化工单元操作及设备

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单元操作有下列特点： (1)它们都是物理性操作，即只改变物料状态或其物理性质； (2)它们都是化工过程中共有的操作，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； (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。 三、化工单元操作中基本概念 1、物料衡算：依据——质量守恒定律 ∑ G输入－∑ G输出＝∑ G累积 输入量-输出量 输出量=累积量 输入量 输出量 累积量 ∑ G输入 = ∑ G输出 稳定过程：输入量=输出量 进行物料衡算的步骤： （1） 画出流程示意图，物料的流向用箭头表示； （2） 圈出衡算的范围(或称系统)； （3） 确定衡算对象及衡算基准； （4） 写出物料衡算方程进行求解。
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(4)SI制（国际单位制） 基本单位：长度——米（m） ，质量——千克（kg） 时间——秒（s） ，温度——开尔文（K） 物质的量——摩尔（kmol） 重要导出单位： F = ma kg m s 2 N 力—— ； 压强——P=F/面积 ； kg m 1 s 2 N m 2 Pa 能量、功、热——F×距离 kg m 2 s 2 N m J ； 功率——功/时间 kg m 2 s 3 J s 1 W ； 比热——热/质量温度 m 2 s 2 K 1 J kg 1 K 1； 单位换算举例 【例0-1】 已知1 atm = 1.033 kgf cm 2 ,试将此压强换算为SI单位。 解：1公斤（力）等于1千克质量的物体所受到的重力。 2 即1公斤（力）= 1kg × 9.81 m s = 9.81 N ∴ 1 atm = 1.033 × 9.81 N (10 2 m) 2 = 1.013 × 10 5 N m 2
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2、能量衡算：依据——能量守恒定律 ∑ Q输入－∑ Q输出＝∑ Q累积 输入能量-输出能量 输出能量=累积能量 输入能量 输出能量 累积能量 ∑ Q输入 = ∑ Q输出 定态过程： 输入能量=输出能量 3、平衡关系 要确立过程能否进行、进行方向、及最终可能状态，必 须借助于平衡关系。 推动力 传递速率 = 4、传递速率 阻力 它决定了设备的大小及成本。 5、经济核算 四、单位制换算 (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 ，米-公斤（力）-秒
化工单元操作 及设备
山东教育学院化学化工系 姚发业
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绪 论
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绪
无机化学 科 分析化学 有机化学 物理化学 实 生 化学 验 分 化 学 专 家 家 化学 学 化
论
一、化工单元操作及设备在化工领域的地位
化工
理
工
工 化工
工
有 分 工 、化工 学、 工 化 工 、 产
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二、工生产过程与单元操作 1、化工生产过程——用化工手段将原料进行加工处理，使其 在物理性能上或在化学性质上发生变化，成为人们所需的 产品。 化工生产过程核心显然应该是化学反应及其设备（反应器） 化工原理——研究前处理和后处理所涉及的物理加工过程 的规律和设备。 2、单元操作（unit operation）——化工生产中，具有共同 （ ） 物理操作原理和设备的过程。 单元操作按其理论基础可分为下列三类： 流体流动过程（动量传递过程）：包括流体的输送、搅拌、 沉降、过滤等。 传热过程（热量传递过程）：包括热交换、蒸发等。 传质过程（质量传递过程）：包括蒸馏和精馏、吸收、萃 取、 干燥、结晶、膜分离等