化工传递过程与基础第1章-绪论
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传递过程基础
下午2时33分
Nanjing University of Technology
第一章 绪论
1
第一章 绪论
下午2时33分
第一章 绪论
2
1. 课程的发展
化工传递过程是以化学工业为研究
对象，在“化工原理”的基础上，进 一步综合其有关动量，热量和质量传 递的共同规律而发展起来的一门课程。
下午2时33分
工业废气排放中，常含有大量有害污染物质，
必须将其排放到高层大气中去，以便在污染物 质下降至地表面时，其浓度降至允许的限度以 下。采取的措施可以是提高烟囱的高度（举 例）。为了确定有效高度，即预测落地的浓度， 需要对动量传递、热量传递、质量传递有 较为透彻的了解。
下午2时33分
第一章 绪论
12
举例
下午2时33分
第一章 绪论
15
2. 课程内容及讲解顺序
首先确定物理模型。要能透过现象看到三传的
本质。这部分将阐明三传所遵循的三个基本物 理过程的规律。
针对上述物理模型，建立基本微分方程，即
1960年美国威斯康辛大学（Univ. Wiscosin） R.B.Bird 出版了传递专著 “Transport Phenomena”。此书被公认为在三 传方面第一本较为权威的书（Bible）。 书中首次把三种传递现象用统一的观点来处理， 将三传中许多类似之处有机地联系起来加以论
述。
下午2时33分
干燥、吸收、萃取、结晶、过滤等单元操作。
至此化学工程学科主要以“单元操作”作为研究和
学习的主要内容。
单元操作是化学工程学科发展中的第一个概括。
下午2时33分 第一章 绪论 5
1960年
当单元操作被了解得更加深化以后，人们又发现在 各单元操作之间存在着共性。 例如，过滤是流体流动的一个特例； 蒸发只不过是传热的一种形式；
低碳钢的优点是抗张强度较大，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点是表面耐磨
性能较差，所以许多由低碳钢制成的机械部件，必 须对其表面进行硬化处理，方法是将部件暴露在含 碳气氛中进行渗碳处理，暴露时间的长短将
影响到表面碳浓度和渗碳深度。这里涉及 到质量传递问题。
下午2时33分
第一章 绪论
13
举例
呼吸过程吐出CO 吸进O 从而维持生命运动。这个“吐
萃取、吸收都包含着质量传递；
干燥与精馏则是传热与传质同时并存的操作。 20世纪中期以后，人们在单元操作的基础上，进一 步综合其中有关动量、热量和质量传递共同规 律的基础上建立了“传递过程”这门新课。它的 形成标志着化学工程又发展到了一个新的高度。
下午2时33分 第一章 绪论 6
1960年
2 2
故纳新”过程就涉及到动量、热量和质量传递。
将新鲜空气通过鼻腔带到肺部，同时将废气排出肺部，为流
体流动过程（通过光滑管--气管、气阀—喉部）。
空气和肺泡内O2为：21%和14%，而CO2为：0.04%，4.5%。 由于肺泡壁内外存在着浓差， O2渗透进入肺泡，被肺泡中的 毛细血管所吸收进入血液，与血液中的血红蛋白结合，带到 全身进行新陈代谢，代谢产生的CO2 通过肺泡壁排出体外。
第一章 绪论
3
1890 年
化学工业早期，每一种化学工艺都被认为是一 门特殊的知识。因此 1890年“化学工程”的 专业课程，多以各种化学工艺学为基础的。 人们逐渐认识到各种工艺过程存在着相同的加 工步骤。譬如，无论是在制糖、制盐还是在化 肥生产中，从溶液中蒸发液体所遵循的原理是 相同的。
下午2时33分
这一物质交换过程受到质量传递规律的支配。
冷空气被鼻腔、气管加热到合适的温度带到肺部，这涉及到 热量传递问题。
下午2时33分 第一章 绪论 14
所涉及的学科
通过上述诸例可以看出: 动量、热量与质量传递 过程所涉及的内容与许多工程领域有密切的联系
它们不仅在机械、动力、土木、化工、冶 金等工程技术领域中出现； 也在诸如生物医学、航天和航空、电机与 电子、农业与食品等领域中经常遇到。
第一章 绪论
7
课程的发展历史
化学工艺学
1890年
单元操作
1922年
传递过程
1960年
下午2时33分
第一章 绪论
8
课程内容的发展
20世纪初，传递过程均以小分子物质或牛 顿流体为依据。 20世纪中叶，三大聚合材料的崛起； 20世纪末生命科学的突飞猛进，三传所面 对的是介观、亚微观、微观、大宏观及非 牛顿流体。 因此课程内容的扩大和跨学科发展越来越 明显。 传递过程作为过程科学成为高科技不可缺 少的学科知识。
第一章 绪论
4
1922年
1922年，美国麻省理工学院学者提出了：不管化工
生产的工艺如何千差万别，但它们却在许多典型设 备中进行着原理相同的物理过程。
这一新见解在当年的美国化学化工学会年会上得到
认同，从而引出了“单元操作”（Unit Operations） 的概念，即“化工原理”。
继蒸发这个单元操作之后又陆续提出了流体流动、
下午2时33分 第一章 绪论 9
Momentum, heat and mass transport phenomena can be found everywhere in nature. Even early morning activities such as boiling an egg or making tea are governed by laws which will be treated here. A solid understanding of the principles of these transport processes is essential for the apply this science in practice, e.g. chemical and process engineers.
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第一章 绪论
10
传递现象理论
是工程技术工作者和科研工作者
重要理论基础
传递过程在自然界和工程技术领域都是普遍存在的。
下午2时33分
第一章 绪论
11
举例
核反应堆的一个重要问题是：有效地移除反
应堆中心部位由核裂变所产生的热量，以防止 反应堆的过热现象，为此，要求对传热速率进 行精确的计算。在此会遇到温度分布问题。
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第一章 绪论
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第一章 绪论
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第一章 绪论
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1. 课程的发展
化工传递过程是以化学工业为研究
对象，在“化工原理”的基础上，进 一步综合其有关动量，热量和质量传 递的共同规律而发展起来的一门课程。
下午2时33分
工业废气排放中，常含有大量有害污染物质，
必须将其排放到高层大气中去，以便在污染物 质下降至地表面时，其浓度降至允许的限度以 下。采取的措施可以是提高烟囱的高度（举 例）。为了确定有效高度，即预测落地的浓度， 需要对动量传递、热量传递、质量传递有 较为透彻的了解。
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第一章 绪论
12
举例
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第一章 绪论
15
2. 课程内容及讲解顺序
首先确定物理模型。要能透过现象看到三传的
本质。这部分将阐明三传所遵循的三个基本物 理过程的规律。
针对上述物理模型，建立基本微分方程，即
1960年美国威斯康辛大学（Univ. Wiscosin） R.B.Bird 出版了传递专著 “Transport Phenomena”。此书被公认为在三 传方面第一本较为权威的书（Bible）。 书中首次把三种传递现象用统一的观点来处理， 将三传中许多类似之处有机地联系起来加以论
述。
下午2时33分
干燥、吸收、萃取、结晶、过滤等单元操作。
至此化学工程学科主要以“单元操作”作为研究和
学习的主要内容。
单元操作是化学工程学科发展中的第一个概括。
下午2时33分 第一章 绪论 5
1960年
当单元操作被了解得更加深化以后，人们又发现在 各单元操作之间存在着共性。 例如，过滤是流体流动的一个特例； 蒸发只不过是传热的一种形式；
低碳钢的优点是抗张强度较大，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点是表面耐磨
性能较差，所以许多由低碳钢制成的机械部件，必 须对其表面进行硬化处理，方法是将部件暴露在含 碳气氛中进行渗碳处理，暴露时间的长短将
影响到表面碳浓度和渗碳深度。这里涉及 到质量传递问题。
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第一章 绪论
13
举例
呼吸过程吐出CO 吸进O 从而维持生命运动。这个“吐
萃取、吸收都包含着质量传递；
干燥与精馏则是传热与传质同时并存的操作。 20世纪中期以后，人们在单元操作的基础上，进一 步综合其中有关动量、热量和质量传递共同规 律的基础上建立了“传递过程”这门新课。它的 形成标志着化学工程又发展到了一个新的高度。
下午2时33分 第一章 绪论 6
1960年
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故纳新”过程就涉及到动量、热量和质量传递。
将新鲜空气通过鼻腔带到肺部，同时将废气排出肺部，为流
体流动过程（通过光滑管--气管、气阀—喉部）。
空气和肺泡内O2为：21%和14%，而CO2为：0.04%，4.5%。 由于肺泡壁内外存在着浓差， O2渗透进入肺泡，被肺泡中的 毛细血管所吸收进入血液，与血液中的血红蛋白结合，带到 全身进行新陈代谢，代谢产生的CO2 通过肺泡壁排出体外。
第一章 绪论
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1890 年
化学工业早期，每一种化学工艺都被认为是一 门特殊的知识。因此 1890年“化学工程”的 专业课程，多以各种化学工艺学为基础的。 人们逐渐认识到各种工艺过程存在着相同的加 工步骤。譬如，无论是在制糖、制盐还是在化 肥生产中，从溶液中蒸发液体所遵循的原理是 相同的。
下午2时33分
这一物质交换过程受到质量传递规律的支配。
冷空气被鼻腔、气管加热到合适的温度带到肺部，这涉及到 热量传递问题。
下午2时33分 第一章 绪论 14
所涉及的学科
通过上述诸例可以看出: 动量、热量与质量传递 过程所涉及的内容与许多工程领域有密切的联系
它们不仅在机械、动力、土木、化工、冶 金等工程技术领域中出现； 也在诸如生物医学、航天和航空、电机与 电子、农业与食品等领域中经常遇到。
第一章 绪论
7
课程的发展历史
化学工艺学
1890年
单元操作
1922年
传递过程
1960年
下午2时33分
第一章 绪论
8
课程内容的发展
20世纪初，传递过程均以小分子物质或牛 顿流体为依据。 20世纪中叶，三大聚合材料的崛起； 20世纪末生命科学的突飞猛进，三传所面 对的是介观、亚微观、微观、大宏观及非 牛顿流体。 因此课程内容的扩大和跨学科发展越来越 明显。 传递过程作为过程科学成为高科技不可缺 少的学科知识。
第一章 绪论
4
1922年
1922年，美国麻省理工学院学者提出了：不管化工
生产的工艺如何千差万别，但它们却在许多典型设 备中进行着原理相同的物理过程。
这一新见解在当年的美国化学化工学会年会上得到
认同，从而引出了“单元操作”（Unit Operations） 的概念，即“化工原理”。
继蒸发这个单元操作之后又陆续提出了流体流动、
下午2时33分 第一章 绪论 9
Momentum, heat and mass transport phenomena can be found everywhere in nature. Even early morning activities such as boiling an egg or making tea are governed by laws which will be treated here. A solid understanding of the principles of these transport processes is essential for the apply this science in practice, e.g. chemical and process engineers.
下午2时33分
第一章 绪论
10
传递现象理论
是工程技术工作者和科研工作者
重要理论基础
传递过程在自然界和工程技术领域都是普遍存在的。
下午2时33分
第一章 绪论
11
举例
核反应堆的一个重要问题是：有效地移除反
应堆中心部位由核裂变所产生的热量，以防止 反应堆的过热现象，为此，要求对传热速率进 行精确的计算。在此会遇到温度分布问题。