化工原理绪论(ppt 116页)_4228

绪论 化工生产过程：是由若干化学反应和物理操作串联的
生产过程。
例：用乙炔和氯化氢生产聚氯乙烯塑料
乙炔 提纯 氯化氢 提纯
（反应热）
（反应热）
单体合成 单体精制 聚合 脱水干燥
（压缩，冷凝）
在各种化工生产过程中，除化学反应外的其余物 理操作称为单元操作(Unit Operation)：流体的流动 与输送，沉降，过滤，搅拌，压缩，传热，蒸发， 结晶，干燥，精馏，吸收，萃取，冷冻等。
7.平衡关系与过程速率
1) 平衡关系
平衡关系予告过程或反应能够达到的极限。如连 通器液面最终达到同一水平面，传热的极限是冷热 流体温度相同，气体吸收的极限是当时条件下的饱 和溶解度，反应的极限是当时条件下的平衡转化率。
2) 过程速率
过程推动力 过程阻力R
流动速率
压强差 流动阻力
传热速率
温度差 传热阻力
教学环节：理论课教学，实验，课程设计 特点：内容多，范围广，难度大。 学习方法：重点掌握基本概念，基本原理和基本
计算。
4.单位制与单位换算
1）基本量，导出量 （物理量） 任何物理量均可由几个彼此独立的基本量表示其性
质和特征。 基本量：长度 [L] m ；质量 [m] kg ；时间 [t] s ；温度 [T] K 导出量：如速度 u=L/t m/s。 2 ）单位制（基本单位与导出单位的总和） （1）绝对单位制（cgs制）：力，达因，dyn （2）工程单位制：力，公斤（力）, kg(f ) （3）国际单位制（SI）：力，牛顿，N 1N=1[kg ·m/s2 ]=1/9.81[kgf]=105[dyn]
牛奶、果汁、盐水 稀薄流体
蜂蜜、脂肪、果酱 稠厚流体 非牛顿流体（流变学规律）
应用流体流动的基本原理和规律可以解决如下 工程问题： (1)流体输送：流体流速u，管道直径d，输送设 备选择、操作及其功率计算 (2)流体压强，流量和流速的测量 (3)强化设备：为强化其他单元操作（设备）提供 适宜条件
1.1 流体的物理性质
本课程作为化学工程学的一个基础组成部分，是 化工、生物、制药、食品等专业的主干课程之一 （学科基础课），其在基础课和专业课之间，起着 承上启下，由“理”过渡到“工”的桥梁作用。
3.本课程的内容，特点及学习方法
内容：以“三传”--流体流动过程（动量传递）； 传热过程（热量传递）；传质过程（质量传递） 为核心和主线，讲述单元操作的基本原理，典 型设备的结构原理，操作性能和设计计算。
吸收速率
浓度差 传质阻力
第 1 章 流体流动
概述 液体和气体都具有流动性，通常总称为流体。 在化工和食品生产过程中，所处理的原料、半成品、
产品以及辅助材料大多数以流体的状态存在。流体的流 动和输送既是一个单元操作，又与其他各种单元操作密 切相关。
水、空气、水蒸气 典型流体 牛顿流体（流体力学规律）
化工原理绪论(ppt 116页)
绪论
1.概述--化工生产过程与单元操作
化学工业:对原料进行化学加工以获得产品。 化工生产过程:用化工手段将原料加工成产品的生产 过程。
该生产过程的核心是化学反应过程，为使化学 反应经济有效的进行，反应前物料要达到一定纯度, 即需要进行前处理;反应器内必须保持最佳反应条 件（压强、温度）;反应后还要进行后处理，使产 物与反应物分开、产物精制。前、后处理中，绝大 多数过程是纯物理过程。
研究物质通过相界面迁移过程的基本规律，以 及主要受这些基本规律支配的若干单元操作，如 液体的蒸馏、气体的吸收、固体的干燥及结晶等。
6.物料衡算与能量衡算
1) 物料衡算 根据质量守恒定律而进行的质量平衡计算。
向设备输入的物料质量减去从设备输出的物料质 量，必等于积累在设备里的物料质量，即：
G I G 0G A
量的名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 发光强度 物质的量
SI基本单位
量的符号 单位名称 单位符号
l(L)
m t I T I(IV) n
米
m
千克
kg
秒
s
安（培 ）
A
开（尔文） K
坎（德拉） cd
摩尔 mol
导出单位：力 （ N）； 压强 Pa（N/m2）； 功 ，能，热（ J）；功率（ W）
源自文库
5.传递过程
输入物料的总和 输出物料的总和 积累物料量
2) 能量衡算
根据能量守恒定律而进行的能量平衡的计算。 在生产中能量可能是热能、电能、机械能或其它能。 如果是热能，则称为热量衡算。
Q I Q 0 Q L
随物料进入 系统的总热量， kJ或kW
随物料离 开系统的总 热量，kJ或 kW
向系统周 围散失的热 量，kJ或kW
1) 流体流动过程（动量传递） 研究流体流动及流体和与之接触的固体间发生相
对运动时的基本规律，以及主要受这些基本规律支 配的若干单元操作，如流体的输送、沉降、过滤、 搅拌及固体的流态化等。 2) 传热过程（热量传递）
研究传热的基本规律以及主要受这些基本规律支 配的若干单元操作，如热交换、蒸发等。
3) 传质过程（质量传递）
1.1.1流体的物理性质与作用力 1 ) 流 体 特 征：易流动，无固定形状
气体：气体分子间距大，相互作用力小，无一定自由表面和 体积，充满整个容器。在外力作用或温度变化时，体积改 变较大，一般不能忽略（可压缩和膨胀性），称之为可压 缩流体。 液体：不可压缩流体。
2 ) 连续介质模型（1753年，欧拉）
化工原理：是研究这些单元操作的基础学科，是各 个单元操作的综合和集成。
食品加工的科学化和工程化的标志---单元操作的引 入和应用。 食品工程是在化学工程基础上发展起来的一个新领 域---相同的理论基础和单元操作。
奶粉生产工艺：各个单元操作串联操作的生产过程 牛奶 预热杀菌 真空浓缩 过滤 喷雾干燥
不考虑流体的微观分子运动，把流体看作由无穷多个流 体质点稠密无间隙所组成的连续介质，以研究流体的宏观运 动规律。
化工原理 ←→ 食品工程原理
生物化工原料的某些成分如蛋白质、酶之类都 是生物活性物质，在加工过程中会引起变性、 钝化或破坏。热敏性和氧化变质及易腐性是动 、植物原料的共有特点。
2.本课程的性质与任务
本课程是在高等数学、物理学及物理化学、化学 等课程的基础上开设的一门专业基础课程，其主要 任务是研究化工单元操作的基本原理，典型设备的 构造及工艺尺寸的计算或设备选型。