《化工原理绪论》PPT课件
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1. Mass Transfer Process(传质过程) 2. Heat Transfer Process(传热过程) 3. Momentum Transfer Process(传动过程)
Material Balances
✓物料衡算是质量守恒定律在流动系统 中的应用，也就是进入和离开某一衡 算范围的质量总和之差等于该衡算范 围内的质量累积，即
Units of Physical Quantities
✓1960年第十一届国际计量大会对米制 进行了规范化，建立了International System of Units，简称国际制(SI)。
✓工程制是工程界在米制基础上发展起 来的。
基本量 长度 质量 国际单位制
基本单位 米 千克
时间 秒
基本量 长度 力
✓ Chemical Processes are the processes that comprise chemical reactions. 化学过程：含有化学反应的过程。 ✓ Unit Operations are physical processes in chemical industries in which ther
e are no chemical processes, or the chemical processes are secondary. 单元操作：化工过程中不含化学反应或化学反应次要的物理过程。
Check
（1）Examination 80%
（2）Homework 10%
（3）Note
10%
PREFACE
I • ΣQ —随物料进入系统的总热量，kJ或kw；
ΣQ =ΣQ +Q 0 • ΣQ —随物料离开系统的总热量，kJ或kw；
L • Q —向系统周围散失的热量，kJ或Ikw；
0
L
Energy Balances
✓当GA=0和QL=0时，则过程为稳定（定态） 过程。否则为不稳定（非定态）过程。
✓衡算基准：
✓在化工计算中，先用换算关系将各物 理量不同单位制的数值换算成同一种 单位制的数值，然后再进行计算，就 能避免差错。
经验方程的换算
✓若已知物理量的单位与经验方程中规 定的单位不相符，则要将已知物理量的 单位换算成经验方程中规定的单位后才 能进行运算；
✓若经验方程要经常使用，则可以将经 验方程加以变换，使经验方程中各物理 量采用计算者所希望的单位，这就是经 验方程的换算。
✓式中
称为量纲指数（因次）
• 例如：
• 若 0
Q称为量纲为1的量，或称为无量纲量
dim Q 1
Dimensionally Homogeneous Equat ion
✓量纲一致性方程原理：任何一个理论 （物理）方程两边的量纲必相等。
Basic and Main Theory
单位换算
✓同一物理量用不同单位计量时，其数值 是不同的，又由于目前常用的物理、化 学数据和工程图表仍有许多使用物理制 和工程制，所以单位换算在化工计算中 是非常重要的。
✓实践证明，单位换算时，不仅初学者常 常造成混乱，就是很有经验的人，如不 遵守一定的规则，也会发生错误。
单位换算
✓单位换算时，先从查出换算关系，后 将换算关系代入原单位中即可进行单 位换算。
• 介绍三传的基本原理。 • 介绍主要单元操作的典型设备构造、
操作原理、计算、选型、设计及实验 研究方法。 • 培养学生发现、分析、解决单元操作 中各种问题的能力。
Units of Physical Quantities
• 1．单位：计量中作为记数单元所规定 的标准量。
• 2．单位(计量)制度：由基本单位和导 出单位组成的一系列计量单位的总称。
定态（稳态）：物料的流速、浓度、温度、 压强等参数不随时间的变化而变化。一般的 连续操作过程为定态过程，累积的物料量为 零。 非定态（非稳态）：物料的流速、浓度、温 度、压强等参数随时间的变化而变化。一般 的间歇操作（分批操作）过程为非定态过程， 累积的物料量不为零。
✓进行物料衡算时，先按题意画出流程 图，并画出衡算范围，再进行计算。
Dimension
✓“量纲”定义：某类物理量B（可以相 互比较的一类物理量）的量纲是该类 物理量不同单位的统称，记为dimB。
7个基本量的量纲
量纲
长度
质量
时间
电流
热力 学Biblioteka Baidu 度
物质 的量
发光 强度
符号 L
M
T
I
N
J
导出量Q的量纲
✓导出量Q的量纲可用基本量量纲的组合 来表示，即
dim Q L M T I N J
✓如Antoine蒸汽压方程：
lgp s
A'
t
B C
✓物理量=数值单位
✓数值转换关系
理论
✓系统化了的理性认识。客观事物的本 质、规律性的正确反应。其重要意义 在于指导实践。
✓没有理论指导的实践是盲目的实践。 脱离实际的理论是空洞的理论。
理论方程
✓以定义、定律为基础，经逻辑推理而 得的某些物理量之间的关系。其重要 意义在于其广泛的适用性，可以指导 实践。
时间
工程单位制
基本单位 米 千克力 秒
International System of Un its
✓一千克力定义为一千克质量的物体在 北纬45o海平面上所受的重力，根据牛 顿第二定律，可知1千克力等于9.8066 5牛顿。
✓我国目前市场上使用的市制(MS, Mark et System)是在米制基础上对我国旧 市制进行修改而形成的。
过程和物系
• 过程：物系状态发生变化的经过 • 物系：作为研究对象的物质
Contents This Course
✓流体流动过程(传动过程)：流体输送、 沉降、过滤、（流态化）等；
✓传热过程：热交换、（蒸发）等； ✓传质过程：蒸馏、吸收、（萃取）、
干燥、（结晶）等
Tasks of This Course
3.单位制分类及简史
单位制
英单位制 物理单位制 国际单位制 工程单位制
(FPS)
(CGS)
(SI)
(重力制)
Units of Physical Quantities
世界上普遍使用的计量（单位）制度有两个。 1. 一个是10世纪初由英国人创立的Foot-Pound-
Second Measurement System ， 简 称 英 制 (FP S)； 2. 另一个是18世纪末由法国人发展的Centimete r-Gram-Second Measurement System ， 简 称 物理制(CGS)。后来工程界将物理制发展为Me ter-Kilogram-Second Measurement System ， 简称米制(MKS)。
➢连续过程，单位时间 ➢间歇过程，一个循环（批次）
Equilibrium Relation
✓平衡关系：可以用来判断过程能否进 行以及进行的方向和能达到的限度。
✓食盐溶解→饱和浓度
Rate of Transfer Process
Rate of TransferProcess DrivingForce Re sis tan ce
∑GI = ∑GO + GA
∑GI ------输入物料的总和 ∑GO ------输出物料的总和 GA ------累积的物料量(accumulat
若过程中累积的物料量为零，则有：
∑GI =∑GO
注意：
✓（1）G的单位：与质量或物质的量的单
位一致； ✓（2）当过程没有化学反应时，可适用物 料、任一组分、任一元素的衡算； ✓（3）当有化学反应时，只适用于任一元 素的衡算。
Principles of Chemical
Engineering
（化工原理）
王寅嵩
Principle
• A basic idea or rule that explain s or controls how something happe ns or works.
Processes of Chemical Industries
D,xDA,xDB
F,xFA,xFB
W,xWA,xWB
A B: F DW
A:
FxFA DxDA WxWA
xFA xFB 1 xDA xDB 1 xWA xWB 1
Energy Balances
• 能量衡算是能量守恒定律在流动系统中的应用，也就是进入和离开某一衡算范围的能量总 和之差等于该衡算范围内的能量累积，即
欧姆定律：电流
电压 电阻
传递速率
推动力 阻力
牛顿第三定理： a F m
感谢下 载
感谢下 载
✓如流体静力学基本方程：可以适用于 任何静止流体。
p2 p1 gh
经验
• 感性认识。是人们在实践过程中，通 过自己的肉体感官直接接触客观外界 而获得的，对各种事物的表面现象的 初步认识。
经验方程
• 以实验结果为基础，经数学拟合而得的某些 物理量之间的关系。其特点在于其专用性， 可作为理论方程的补充。当理论方程较复杂 时，可用经验方程简化计算；当没有理论方 程时，可通过实验建立经验方程以满足工程 应用的需要。如Antoine蒸汽压方程
Material Balances
✓物料衡算是质量守恒定律在流动系统 中的应用，也就是进入和离开某一衡 算范围的质量总和之差等于该衡算范 围内的质量累积，即
Units of Physical Quantities
✓1960年第十一届国际计量大会对米制 进行了规范化，建立了International System of Units，简称国际制(SI)。
✓工程制是工程界在米制基础上发展起 来的。
基本量 长度 质量 国际单位制
基本单位 米 千克
时间 秒
基本量 长度 力
✓ Chemical Processes are the processes that comprise chemical reactions. 化学过程：含有化学反应的过程。 ✓ Unit Operations are physical processes in chemical industries in which ther
e are no chemical processes, or the chemical processes are secondary. 单元操作：化工过程中不含化学反应或化学反应次要的物理过程。
Check
（1）Examination 80%
（2）Homework 10%
（3）Note
10%
PREFACE
I • ΣQ —随物料进入系统的总热量，kJ或kw；
ΣQ =ΣQ +Q 0 • ΣQ —随物料离开系统的总热量，kJ或kw；
L • Q —向系统周围散失的热量，kJ或Ikw；
0
L
Energy Balances
✓当GA=0和QL=0时，则过程为稳定（定态） 过程。否则为不稳定（非定态）过程。
✓衡算基准：
✓在化工计算中，先用换算关系将各物 理量不同单位制的数值换算成同一种 单位制的数值，然后再进行计算，就 能避免差错。
经验方程的换算
✓若已知物理量的单位与经验方程中规 定的单位不相符，则要将已知物理量的 单位换算成经验方程中规定的单位后才 能进行运算；
✓若经验方程要经常使用，则可以将经 验方程加以变换，使经验方程中各物理 量采用计算者所希望的单位，这就是经 验方程的换算。
✓式中
称为量纲指数（因次）
• 例如：
• 若 0
Q称为量纲为1的量，或称为无量纲量
dim Q 1
Dimensionally Homogeneous Equat ion
✓量纲一致性方程原理：任何一个理论 （物理）方程两边的量纲必相等。
Basic and Main Theory
单位换算
✓同一物理量用不同单位计量时，其数值 是不同的，又由于目前常用的物理、化 学数据和工程图表仍有许多使用物理制 和工程制，所以单位换算在化工计算中 是非常重要的。
✓实践证明，单位换算时，不仅初学者常 常造成混乱，就是很有经验的人，如不 遵守一定的规则，也会发生错误。
单位换算
✓单位换算时，先从查出换算关系，后 将换算关系代入原单位中即可进行单 位换算。
• 介绍三传的基本原理。 • 介绍主要单元操作的典型设备构造、
操作原理、计算、选型、设计及实验 研究方法。 • 培养学生发现、分析、解决单元操作 中各种问题的能力。
Units of Physical Quantities
• 1．单位：计量中作为记数单元所规定 的标准量。
• 2．单位(计量)制度：由基本单位和导 出单位组成的一系列计量单位的总称。
定态（稳态）：物料的流速、浓度、温度、 压强等参数不随时间的变化而变化。一般的 连续操作过程为定态过程，累积的物料量为 零。 非定态（非稳态）：物料的流速、浓度、温 度、压强等参数随时间的变化而变化。一般 的间歇操作（分批操作）过程为非定态过程， 累积的物料量不为零。
✓进行物料衡算时，先按题意画出流程 图，并画出衡算范围，再进行计算。
Dimension
✓“量纲”定义：某类物理量B（可以相 互比较的一类物理量）的量纲是该类 物理量不同单位的统称，记为dimB。
7个基本量的量纲
量纲
长度
质量
时间
电流
热力 学Biblioteka Baidu 度
物质 的量
发光 强度
符号 L
M
T
I
N
J
导出量Q的量纲
✓导出量Q的量纲可用基本量量纲的组合 来表示，即
dim Q L M T I N J
✓如Antoine蒸汽压方程：
lgp s
A'
t
B C
✓物理量=数值单位
✓数值转换关系
理论
✓系统化了的理性认识。客观事物的本 质、规律性的正确反应。其重要意义 在于指导实践。
✓没有理论指导的实践是盲目的实践。 脱离实际的理论是空洞的理论。
理论方程
✓以定义、定律为基础，经逻辑推理而 得的某些物理量之间的关系。其重要 意义在于其广泛的适用性，可以指导 实践。
时间
工程单位制
基本单位 米 千克力 秒
International System of Un its
✓一千克力定义为一千克质量的物体在 北纬45o海平面上所受的重力，根据牛 顿第二定律，可知1千克力等于9.8066 5牛顿。
✓我国目前市场上使用的市制(MS, Mark et System)是在米制基础上对我国旧 市制进行修改而形成的。
过程和物系
• 过程：物系状态发生变化的经过 • 物系：作为研究对象的物质
Contents This Course
✓流体流动过程(传动过程)：流体输送、 沉降、过滤、（流态化）等；
✓传热过程：热交换、（蒸发）等； ✓传质过程：蒸馏、吸收、（萃取）、
干燥、（结晶）等
Tasks of This Course
3.单位制分类及简史
单位制
英单位制 物理单位制 国际单位制 工程单位制
(FPS)
(CGS)
(SI)
(重力制)
Units of Physical Quantities
世界上普遍使用的计量（单位）制度有两个。 1. 一个是10世纪初由英国人创立的Foot-Pound-
Second Measurement System ， 简 称 英 制 (FP S)； 2. 另一个是18世纪末由法国人发展的Centimete r-Gram-Second Measurement System ， 简 称 物理制(CGS)。后来工程界将物理制发展为Me ter-Kilogram-Second Measurement System ， 简称米制(MKS)。
➢连续过程，单位时间 ➢间歇过程，一个循环（批次）
Equilibrium Relation
✓平衡关系：可以用来判断过程能否进 行以及进行的方向和能达到的限度。
✓食盐溶解→饱和浓度
Rate of Transfer Process
Rate of TransferProcess DrivingForce Re sis tan ce
∑GI = ∑GO + GA
∑GI ------输入物料的总和 ∑GO ------输出物料的总和 GA ------累积的物料量(accumulat
若过程中累积的物料量为零，则有：
∑GI =∑GO
注意：
✓（1）G的单位：与质量或物质的量的单
位一致； ✓（2）当过程没有化学反应时，可适用物 料、任一组分、任一元素的衡算； ✓（3）当有化学反应时，只适用于任一元 素的衡算。
Principles of Chemical
Engineering
（化工原理）
王寅嵩
Principle
• A basic idea or rule that explain s or controls how something happe ns or works.
Processes of Chemical Industries
D,xDA,xDB
F,xFA,xFB
W,xWA,xWB
A B: F DW
A:
FxFA DxDA WxWA
xFA xFB 1 xDA xDB 1 xWA xWB 1
Energy Balances
• 能量衡算是能量守恒定律在流动系统中的应用，也就是进入和离开某一衡算范围的能量总 和之差等于该衡算范围内的能量累积，即
欧姆定律：电流
电压 电阻
传递速率
推动力 阻力
牛顿第三定理： a F m
感谢下 载
感谢下 载
✓如流体静力学基本方程：可以适用于 任何静止流体。
p2 p1 gh
经验
• 感性认识。是人们在实践过程中，通 过自己的肉体感官直接接触客观外界 而获得的，对各种事物的表面现象的 初步认识。
经验方程
• 以实验结果为基础，经数学拟合而得的某些 物理量之间的关系。其特点在于其专用性， 可作为理论方程的补充。当理论方程较复杂 时，可用经验方程简化计算；当没有理论方 程时，可通过实验建立经验方程以满足工程 应用的需要。如Antoine蒸汽压方程