化工原理讲稿 化学工程简介
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例0-1 某容器内装1000L质量分数为0.95的乙醇水溶 液，其密度为840kg/m3。现用纯水以100kg/min的速 率进入容器置换，并以同样的速率放出乙醇溶液，假设 容器内混合良好。试求要使容器内乙醇溶液的质量分数 变为0.05，需要多少时间？
四、研究单元操作的基本工具
2.能量衡算
理论基础：能量守恒定律。
能量输入=能量输出+能量积累 对于连续、稳定的操作过程，各过程能量不随时间变化， 则过程中不应有能量的积累。
能量输入=能量输出
四、研究单元操作的基本工具
注意的问题：
1.确定衡算范围； 2.明确衡算对象； 3.统一计算单位； 4.选定计算基准。
四、研究单元操作的基本工具
3.系统的平衡关系
两大平衡：相平衡与化学平衡。 任何过程都是由不平衡状态向平衡状态进行。 平衡态：自然过程所能达到的极限程度，用来 判断过程进行的方向及限度。
和系统工程
从1965年以后至今，化学工程与相关学科结合，形成 新的边缘与交叉学科。
材料科学 物理学
计算机科学 电力工程
化学
化学工程
土木工程
生物学
数学
机械工程
二、本课程的研究对象、内容及任务
1.研究对象： 单元操作
在石油加工和石油化工生产中,重要的单元操作约有20多种, 按其理论基础可归纳为以下三类：
2.单位换算
正是由于存在着不同的单位和单位制，在很多情况下，我 们需要对一些单位进行单位换算。
如 工 程 中 常 用 的 压 力 单 位 就 有 Pa 、 atm 、 kgf/cm2 、 mmHg、mH2O等，常用的温度单位就有℃、K、 ℉ 、 oR 等。在遇到不同的场合时使用的单位也不一样。
化学工程中常用的单位制及其基本单位间的换算见附录。
国际单位制的基本单位
质量 时间 温度
长度 物质的量 电流强度 发光强度
千克 秒 开尔文 米
kg
s
K
m
摩尔 mol
安培 A
坎德拉 candela
五、单位制及单位换算
CGS制 量的名称 长度 质量 时间 温度 单位符号 cm g s ℃
工程单位制
量的名称 长度 力 时间 温度
单位符号 m
kgf s
℃
五、单位制及单位换算
一、化学工程简介
他指出：“化学工业中所面临的许多问题往 往是工程问题，各种化工工艺生产都是由为 数不多的基本操作如蒸馏、蒸发、干燥、过 滤、吸收、萃取等构成的，因此可以对他们 进行综合的研究和分析。”
一、化学工程简介
他写道：“任何化学过程，不论是什么样的规律，总 可以分解为一系列相互雷同的被称为‘单元操作’的 组成部分，如破碎、混合、加热、吸收、沉淀、结晶、 过滤等。这些基本单元操作的数目并不多。对于一个 特定的加工过程，可能只包括其中的几个”。
物理量的大小以数值加单位表示。
物理量＝数字×单位
压力p=100kPa
单位＝物理量／数字 单位有基本单位和导出单位之分。
数值
单位
基本单位一般人为规定，数量不多；导出单位可以由 基本单位推导而得。
单位制：基本单位与导出单位的组成的单位体系。
五、单位制及单位换算
常用的单位制有：国际单位制（SI）、工程单位制、物 理单位制、英制、美制等。
国外将化学工程的发展从1905年起每十年分一个阶段， 具体如下：
第一阶段：1905～1915年 第二阶段：1915～1925年
标志性成果：工业化学
标志性成果：单元操作
第三阶段：1925～1935年 第四阶段：1935～1945年 标志性成果：物料和能量衡算 标志性成果：化工热力学
第五阶段：1945～1955年 第六阶段：1955～1965年 标志性成果：化学反应工程 标志性成果：传递过程
四、研究单元操作的基本工具
4.过程速率
系统从不平衡状态向平衡状态转化的速率。
过程速率
过程推动力 过程阻力
过程推动力：系统与平衡态相差的程度。相差程度越大，推 动力越大，当过程达到平衡时，推动力为0。
过程阻力：比较复杂，影响因素很多。
过程速率是计算设备尺寸的基本工具。
五、单位制及单位换算
1.单位与单位制
五、单位制及单位换算
例0-1 将30℃水的比热Cp=0.997cal/(g·℃)换算成以 SI单位表示的值。
cal 4.187J
Cp
0.997cal /( g0C)
0.997
g
1cal 103 kg0C
K
1g
0C
0.997 4.187 103 J /(kg K )
4.184 103 J /(kg K )
一、化学工程简介
化学工程
化工热力学 控制工程 分离工程 反应工程 化工系统工程
一、化学工程简介
3.化学工程的拓展与深化 进入20世纪后叶 ,化学工程学科发展的主要趋势是 : 化
学工程与相关学科结合，形成新的边缘与交叉学科。 生物化学工程 精细化学工程 材料化学工程 微电子化学工程 环境化学工程
一、化学工程简介
动量传递过程 ：流体输送、气体压缩、沉降、过滤、 离心分离、搅拌、固体流态化、气力输送
热量传递过程 ：加热、冷凝和冷却、蒸发
质量传递过程 ：蒸馏、吸收、萃取、吸附、干燥、结晶
二、本课程的研究对象、内容及任务
2.研究内容： 研究各单元操作的基本原理、计算方法及设备
的设计、操作和选型等。
二、本课程的研究对象、内容及任务
累的物料量之和。
min mout ma
对于连续、稳定的操作过程，各物料量不随时间变化，则 过程中不应有物料的积累。
min mout
四、研究单元操作的基本工具
作物料衡算应注意的问题：
1.确定衡算范围； 2.明确衡算对象； 3.统一计算单位； 4.选定计算基准。
四、研究单元操作的基本工具
3.研究任务： 研究新的工艺过程及设备。 设计工业生产过程（工艺条件、设备等）。 对现有设备进行改造计算或操作条件优化。
三、研究本学科的基本方法
1.实验研究方法（经验的方法） 2.数学模型法（半经验半理论的方法）
四、研究单元操作的基本工具
1.物料衡算
理论基础：质量守恒定律 在一个单元过程中，进入的物料量等于排出的物料量与积Fra Baidu bibliotek
四、研究单元操作的基本工具
2.能量衡算
理论基础：能量守恒定律。
能量输入=能量输出+能量积累 对于连续、稳定的操作过程，各过程能量不随时间变化， 则过程中不应有能量的积累。
能量输入=能量输出
四、研究单元操作的基本工具
注意的问题：
1.确定衡算范围； 2.明确衡算对象； 3.统一计算单位； 4.选定计算基准。
四、研究单元操作的基本工具
3.系统的平衡关系
两大平衡：相平衡与化学平衡。 任何过程都是由不平衡状态向平衡状态进行。 平衡态：自然过程所能达到的极限程度，用来 判断过程进行的方向及限度。
和系统工程
从1965年以后至今，化学工程与相关学科结合，形成 新的边缘与交叉学科。
材料科学 物理学
计算机科学 电力工程
化学
化学工程
土木工程
生物学
数学
机械工程
二、本课程的研究对象、内容及任务
1.研究对象： 单元操作
在石油加工和石油化工生产中,重要的单元操作约有20多种, 按其理论基础可归纳为以下三类：
2.单位换算
正是由于存在着不同的单位和单位制，在很多情况下，我 们需要对一些单位进行单位换算。
如 工 程 中 常 用 的 压 力 单 位 就 有 Pa 、 atm 、 kgf/cm2 、 mmHg、mH2O等，常用的温度单位就有℃、K、 ℉ 、 oR 等。在遇到不同的场合时使用的单位也不一样。
化学工程中常用的单位制及其基本单位间的换算见附录。
国际单位制的基本单位
质量 时间 温度
长度 物质的量 电流强度 发光强度
千克 秒 开尔文 米
kg
s
K
m
摩尔 mol
安培 A
坎德拉 candela
五、单位制及单位换算
CGS制 量的名称 长度 质量 时间 温度 单位符号 cm g s ℃
工程单位制
量的名称 长度 力 时间 温度
单位符号 m
kgf s
℃
五、单位制及单位换算
一、化学工程简介
他指出：“化学工业中所面临的许多问题往 往是工程问题，各种化工工艺生产都是由为 数不多的基本操作如蒸馏、蒸发、干燥、过 滤、吸收、萃取等构成的，因此可以对他们 进行综合的研究和分析。”
一、化学工程简介
他写道：“任何化学过程，不论是什么样的规律，总 可以分解为一系列相互雷同的被称为‘单元操作’的 组成部分，如破碎、混合、加热、吸收、沉淀、结晶、 过滤等。这些基本单元操作的数目并不多。对于一个 特定的加工过程，可能只包括其中的几个”。
物理量的大小以数值加单位表示。
物理量＝数字×单位
压力p=100kPa
单位＝物理量／数字 单位有基本单位和导出单位之分。
数值
单位
基本单位一般人为规定，数量不多；导出单位可以由 基本单位推导而得。
单位制：基本单位与导出单位的组成的单位体系。
五、单位制及单位换算
常用的单位制有：国际单位制（SI）、工程单位制、物 理单位制、英制、美制等。
国外将化学工程的发展从1905年起每十年分一个阶段， 具体如下：
第一阶段：1905～1915年 第二阶段：1915～1925年
标志性成果：工业化学
标志性成果：单元操作
第三阶段：1925～1935年 第四阶段：1935～1945年 标志性成果：物料和能量衡算 标志性成果：化工热力学
第五阶段：1945～1955年 第六阶段：1955～1965年 标志性成果：化学反应工程 标志性成果：传递过程
四、研究单元操作的基本工具
4.过程速率
系统从不平衡状态向平衡状态转化的速率。
过程速率
过程推动力 过程阻力
过程推动力：系统与平衡态相差的程度。相差程度越大，推 动力越大，当过程达到平衡时，推动力为0。
过程阻力：比较复杂，影响因素很多。
过程速率是计算设备尺寸的基本工具。
五、单位制及单位换算
1.单位与单位制
五、单位制及单位换算
例0-1 将30℃水的比热Cp=0.997cal/(g·℃)换算成以 SI单位表示的值。
cal 4.187J
Cp
0.997cal /( g0C)
0.997
g
1cal 103 kg0C
K
1g
0C
0.997 4.187 103 J /(kg K )
4.184 103 J /(kg K )
一、化学工程简介
化学工程
化工热力学 控制工程 分离工程 反应工程 化工系统工程
一、化学工程简介
3.化学工程的拓展与深化 进入20世纪后叶 ,化学工程学科发展的主要趋势是 : 化
学工程与相关学科结合，形成新的边缘与交叉学科。 生物化学工程 精细化学工程 材料化学工程 微电子化学工程 环境化学工程
一、化学工程简介
动量传递过程 ：流体输送、气体压缩、沉降、过滤、 离心分离、搅拌、固体流态化、气力输送
热量传递过程 ：加热、冷凝和冷却、蒸发
质量传递过程 ：蒸馏、吸收、萃取、吸附、干燥、结晶
二、本课程的研究对象、内容及任务
2.研究内容： 研究各单元操作的基本原理、计算方法及设备
的设计、操作和选型等。
二、本课程的研究对象、内容及任务
累的物料量之和。
min mout ma
对于连续、稳定的操作过程，各物料量不随时间变化，则 过程中不应有物料的积累。
min mout
四、研究单元操作的基本工具
作物料衡算应注意的问题：
1.确定衡算范围； 2.明确衡算对象； 3.统一计算单位； 4.选定计算基准。
四、研究单元操作的基本工具
3.研究任务： 研究新的工艺过程及设备。 设计工业生产过程（工艺条件、设备等）。 对现有设备进行改造计算或操作条件优化。
三、研究本学科的基本方法
1.实验研究方法（经验的方法） 2.数学模型法（半经验半理论的方法）
四、研究单元操作的基本工具
1.物料衡算
理论基础：质量守恒定律 在一个单元过程中，进入的物料量等于排出的物料量与积Fra Baidu bibliotek