化工原理--夏清版配套课件 (01-02学时)
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化工原理-教学ppt课件
A
任取
1.2.1.1 受力分析
水平方向： 相互抵消
垂直方向：
上端面的总压力:
P0
P1=p1A 下端面的总压力:
P2=p2A 重力： G=Vg = g (Z1-Z2)A
P1
Z1
G
Z2 P2
∵液柱静止
∴P1+G -P2 = 0
p1A+ g (Z1-Z2)A -p2A = 0
p1 + g (Z1-Z2) -p2 = 0
移项： p2 = p1 + g (Z1-Z2)
（1）
若液柱的上端面取在容器的液面，P0, 液柱高 h , 则：
p2 = p0 + gh 将式（1）移项：
p2 + g Z2 = p1 + g Z1 （2） 式（2）/ ：
p1
gz1
p2
gz2 .......... ....( 3)
2
=1.013 ×105 N/m2
0-5物料衡算★
—— 质量守恒原理的具 体应用
（1）确定控制体
——即进行衡算的空 间范围
（2）确定衡算基准 ——1s 或 1h
（3）列出衡算式
mi -mo=ma 对于连续生产：
mi -mo=0
0-6能量衡算★
机械能、热量、电能、化学能等统称为能量。 依据--------能量守恒定律。 重点——热量衡算
解： 1 kgf =9.81 N
1m = 100cm ∴1atm= 1.033kgf/cm2
kgf 1.033
cm2
9.81N 1kgf
100cm 1m
任取
1.2.1.1 受力分析
水平方向： 相互抵消
垂直方向：
上端面的总压力:
P0
P1=p1A 下端面的总压力:
P2=p2A 重力： G=Vg = g (Z1-Z2)A
P1
Z1
G
Z2 P2
∵液柱静止
∴P1+G -P2 = 0
p1A+ g (Z1-Z2)A -p2A = 0
p1 + g (Z1-Z2) -p2 = 0
移项： p2 = p1 + g (Z1-Z2)
（1）
若液柱的上端面取在容器的液面，P0, 液柱高 h , 则：
p2 = p0 + gh 将式（1）移项：
p2 + g Z2 = p1 + g Z1 （2） 式（2）/ ：
p1
gz1
p2
gz2 .......... ....( 3)
2
=1.013 ×105 N/m2
0-5物料衡算★
—— 质量守恒原理的具 体应用
（1）确定控制体
——即进行衡算的空 间范围
（2）确定衡算基准 ——1s 或 1h
（3）列出衡算式
mi -mo=ma 对于连续生产：
mi -mo=0
0-6能量衡算★
机械能、热量、电能、化学能等统称为能量。 依据--------能量守恒定律。 重点——热量衡算
解： 1 kgf =9.81 N
1m = 100cm ∴1atm= 1.033kgf/cm2
kgf 1.033
cm2
9.81N 1kgf
100cm 1m
化工原理_上下册_修订版_(夏清__陈常贵_着)_天津大学出版社 绪论.ppt(改)
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 7/13
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
13/13
几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
返回
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
9/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
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绪论
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单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
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几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
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绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
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单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
化工原理教学绪论课件PPT
解：
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
化工原理完整教材课件
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_上下册_修订版_(夏清__陈常贵_着)_天津大学出版社第一章流体流动1
计算及影响因素（粗糙度的概念、摩擦系数、因次分析法）；
管路计算的方法；流量、流速的测量方法（测速管、孔板流量 计、文丘里流量计、转子流量计的结构和原理）。
化工原理
2/150
流体流动
四 川 §1-0 概述 理 1、流体 工 学 液体和气体。特征：1）具有流动性；2）没 院 有固定的形状；3）在外力作用下其内部易发生相 材 对运动。 化 2、连续性假设 系 把流体视为由无数个流体微团（或流体质点）所 化 学 组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这 工 就是连续介质模型。流体微团（或流体质点）：宏 观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有 程 维度的点；同时微观上足够大，它里面包含着许许 教 多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学 研 性质。 室
6/150
流体流动
四 川 理 工 学 院 材 化 系
§1-1-1 流体的密度
➢混合气体的密度：
P ( yi M i )
i 1 n
m yi i
i 1
n
RT
化 ➢液体的密度： 学 工 只与温度有关，而与压力无关。 程 教 研 室
化工原理
7/150
流体流动
四 川 §1-1-1 流体的密度 理 工 ➢混合液体的密度： 学 若混合前后液体体积不变，取1Kg混合液体 院 材 则： 化 n x 1 wj 系 化 学 工 程 教 研 室
化工原理
22/150
流体流动
四 川 理 工 学 院 材 化 系 化 学 工 程 教 研 室
§1-2-1流量与流速
质量流速(G)：单位时间内流过单位截面积的流体质量， kg/m2.s。
Ws 质量流速 G G A 2 ( 质量通量），单位： kg / m s ur dA Vs 流速平均流速u u A A A （体积流速），单位： m/s G u 点流速ur Ws GA uA 单位：m / s
Get清风《化工原理》全套教学课件
2-2
1-1
Ws1
Ws2
如上图所示：
根据质量守恒定律，有：
Ws1=Ws2
而 Ws1=u1·A1·ρ1
Ws2=u2·A2·ρ2
A1=d12·π/4
A2=d22·π/4
代入有： u1/u2= d22/ d12与柏努利方程 流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。 1、定态流动时的总能量衡算 A、内能 物质内部能量的总和，用U表示。单位是:kJ/kg B、位能 物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。m.g.z(kJ/kg) C、动能 物体因运动而具有的能量。m·u2/2 D、静压能 流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。p·Vs〔kJ/kg〕 E、热 流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热那么为为正，被冷却那么为负。 用Q来表示。〔kJ/kg〕 F、功 流体流动获得机械能为正〔用We来表示〕；流体损失机械能为负(用Hf表示)。
∑Q1=∑Q0+QL
∑Q1——随物料进入衡算范围的总热量〔KJ或KW〕;
∑Q0——随物料流出衡算范围的总热量〔KJ或KW〕;
QL——向衡算范围以外损失的总热量〔KJ或KW〕。
3、平衡关系 物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其开展，结 果必然到达一定的平衡状态。 在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。 在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。 平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们 推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工 艺尺寸设计的理论依据。 4、过程速率 物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以 什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。 一般我们用过程速率来表示：
化工原理第1章课件PPT
贾绍义 《化工原理》（下册）授课课件 在本课件制作过程中，得到天津大学化工学院化工系的有关教师的 指导和帮助，在此致以诚挚的感谢！由于制作者水平所限， 本课件不妥之处甚至错误在所难免，恳请用户批评指正。 制作者 2008年12月
1
学时安排
总学时48
绪论 第1章 流体流动 第2章 流体输送机械
1学时 13学时 8学时
m pM V RT
T0 pM 22.4Tp0
24
流体的密度
(2)混合物的密度 液体混合物，混合前后体积不变
1
组分的 质量分 数 组分的体 积分数
m
x wA
A
x wB
B
...
x wn
n
气体混合物，混合前后质量不变
m A x VA B xVB ... n x Vn
29
一、牛顿黏性定律
牛顿型流体(Newtonian fluid)
遵循牛顿黏性定律的流体为牛顿型流体。
所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿 型流体，如水、空气等。
30
一、牛顿黏性定律
非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)
凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型 流体(non-Newtonian fluid)。
13
三、课程的学习要求
①单元操作设备的选择能力。 ②工程设计能力。
③操作和调节生产过程的能力。
④过程开发或科学研究能力。
14
绪 论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 0.2 单位制和单位换算
15
一、 物理量的单位
1.基本单位和导出单位 基本单位：质量、长度、时间和温度。 导出单位：速度、密度、加速度。 2.绝对单位制和重力单位制 绝对单位制：长度、质量、时间。 重力单位制：长度、时间和力。
化工原理01ppt
（2）稳定过程： 过程积累的物料量为零。 进入系统的物料量=离开系统的物料量
二、化工原理处理问题的方法
依据——质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质
量与系统中积累的物料质量之和。
GI G0 GA
——物料衡算的通式
二、化工原理处理问题的方法
衡算的系统
整个生产过程 某一设备
衡算的对象
（3）《化工原理》的主要内容涉及化工单元操作的 基本原理及其相关的基础。
它来自化工实践，又面向化工实践，是化工技 术工作者的看家本领所在。可以说，“化工原理” 四个字恰如其分地表达了这门课程的性质及重要性
本课程是科学与技术的融合，它强调工程观 点、定理运算、实验技能及设计能力的培养，强 调理论联系实际。在学习过程中要注意以下几个 方面能力的培养：
设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的 设计计算以及对性能不十分掌握的过程和设备通 过必要的试验，测取设计数据，做逐级放大。
操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现 的各种不正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措 施。
一、化工原理课程简介
4、化工原理课在诸门课程中的位置
《化工原理》是化工类及其相关（近）专业的 一门重要的技术基础课，在培养化学工程及其相关 （近）专业学生综合素质的过程中更有其特殊的地 位和作用。 （1）在教学计划中，这门课程是承前启后，由理及工
②因次分析法 ——直管湍流阻力
化工过程往往十分复杂，涉及的影响因素很 多，各种因素的影响有时不能用迄今已掌握的物 理、化学和数学等基本原理定量地分析和预测， 而必须通过实验来解决，即所谓的实验研究法。
它一般以因次分析法为指导，依靠实验建立 过程参数之间的相互关系，并且通常是把各种参 数的影响表示成为由若干个有关参数组成的具有 一定物理意义的无因次数群（也叫准数）的影响。
二、化工原理处理问题的方法
依据——质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质
量与系统中积累的物料质量之和。
GI G0 GA
——物料衡算的通式
二、化工原理处理问题的方法
衡算的系统
整个生产过程 某一设备
衡算的对象
（3）《化工原理》的主要内容涉及化工单元操作的 基本原理及其相关的基础。
它来自化工实践，又面向化工实践，是化工技 术工作者的看家本领所在。可以说，“化工原理” 四个字恰如其分地表达了这门课程的性质及重要性
本课程是科学与技术的融合，它强调工程观 点、定理运算、实验技能及设计能力的培养，强 调理论联系实际。在学习过程中要注意以下几个 方面能力的培养：
设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的 设计计算以及对性能不十分掌握的过程和设备通 过必要的试验，测取设计数据，做逐级放大。
操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现 的各种不正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措 施。
一、化工原理课程简介
4、化工原理课在诸门课程中的位置
《化工原理》是化工类及其相关（近）专业的 一门重要的技术基础课，在培养化学工程及其相关 （近）专业学生综合素质的过程中更有其特殊的地 位和作用。 （1）在教学计划中，这门课程是承前启后，由理及工
②因次分析法 ——直管湍流阻力
化工过程往往十分复杂，涉及的影响因素很 多，各种因素的影响有时不能用迄今已掌握的物 理、化学和数学等基本原理定量地分析和预测， 而必须通过实验来解决，即所谓的实验研究法。
它一般以因次分析法为指导，依靠实验建立 过程参数之间的相互关系，并且通常是把各种参 数的影响表示成为由若干个有关参数组成的具有 一定物理意义的无因次数群（也叫准数）的影响。
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--夏清版配套课件(15-16学时)
10
第2章
2.1 概述
2.2
吸
收
气体吸收的相平衡关系
2.2.1 气体在液体中的溶解度
11
一、溶解度曲线
在一定温度和压力下，令 某气体混合物（A＋B）与液体 S 接触。 达平衡状态时 液相组成 xA 气相平衡分压
pA
气体（A＋B）
A 溶解 A 逸出
液体 S
气体在液体 中的溶解度
平衡方程 pA f ( xA ) pA — xA曲线 溶解度曲线
气相中溶质的摩尔数
液相中溶质的摩尔数
21
一、亨利定律的表达式
由以上定义
Xi xi 1 X i
Yi yi 1 Yi
得
Xi m 1 X i 1 Yi
Yi
整理得
Yi
mX i 1 mX i
对于低浓度吸收
简化得
Yi mX i
22
一、亨利定律的表达式
亨利定律表达式可改写为以下形式：
气体吸收的应用场合 ①净化或精制气体 示例：合成氨工艺中合成气中的净化脱碳。 ②制取某种气体的液态产品 示例：用水吸收氯化氢气体制取盐酸。 ③回收混合气体中所需的组分 示例：用洗油处理焦炉煤气以回收苯族烃。 ④工业废气的治理 示例：废气中含有SO2、H2S等有害气的脱除。
8
第2章
吸
收
2.1 概述 2.1.1 吸收的原理与流程 2.1.2 吸收的分类与应用 2.1.3 吸收剂的选择
H小
19
一、亨利定律的表达式
3. y － x关系 若溶质在气、液相中组成分别以摩尔分数y、x 表示 ，亨利定律形式为 式中：m ——相平衡常数。 溶解度 注意 ① 易溶气体； ② 难溶气体。
第2章
2.1 概述
2.2
吸
收
气体吸收的相平衡关系
2.2.1 气体在液体中的溶解度
11
一、溶解度曲线
在一定温度和压力下，令 某气体混合物（A＋B）与液体 S 接触。 达平衡状态时 液相组成 xA 气相平衡分压
pA
气体（A＋B）
A 溶解 A 逸出
液体 S
气体在液体 中的溶解度
平衡方程 pA f ( xA ) pA — xA曲线 溶解度曲线
气相中溶质的摩尔数
液相中溶质的摩尔数
21
一、亨利定律的表达式
由以上定义
Xi xi 1 X i
Yi yi 1 Yi
得
Xi m 1 X i 1 Yi
Yi
整理得
Yi
mX i 1 mX i
对于低浓度吸收
简化得
Yi mX i
22
一、亨利定律的表达式
亨利定律表达式可改写为以下形式：
气体吸收的应用场合 ①净化或精制气体 示例：合成氨工艺中合成气中的净化脱碳。 ②制取某种气体的液态产品 示例：用水吸收氯化氢气体制取盐酸。 ③回收混合气体中所需的组分 示例：用洗油处理焦炉煤气以回收苯族烃。 ④工业废气的治理 示例：废气中含有SO2、H2S等有害气的脱除。
8
第2章
吸
收
2.1 概述 2.1.1 吸收的原理与流程 2.1.2 吸收的分类与应用 2.1.3 吸收剂的选择
H小
19
一、亨利定律的表达式
3. y － x关系 若溶质在气、液相中组成分别以摩尔分数y、x 表示 ，亨利定律形式为 式中：m ——相平衡常数。 溶解度 注意 ① 易溶气体； ② 难溶气体。
[高等教育]化工原理完整课件
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g
u2 0 2g
上式简化为
He KHf
而 Hf (ld lec0)(Q d2)2(21g)
4
令 (ld lec0)21 g4 dB
He KBQ2
——管路的特性 方程 在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流
量Q的平方而变
2）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管
离心泵的气蚀余量 h 值也是由生产泵的工厂通过实验测定的
•△h随Q增大而增大
图
•计算允许安装高度时应取高流量下的△h值。
泵性能表上所列的△h值也 是按输送20℃的清水测定 的，当输送其它液体时应 乘以校正系数予以校正， 但因一般校正系数小于1， 故把它作为外加的安全系 数，不再校正。
4、离心泵的实际安装高度
离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的 状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。 一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
四、离心泵性能的改变
1、液体性质的影响
1）液体密度的影响
离心泵的流量 Q T2r2b2c2sin 与液体密度无关。 离心泵的压头 H u2c2co2/sg与液体的密度无关
起到密封作用。
三．离心泵的主要性能参数与特性曲线
1、离心泵的性能参数
1）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，
一般用Q表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力 。 2）离心泵的压头
泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示， 单位为m。又称为泵的扬程。
离心泵的压头取决于： ▪ 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） ▪ 转速 n ▪ 流量 Q，
第 二章 流体输送机械
第一节 液体输送机械
u2 0 2g
上式简化为
He KHf
而 Hf (ld lec0)(Q d2)2(21g)
4
令 (ld lec0)21 g4 dB
He KBQ2
——管路的特性 方程 在特定管路中输送液体时，管路所需的压头随所输送液体流
量Q的平方而变
2）离心泵的工作点 离心泵的特性曲线与管
离心泵的气蚀余量 h 值也是由生产泵的工厂通过实验测定的
•△h随Q增大而增大
图
•计算允许安装高度时应取高流量下的△h值。
泵性能表上所列的△h值也 是按输送20℃的清水测定 的，当输送其它液体时应 乘以校正系数予以校正， 但因一般校正系数小于1， 故把它作为外加的安全系 数，不再校正。
4、离心泵的实际安装高度
离心泵的铭牌上标明的就是指该泵在运行时最高效率点的 状态参数。
注意：在选用离心泵时，应使离心泵在该点附近工作。 一般要求操作时的效率应不低于最高效率的92%。
四、离心泵性能的改变
1、液体性质的影响
1）液体密度的影响
离心泵的流量 Q T2r2b2c2sin 与液体密度无关。 离心泵的压头 H u2c2co2/sg与液体的密度无关
起到密封作用。
三．离心泵的主要性能参数与特性曲线
1、离心泵的性能参数
1）离心泵的流量 指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，
一般用Q表示，单位为m3/h。又称为泵的送液能力 。 2）离心泵的压头
泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示， 单位为m。又称为泵的扬程。
离心泵的压头取决于： ▪ 泵的结构（叶轮的直径、叶片的弯曲情况等） ▪ 转速 n ▪ 流量 Q，
第 二章 流体输送机械
第一节 液体输送机械
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虚 拟 课 程
演 示 实 验
图 片 汇 总
动 画 汇 总
作 业 汇 总
思 考 题 汇 总
讨 论 与 答 疑
网 上 自 测
教 师 主 页
附 件 下 载
6
绪 论
1. 分离过程在化工中的应用
υA p
o A
υB p
38
o B
二、气液平衡关系式
(2)相对挥发度 相对挥发度
相对挥发 度
υA pA / xA α υB pB / xB
对于理想物系，有
p α p
39
o A o B
二、气液平衡关系式
(3)以相对挥发度表示的气液平衡方程 由道尔顿分压定律，有
pyA / xA yA xB α pyB / xB yB xA
3
参 考 教 材
[1]贾绍义,柴诚敬.化工传质与分离过程. 第2版.北京:化学工业出版社,2007. [2]柴诚敬.化工原理（下册）.北京:高等 教育出版社,2005. [3]W. L. McCabe, J. C. Smith.Unit Operations of Chemical Engineering, 6th ed. New York: McGraw- Hill,Inc., 2001.
吸收
萃取
干燥 结晶
17
第1章 蒸 馏
学习目的 与要求 通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气液 平衡关系、平衡蒸馏与简单蒸馏、精馏的原理与流
程和两组分连续精馏的基本计算方法；了解间歇精
馏与特殊精馏过程。
18
第1章 蒸 馏
1.1 概述
1.1.1 蒸馏的原理与应用
19
一、蒸馏过程的原理
蒸馏 分离物系： 液体混合物 形成两相体系的方法：部分汽化和冷凝 （液相＋气相） 传质原理：各组分挥发度不同 示例： 丙酮与水的分离
13
三、传质单元操作的主要类型
萃取 分离物系： 液体混合物
形成两相体系的方法： 引入另一液相（萃取剂） （液相R＋液相E）
传质原理：各组分在萃取剂中溶解度不同
示例：用三氯乙烷萃取分离丙酮水溶液
14
三、传质单元操作的主要类型
结晶 分离物系：液体混合物
形成两相体系的方法： 溶液冷却过饱和产生晶体
（液相＋固相） 传质原理：各组分的凝固点不同 示例：对苯甲酚、邻苯甲酚、间苯甲酚分离
o pA pA xA
拉乌尔定律
pB p x p (1 xA )
o B B o B
34
二、气液平衡关系式
溶液上方的总压 p 等于各组分的分压之和
p pA pB
o o p pA xA pB (1 xA )
气液平衡时液 相组成与平衡 温度间的关系
整理，得
p p xA o pA p
27
二、蒸馏过程的分类
按蒸馏操作方式分类
简单蒸馏 平衡蒸馏 精 馏 √ 特殊精馏
按物系中组分数目分类
蒸馏 两组分蒸馏 √ 多组分蒸馏
蒸馏
按操作压力分类 蒸馏
按蒸馏操作流程分类 间歇蒸馏 蒸馏 连续蒸馏
常压蒸馏 √ 加压蒸馏 减压蒸馏 两组分溶液的气液平衡 1.2.1 两组分理想物系的气液平衡
23
二、蒸馏过程的应用
己内酰 胺生产 装置
24
二、蒸馏过程的应用
丙烯腈 生产装 置
25
第1章 蒸 馏
1.1 概述 1.1.1 蒸馏的原理与应用 1.1.2 蒸馏的特点与分类
26
一、蒸馏分离的特点
蒸馏分离具有以下特点：
①通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。 ②适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。 ③蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。 ④蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。
20
二、蒸馏过程的应用
1.液体混合物分离 混合芳烃蒸馏可得到苯、甲苯及二甲苯等。 2.气体混合物分离 3.固体混合物分离
加压液 化
空气液化蒸馏可得到纯态的液氧和液氮等。 固体脂肪酸加热融化后用蒸馏方法分离。
加热熔 化
21
二、蒸馏过程的应用
炼油 生 产装 置
22
二、蒸馏过程的应用
乙烯 生 产装 置
2. 气—液相组成图
气—液相组成图直观地表达了在一定压力下， 处于平衡状态的气液两相组成的关系，在蒸馏计
算中应用最为普遍。
x –y图
32
x1与y1互成平衡
平衡线
y1
D
对角线
yx
平衡线与对角 线之间的距离 越大
x1
苯－甲苯混合液的 x –y图
33
分离越容易
二、气液平衡关系式
1.拉乌尔定律 当理想溶液气液两相呈平衡时，溶液上方组分 的分压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。
15
三、传质单元操作的主要类型
干燥 分离物系： 固体中的湿分 形成两相体系的方法：引入一气相（干燥介质） （固相＋气相）
传质原理：气、固相中所含湿分不同
示例：湿尿素干燥成尿素产品
16
四、传质分离方法的分类
蒸馏
气液传质过程 平衡分 离过程 分离过程 速率分 离过程 膜分离 场分离 液液传质过程 气固传质过程 液固传质过程
二、气液平衡关系式
将
o pA yA xA p
代入泡点方程，得
p p p yA o p pA p
o A
o B o B
露点方程
气液平衡时气 相组成与平衡 温度间的关系
37
二、气液平衡关系式
3.以相对挥发度表示的气液平衡方程 (1)挥发度 挥发度
pA υA xA
对于理想物系，有
pB υB xB
2. 相际传质过程与分离
3. 传质单元操作的主要类型 4. 传质分离方法的分类
7
一、分离过程在化工中的应用
反应过程
原料 反应产物
分离过程
目的产物 副产物
示例：三氯甲烷的制备 分离过程 原料 副产物 示例：炼油过程 目的产物
8
二、相际传质过程与分离
非均相物系分离 可通过机械方法分离，易实现分离。
分离过程 均相物系分离
示例：空气和氨分离
空气
水
吸 收 塔
空气＋氨 氨水
11
三、传质单元操作的主要类型
蒸馏 分离物系： 液体混合物 形成两相体系的方法： 多次部分汽化和冷凝 （液相＋气相） 传质原理：各组分的挥发度（沸点）不同 示例： 苯与甲苯的分离
12
三、传质单元操作的主要类型
吸收 分离物系： 气体混合物 形成两相体系的方法： 引入一液相（吸收剂） （液相＋气相） 传质原理： 各组分在吸收剂中溶解度不同 示例： 水吸收空气中的氨气
不能通过简单的机械方法分离，需 通过某种物理（或化学）过程实现 分离，难实现分离。
9
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
均相物系
某种过程
两相物系
实现均相物系的分离 相际传质过程
10
根据不同 组分在各 相中物性 的差异， 使某组分 由一相向 另一相转 移：相际 传质过程
均相物系分离
二、相际传质过程与分离
o A o B
o B o B
泡点方程
安托尼 方程
p ( p ) f (t )
35
二、气液平衡关系式
2.以平衡常数表示的气液平衡方程 设平衡的气相遵循道尔顿分压定律，即
pA yA p
令 则
p yA xA p
o A
o A
p KA p
平衡 常数
yA KA xA
36
以平衡常数表示 的气液平衡方程
29
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图
在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成
曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
t –x –y
图
30
露点
tF td
C
E
气相区
两相区
D
气相线
tb
B
泡点
x
y
A
液相线
tF
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t –x –y图
31
一、气液平衡相图
学时安排
总学时 授课 绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 专题讲座 其中考试 习题课 机动 56学时 48学时 1学时 13学时 12学时 6学时 6学时 8学时 2学时 2学时 2学时 2学时 2学时
蒸馏 吸收 蒸馏和吸收塔设备 液—液萃取 干燥 结晶和膜分离
2
教 材
夏清 陈常贵主编 全国普通高等学校优秀教材 化工原理（下册）修订版 天津: 天津大学出版社 2005年1月
yA xA α yB xB
yA xA α 1 yA 1 xA
40
二、气液平衡关系式
略去下标，经整理可得
x y 1 ( 1) x
讨论：
以相对挥发度表示 的气液平衡方程
① 蒸馏操作 α >1，α 值愈大，分离愈容易。 ② 若α =1，不能用普通蒸馏方法分离。
41
练 习 题 目
思考题 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义。 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 作业题: 1、2
42