《化工原理》_化学工业出版社_课件
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《化工原理教学课件》过滤
《化工原理教学课件》 过滤
目录
• 过滤原理简介 • 过滤设备 • 过滤操作 • 过滤效率与过滤速率 • 过滤的工业应用 • 新型过滤技术
01
过滤原理简介
过滤的基本概念
过滤
利用多孔介质拦截悬浮颗粒，使 液体通过而悬浮颗粒被截留的分
离技术。
过滤介质
多孔性物质，如滤布、滤网、砂芯 等。
悬浮颗粒
悬浮在液体中的固体颗粒或液滴。
高温的滤材。
控制过滤压力
合理控制过滤压力，以实现高 效过滤并延长滤材使用寿命。
优化过滤操作条件
通过实验确定最佳的过滤温度 、压力、流量等操作条件，提
高过滤效果。
定期更换滤材
根据实际使用情况定期更换滤 材，避免堵塞和破损对过滤效
果的影响。
过滤操作的注意事项
注意安全
在过滤易燃易爆或有腐蚀性的物质时， 应采取相应的安全措施，如佩戴防护 眼镜、手套等。
设备，如叶滤机。
根据操作条件选择
对于高温、高压环境，应选择耐 高温、耐高压的过滤设备；对于 真空度要求较高的操作，应选择
真空度较高的过滤设备。
根据生产规模选择
对于大规模生产，应选择效率高、 处理能力强的过滤设备；对于小 规模生产，可以选择简单、经济
的过滤设备。
常用过滤设备的工作原理
真空过滤机
利用真空作为驱动力，使 悬浮液中的液体通过滤布 排出，固体颗粒被截留在 滤布表面形成滤饼。
反渗透技术
总结词
反渗透技术是一种利用反渗透原理的分离技术，能够去除水中的离子、有机物、微生物等。
详细描述
反渗透技术利用半透膜，使水在压力作用下通过膜过滤，去除水中的离子、有机物、微生物等。反渗 透技术广泛应用于海水淡化、工业用水处理、饮用水净化等领域，具有高效、节能、环保等优点。
目录
• 过滤原理简介 • 过滤设备 • 过滤操作 • 过滤效率与过滤速率 • 过滤的工业应用 • 新型过滤技术
01
过滤原理简介
过滤的基本概念
过滤
利用多孔介质拦截悬浮颗粒，使 液体通过而悬浮颗粒被截留的分
离技术。
过滤介质
多孔性物质，如滤布、滤网、砂芯 等。
悬浮颗粒
悬浮在液体中的固体颗粒或液滴。
高温的滤材。
控制过滤压力
合理控制过滤压力，以实现高 效过滤并延长滤材使用寿命。
优化过滤操作条件
通过实验确定最佳的过滤温度 、压力、流量等操作条件，提
高过滤效果。
定期更换滤材
根据实际使用情况定期更换滤 材，避免堵塞和破损对过滤效
果的影响。
过滤操作的注意事项
注意安全
在过滤易燃易爆或有腐蚀性的物质时， 应采取相应的安全措施，如佩戴防护 眼镜、手套等。
设备，如叶滤机。
根据操作条件选择
对于高温、高压环境，应选择耐 高温、耐高压的过滤设备；对于 真空度要求较高的操作，应选择
真空度较高的过滤设备。
根据生产规模选择
对于大规模生产，应选择效率高、 处理能力强的过滤设备；对于小 规模生产，可以选择简单、经济
的过滤设备。
常用过滤设备的工作原理
真空过滤机
利用真空作为驱动力，使 悬浮液中的液体通过滤布 排出，固体颗粒被截留在 滤布表面形成滤饼。
反渗透技术
总结词
反渗透技术是一种利用反渗透原理的分离技术，能够去除水中的离子、有机物、微生物等。
详细描述
反渗透技术利用半透膜，使水在压力作用下通过膜过滤，去除水中的离子、有机物、微生物等。反渗 透技术广泛应用于海水淡化、工业用水处理、饮用水净化等领域，具有高效、节能、环保等优点。
化工原理课件 第十一章 气液传质设备
比表面积 填料特性 空隙率
填料因子
类型： 个体填料
规整填料
在选择填料时，一般要求：
比表面积及空隙率要大，
填料的润湿性要好，
气体通过能力大，阻力小，
液体滞留量小，
单位体积填料的重量轻， 造价低，并有足够的机械强度。
《化工原理》电子教案/第十一章
六、塔板负荷性能图
设计出的塔板结构是否合理，是否能满足上述各项流 体力学性能良好的要求，需要检验。
检验的方法就是绘制塔板负荷性能图（理论上，每块 塔板都有一个负荷图）。
《化工原理》电子教案/第十一章
29/58
VG
操作弹性＝气量上限 气量下限
液相下限线
六、塔板负荷性能图
过量液沫夹带线
液泛线
操作点1
了不少于80种的各 种类型塔板。
缺点：结构复杂，制造成本高，压降大，液泛气速
筛 孔 型
低，故生产能力较小。
浮 阀 型
喷 射 型 ：
其 它 型 ：
10/58
《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型
筛 孔 型
特点：结构简单、造价低、压降小、生产能
浮 阀 型 喷 射 型 ：
1、漏液
2、液沫夹带
3、液泛
4、气泡夹带
5、塔板上的液面落差
6、塔板上液体的返混
7、气体通过塔板的压降
8、液体停留时间
23/58
《化工原理》电子教案/第十一章
四、塔板的流体力学性能
1、漏液 ----- 一定存在，不可避免。
严重漏液----不允许，是塔的不良操作现象之一。
不良后果：降低板效，严重时使板上不能积液。 产生的原因：气速过小，或液体分布严重不均。
《化工原理吸收》课件
02 模拟方法可以预测不同操作条件下的吸收效果， 以及优化吸收设备的结构和操作参数。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。
化工原理教学课件第四章(吸收)第0节
是变化的。如用水吸收混于空气中氨的过程，氨作
为溶质可溶于水中，而空气与水不能互溶（称为惰
性组分）。随着吸收过程的进行，混合气体及混合
液体的摩尔数是变化的，而混合气体及混合液体中 的惰性组分的摩尔数是不变的。此时，若用摩尔分 率表示气、液相组成，计算很不方便。为此引入以 惰性组分为基准的摩尔比来表示气、液相的组成。
度的大小，m 值越大，则表明该气体的溶解度越小；反之，
则溶解度越大。
若系统总压为P，由理想气体分压定律可知
同理
p=Py
将上式代入式2-1可得
将此式与式2-5比较可得： (2-6) 将式2-6代入式2-4，即可得H～m的关系为： (2-7)
(4) Y ～X关系
式2-5是以摩尔分率表
示的亨利定律。在吸收过程中，混合物的总摩尔数
摩尔比的定义如下：
X＝(液相中溶质的摩尔数)/(液相中溶剂的摩尔数)＝ Y＝(气相中溶质的摩尔数)/(气相中惰性组分的摩尔数)＝ (2-8)
上述二式也可变换为:
(2-10) (2-11)
(2-9)
将式2-10和2-11代入式2-5可得：
整理得 (2-12) 当溶液组成很低时， <<1，则式2-12可简化为 (2-13)
的饱和组成。
气体在液体中的溶解度可通过实验测定。由实验结果 绘成的曲线称为溶解度曲线，某些气体在液体中的溶解度 曲线可从有关书籍、手册中查得。
图片2-3、图片2-4和图片2-5分别为总压不很高时氨、 二氧化硫和氧在水中的溶解度曲线。从图分析可知： （1）在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压下， 不同气体的溶解度差别很大，其中氨在水中的溶解度最大 ，氧在水中的溶解度最小。这表明氨易溶于水，氧难溶于 水，而二氧化硫则居中。 （2）对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度 的升高而减小。 （3）对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压 的升高而增大。
化工原理课程设计PPT课件
（2）溢流装置 采用单溢流 弓形降液管 平形受液盘及平形溢流堰 不设进口堰
ppt精选版
42
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW
h0
h1
ppt精选版
43
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
Dppt精选版
44
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
ppt精选版
5
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
ppt精选版
41
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
ppt精选版
6
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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7
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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6
化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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化工原理第二版上册
为9.81m/s2下所受到的重力称为 1公斤力(kgf) 1kgf=1kg×9.81m/s2 =9.81kg.m/s2 =9.81N
一物体在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，该物体的质量为1质量工程单位（kgf.s2/m）
1kgf 9.81kg.m/s 2 9.81kg 1质量工程单位= 2 2 1m/s 1m/s
绪
主 要 内 容
论
化工原理课程的内容和特点
1. 化工原理课程内容
2. 单元操作的分类和特点 3. 化工原理的研究方法 4. 化工过程计算过程的理论基础 5. 本课程的学习要求
单位制度及单位换算
1. 单位和单位制度
2. 单位换算
绪论— 化工原理课程的内容和特点
1. 化工原理课程内容
化学工业： 化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学的方法加工成具有规定质量的
1.先查出同一因次不同单位制的换算系数，写成比例形式。
2. 将需要换算的量和单位根据其间的关系写成数字附带单位连乘、连除的
式子，再进行运算。
绪论— 单位制度及单位换算
（1）物理量的换算
基本物理量中为1m＝物理单位制中100cm＝英制3.2808ft
（2）经验公式（或数字公式）的单位换算
（a）物理方程 （b）经验方程 （例如：换算方法见例0－2）
III 阶段 1960年 IV 阶段 1970年
I 阶段
绪论— 化工原理课程的内容和特点
流体动力过程 （流体输送、沉降、 过滤、搅拌、固定床、流化床） 动量传递
共同规律和 联系
热量传递 质量传递 共同的研究对 象：传递过程
基本内容
传热过程 （传热、蒸发）
传质过程 （吸收、精馏、萃取、 干燥、结晶、吸附）
一物体在1kgf的作用下，得到1m/s2的加速度，该物体的质量为1质量工程单位（kgf.s2/m）
1kgf 9.81kg.m/s 2 9.81kg 1质量工程单位= 2 2 1m/s 1m/s
绪
主 要 内 容
论
化工原理课程的内容和特点
1. 化工原理课程内容
2. 单元操作的分类和特点 3. 化工原理的研究方法 4. 化工过程计算过程的理论基础 5. 本课程的学习要求
单位制度及单位换算
1. 单位和单位制度
2. 单位换算
绪论— 化工原理课程的内容和特点
1. 化工原理课程内容
化学工业： 化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学的方法加工成具有规定质量的
1.先查出同一因次不同单位制的换算系数，写成比例形式。
2. 将需要换算的量和单位根据其间的关系写成数字附带单位连乘、连除的
式子，再进行运算。
绪论— 单位制度及单位换算
（1）物理量的换算
基本物理量中为1m＝物理单位制中100cm＝英制3.2808ft
（2）经验公式（或数字公式）的单位换算
（a）物理方程 （b）经验方程 （例如：换算方法见例0－2）
III 阶段 1960年 IV 阶段 1970年
I 阶段
绪论— 化工原理课程的内容和特点
流体动力过程 （流体输送、沉降、 过滤、搅拌、固定床、流化床） 动量传递
共同规律和 联系
热量传递 质量传递 共同的研究对 象：传递过程
基本内容
传热过程 （传热、蒸发）
传质过程 （吸收、精馏、萃取、 干燥、结晶、吸附）
化工原理课件_
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
17
单元操作过程进行的方式
连续操作
原料不断地从设备一端送入，产品不断从另一端送出。 特点：物料的组成、温度、压强等参数仅随位置的不同 而不同，不随时间的变化而变化 U=U(x,y,z) 化工生产过程多数为连续稳定过程
2
志于道， 据于德， 依于仁， 游于艺。
----论语
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
化工原理教学安排及要求
• 1．本学期化工原理讲课学时安排
《化工原理》上册，教学大纲共计48学时。 – 绪论 – 第一章 流体流动 – 第二章 流体输送机械 – 第四章 流体通过颗粒层的流动 – 第五章 颗粒的沉降和流态化 – 第六章 传热 2学时 14学时 8学时 6学时 4学时 14学时
一个化工产品生产要经过很多步骤
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
9
乙炔法制聚氯乙烯
C2 H 2 HCl C2 H 3Cl C2 H 3Cl n
合成 聚合
乙炔 氯化氢 原料提纯
间歇操作
每次操作之初向设备内投入一批物料，经过一番处理 后，排除全部产物，再重新投料。 特点：不稳定操作 U=U(x,y,z,θ)
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
18
2、三传:《化工原理》的共同规律和联系
动量传递：流体内部由于动量、密度的空间分布不均 而引起动量在时空中的传递过程。
17
单元操作过程进行的方式
连续操作
原料不断地从设备一端送入，产品不断从另一端送出。 特点：物料的组成、温度、压强等参数仅随位置的不同 而不同，不随时间的变化而变化 U=U(x,y,z) 化工生产过程多数为连续稳定过程
2
志于道， 据于德， 依于仁， 游于艺。
----论语
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
化工原理教学安排及要求
• 1．本学期化工原理讲课学时安排
《化工原理》上册，教学大纲共计48学时。 – 绪论 – 第一章 流体流动 – 第二章 流体输送机械 – 第四章 流体通过颗粒层的流动 – 第五章 颗粒的沉降和流态化 – 第六章 传热 2学时 14学时 8学时 6学时 4学时 14学时
一个化工产品生产要经过很多步骤
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
9
乙炔法制聚氯乙烯
C2 H 2 HCl C2 H 3Cl C2 H 3Cl n
合成 聚合
乙炔 氯化氢 原料提纯
间歇操作
每次操作之初向设备内投入一批物料，经过一番处理 后，排除全部产物，再重新投料。 特点：不稳定操作 U=U(x,y,z,θ)
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
18
2、三传:《化工原理》的共同规律和联系
动量传递：流体内部由于动量、密度的空间分布不均 而引起动量在时空中的传递过程。
化工原理第三版(讲课用)PPT课件
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
(完整版)化工原理课件(天大版)
以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
返回 30 03:06:50
4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
返回 23 03:06:50
例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
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4. 流体的特征
具有流动性； 无固定形状，随容器形状而变化； 受外力作用时内部产生相对运动。
不可压缩流体：流体的体积不随压力变化而变化， 如液体；
可压缩性流体：流体的体积随压力发生变化， 如气体。 返回 31
13.7
QL 13.7kW
热损失：
100% 6.54%
257.3 47.8
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例4 非稳定热量衡算举例
罐内盛有20t重油，初温
T1=20℃，用外循环加热法 水蒸气
进行加热，重油循环量
W=8t/h。循环重油经加热
冷 凝
器升温至恒定的100℃后又 水
W=8t/h T3=100℃
基本单位：7个，化工中常用有5 个，即长度（米），质量（千 克），时间（秒），温度（K）， 物质的量（摩尔）
➢ 物理单位 基本单位：长度（厘米cm），质 制（CGS制） 量（克g），时间（秒s）
➢ 工程单 位制
基本单位：长度（米），重量或力 （千克力kgf），时间（秒）
我国法定单位制为国际单位制（即SI制） 返回 11
化工生产过程中，流体（液体、气体）的流动 是各种单元操作中普遍存在的现象。如：
传热 — 冷、热两流体间的热量传递； 传质 — 物料流间的质量传递。 流体流动的强度对热和质的传递影响很大。 强化设备的传热和传质过程需要首先研究流体的流动 条件和规律。 因此，流体流动成为各章都要研究的内容。流体 流动的基本原理和规律是“化工原理” 的重要基础。
化工原理
百科名片化工原理化学工程学及其进展化学工程学，以化学、物理和数学原理为基础，研究物料在工业规模条件下，它所发生物理或化学点击此处添加图片说明状态变化的工业过程及这类工业过程所用装置的设计和操作的一门技术学科。
化学工程学的进展：三阶段：单元操作：20世纪初期。
单元操作的物理化学原理及定量计算方法，奠定了化学工程做为一门独立工程学科的基础。
“三传一反”概念：20世纪60年代多分支：20世纪60年代末。
形成了单元操作、传递过程、反应工程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等完整体系。
目录英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息内容简介图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册展开编辑本段英文名称Chemical Engineering Principles编辑本段0.1 化学工程学科的进展单元操作化工生产是以化学变化或化学处理为主要特征的工业生产过程。
在化学工业中，对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质生也发生变化，成为合乎要求的产品，这个过程即叫化工生产过程。
以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。
可见，虽然电解反应为核心过程，但大量的物理操作占有很大比重。
另外象传热过程，不仅在制碱中，在制糖、制药、化肥中都需要，在传热过程物料的化学性质不变，遵循热量传递规律，通过热量交换的方式实现，所用设备均为换热器，作用都是提高或降低物料温度，为一普遍采用的操作方式。
化工原理(谭天恩)绪论课件
专 s 1kgf
s
（3） G = 2.45u 0.8∆p
式中 G
制 控 与 水蒸发速率，lb / ft 2 ⋅ h ；
u
水上方空气速度， ft / s ；
备 ∆ p
空气温度下，水饱和蒸汽压与空气中水汽分压差， atm 。
试求： u = 2 m/s ， ∆p = 100 Pa 时水的蒸发速率（SI 制）
绪论
教材
1．谭天恩，麦本熙，丁惠华．《化工原理》（上、下册，第二版）． 北京：化学工业出版
用 社，1998
2．阮 奇，叶长燊，黄诗煌．《化工原理优化设计与解题指南》．北京：化学工业出版社，
2001
使
业
斋．《化工原理》（上、下册）．北京：化学工业出版
控 社．2001 与 2．何洪朝，窦 梅，钱栋英．《化工原理操作型问题的分析》．北京：化学工业出版社．1998
州 G =1.089 ×10−2 lb/ft 2 ⋅ h
福=1.089 ×10−2
lb ft 2 ⋅ h
×
0.4536 kg 1lb
×
1ft 0.3048 m
2
×
1h 3600 s
= 1.477 ×10−5
kg/m 2 ⋅ s
公式变换：
G′ ： kg/m 2 ⋅ s ； u′ ： m/s ； ∆p′ ： Pa
者及实验设备条件的限制与影响，可能采用不同的单位制；所以应采用公式中各物理量规
定的单位进行运算，否则公式不成立且计算结果错误。
换算： （1）1kg：SI 制，质量；1kgf：工程制，重量
CSY-4-BOWANG
1kg 与 1kgf 数值上相同但物理意义完全不同，所以1kg ≠ 1kgf
化工原理课件PPT
物理量的基本量的量纲为其本身。
SI量制中7个基本量的量纲符号：
L(长度) 、 M(质量) 、 T(时间) 、 I(电流) 、 (热力学温度) 、N(物质的量) 、J(发光强度) 。
导出量 的量纲表达式：
dQ im L M T I N J
dim—量纲符号 ,； ，—量纲指数或因次。
华东交大化工原理电子课件
表0-1 国际单位制的基本单位
量的名称
单位名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号
m kg s A K mol cd
华东交大化工原理电子课件
表0-2 国际单位制的辅助单位
量的名称
平面角 立体角
单位名称
弧度 球面角
单位符号
rad sr
华东交大化工原理电子课件
一、物质的量浓度与物质的量分数
1.物质的量浓度
ci
ni V
2.物质的量分数
对于液体混合物： 其中，
xi
ni n
nn 1n 2 n i
x 1x2 xi 1
华东交大化工原理电子课件
二、物质的质量浓度与物质的质量分数
1.物质的质量浓度 2.物质的质量分数
i
mi V
对于液体混合物：
i
mi m
其中，
最终状态就是体系的平衡状态。
四、传递速率
传递速率
推动力 阻力
五、 经济核算
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和
材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用
的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经
济核算确定最经济的设计方案。
SI量制中7个基本量的量纲符号：
L(长度) 、 M(质量) 、 T(时间) 、 I(电流) 、 (热力学温度) 、N(物质的量) 、J(发光强度) 。
导出量 的量纲表达式：
dQ im L M T I N J
dim—量纲符号 ,； ，—量纲指数或因次。
华东交大化工原理电子课件
表0-1 国际单位制的基本单位
量的名称
单位名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号
m kg s A K mol cd
华东交大化工原理电子课件
表0-2 国际单位制的辅助单位
量的名称
平面角 立体角
单位名称
弧度 球面角
单位符号
rad sr
华东交大化工原理电子课件
一、物质的量浓度与物质的量分数
1.物质的量浓度
ci
ni V
2.物质的量分数
对于液体混合物： 其中，
xi
ni n
nn 1n 2 n i
x 1x2 xi 1
华东交大化工原理电子课件
二、物质的质量浓度与物质的质量分数
1.物质的质量浓度 2.物质的质量分数
i
mi V
对于液体混合物：
i
mi m
其中，
最终状态就是体系的平衡状态。
四、传递速率
传递速率
推动力 阻力
五、 经济核算
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和
材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用
的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经
济核算确定最经济的设计方案。
大学化学《化工原理-流体流动》课件
3. 电解食盐水制烧碱
水
大块食盐
碾磨
加热、搅拌、溶解
Cl2
电解反应
澄清、过滤
浑盐水
H2
烧碱液
蒸发浓缩结晶
烧碱
•12
0.1 化工过程与单元操作
物理操作在生产过程中占极重要地位。 化工生产中普遍采用、遵循共同操作原理，设 备相近，具有相同作用的一些基本的物理性操作， 称为“化工单元操作”。
•13
0.1 化工过程与单元操作
——各组分的体积分率。
•42
1.1 流体静力学基本方程式
已知各组分质量分率
1 xw1 xw2 xwn
m 1 2
n
(4)
xw1, xw2 xwn
——液体混合物中各组分的质量分率。
•43
1.1 流体静力学基本方程式
已知各组分摩尔分率
M i xi M1x1 M 2 x2 M n xn
(5)
化工原理
考核方式
• 提倡并鼓励同学之间讨论作业，但最终应独立完 成作业，作业1/3以上未交的不能参加考试。
• 缺勤3次以上的不能参加考试。 • 考核方式：期末（70%）+平时成绩（30%）（作
业+笔记+考勤+期中+实验）。
•2
参考书
• 化工原理(第三版) ， 陈敏恒。化学工业 出版社。
• 化工原理（新版），姚玉英主编。天津 大学出版社。
三、单位换算 1．定义：同一物理量若用不同单位度量时，其数值
需相应地改变，这种换算称为单位换算。 2．单位换算的基本方法 例：一标准大气压的压力等于1.033kgf/cm2，将其换
算成SI单位。
•25
0.4 单元操作中常用的基本概念
水
大块食盐
碾磨
加热、搅拌、溶解
Cl2
电解反应
澄清、过滤
浑盐水
H2
烧碱液
蒸发浓缩结晶
烧碱
•12
0.1 化工过程与单元操作
物理操作在生产过程中占极重要地位。 化工生产中普遍采用、遵循共同操作原理，设 备相近，具有相同作用的一些基本的物理性操作， 称为“化工单元操作”。
•13
0.1 化工过程与单元操作
——各组分的体积分率。
•42
1.1 流体静力学基本方程式
已知各组分质量分率
1 xw1 xw2 xwn
m 1 2
n
(4)
xw1, xw2 xwn
——液体混合物中各组分的质量分率。
•43
1.1 流体静力学基本方程式
已知各组分摩尔分率
M i xi M1x1 M 2 x2 M n xn
(5)
化工原理
考核方式
• 提倡并鼓励同学之间讨论作业，但最终应独立完 成作业，作业1/3以上未交的不能参加考试。
• 缺勤3次以上的不能参加考试。 • 考核方式：期末（70%）+平时成绩（30%）（作
业+笔记+考勤+期中+实验）。
•2
参考书
• 化工原理(第三版) ， 陈敏恒。化学工业 出版社。
• 化工原理（新版），姚玉英主编。天津 大学出版社。
三、单位换算 1．定义：同一物理量若用不同单位度量时，其数值
需相应地改变，这种换算称为单位换算。 2．单位换算的基本方法 例：一标准大气压的压力等于1.033kgf/cm2，将其换
算成SI单位。
•25
0.4 单元操作中常用的基本概念
化工原理完整(天大版)PPT课件
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
2020/5/23
dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
返回 15 2020/5/23
例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
2020/5/23
dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
返回 15 2020/5/23
例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
化工原理0-绪论
1000 × 16%=（1000-X） × 0.8%+X X=153Kg
23.03.2022
能量衡算
本课程所用到的能量主要有机械能和热能。 能量衡算的依据是能量守恒定律。
王红芳
热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
23.03.2022
物系的平衡关系
• 过程的平衡问题说明过程进行的方向和所 能达到的极限。当过程不是处于平衡态时， 则此过程必将以一定的速率进行。例如传 热过程，当两物体温度不同时，即温度不
23.03.2022
2、数学模型法（半经验半理论方法）
在对实际过程的机理深入分析的基础上，在 抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化， 建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。 通过实王验红确芳 定模型参数。
研究工程问题的方法是联系各单元操作的另 一条主线。
23.03.2022
三 化工过程计算的理论基础
毕业的日子。 三 年 ， 从 宿舍 经过食 堂到教 室不长 的距离 ，但是 重复了 三年。 餐厅打 饭时漫 长 的 等 候 ， 校园里 那几棵 不知名 的大树 ，悄然 无声不 知落了 多少叶 子，在 教室里 偶 尔 能 听 到 同学们 一起哼 着经曲 老歌， 图书馆 里页页 翻过的 杂志总 能找到 和我们 心 情 一 样 的 句子， 操场上 大家一 起运动 的身影 ，还有 大家说 过一起 为了明 天一起
丛德滋等主编：化工原理详解与应用 化学工业出版社 何潮洪等主编：化工原理习题精解 科学出版社
王红芳
朱家骅等主编 化工原理 科学出版社 管国锋 化工原理 化学工业出版社 王志魁 化工原理 化学工业出版社 谭天恩等主编：化工原理， 化学工业出版社
23.03.2022
五 本课程的学习要求
23.03.2022
能量衡算
本课程所用到的能量主要有机械能和热能。 能量衡算的依据是能量守恒定律。
王红芳
热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
23.03.2022
物系的平衡关系
• 过程的平衡问题说明过程进行的方向和所 能达到的极限。当过程不是处于平衡态时， 则此过程必将以一定的速率进行。例如传 热过程，当两物体温度不同时，即温度不
23.03.2022
2、数学模型法（半经验半理论方法）
在对实际过程的机理深入分析的基础上，在 抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化， 建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。 通过实王验红确芳 定模型参数。
研究工程问题的方法是联系各单元操作的另 一条主线。
23.03.2022
三 化工过程计算的理论基础
毕业的日子。 三 年 ， 从 宿舍 经过食 堂到教 室不长 的距离 ，但是 重复了 三年。 餐厅打 饭时漫 长 的 等 候 ， 校园里 那几棵 不知名 的大树 ，悄然 无声不 知落了 多少叶 子，在 教室里 偶 尔 能 听 到 同学们 一起哼 着经曲 老歌， 图书馆 里页页 翻过的 杂志总 能找到 和我们 心 情 一 样 的 句子， 操场上 大家一 起运动 的身影 ，还有 大家说 过一起 为了明 天一起
丛德滋等主编：化工原理详解与应用 化学工业出版社 何潮洪等主编：化工原理习题精解 科学出版社
王红芳
朱家骅等主编 化工原理 科学出版社 管国锋 化工原理 化学工业出版社 王志魁 化工原理 化学工业出版社 谭天恩等主编：化工原理， 化学工业出版社
23.03.2022
五 本课程的学习要求
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
x
H OL
N OL
N OG
yb dy ya y y
气相分传质单元高度，m
H N G
h0 k ya
yb dy ya y yi
G
G
气相分传质单元数，无因次
L
h0 kxa
xb dx xa xi x
HL
NL
5、传质单元高度HOG
14
表示完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，m。
OG
OL
h HL NL
13
4、填料层高度
气相总传质单元高度HTU，m （Height of Transfer Unit）
G HOG K ya
G
h0 K ya
yb dy ya y y H OG N OG
气相总传质单元数，无因次
h0
L K xa
xb xa
dx x
代表吸收塔传质性能的高低，由过程条件所决定。
常用吸收设备的HTU约为0.21.5m。
思考： HTU越大越好， 还是越小越好？
HTU越小越好。
思考：影响传质单元高度HTU的因素？
取决于设备型式、物系性质及操作条件，表明了过程的传 质动力学性能。
15
6、传质单元数NOG的计算方法
KG
1/( 1 kG
1 Hk L
)
H1
KL
1/( k
k
)
G
L
K HK
L
G
KG kG
KL kL
Ky PKG
Kx cKL
3、低浓度气体吸收
11
(溶质体积分数<10%)
1）全塔物料衡算： GB Y Ya LS X X a
2）操作线方程：
Y
LS G
4
本章具体要求：
吸收过程的基本原理、分类、基本流程及对吸收剂的要求； 吸收过程中的质量传递：
传质的基本方式、组分运动速度及扩散速度、传质通量以及 传质速度、费克定律、双组份等分子反向扩散及单向扩散； 相际传质的基本理论： 气液相平衡、相际传质推动力、传质方向与传递极限； 双膜模型、相际传质速率方程，气膜控制和液膜控制过程。
B
X
Ya
LS G
B
X a
Yb Ya 1 Ya --回收率
Yb
Yb
3）最小液气比：
LS GB
min
Yb
X
b
Ya Xa
Y Yb
低浓时：
L G min
yb ya xb xa
B B B
传质单元数
理论板数
平均推动力法 吸收因数法 图解法 数值积分 图解法 解析法
7
二、基本概念
1、吸收、溶解度、脱吸； 2、吸收质（溶质）、吸收剂（溶剂）、吸收液（溶液）； 3、惰性组分（载体）、吸收尾气、吸收率； 4、亨利定律及其表达方式； 5、分子扩散、涡流扩散； 6、费克定律、吸收率； 7、吸收速率、吸收速率方程式； 8、吸收塔的操作线与操作线方程； 9、最小液气比、适宜液气比； 10、传质单元高度与传质单元数； 11、脱吸因子； 12、理论板 13、高浓度、多组分、非等温、化学吸收。
N )
k ck
x
0L
N K (y y*)
A
y
NA Kx (x* x)
Ky
1/( 1 ky
1 kx
)
11
Kx
1/( mk
) k
y
x
Kx mK y
Ky ky
Kx kx
NA
KG
(
pG
p* L
)
NA KL (cG* cL )
5
本章具体要求：
低浓度气体吸收的特点及分析方法： 物料衡算、操作线、平衡线、最小液气比、实际液气比、 溶质的吸收率、吸收因子； 传质单元高度、传质单元数、传质平均推动力；灵活利用 平均推动力和吸收因子法计算填料高度。
高浓度气体吸收的特点及对吸收过程的影响： 相平衡关系和操作线方程。
多组分吸收和化学吸收过程： 特点、计算的基本思路；关键组分。
解吸：气提解吸法。
重点内容概要：
气液相平衡
气体吸收
传质机理
物料衡算
6
吸收设备
溶解度 亨利定律 分子扩散 涡流扩散 操作线方程 填料塔 板式塔
对流传质双膜模型 传质速率方程
溶剂选择 T、p选择 吸收解吸填料层 吸收剂用量的确定 高度计算
低浓气体吸收 高浓吸收解吸 多组分吸收 化学吸收 低浓气体解吸
化工原理2 电子课件-8
1
第九章 吸 收-6 Absorption
湖北民族学院 2011年秋
2
第九章 吸收 Absorption-复习篇
1 概述 2 吸收的基本理论
3 吸收（或脱吸）塔的计算 4 其他类型的吸收 5 传质系数和传质理论
3
一、本章要求：
注意学习传质过程的基本研究方法； 掌握吸收过程的基本概念和基础知识； 能够进行吸收过程的分析计算； 能够进行吸收过程的工艺设计。
8
三、重要公式
1、亨利定律
c
A
H
pA
H-溶解度系数， kmol/(m3Pa) T，H；H越大，越易溶。
p* A
Ex A
E=c/H -亨利系数，Pa
T，E；P对E影响可忽略。
E越大，越难溶；
y* A
mxA
m=E/p -相平衡常数，无量纲
T，m；P，m。
m越大，越难溶。
9
Ya A
0 Xa
Xb
12
4、填料层高度
推动力 传质单元 高度, m
y - y* x* - x y - yi xi - x
H OG
G Kya
H L OL K xa
HG
G kya
L HL k a
x
传质单元数, 无因次
N yb dy
y y OG
ya
*
N xb dx
x x OL
2、相际传质速率方程
速率
系数
推动力
推动力 1
系数
气膜
分系数分推动力 液膜
总系数总推动力 气相
液相
2、相际传质速率方程
10
气膜
传质速率 方程
液膜 总
总传质系数
易溶气体
特殊 （气膜控制） 情况 难溶气体
（液膜控制）
NA ky ( y yi ) NA kG ( pG pi ) ky PkG
xa *
N yb dy
G ya y y i
N xb dx
L xa x x i
换算 关系式
H 1H
OG
A OL
填料层高 度计算公
式, m
h HOG NOG
H OG
HG
1 A
HL
h HOL NOL
HOL AHG HL h HG NG
N AN