化 工 原 理 Principles of Chemical Engineering 承德石油高等专科学校 化工系.

Presentation on theme: "化 工 原 理 Principles of Chemical Engineering 承德石油高等专科学校 化工系."— Presentation transcript:

1 化 工 原 理 Principles of Chemical Engineering 承德石油高等专科学校 化工系

2 绪论 (Introduction） 0.1 研究内容 0.2 两种基本研究方法 0.3 四个基本工具 0.4 单位制度和单位换算

3 0.1 研究内容 0.1.1 研究对象 化工生产过程（Chemical Industrial Processes)：对原料进行化学加工以获得有用产品的过程。 例如聚氯乙烯(PVC)的生产 再如甲醇的生产 化学反应过程 化工生产过程 物理操作 —— 化工单元操作 (Unit Operation） 化工原理的研究对象

4 0.1 研究内容 三 传 理 论 0.1.2 单元操作的分类 根据单元操作所遵循的基本规律，可分为：
遵循流体动力学基本规律：流体输送、过滤、沉降、固体流态化等 三 传 理 论 遵循热量传递基本规律：加热、冷却、蒸发、冷凝等 遵循质量传递基本规律：蒸馏、吸收、萃取、干燥等

5 0.1 研究内容 0.1.3 课程任务 单元操作包括过程和设备两个方面，要具备以下能力： 单元操作和设备选择的能力
课程任务 单元操作包括过程和设备两个方面，要具备以下能力： 单元操作和设备选择的能力 过程的计算和设备的设计能力 操作和调节生产过程的能力 了解优化生产过程的途径 课程具体研究内容：各单元操作的基本原理、所用典型设备的结构、设备工艺尺寸的计算和设备选型。 本课程应用性和实践性都很强，学习中要重在能力培养。

6 0.2 两种基本研究方法 1、实验研究法（经验法） 2、数学模型法（半理论半经验法） 通过实验确定影响过程的主要因素
→用因次分析法将诸因素转换成无因次数群 →通过实验建立无因次数群间的具体关系式 2、数学模型法（半理论半经验法） 分析机理(合理简化) →建立物理模型 →得出数学模型 →通过实验确定模型参数

7 1. 物料衡算（Material Balance）
0.3 四个基本工具 1. 物料衡算（Material Balance） 依据：质量守恒定律 ΣG1=ΣG2+GA 其中：ΣG1 —进入系统物料总量 ΣG2 —离开系统物料总量 GA —累积物料总量(Accumulation) 既适于总物料，也适于物料中任一组分或任一元素 既适于间歇过程，也适于连续过程 对连续操作： ΣG1=ΣG2

8 0.3 四个基本工具 衡算步骤： 1. 画流程简图，标出物流方向。 2. 划定衡算范围（设备的局部、整体或一组设备等）。
3. 确定衡算基准（单位时间或一批物料），列衡算式。 总物料：F=D+W 易挥发组分：FxF=DxD+WxW 解出D和W

9 0.3 四个基本工具 2. 能量衡算（Energy Balance） 依据：能量守衡定律 其中： QL —系统向周围散失的热量
对于热量衡算: 衡算步骤与物料衡算一样，但要选定基准温度与状态，通常规定0℃液体的焓值为0。

10 0.3 四个基本工具

11 0.3 四个基本工具 换热器 25℃溶液 3600kg/h 80℃溶液 120℃饱和水蒸汽 D 120℃饱和水 解出D

12 0.3 四个基本工具 3. 相平衡关系 4. 速率关系 表明过程进行的方向和达到的极限 表明过程进行的快慢
推动力：过程所处的状态与平衡状态之间的距离 阻力：各种因素对过程速度总的影响

13 0.4 单位制度和单位换算 0.4.1 单位制度（Unit Systems) 单位制度 一、基本单位和导出单位
基本单位：选择几个独立的物理量，根据使用方便的原则规定出它们的单位。 导出单位：其它物理量的单位可根据它们与基本量的关系来确定。 导出单位 单位制度 基本单位 对于基本量及其单位的选择不同，历史产生了不同的单位制度。

14 0.4 单位制度和单位换算 二、国际单位制（SI，1960年）
7个基本量：长度m、时间s、质量kg、物质的量mol、热力学温度K、电流强度A、发光强度cd 。 2个辅助量：平面角rad(弧度)、立体角sr(球面度)。 19个由基本单位按定义方程式导出的具有专门名称的导出单位。 如： 力 牛 N 压力，压强 帕 Pa 能 焦 J ……

15 0.4 单位制度和单位换算 三、中华人民共和国法定单位制（1990年） 国际单位制 我国法定计量单位 选定的非国际单位制 量的名称 单位名称
单位符号 换算关系和说明 时间 分，小时，天 min，h，d 旋转速度 转每分 r/min 体积 升 L 1L=10的-3次方 长度 … … 海里 n mile 1nmile=1852m 　 (只用于航程)

16 0.4.2 单位换算(Conversion of Unit)
0.4 单位制度和单位换算 0.4.2 单位换算(Conversion of Unit) 1. 查出原单位与新单位间的关系，即换算因子。 2. 代入换算式，引入新单位，消去旧单位 例：将1atm=1.033kgf/cm2换算成SI制，即Pa。 1kgf=9.81N 1cm=0.01m 练习：将lb/(ft2·h)换算为SI制。 答案：1.356×10-3kg/(m2·s)

17 0.1 研究内容

18 0.1 研究内容 合成气 甲醇生产过程

19 本章小结

20 1.了解化工原理的研究对象和单元操作的分类。
2. 熟练掌握物料衡算和能量衡算方法。 3. 熟练掌握单位换算方法。