化工原理电子教案(绪论).

四、化工原理研究与学习方法

1、学科性质——工程学科
用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中 的物理过程

2、研究方法——工程方法
因次分析法——直管湍流阻力
数学模型法——双膜模型的建立
参数综合法——过滤常数
当量法——当量直径、当量长度等
类比法——动量、热量、质量传递的类似律

3. 化工原理的学习方法



u
l

l
1
m s
1

（u —导出量、
l
、
—基本量、

1
中的－1——因次、


l
1 1 m s —因次式、
—导出单位）。


A、国际单位制 SI制 7个基本单位，2个辅助单位，其余皆为 导出单位。
（1）常用的基本单位： 物理量 单位 国际符号 长度 米 m 质量 千克（公斤） kg 时间 秒 s 温度 开尔文 K 物质的量 摩尔 mol
化工原理
无机化学
传递工程
水泥、玻璃制造
分析化学
反应工程
合成氨
来自百度文库有机化学
分离工程
硫酸制造
物理化学
化工热力学
石油化工
应用化学
系统工程
制糖业
高分子化学
制漆业、电镀业
化学教育等
氯碱工业等
二、化工过程与单元操作

1、化工过程
化学工业中，对原料进行大规模加工处理，在 物理性质与化学性质上发生变化，成为合乎要 求的产品。
m kg s
2 3
力 面积
功 时间
功 力 距离
功率
力 压 能 率
单位顺序规律：一般是长度、质量、时间顺序，如长度为负值，则把长度与 质量互换。如 。

3、单元操作的分类
根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类： · 流体动力过程 ——遵循流体动力基本规律，用动量传
递理论研究 如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化
•传热过程——遵循传热基本规律，用热量传递理论研究 如：传热、冷凝、蒸发等 •传质过程——遵循传质基本规律，用质量传递理论研究 如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等
原料的预处理
化工生产过程
进行化学反应 反应产物的分离与提纯
单元操作
化学反应和若干个单元操作串联而成 化工原理——研究各个独立的单元操作

2、单元操作的特点
①所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态 或物理性质，并不改变化学性质。 ②单元操作是化工生产过程中共有的操作，只是不同的 化工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。 ③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同， 所用的设备也是通用的。
原料
各种前处理
除去杂质，达到 必要的纯度、温 度和压力 物理变化过程

化学加工
反应生成新的 物质 化学或生物化 学变化过程
各种后处理
精制、分离、 干燥等 物理变化过程
产品
中间 产品

2、化工过程的特点
（1）步骤多－－经历若干设备，各种处理方式 （2）差别大－－原料与产品不同，处理过程差 别大


NH 3 CO2 H 2O NH 4 HCO3 Q 碳酸氢氨的制造：
五、化学工程主要经历的四阶段

1、化学工艺学阶段
2、单元操作阶段 3、传递过程阶段 4、“三传一反阶段”



六、单位及单位换算

1、单位制度
基本量：任意选定的几个独立的物理量(如长度,时间等)
基本单位：根据使用方便的原则制定的基本量的单位。
导出量：根据物理量与基本量之间的关系来确定的量。
导出单位：导出量的单位称为导出单位，均由基本单位相

热气


3、化工过程包含步骤可分为两大类
（1）以进行化学反应为主：
通常是在反应器中进行，反应机理相差很大


（2）以不进行化学反应的步骤：
这类操作称为单元操作，即化工原理研究对象
三、化工原理的研究对象
——单元操作（Unit Operations）

1、单元操作的概念 ——化工生产中共有的物理操作
乘、除而构成的 。 单位制：基本单位与导出单位的总和。

物理量：表示物质物理性质的参数，如长度、面积、体积、密度、粘度、 导热系数、温度、压强等。这些物理量可通过几个彼此独立的基本物理 量来表示，其大小则用各种单位来量度称为基本单位。 常用的基本单位长度、力或质量，时间和温度等，基本量以外的其它物 理量，可通过物理量之间的规律（定义或定律），从基本量推导出来称 为导出物理量，他们的单位称为导出单位。 应用这些基本量以表示物理量特性的式子称为因次（或量纲）式。因次 式中各物理量的指数称为它的因次或量纲（有时也把物理量的量纲式简 称为物理量的量纲）。因次可正、可负、整数、分数等任意有理数。 如流速
发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个单元 操作，寻本求源。 选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设备作 合理的选择和组合。 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。

首先制备原料 NH 3
3H 2 N 2 2NH 3 Q
冷气

循环冷气经合成塔内外壁环隙从上而下，由热交 换器的管间进入从中心管上升入触媒层。压强为 31.392103 k Pa 温度为 480 C ~ 520 C 。 ①动量传递（冷气入塔）（物理学中：动量=质 量速度） ②热量传递 ③质量传递（氨水吸收二氧化碳制造碳酸氢氨） ④化学反应工程。（合成炉） 除化学反应外，其余步骤皆可归纳为若干基本物 理过程如输送、压缩、传热、沉降、过滤、蒸发、 结晶、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻等。


长 质 时 温 量 用SI制基本单位表示 m kg s 2 （力=质量加速度）
kg m 1 s 2
p
（2）常用的导出单位： 物理量 单位 国际符号 力 牛顿 N 压强 帕斯卡 Pa 能、功、热量 焦耳 J 功率 瓦特 W

m 2 kg s 2
化工原理
绪 论
参考文献

1.姚玉英 黄凤廉 陈常贵编
<化工原理>
<化工原理>
(上下册)
天津科学技术出版社
2.谭天恩 麦本熙 丁惠华编
(上下册)
化学工业出版社

3.陈敏恒 丛德滋 方图南编
<化工原理>
(上下册)
化学工业出版社

4.何潮洪 冯霄编
<化工原理>
科学出版社
一.化工原理在化工领域的地位