化工原理-文档资料
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1
化工原理
主讲 ：韩永霞 辅导：杨敏
2
参考书
*教材 *谭天恩等，《化工原理 》 *天大，姚玉英主编《化工原理》 *南京化工，赵汝溥等编《化工原理》 *清华《化工原理》 *丛德滋等编《化工原理示例与练习》 *姚玉英主编《化工原理例题与习题》
3
*《化工原理》及《化学反应工程》公式 例解 测验
*清华，周荣琪等编《化工原理学习指引》 *TQ02H96《化工原理学习指导》 TQ02-44 H5 《化工原理学习指导》 TQ022.1H2《化工流体流动与传热》 TQ02 70《化工原理操作型问题的分析》
31
绪论小结
• 化工原理在学科体系的地位与作用 • 化工过程与单元操作 • 《化工原理》课程 • 单位制与单位换算 • 物料衡算 • 能量衡算
32
第一章 流体流动 1.1 概述 1.1.1 流体——气体和液体 特性： （1）流动性 （2）压缩性
分类: (1)不可压缩流体：液体；（若P,t变化小，气体） (2)可压缩流体：实际流体 ，气体
题的方法论
12
0-4 单位制与单位换算★ (1) CGS制（物理单位制）
厘米-克-秒制 (2) MKS制（绝对单位制）
米-千克-秒制 (3) 工程单位制
米-公斤（力）-秒
13
(4)SI制（国际单位制） 以MKS制基础
基本单位：长度——米（m) 质量——千克(kg) 时间——秒(s) 温度——开尔文(k) 物质的量——摩尔 (mol)
33
1.1.2 几个物理名词 (1) 密度——kg/m3
重度——kgf/m3 , 其数值同密度。
比容——m3/kg, 密度的倒数。
(2) 流量——有两种
a.体积流量 qv—— m3/s,m3/h； b.质量流量 qm——kg/s，kg/h；
qm = qv
(3) 流速(u) ——m/s
29
其中： Q3=0.095503.67=47.8kW Q4=13.56(80-0)=284.8kW ∴ Qo =47.8+284.8=332.6kW 由 Qi =Qo+QL ∴ QL= Qi - Qo =13.7kW
30
∴ 热量损失百分数 =
13.7 *10% 0
25.7347.8
=6.54%
间范围
22
（2）确定衡算基准 ——1s 或 1h
（3）列出衡算式 mi -mo=ma 对于连续生产： mi -mo=0
23
0-6能量衡算★
机械能、热量、电能、化学能等统称为能量。 依据--------能量守恒定律。 重点——热量衡算
衡算式： Qi Qo QL
式中 Qi——随物料进入控制体的热量，kJ 或kW; Qo——随物料离开控制体的热量，kJ 或kW; QL——向控制体周围散失的热量，kJ 或kW。
24
也可写成：
(W )iH (W o Q H L )
式中 W——物料的质量，kg 或 kg/s ； H——物料的焓，kJ/kg。
适用于间歇过程（kJ)、连续过程（kW)
25
方法： （1）确定控制体（范围） （2）确定衡算基准
由于焓是相对值，故应 （3）指明基准温度，基准状态。 通常以0°C、液态为基准。 （4）列出衡算式
26
[例] 在换热器里将平均比热为 3.56 kJ/(kg.°C)的某溶液
自25 ℃加热到80 ℃ ，溶液流量为 1.0 kg/s 。 加热介质为
120 ℃的饱和水蒸汽，其耗量为 0.095kg/s , 蒸汽冷凝成同
温度的饱和水排出。求此换热器的热损失占蒸汽供热的百分数。
120 °C 饱 和水蒸汽
饱和水蒸汽
120 °C 饱和水
80 °C 溶液 Q4
1.0kg/s
Q3
28
作热量衡算：
随物料带入换热器的总热量： Qi=Q1+Q2 其中： Q1=0.0952708.9=257.3kW
Q2=13.56(25-0)=89kW ∴ Qi =257.3+89=346.3kW 随物料带出换热器的总热量：
Qo=Q3+Q4
1 25.4mm 1in
17
1in. =25.4 mm
1in 1 25.4mm
1 25.4mm 1in
18
换算因数？ ----彼此相等而各有 不同单位的两个 物理量之比。 纯数1
19
【例】 已知1atm=1.033kgf/cm2, 试 将此压强换算为SI单位。
解： 1 kgf =9.81 N 1m = 100cm
∴1atm= 1.033kgf/cm2
1.03ck3m g 2f91.k 8N g 1f110 m c0m 2
20
1.03ck3m g 2f91.k8N g 1f10 1m 0 2 c0 m 20
=1.013 ×105 N/m2
21
0-5物料衡算★
—— 质量守恒原理的具 体应用
（1）确定控制体 ——即进行衡算的空
4
http://agdzdl.ahut.edu.cn
化工原理教学资料
5
化工原理
上册
6
绪论
0-1 化工原理在整个学科体系的 地位与作用
7
1）弯一下？ 2）泵—类型？ 结构？原理？ 修好？
8
0-2 化工过程与单元操作
（1）化工生产过程
“原料 → 化学反应器 → （中间）产品”
前处理
后处理
9
（2）单元操作
14
重要导出单位： 力——F=ma ；N 压强——P=F/面积 ；N/m2Pa 能 量 、 功 、 热 ——F× 距 离 ；
N.mJ 功率——功/时间 ；J/s W 比热——热/质量·温度；J/kg.K
单Байду номын сангаас换算？
15
单位换算 换算因数：
1in. =25.4 mm
16
1in. =25.4 mm
1in 1 25.4mm
25 °C 溶液
80 °C 溶液
1.0kg/s
120 °C 饱和水
1.0kg/s
27
解：由P364附录查出120 °C 饱和水蒸汽的焓值为
2708.9 kJ/kg ,120 °C 饱和水的焓值为 503.67 kJ/kg .
基准：s
控制体： Q1
25 °C 溶液 Q2
1.0kg/s
120 °C
QL
*物料的输送 *沉降 *过滤 *流态化 *加热与冷却 *蒸发
*气体吸收 *液体蒸馏 *固体干燥 *液液萃取 *膜分离
10
0-3《化工原理》课程 （1）内容
*基础理论——流体力学、 传热学、传质学基础
*若干典型单元操作
11
（2）性质 属技术基础课
（3）作用 *单元操作知识与有关的
基础理论知识 *掌握分析与解决工程问
化工原理
主讲 ：韩永霞 辅导：杨敏
2
参考书
*教材 *谭天恩等，《化工原理 》 *天大，姚玉英主编《化工原理》 *南京化工，赵汝溥等编《化工原理》 *清华《化工原理》 *丛德滋等编《化工原理示例与练习》 *姚玉英主编《化工原理例题与习题》
3
*《化工原理》及《化学反应工程》公式 例解 测验
*清华，周荣琪等编《化工原理学习指引》 *TQ02H96《化工原理学习指导》 TQ02-44 H5 《化工原理学习指导》 TQ022.1H2《化工流体流动与传热》 TQ02 70《化工原理操作型问题的分析》
31
绪论小结
• 化工原理在学科体系的地位与作用 • 化工过程与单元操作 • 《化工原理》课程 • 单位制与单位换算 • 物料衡算 • 能量衡算
32
第一章 流体流动 1.1 概述 1.1.1 流体——气体和液体 特性： （1）流动性 （2）压缩性
分类: (1)不可压缩流体：液体；（若P,t变化小，气体） (2)可压缩流体：实际流体 ，气体
题的方法论
12
0-4 单位制与单位换算★ (1) CGS制（物理单位制）
厘米-克-秒制 (2) MKS制（绝对单位制）
米-千克-秒制 (3) 工程单位制
米-公斤（力）-秒
13
(4)SI制（国际单位制） 以MKS制基础
基本单位：长度——米（m) 质量——千克(kg) 时间——秒(s) 温度——开尔文(k) 物质的量——摩尔 (mol)
33
1.1.2 几个物理名词 (1) 密度——kg/m3
重度——kgf/m3 , 其数值同密度。
比容——m3/kg, 密度的倒数。
(2) 流量——有两种
a.体积流量 qv—— m3/s,m3/h； b.质量流量 qm——kg/s，kg/h；
qm = qv
(3) 流速(u) ——m/s
29
其中： Q3=0.095503.67=47.8kW Q4=13.56(80-0)=284.8kW ∴ Qo =47.8+284.8=332.6kW 由 Qi =Qo+QL ∴ QL= Qi - Qo =13.7kW
30
∴ 热量损失百分数 =
13.7 *10% 0
25.7347.8
=6.54%
间范围
22
（2）确定衡算基准 ——1s 或 1h
（3）列出衡算式 mi -mo=ma 对于连续生产： mi -mo=0
23
0-6能量衡算★
机械能、热量、电能、化学能等统称为能量。 依据--------能量守恒定律。 重点——热量衡算
衡算式： Qi Qo QL
式中 Qi——随物料进入控制体的热量，kJ 或kW; Qo——随物料离开控制体的热量，kJ 或kW; QL——向控制体周围散失的热量，kJ 或kW。
24
也可写成：
(W )iH (W o Q H L )
式中 W——物料的质量，kg 或 kg/s ； H——物料的焓，kJ/kg。
适用于间歇过程（kJ)、连续过程（kW)
25
方法： （1）确定控制体（范围） （2）确定衡算基准
由于焓是相对值，故应 （3）指明基准温度，基准状态。 通常以0°C、液态为基准。 （4）列出衡算式
26
[例] 在换热器里将平均比热为 3.56 kJ/(kg.°C)的某溶液
自25 ℃加热到80 ℃ ，溶液流量为 1.0 kg/s 。 加热介质为
120 ℃的饱和水蒸汽，其耗量为 0.095kg/s , 蒸汽冷凝成同
温度的饱和水排出。求此换热器的热损失占蒸汽供热的百分数。
120 °C 饱 和水蒸汽
饱和水蒸汽
120 °C 饱和水
80 °C 溶液 Q4
1.0kg/s
Q3
28
作热量衡算：
随物料带入换热器的总热量： Qi=Q1+Q2 其中： Q1=0.0952708.9=257.3kW
Q2=13.56(25-0)=89kW ∴ Qi =257.3+89=346.3kW 随物料带出换热器的总热量：
Qo=Q3+Q4
1 25.4mm 1in
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1in. =25.4 mm
1in 1 25.4mm
1 25.4mm 1in
18
换算因数？ ----彼此相等而各有 不同单位的两个 物理量之比。 纯数1
19
【例】 已知1atm=1.033kgf/cm2, 试 将此压强换算为SI单位。
解： 1 kgf =9.81 N 1m = 100cm
∴1atm= 1.033kgf/cm2
1.03ck3m g 2f91.k 8N g 1f110 m c0m 2
20
1.03ck3m g 2f91.k8N g 1f10 1m 0 2 c0 m 20
=1.013 ×105 N/m2
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0-5物料衡算★
—— 质量守恒原理的具 体应用
（1）确定控制体 ——即进行衡算的空
4
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化工原理
上册
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绪论
0-1 化工原理在整个学科体系的 地位与作用
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1）弯一下？ 2）泵—类型？ 结构？原理？ 修好？
8
0-2 化工过程与单元操作
（1）化工生产过程
“原料 → 化学反应器 → （中间）产品”
前处理
后处理
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（2）单元操作
14
重要导出单位： 力——F=ma ；N 压强——P=F/面积 ；N/m2Pa 能 量 、 功 、 热 ——F× 距 离 ；
N.mJ 功率——功/时间 ；J/s W 比热——热/质量·温度；J/kg.K
单Байду номын сангаас换算？
15
单位换算 换算因数：
1in. =25.4 mm
16
1in. =25.4 mm
1in 1 25.4mm
25 °C 溶液
80 °C 溶液
1.0kg/s
120 °C 饱和水
1.0kg/s
27
解：由P364附录查出120 °C 饱和水蒸汽的焓值为
2708.9 kJ/kg ,120 °C 饱和水的焓值为 503.67 kJ/kg .
基准：s
控制体： Q1
25 °C 溶液 Q2
1.0kg/s
120 °C
QL
*物料的输送 *沉降 *过滤 *流态化 *加热与冷却 *蒸发
*气体吸收 *液体蒸馏 *固体干燥 *液液萃取 *膜分离
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0-3《化工原理》课程 （1）内容
*基础理论——流体力学、 传热学、传质学基础
*若干典型单元操作
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（2）性质 属技术基础课
（3）作用 *单元操作知识与有关的
基础理论知识 *掌握分析与解决工程问