用下的沉降速度
惯性离心力
6
d
3s
uT2 R
惯性离心力
6
d 3s
uT2 R
阻力 d 2 ur2
42
uT：颗粒在切向上的速度；
ur：颗粒在径向上的速度，离心沉降速度。
3/8/2021
29
三力平衡时可得：
ur
4d s uT2
3 R
离心沉降速度与重力沉降速度相比： （1）方向不同 （2）重力沉降速度是定值，而离心沉降速度不是 定值。
1）球形颗粒
3/8/2021
V d3
6
S d 2
a 6 d
d：颗粒的直径； V：球形颗粒的体积； S：球形颗粒的表面积； a：比表面积。
6
2）非球形颗粒
（1）体积当量直径
de
3
6V p
（2）形状系数 s＝ S / Sp
s：形状系数或球形度；
Sp：颗粒的表面积；
S：与该颗粒体积相等的圆球的表面积。
粒级效率曲线：
粒级效率p与颗粒直径di的对应关系。
3/8/2021
41
同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，该曲线相同。
3/8/2021
42
总效率和粒级效率之间的关系：
n
0 xi pi i 1
3）压强降
p ui2
2
500 ~ 2000Pa
3/8/2021
43
4.旋风分离器的结构型式与选用
3/8/2021
30
如果颗粒与流体的相对运动属于滞流时：
24
Ret
ur
d 2 s uT2
18 R
同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降
速度之比为：
ur ut
uT2 gR
Kc
Kc：离心分离因素
3/8/2021
31
2.旋风分离器的操作原理
外旋流 内旋流（气芯） 可除去直径在5μm以下的尘粒。
3/8/2021
71
3.4.6 过滤设备
3/8/2021
68
3.4.5 过滤常数的测定
1.恒压下的K、qe、e 的测定
q qe 2 K e
2q qe dq Kd
d
dq
2 K
q
2 K
qe
3/8/2021
69
q
2 K
q
2 K
qe
、q K、qe
qe2 Ke
e
3/8/2021
70
2.压速指数的测定
K 2kp1s ln K ln( 2k) (1 s) ln p K、p k、s
第三章 非均相物系的分离
3/8/2021
1
要求：
1.掌握重力沉降的原理及设备的工艺计算； 2.掌握离心沉降的原理及设备的性能； 3.理解过滤操作的基本原理、基本方程式； 4.掌握恒压过滤基本方程式及应用； 5.掌握过滤常数的测定； 6.掌握过滤设备的工作原理及计算。
3/8/2021
2
重点：
1.恒压过滤基本方程式及应用； 2.过滤常数的测定； 3.板框过滤机的工作原理及计算。
3/8/2021
36
ur
d 2 sui2 18Rm
t
B ur
18Rm B d 2 sui2
t
18Rm B
d
2 c
s
u
2 i
2Rm Ne
ui
3/8/2021
2Rm Ne
ui
37
dC
9B Ne sui
标准旋风分离器：
B D 4
ui
VS hB
VS DD
8VS D2
24
dC
9B Ne sui
Ad
3
5a2 1 2
pc
L
pc
rL
pc
R
r
5a
2
1
3
2
R rL
L：比阻 r：滤饼的比阻 R：滤饼的阻力
3/8/2021
56
4.过滤介质的阻力
u dV pm
Ad Rm
Rm rLe
Rm：过滤介质阻力； Le:过滤介质的当量滤饼厚度。
3/8/2021
57
u dV pc pm
Ad R Rm
l：降尘室的长度； H：降尘室的高度； b：降尘室的宽度； u：气体在降尘室的水平速度； VS：降尘室的生产能力；
t：降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间； ：气体通过降尘室的时间。
3/8/2021
25
t
H ut
l
u
当t 时，颗粒被分离。
床层的自由截面积 / 床层的截面积 ＝
3/8/2021
9
3.2.3 流体通过床层流动的压降
1.床层简化模型
床层中不规则的通道假设成长度为 L、当量直径 为 deb 的一组平行细管，且容积和表面积不变。
过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。 过滤介质：过滤操作用的多孔物质。 滤浆（料浆）：所处理的悬浮液。 滤饼（滤渣）：被截留的固体物质。
3/8/2021
49
滤液
滤浆
滤饼 过滤介质
3/8/2021
架桥现象
50
pc pm
R Rm
p
rL
Le
dV
p
Ad rL Le
3/8/2021
58
5.过滤基本方程式
LA V
：获得1m3滤液所形成的滤饼的体积，即滤饼体
积与相应滤液体积之比。
L V
A
Le
Ve
A
Ve：过滤介质的当量滤液体积。
3/8/2021
59
dV
p
p
u Ad rL Le rV Ve
0
C1 C2 C1
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
3/8/2021
40
（2）粒级效率或分效率p
某种粒度的颗粒被分离下来的质量分率。
pi
C1i C2i C1i
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
d eb
4
1 a
3/8/2021
10
2.液体通过床层压降的数学描述
p f
L
d eb
u12 2
u1
u
d eb
4
1 a
p f L
1
3
a
u
2
3/8/2021
11
3.模型参数的实验测定
1）康采尼实验结果
Re b 2 层流
K
Re b
K 5
Re b
debu1 4
u
a1
p f 5 1 2 a2u
24
Re t
ut
d 2 s g
18
3/8/2021
17
（2）过渡区或艾仑（Allen）定律区：
1 Re t 103
18.5
Re
0.6 t
ut 0.27
d
s
g
Re
0.6 t
（3）湍流区或牛顿（Nuwton）定律区：
103 Re tg
4d 3S
3 2
g
Re t
ut
Re t 1
4S g
3 2ut 2
Re t
d
3/8/2021
21
3/8/2021
22
2.重力沉降设备
1）降尘室 (1)单层降尘室 籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。
3/8/2021
23
含尘气体
净化气体
含尘气体
u ut
净化气体 尘粒
3/8/2021
24
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3
3.1 概述
1. 混合物的分类
混合物
均相混合物：溶液和混合气体 非均相混合物 气态：含尘气体等
液态：悬浮液等
3/8/2021
4
2.非均相混合物的分离方法
1）沉降（重力沉降和离心沉降） 2）过滤
3/8/2021
5
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2.1 颗粒的特性
1.单一颗粒的特性
3/8/2021
62
3.4.3 恒压过滤
k
1
r 1
dV
d
k A2 p1 s
V Ve
V Ve dV kA2p1s d
V Ve
0
Ve dV
Ve kA2p1s
e d
0
e
V Ve
Ve
V
Ve
d
V
Ve
kA2p1s
d e
e
e
3/8/2021
63
3.4.3 恒压过滤
k
L
3
3/8/2021
12
2）欧根实验结果
3/8/2021
13
3.3 沉降分离
沉降操作：在某种力场中利用连续相和分散相之 间的密度差异，使之发生相对运动，从而实现分 离的操作过程。
3/8/2021
14
3.3.1 重力沉降 1.沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降
Fg＝
6
d
3s
Fb＝
6
d
3
Fd＝
4
d
2
u
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28
1.惯性离心力作用下的沉降速度
惯性离心力
6
d
3s
uT2 R
惯性离心力
6
d 3s
uT2 R
阻力 d 2 ur2
42
uT：颗粒在切向上的速度；
ur：颗粒在径向上的速度，离心沉降速度。
3/8/2021
29
三力平衡时可得：
ur
4d s uT2
3 R
离心沉降速度与重力沉降速度相比： （1）方向不同 （2）重力沉降速度是定值，而离心沉降速度不是 定值。
1）球形颗粒
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V d3
6
S d 2
a 6 d
d：颗粒的直径； V：球形颗粒的体积； S：球形颗粒的表面积； a：比表面积。
6
2）非球形颗粒
（1）体积当量直径
de
3
6V p
（2）形状系数 s＝ S / Sp
s：形状系数或球形度；
Sp：颗粒的表面积；
S：与该颗粒体积相等的圆球的表面积。
粒级效率曲线：
粒级效率p与颗粒直径di的对应关系。
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同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，该曲线相同。
3/8/2021
42
总效率和粒级效率之间的关系：
n
0 xi pi i 1
3）压强降
p ui2
2
500 ~ 2000Pa
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4.旋风分离器的结构型式与选用
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如果颗粒与流体的相对运动属于滞流时：
24
Ret
ur
d 2 s uT2
18 R
同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降
速度之比为：
ur ut
uT2 gR
Kc
Kc：离心分离因素
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2.旋风分离器的操作原理
外旋流 内旋流（气芯） 可除去直径在5μm以下的尘粒。
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3.4.6 过滤设备
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3.4.5 过滤常数的测定
1.恒压下的K、qe、e 的测定
q qe 2 K e
2q qe dq Kd
d
dq
2 K
q
2 K
qe
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q
2 K
q
2 K
qe
、q K、qe
qe2 Ke
e
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2.压速指数的测定
K 2kp1s ln K ln( 2k) (1 s) ln p K、p k、s
第三章 非均相物系的分离
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要求：
1.掌握重力沉降的原理及设备的工艺计算； 2.掌握离心沉降的原理及设备的性能； 3.理解过滤操作的基本原理、基本方程式； 4.掌握恒压过滤基本方程式及应用； 5.掌握过滤常数的测定； 6.掌握过滤设备的工作原理及计算。
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重点：
1.恒压过滤基本方程式及应用； 2.过滤常数的测定； 3.板框过滤机的工作原理及计算。
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ur
d 2 sui2 18Rm
t
B ur
18Rm B d 2 sui2
t
18Rm B
d
2 c
s
u
2 i
2Rm Ne
ui
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2Rm Ne
ui
37
dC
9B Ne sui
标准旋风分离器：
B D 4
ui
VS hB
VS DD
8VS D2
24
dC
9B Ne sui
Ad
3
5a2 1 2
pc
L
pc
rL
pc
R
r
5a
2
1
3
2
R rL
L：比阻 r：滤饼的比阻 R：滤饼的阻力
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4.过滤介质的阻力
u dV pm
Ad Rm
Rm rLe
Rm：过滤介质阻力； Le:过滤介质的当量滤饼厚度。
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u dV pc pm
Ad R Rm
l：降尘室的长度； H：降尘室的高度； b：降尘室的宽度； u：气体在降尘室的水平速度； VS：降尘室的生产能力；
t：降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间； ：气体通过降尘室的时间。
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t
H ut
l
u
当t 时，颗粒被分离。