化工原理课件1.ppt

化工原理PrinciplesofChemicalEngineering 使用教材 王志魁主编 化工原理 化学工业出版社 2004主讲 周枚花 课程分数组成 目录 绪论 第一章流体流动 第二章流体输送机械 第三章沉降与过滤 第四章传热 第五章吸收 第六章蒸馏 第七章干燥 1学时12学时4学时4学时12学时9学时14学时8学时 0绪论 0 1化工过程与单元操作 0 3物理量的单位与量纲 0 5单元操作中常用的基本概念 0 2 化工原理 课程的性质与任务 0 4混合浓度的表示方法 0绪论 0 1化工过程与单元操作化工过程 化学工业过程 定义 由若干物理过程和若干化学过程组成的工业过程 或将原料改变或分离成有用产品的工业过程 2 单元操作 UnitOperation 定义 化工过程中不含化学反应或化学反应次要的物理过程 单元操作按其遵循的基本规律分为3类 1 遵循流体动力学 动量传递 基本规律的单元操作 包括流体输送 搅拌 沉降 过滤 固体流态化等 2 遵循热量传递基本规律的单元操作 包括加热 冷却 冷凝 蒸发等 3 遵循质量传递基本规律的单元操作 包括蒸馏 吸收 萃取 结晶 干燥 膜分离等 单元操作在化工生产中应用广泛 例如下列产品的生产过程中 乙醇 乙烯及石油蒸馏分离液体混合物 合成氨 硝酸及硫酸吸收分离气体混合物 尿素 聚氯乙烯及染料干燥去除固体中的水分 一种产品都是由若干单元操作和化学反应过程组合而成的 返回 课程内容 0 2 化工原理 课程的性质与任务 化工原理 是以单元操作为研究对象的一门技术科学 课程任务 培养学生发现 分析 解决单元操作中各种问题的能力 返回 0 3物理量的单位与量纲 一 基本单位与导出单位 基本单位 选择几个独立的物理量 根据方便原则规定单位 导出单位 由有关基本单位组合而成 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 二 常用单位制 基本单位 长度 厘米cm 质量 克g 时间 秒s 温度 物理单位制CGS制 基本单位 长度 米m 重量或力 千克力kgf 时间 秒s 温度 工程单位制 我国法定单位制为国际单位制 即SI SystemInternationald Unites 制 表0 1国际单位制的基本单位 表0 2国际单位制的辅助单位 表0 3国际单位制中具有专门名称的导出单位 表0 4用于构成十进倍数和分数单位的词头 定义 某类物理量Q 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dimQ 物理量的基本量的量纲为其本身 SI量制中7个基本量的量纲符号 L 长度 M 质量 T 时间 I 电流 热力学温度 N 物质的量 J 发光强度 导出量的量纲表达式 三 量纲 dimension 如 密度 单位kg m3 表达式中所有量指数均为零的量 称为量纲为1的量 如 液体的相对密度dd为液体的密度 与4 纯水的密度之比 量纲为1的量常称为无量纲量 三 量纲一致性方程 定义 任何一个物理量方程 只要理论上合理 则该方程等号两边各项的量纲必定相等 四 物理方程的单位一致性 任何物理量的大小都要用数值和单位表示 方程两边不但量纲要一致 单位也要一致 五 单位换算 物理量的单位换算 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 换算因数 同一物理量 若单位不同其数值就不同 二者包括单位在内的比值称为换算因数 见附录一 要特别注意工程单位制中的 力 的单位kgf与国际单位制中 力 的单位N之间的换算关系 经验公式的单位换算 经验公式是根据实验数据整理而成的 式中各符号只代表物理量的数字部分 其单位必须采用指定单位 若单位不是指定单位则要进行单位换算 如 液体蒸气压的Antoine方程 若将蒸气压ps的单位改为kPa 求改后蒸气压p 的表达式 代入Antoine方程 得 部分液体p 的Antoine常数A B C的值见附录10 返回 0 4混合浓度的表示方法 一 物质的量浓度与物质的量分数1 物质的量浓度2 物质的量分数对于液体混合物 其中 二 物质的质量浓度与物质的质量分数1 物质的质量浓度2 物质的质量分数对于液体混合物 其中 各种组成之间的换算关系见P6表0 5 三 摩尔比和质量比 摩尔比X和摩尔分数x的关系 2 质量比 质量比X 和质量分数 的关系 摩尔比 摩尔分数之比 质量比 质量分数之比 P7例题0 1 1 摩尔比 四 气体混合物组成的表示方法 1摩尔分数yi2压力分数pi根据道尔顿 Dalton 分压定律 理想气体 气体混合物 所以 即 压力分数 摩尔分数 2体积分数 对于理想气体 气体混合物 所以 对于理想气体混合物 摩尔分数 压力分数 体积分数 根据阿马格 Amagat 定律 通常 我们把低压下的实际气体看成理想气体 4气体混合物中组分i的浓度ci 5双组分气体混合物中组分的摩尔比Y 定义 指分子本身没有体积 分子间没有作用力的气体 它在任何温度和压力下均能服从气体状态方程 返回 理想气体 0 5单元操作中常用的概念 一 物料衡算 1 画出流程示意图 标出物料流向与流量 组成等 2 用虚线划出衡算范围 3 定出衡算基准 4 列出衡算式并求解 物料衡算的步骤 5个基本概念 物料衡算 能量衡算 物系的平衡关系 传递速率及经济核算 依据质量守衡定律 输入量 输出量 累积量对于连续操作过程 输入量 输出量 即稳定操作状态 二 能量衡算 机械能 热量 电能 磁能 化学能 原子能等统称能量 化工生产中常以热量为主 注意 作热量衡算时 由于焓是相对值 与温度基准有关 故应说明基准温度 习惯上选0 为基温 并规定0 时液态的焓为零 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 三 物系平衡关系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 最终状态就是体系的平衡状态 四 传递速率 五 经济核算为生产定量的某种产品所需要的设备 根据设备的型式和材料的不同 可以有若干设计方案 对同一台设备 所选用的操作参数不同 会影响到设备费与操作费 因此 要用经济核算确定最经济的设计方案 解 1 在p0 101 325k