化工原理第三版(讲课用)PPT课件
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化工传递过程(第三版)第一章PPT课件
思考题
1.传递的方式有哪些？各自的传递条件是什么？ 2.何谓现象方程？并说明表达式中各符号的含义。 3.写出温度的随体导数，并说明其各项的含义？
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
在流体中，若两个相邻的流体层的速度不同，则将 发生由高速层向低速层的动量传递。
动量传递方向
u1 u2
一、平衡过程与速率过程
2. 热量传递过程—当物系中各部分之间的温度存 在差异时，则发生由高温区向低温区的热量传递。
t1＞ t2 ＞ t3
热流方向 t1 t2 t3
一、平衡过程与速率过程
3. 质量传递过程—当物系中的物质存在化学势差 异时，则发生由高化学势区向低化学势区域的质量 传递。
当过程变化达到极限，就构成平衡状态。如化学 平衡、相平衡等。此时，正反两个方向变化的速率 相等，净速率为零。
不平衡时，两个方向上的速率不等，就会发生某 种物理量的转移，使物系趋于平衡。
一、平衡过程与速率过程
热力学：探讨平衡过程的规律，考察给定条件下 过程能否自动进行？进行到什么程度？条件变化对 过程有何影响等。
动量守恒定律—牛顿第二定律、热量守恒定律— 热力学第一定律以及质量守恒定律。
对所选过程或物理现象，划定一个确定的衡算范 围，将动量、热量与质量守恒定律应用于该范围， 进行物理量的衡算。
一、守恒定律与衡算方法
对流体流动体系的衡算 Q
w2 w1
W
（a） （b）
（c）
一、守恒定律与衡算方法
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
第一章 流体流动 - 化工原理第三版 王志魁编课程课件
此供水系统实际简化了.学完流体流动这一章，就能系统解 决上述三个问题。
9
三、流体的研究方法
在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微 团组成的连续介质。
流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相
比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得 多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来 求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以 观察这些参数的变化情况。
38
四、流体静力学基本方程式应用
（一）、压力测量
1 U型管液柱压差计 （U-tube manometer） 指示液密度ρ0，被测流体 密度为ρ，图中a、b两点的 压力是相等的，因为这两点 都在同一种静止液体（指示 液）的同一水平面上。通过 这个关系，便可求出p1－p2 的值。
39
根据流体静力学基本方程式则有： U型管右侧
34
由上式可知：
当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小， 与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此，在静止的、 连续的同一液体内（适用条件），处于同一水平面上的各点的 压力都相等。此压力相等的水平面，称为等压面。
当液面的上方压力p0有变化时，必将引起液体内部各点压力 发生同样大小的变化。 p2＝p0＋ρ gh可改写为
• 流体静力学基本方程式 • 流体静力学基本方程式的应用
14
几个基本概念
一、 密度与比体积（比容） 1.定义：单位体积流体所具有的质量。 ρ= m / V [ kg ·m-3] 2、影响因素：温度和压力 3、气体与液体密度的计算
4、比容：单位质量的流体所具有的体积
V 1 m [m 3 / kg]
p p0 g
h
35
由上式可知，压力或压力差的大小可用液柱高度表示。
9
三、流体的研究方法
在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微 团组成的连续介质。
流体微团或流体质点：它的大小与容器或管道相
比是微不足道的，但是比起分子自由程长度却要大得 多，它包含足够多的分子，能够用统计平均的方法来 求出宏观的参数（如压力、温度），从而使我们可以 观察这些参数的变化情况。
38
四、流体静力学基本方程式应用
（一）、压力测量
1 U型管液柱压差计 （U-tube manometer） 指示液密度ρ0，被测流体 密度为ρ，图中a、b两点的 压力是相等的，因为这两点 都在同一种静止液体（指示 液）的同一水平面上。通过 这个关系，便可求出p1－p2 的值。
39
根据流体静力学基本方程式则有： U型管右侧
34
由上式可知：
当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小， 与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。因此，在静止的、 连续的同一液体内（适用条件），处于同一水平面上的各点的 压力都相等。此压力相等的水平面，称为等压面。
当液面的上方压力p0有变化时，必将引起液体内部各点压力 发生同样大小的变化。 p2＝p0＋ρ gh可改写为
• 流体静力学基本方程式 • 流体静力学基本方程式的应用
14
几个基本概念
一、 密度与比体积（比容） 1.定义：单位体积流体所具有的质量。 ρ= m / V [ kg ·m-3] 2、影响因素：温度和压力 3、气体与液体密度的计算
4、比容：单位质量的流体所具有的体积
V 1 m [m 3 / kg]
p p0 g
h
35
由上式可知，压力或压力差的大小可用液柱高度表示。
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第02章
2 p p u pK=pV时 H 0 V k H f 01 H f 1 K g max g g 2g p0 pV H g max H f 01 ( NPSH )C g g
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 2 p u 实际汽蚀余量 NPSH 1 1 pV g 2 g g 须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
②管路特性曲线下移，
p ↓，图解思维 因 g
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为 He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV
工作点 q V ’≠ 2 q V
如图：
串联 可见串联后压头并不是原来的两倍； 同样并联后流量也不是原来的两倍； 并且串并联的数量越多，增幅越小。
并联
(3)组合方式的选择
P H 单 max 时， 当 g
必须串联
本次讲课习题：
第二章 1, 2, 3，4，5
2.2.4.2 汽蚀余量NPSH
2 p1 u12 pk uk 由1至K：g 2 g g 2 g H f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH)c
2 p1min u12 pV uk ( NPSH )C H f 1 K g 2 g g 2 g 2 p p u 由0至K： 0 H g H f 01 H k k f 1 K g g 2 g
规定必需汽蚀余量 (NPSH)r=(NPSH)c+Δ, 进泵样本，与流量有关 2 p u 实际汽蚀余量 NPSH 1 1 pV g 2 g g 须比(NPSH)r大0.5m以上， 最大允许安装高度[Hg]为
②管路特性曲线下移，
p ↓，图解思维 因 g
qV↑，H↓，η不定
例2 图示管路输送液体, 泵转速n=2900r/min时， 泵特性曲线为 He=40-0.1qV2 (He单位为m,qV单位为m3/h) 流量为10m3/h, 现欲采用 降低转速的办法使流量 减少30% (流动处于阻力 平方区) 。 求：转速n’应降至多少？
例如： H单=20-2qV2 2 H并=20-0.5qV
工作点 q V ’≠ 2 q V
如图：
串联 可见串联后压头并不是原来的两倍； 同样并联后流量也不是原来的两倍； 并且串并联的数量越多，增幅越小。
并联
(3)组合方式的选择
P H 单 max 时， 当 g
必须串联
本次讲课习题：
第二章 1, 2, 3，4，5
2.2.4.2 汽蚀余量NPSH
2 p1 u12 pk uk 由1至K：g 2 g g 2 g H f 1 K
pK=pV, 发生汽蚀, 这时p1最小, 定义临界汽蚀余量(NPSH)c
2 p1min u12 pV uk ( NPSH )C H f 1 K g 2 g g 2 g 2 p p u 由0至K： 0 H g H f 01 H k k f 1 K g g 2 g
化工原理第三版第五章吸收精品PPT课件
E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部 第01章
=1.204×105Pa(绝压) 5 5 4 pA=1.204×10 -1.013×10 =1.91×10 Pa(表压)
1.2.4.2 烟囱拔烟
pA=p2+ρ冷gh pB=p2+ρ热gh 由于ρ冷>ρ热,则pA>pB 所以拔风 烟囱拔风的必要条件是什么？
1.2.4.3 浮力的本质
物体上下所受压强不同 取微元： 压差力=(p2-p1)dA=ρghdA=ρgdV排 V排=ΣdV排
4）质量守恒方程（连续性方程） 取控制体作物料衡算（欧拉法）
1u1 A1 2 u 2 A2 .dV t V 定态流动： .dV 0 t V
1u1 A1 2 u 2 A2 c
即：q m 1 q m 2 c — —连续性方程式 对不可压缩流体： c，q v1 q v 2 c u1 A1 u 2 A2 c,
分析方法（数学分析法） ①取控制体 ②作力衡算 ③结合本过程的特点，解微分方程 1.2.1.4 静力学方程应用条件 ①同种流体且不可压缩(气体高差不大时仍可用) ②静止(或等速直线流动的横截面---均匀流) ③重力场 ④单连通 1.2.2 流体的总势能 总势能 （压强能与位能之和） 虚拟压强
1.2.3 压强的表示方法 1.2.3.1 单位
流线演示：
返回
流体黏性：
返回
1.3 流体流动中的守恒原理 1.3.1 质量守恒
1）流量、流速 流量——质量流量qm， kg/s （ρ· qv ） 体积流量qv， m3/s 流速——质量流速G， kg/m2s（ qm /A） 体积流速u， m/s （ qv /A） 2）点速度u 圆管：粘性，速度分布 工程处理方法：平均值
积分得 p+ρgz=常数 或 p1 p2 gz1 gz 2 等高等压，等压面
化工原理 第三版 (管国锋 赵汝溥 着) 化学工业出版社 基本概念部分 PPT
y1
N OG =
∫
y2
dy ∗ y− y
对数平均浓度法 :
N OG
∆y1 − ∆y 2 y1 − y 2 = , ∆y m = ∆y1 ∆y m ln ∆y 2
吸收因素法: 吸收因素法
N OG
1 y1 − mx 2 1 = ln (1 − ) + 1 A y 2 − mx 2 A 1− A 1
3.热量衡算 热量衡算
预热器 : QP = L( I1 − I 0 ) = L(1.01 + 1.88 H 0 )(t1 − t 0 )(kJ / s ) 干燥器 : LI1 + GC I1 '+QD = LI 2 + GC I 2 '+QL (kw) I = (1.01 + 1.88 H )t + 2500 H − − − − − −kJ / kg干气 I ' = (C S + CW X )θ = C mθ − − − − − −－kJ / kg干料
线方程: ④q线方程 线方程
zf q x− y= q −1 q −1
⑤操作线方程: 操作线方程
y n +1
xD L D R = xn + x D = xn + V V R +1 R +1
y n +1
L W = ' x n − ' xW V V
'
⑥最小回流比: 最小回流比
Rmin
xD − ye = y e − xe
D
分子单向扩散： 分子单向扩散：
D Cm D P NA = ( )(C A1 − C A 2 ) = ( p A1 − p A 2 ) δ CBm RTδ pBm
N OG =
∫
y2
dy ∗ y− y
对数平均浓度法 :
N OG
∆y1 − ∆y 2 y1 − y 2 = , ∆y m = ∆y1 ∆y m ln ∆y 2
吸收因素法: 吸收因素法
N OG
1 y1 − mx 2 1 = ln (1 − ) + 1 A y 2 − mx 2 A 1− A 1
3.热量衡算 热量衡算
预热器 : QP = L( I1 − I 0 ) = L(1.01 + 1.88 H 0 )(t1 − t 0 )(kJ / s ) 干燥器 : LI1 + GC I1 '+QD = LI 2 + GC I 2 '+QL (kw) I = (1.01 + 1.88 H )t + 2500 H − − − − − −kJ / kg干气 I ' = (C S + CW X )θ = C mθ − − − − − −－kJ / kg干料
线方程: ④q线方程 线方程
zf q x− y= q −1 q −1
⑤操作线方程: 操作线方程
y n +1
xD L D R = xn + x D = xn + V V R +1 R +1
y n +1
L W = ' x n − ' xW V V
'
⑥最小回流比: 最小回流比
Rmin
xD − ye = y e − xe
D
分子单向扩散： 分子单向扩散：
D Cm D P NA = ( )(C A1 − C A 2 ) = ( p A1 − p A 2 ) δ CBm RTδ pBm
化工原理全套精品课件 第三版
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
武汉工程大学化工原理课件
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
化工原理
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武汉工程大学化工原理课件
0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
武汉工程大学化工原理课件
聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
武汉工程大学化工原理课件
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
武汉工程大学化工原理课件
五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
武汉工程大学化工原理课件
3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
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ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
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四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
化工原理
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0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
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聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
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三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
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五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
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3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
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传质概述 - 化工原理第三版王志魁编课程课件
二、相平衡 --------相际间传质的最终状态
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两相浓度 pG
不相等。
气相主体
▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡。
相界面 pi Ci
空气+氨气
水 液相主体
传质方向 CL
吸收
三、相组成的表示方法
摩尔分率
四．传质方式
分 子 扩 散 ： 静 止 的 或 层流 流 动 的 流 体 中 ，
传
质
方
式对
流
传
质
：
靠分子运动来 在 湍 流 流 动中 ，
进
行
传
质的
方
式
靠 流 体 质 点 的 脉 动 来 进行 传 质 的 方 式
第六章 吸 收
重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程 难点：双膜理论
第二节 物质传递机理
物质传递的三个步骤：
1 扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散）； 2 在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质）；
3 进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的 扩散）；
界面
气相 组分 主体
组分
液相 主体
物质在单相中的扩散
物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩 散有分子扩散和对流扩散两种。
2、亨利定律
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
p* =E·x
式中: p* ---------溶质在气相中的平衡分压, kPa； x----------溶质在液相中的摩尔分率 E----------享利系数， kPa
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第03章
3.2 混合机理 3.2.1 搅拌器的两个功能 （1）总体流动 将流体输送到搅拌釜内各处 大尺度宏观混合。
（2）强剪切或高度湍动 产生剪切力场或旋涡 小尺度宏观混合，促进微观混合。 注意：流体不是靠桨叶直接打碎的，而是靠高剪 切力场撕碎的。
射流现象
作用 ①夹带 ②剪切, 脉动
3.2.2 均相液体的混合机理 （1）低黏度液体的混合 总体流动+高度湍动 最小液团尺寸为10μm量级 （2）高黏度及非牛顿流体的混合 多处于层流状态——混合机理主要依赖于 充分的总体流动。 3.2.3 非均相物系的混合机理 （1）液滴或气泡的分散
(3) 偏心安装 ——破坏循环回路 的对称性 (录像)
(4) 装导流筒——避免短路及死区
3.4 搅拌功率 3.4.1 混合效果与功率消耗 功率消耗 P =ρgHqV 增加功率——改善混合效果 能量合理有效利用——与桨形、尺寸选择有关 大尺度：qv大；小尺度：H大；→P大 对搅拌器,要求能消耗更多的功率（如设置挡 板）,以获得较好的搅拌效果。（与泵不同） 搅拌器设计：不是设法提高效率η，而是设法增 加功率P。尽管如此，搅拌装置仍存在能量的有 效利用。 如需要快速分布，要有大流量； 如需要高破碎度，要有高湍动。
（3）气泡尺度的分布 原理基本相同，但气液界面张力比液液界面 张力为大，气液密度差大，大气泡易浮升到液 面，因此分散更加困难。
（3）搅拌器的性能 3.3.1 常用搅拌器的性能 （1） 旋桨式搅拌器(录像) qV大，H小，轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低黏度液体 μ<10Pa· s （2） 涡轮式搅拌器(录像) qV小，H大，径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等黏度液体 μ<50Pa· s
1
3.4.3 搅拌功率的分配
化工原理第三版陈敏恒课件华东理工内部资料
通常，泵设计点(额定流量下)α1=90° qV 流量 qV A2 w2 sin 2 或 w2
u c cos u u H q ctg g g gA
2 2 2 2 2 2 T V 2 2
A2 sin 2
2.2.1.4 理论压头的影响因素 (1)叶片弯角β2和流量qV
(2)叶轮转速n u2=nπD2 如果qV∝n，那么HT∝n2 (3)液体密度不出现 Δp∝ρgHT , 气缚现象(录像) 灌泵——吸入管装单向阀， 泵启动前:灌泵排气
2.2.1.3 理论压头 P c2 以静止系考察：势能 ，动能 g 2g c绝对速度 总机械能变化
2 2 2 2 P2 P1 c2 c12 u2 c2 w2 u12 c12 w12 HT g 2g 2g 2g u2 c2 cos 2 u1 c1 cos 1 g
w Xdx Ydy Zdz d( ) 2
2
dp
X 2x ,Y 2 y , Z g u r
得 或
2 2 p1 u12 w12 p2 u2 w2 z1 z2 g 2 g 2 g g 2g 2g 2 2 P2 P1 u2 u12 w12 w2 g 2g 2g
②管路特性曲线下移，
2.2.3.2 流量调节 (1)出口阀开度 优点：调节简便、灵活 缺点：能耗 (2)改变转速n 节能，但不方便
新老泵特性曲线关系 2 2 q'V n' H ' n' q'V 时，
qV n
H n qV
H 2 H ' 2 q'V ∴ qV
(等效率点)
2.1.3 流体输送机械分类 按作用原理分： 动力式(叶轮式)：离心式，轴流式； 容积式(正位移式)：往复式，旋转式； 其它类型：喷射式，流体作用式等。 按流体可压缩性分： 液体输送机械：统称为泵； 气体输送机械：通风机 鼓风机 压缩机 真空泵
化工原理Dppt课件上0绪论
公式换算 公式分为：理论公式（物理量方程） 经验公式（数字公式） 自学P4例0-3
甲烷的饱和蒸汽压与温度的关系符合下列经验公式：
lg p 6.421 352 t 261
式中 p — 饱和蒸汽压，mmHg； t — 温度，ºC。
今需将式中p的单位改为Pa，温度单位改为K，试对该式 加以变换。
解：因为 1.013 ×105 Pa = 760 mmHg 所以1 mmHg = 133.29 Pa，t = T - 273.15
上课教材：管国锋，赵汝溥。《化工原理》 (第三版)，化学工业出版社，2008 实验教材：冯晖，居沈贵，夏毅。《化工 原理实验》，东南大学出版社，2003
绪论
1. 化工原理课程介绍 2. 物料衡算 3. 单位换算
1. 化工原理课程介绍
化学工业
是指将原料进行化学加工以得到有用的产 品的工业，即：
基础化工原料：石油、煤炭、天 然气、矿石以及水、空气等 原料
制）、工程单位制、英制等。
1960年10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。 SI制：七个基本单位：长度m，时间s，质 量kg，热力学温度(Kelvin温度)K，电流单 位A，光强度单位cd(坎德拉)，物质量mol 二个辅助单位：平面角弧度rad，立体角球 面度sr SI制具有通用性和一贯性。
2. 物料衡算 物料衡算是对质量守恒原理的具体运用而 列出的计算式及其运算。 即在任何一个化工生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 质量与积累该过程中的物料质量之和：
无化学变化、有化学变化； 间歇操作、连续操作均符合此式。
衡算方法： (1)确定衡算范围(或系统)，列出穿越范围
苯 (F kg/h) 95%乙醇
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七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算
4. 何潮洪，南碎飞，安越,等.化工原理习题精解(下 册).北京：科学技术出版社,2003
5. 丛德兹，丛梅，方图南.化工原理详解与应用. 北 京：化学工出版社,2002
6. 丁忠伟，杨祖荣.化工原理学习指导. 北京：化学 工出版社,2006
7. 柴诚敬，王军，陈常贵，郭翠梨. 化工原理学习 指导. 天津：天津大学出版社,2003
定态流动
非定态流动
2. 稳定
指过程抗外界干扰的能力，当外界扰动移去后， 过程能恢复到原有状态者，该过程是稳定的或具有稳 定性。反之，则是不稳定的。
五、流线与轨线 1. 流线 特点:
a. 流线不能相交，因 为空间一点只有一流速；
b. 流体质点流动时
不能穿越流线，因为质点
的流速与流线相切。
y
z
u1
3 u2
气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。
流体输送
单
元
物料的混合
操
作
物料的加热与冷却
的 目
均相混合物的分离
的
非均相混合物的分离
2. 单元操作特点
① 物理过程。
② 同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过 程规律，但在操作条件及设备类型(或结构)方面会有很 大差别。
③ 对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实 现。
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
三、运动的描述方法——拉格朗日法和欧拉法 1. 拉格朗日法 描述同一质点在空间不同时刻的状态 例如：位移的描述： s＝f(t)
0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
2CHCl-CH2+2H2O
550℃
550℃
乙烯 提纯 氯 提纯
减压 精馏
【苯、一氯苯、二氯苯的常压沸点/℃】
苯 一氯苯 对二氯苯 邻二氯苯
80.1
ห้องสมุดไป่ตู้
132
173
179
轻组分 一氯苯9.99%
重组分
2 .化工过程原则流程
废料处理 废料
原料
反应物 料制备
化学反应
反应产 物分离
产品
可利用原料
3. 单元操作在化工及其相近工业中的重要作用 化学和石油化学工业：反应设备投资占11%,其他 单元操作的设备投资占89%； 药物和制药工业：反应设备投资占10%,其他单元操 作的设备投资占90%。
单体 合成
反应热
3MPa
0.8MPa
分 裂 精制
聚 脱水 成
离 解 氯乙烯 合 干燥 品
HCl 220℃
反应热
0.5MPa
分离 氧氯化 提纯 乙烯
水
空气
一氯苯的生产(一氯苯的质量分数达99.9%)
苯
提纯 氯
化
氯气
器
氯 一氯苯~69%
化 二氯苯~1% 液 苯~29%
水洗 中和
中性 氯化液
常压 精馏
粗 一氯苯~97% 氯 二氯苯~3% 苯 苯~0.01%
8. 黄华江. 实用化工计算机模拟——Matlab在化学 工程中的应用. 北京：化学工出版社,2004
1.1 概述
1.1.1 流体流动的考察方法 1.1.2 流体流动中的作用力
1.1.1 流体流动的考察方法
一、流体的特征与压缩性 1. 特征：易于变形
2. 压缩性
可压缩流体 如:气体 不可压缩流体 如:液体
2
△l 2
△l1
u3
1
x
2. 轨线
某一段时间间隔内某一特定的流体质点在空间所 经过的路线轨迹。
3. 流线与轨线的比较
项目 质点数目 考察时间
曲线含义
流线 许多质点 特定时刻 流线切线方向为运动速 度方向
轨线 单个质点 一段时间 轨线点为质点位置
考察方 法
欧拉法
拉格朗 日法
六、系统与控制体 1. 系统 众多流体质点的集合，与外界间的分界称为系统边界。
二 、单元操作的分类与特点 1. 单元操作分类
单 遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括
元 流体输送、沉降、过滤、物料混合(搅拌)。
操
作
遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加
所
热、冷却、冷凝、蒸发等。
遵 循
遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸 馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。
的
规
律
同时遵循热、质传递规律的单元操作，包括
计算依据： 物料衡算 能量衡算 速率关系 平衡关系
六、 本课程特点及学习要求
1. 本课程特点
该课程是化工类及相近专业一门重要的技术基础课， 兼有“科学”与“技术”的特点
研究内容：各单元操作的基本原理，所用的典型 设备的结构、工艺尺寸设计和设备的选型。
2. 学习要求 (1)单元操作和设备选择的能力 (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