化工原理第三版(讲课用)PPT课件

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%
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)
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
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
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
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%。
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。
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
来自百度文库
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
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
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。
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
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
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。
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
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
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