南京工业大学化工原理绪论PPT

∑mi = ∑mo
∑Vi = ∑Vo
例1
以水为衡算基准 F(1-x0)= W1 + G(1-x1) F(1G(1-
以1秒钟为基准
以NaOH为衡算基准 NaOH为衡算基准
Fx0=Ex2 E=1.447kg/s
W2 G=? E=？ ？ 蒸发器2 蒸发器2 x1=0.146
W1 =1.456kg/s
W1 F=4.43Kg/s 蒸发器1 蒸发器1 X0=0.098 x2=0.30
0.3.3 单位换算
1普通物理量的单位换算 1ft = 0.3048 m 5 ft = m
0.3048m 换 因 ＝ 算 子 1ft
0.3048m 5 ft = 5 ft × =1.524m 1ft
2 公式换算
*理论公式（物理量方程）——是根据物理 理论公式（物理量方程） 理论公式 是根据物理 规律建立的公式 **经验公式（数字公式）——根据实验数据 经验公式（ 经验公式 数字公式） 根据实验数据 整理得来的公式， 整理得来的公式，它反映了各有关物理量 的数字之间的关系。 的数字之间的关系。公式中每个符号不代 表完整的物理量， 表完整的物理量，只代表物理量中的数字 部分， 部分，而这些数字都是与特定的单位相对 应的，因此使用经验公式时， 应的，因此使用经验公式时，各物理量必 须采用指定的单位。 须采用指定的单位。
2说明 说明 无化学反应 ：总物料或其中某一组分 有化学反应： 有化学反应： 其中某一元素 3 衡算方法 选定衡算范围 确定衡算对象 确定衡算基准 间歇操作－ 间歇操作－一定批量的物料 连续操作－ 连续操作－以时间为基准
4 物料衡算的特例
定态：各个物理量不随时间的改变而改 变的过程。 非定态：各个物理量随着时间的改变 而改变的过程。 定态过程 恒密度流体
化工产品
2 化工生产过程
化学反 应过程
辅助部分 －－前后 －－前后 处理
3
单元操作
定义:不进行化学反应的物理过程， 定义:不进行化学反应的物理过程， 包括原料 预处理过程和反应产物后处理过程。 预处理过程和反应产物后处理过程。
传递基 础 流体流 动 (动量 传递) 传递) 单元操作 名称 流体输送 沉降 过滤 搅拌 流态化 目 的
⑶、讨论物质透过相界面迁移过程的基本规律， 讨论物质透过相界面迁移过程的基本规律， 以及受这些基本规律支配的单元操作， 以及受这些基本规律支配的单元操作，如气体 的吸收、精馏、干燥等。 的吸收、精馏、干燥等。
2研究方法
实验研究法（因次分析） 实验研究法（因次分析）Baidu Nhomakorabea经验法） （经验法） 模型法（半经验半理论） 模型法（半经验半理论）
0.3.2 常见单位制
过去多种单位制并存， 过去多种单位制并存，源于学科之间的差别及地 区间的差别。 区间的差别。
1960年10月十一届国际计量大会确定了国际通 年 月十一届国际计量大会确定了国际通 用的国际单位制，简称SI制 用的国际单位制，简称 制。 SI制：七个基本单位：长度 ，时间 ，质量 ， 制 七个基本单位：长度m，时间s，质量kg， 热力学温度（ 温度） ，电流单位A， 热力学温度（Kelvin温度）K，电流单位 ， 温度 光强度单位cd（坎德拉），物质量mol ），物质量 光强度单位 （坎德拉），物质量 二个辅助单位：平面角弧度rad，立体角球面度 二个辅助单位：平面角弧度 ， Sr SI制具有通用性和一贯性。 制具有通用性和一贯性。 制具有通用性和一贯性
以一定流量将流体从一处送到另一处。 以一定流量将流体从一处送到另一处。 从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、 从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、 液滴或气泡。 液滴或气泡。 从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。 从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。 使物料混和均匀或使过程加速。 使物料混和均匀或使过程加速。 用流体使固体颗粒悬浮并使其具有流体 状态的特性。 状态的特性。
例2： 经验公式的换算 ：
α＝ .37G 0
G--lb/ (ft2•h) --lb/
2
0.37
α--Btu/(ft2•h •ºF) --Btu/(ft •ºF)
J/ (m2•s •ºC) •ºC) Kg/ (m2•s)
2 2
1lb/( ft • h) =1×0.4536kg /(0.3048 m • 3600s) =1.356×10−3 kg /(m2 • s)
是工业革命的助手、发展农业的支持、 是工业革命的助手、发展农业的支持、战胜 疾病的武器及改善生活的手段， 疾病的武器及改善生活的手段，与衣食住行 息息相关。 息息相关。 化工为机械、纺织、建筑、肥皂工业提供酸、 化工为机械、纺织、建筑、肥皂工业提供酸、 碱； 20世纪，合成氨、尿素的合成为农业提供支 世纪， 世纪 合成氨、 持； 如抗细菌感染药－－磺胺类药的问世； 如抗细菌感染药－－磺胺类药的问世； －－磺胺类药的问世 化工与能源、 化工与能源、化工与国防等
1.356×10−3 kg /(m2 • s) 1lb/( ft2 • h)
1Btu /( ft • h • °F) 2 0 ＝ .37G' J /(m • s • °C)× 5.678J /(mt 2 • s • °c)
2
0.37 1lb/( ft2 • h) 2 α' = 24.18(G') α kg /(m • s)× ‘ 1.356×10−3 kg /(m2 • s) J/(m2•s •ºC ) J/(m •ºC
使物料升温、降温或改变相态。 使物料升温、降温或改变相态。 使溶液中的溶剂受热汽化而与不挥发的溶 质分离，达到溶液浓缩。 质分离，达到溶液浓缩。 用液体吸收剂分离气体混合物。 吸收 用液体吸收剂分离气体混合物。 质量传 递 蒸馏 利用均相液体混合物中各组分挥发度不同 使液体混合物分离。 使液体混合物分离。 用液体萃取剂分离均相液体混合物。 萃取 用液体萃取剂分离均相液体混合物。 浸取 用液体浸渍固体物料， 用液体浸渍固体物料，将其中的可溶组分 分离出来。 分离出来。 用固体吸附剂分离气体或液体混合物。 吸附 用固体吸附剂分离气体或液体混合物。 离子交换 用离子交换剂从溶液中提取或除去某些离 膜分离 子。 用固体膜或液体膜分离气体、 用固体膜或液体膜分离气体、液体混合物 。 加热固体使其所含液体汽化而除去。 干燥 加热固体使其所含液体汽化而除去。 热、质 传递 增(减)湿 调节气体中的水汽含量。 减 湿 调节气体中的水汽含量。 使溶液中的溶质变成晶体析出。 结晶 使溶液中的溶质变成晶体析出。 热量传 递
0.1 化工原理课程介绍 0.1.1 化学工程简介 0.1.2 基本概念 0.1.3 化工原理简介
0.1.1 化学工程
1) 化学工程的角色 无机化学 有机化学 物理化学 应用化学 化学家 化工专家 科学试验 ----------- 化工生产 硫酸生产 石油化工 制药业 高分子 食品业 纺织业
2）化工在国民经济中的地位 ）
化工原理
Principles of Chemical Engineering
绪论
0.1 化工原理课程介绍 0.2 物料衡算 0.3 单位换算
化工原理是化工及与化工相关专业的一门 工程技术基础课程，它以数学、物理、 工程技术基础课程，它以数学、物理、物 理化学为基础， 理化学为基础，研究化工生产中共同的基 本工程规律的学科。 本工程规律的学科。
以NaOH为衡算基准 NaOH为衡算基准 Fx0=Gx1 G=2.974kg/s
0.3 单位换算
0.3.1 单位与单位制 物理量=数字 数字× ⑴ 物理量 数字×单位 物理量的运算应为数字连同单位一并纳入运算 基本单位：基本物理量的单位，例长度m， ⑵ 基本单位：基本物理量的单位，例长度 ，质 量㎏等 导出单位：由基本单位派生出的单位， ⑶ 导出单位：由基本单位派生出的单位，即由基 本单位相乘除得到的单位，如速度单位m/s，加 本单位相乘除得到的单位，如速度单位 ， 速度单位m/s2等等。 等等。 速度单位 ⑷ 单位制 单位制：基本单位+导出单位的总和 单位制：基本单位 导出单位的总和
2
1 1Btu /( ft • h • °F) =1.055×10 J /(0.3048 m • 3600s °C) 1.8 = 5.678J /(m2 • s • °C)
3 2 2
换算因子
1lb/( ft2 • h) 1.356×10−3 kg /(m2 • s) 1Btu /( ft2 • h • °F) 5.678J /(m2 • s • °C) 2 5.678J /(m • s • °C) 2 1Btu /( ft • h • °F)
0.37
设 α’－－kg/(m2•s ) －－kg/(m
G’------J/(m G’------J/(m2•s •ºC ) •ºC
总结
化工原理讲述了化工过程中具有共性的物理 过程，即单元操作，本教材以动量、热量、 过程，即单元操作，本教材以动量、热量、质 量传递为线索，同时注重过程计算及设备设计； 量传递为线索，同时注重过程计算及设备设计； 物料衡算：主要掌握定态过程的衡算； 物料衡算：主要掌握定态过程的衡算；注意衡 算范围及衡算对象； 算范围及衡算对象； 单位换算：了解常见的几种单位制， 单位换算：了解常见的几种单位制，并熟练地 进行物理量及公式的单位换算； 进行物理量及公式的单位换算；
换热 蒸发
1 地位
0.1.3 化工原理简介
1） 与日常生活息息相关 2） 与化工及化工相关工业紧密相连 3） 对实际工作帮助大 3个VIP 个 Very important problem Very important position Very important person
2 课程内容和研究方法
0.2 物料衡算
1 定义：据质量守恒定律，即在任何一个化工生 定义：据质量守恒定律， 产过程中凡向该过程输入的物料质量等于从该过 程输出的物料质量与积累在该过程中的物料质量 之和， 之和，
输入物料质量的总和（ ）＝ ）＝输出物料质量总和 输入物料质量的总和（kg）＝输出物料质量总和 ）＋积累在该过程的物料质量 （kg）＋积累在该过程的物料质量（kg） ）＋积累在该过程的物料质量（ ）
1 ）性质： 性质： 化工原理是化工类、轻工、 化工原理是化工类、轻工、医药类专业学 生的技术基础课，是一门应用性学科。 生的技术基础课，是一门应用性学科。 2） 内容： ） 内容： ⑴、讨论流体流动和其接触的固体发生相 对运动时的基本规律， 对运动时的基本规律，以及主要受这些 基本规律支配的单元操作， 基本规律支配的单元操作，如流体输送 等。 讨论传热的基本规律， ⑵、讨论传热的基本规律，以及受这些基 本规律支配的单元操作， 加热、 本规律支配的单元操作，如：加热、冷 却、蒸发等。 蒸发等。
3）化学工程的发展历程 ）
化学工艺学阶段 19世纪末 世纪末 20世纪初（1915year) 世纪初（ 单元操作阶段 世纪初 20世纪 年代 世纪50年代 传递学阶段 世纪 50年代中期 年代中期 三传一反阶段
0.1.2 基本概念
1、化学工业 、 指将原料进行化学加工以得到有用的产品的工业 石油、 石油、煤、天然气 基础化工原料： 基础化工原料： 矿石、 矿石、水、空气 化工中间原料: 化工中间原料 苯、甲苯等