讲化学与化工绪论

《讲化学与化工绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《讲化学与化工绪论（25页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、化工原理化工原理吴正舜 课程题外话课程题外话 学习态度问题学习态度问题 工程化特点工程化特点 基础课基础课why?why?专业课专业课HowHow？ 知识与职业技能：知识与职业技能：learn learn studystudy 学习方法：学习方法：基础知识理解同时兼顾解决问题的思路 笔记、作业、参考书服务于教材内容的理解运用；笔记、作业、参考书服务于教材内容的理解运用； 注重对例题的学习注重对例题的学习 自学能力培养，重视预习，至少知道教材内容；自学能力培养，重视预习，至少知道教材内容； 公式概念繁杂，注重知识体系化和相互关联；公式概念繁杂，注重知识体系化和相互关联； 参考书参考书 柴诚敬柴诚

2、敬 王军王军 陈常贵陈常贵 等等 化工原理课程学习指导化工原理课程学习指导20032003年年1010月月 天津大学出版社天津大学出版社未来的化学工程师，你将做什么?美国化学工程师协会成立美国化学工程师协会成立7575周周年评选化学工程十大成就：年评选化学工程十大成就： 合成橡胶合成橡胶 抗生素抗生素 塑料塑料 合成纤维合成纤维 空气深冷制备氧氮空气深冷制备氧氮 核同位素分离核同位素分离 原油催化裂解原油催化裂解 污染控制污染控制 化肥（合成氨）化肥（合成氨） 生物医学工程生物医学工程-1983-1983年年化学工程前沿领域：化学工程前沿领域： 新材料生产新材料生产 生物技术生物技术 固体废料

3、固体废料 大气、水污染控制大气、水污染控制 能源能源 过程控制过程控制化学与化工化学与化工 工程是一门艺术，它以特定的方式用一美元很好地去完成普通人用两美元勉强完成的任务。Arthur Mellen Wellington化学反应方程式揭示一种物质转化的可能途径反应器NH3N2H2反应器N2H2NH3N2H2反应器冷凝器-35度N2H2NH3N2H2N2H2NH3反应器冷凝器-35度N2H2NH3N2H2N2H2NH3反应器冷凝器-35度N2H2NH3N2H2N2H2NH3N2H2冷凝器-190度N2空气O2H2反应器冷凝器-35度N2H2NH3N2H2N2H2NH3N2H2冷凝器-190度N2

4、空气电解反应器H2水O2 具体到实际生产，还存在很多实际问题：设备清洗、加料、分析取样、过程检测、安全性、动力、加热等，因此还会有很多附属设备和管线 一个化学方程式的具体实践可能是一片厂房化工学科发展化工生产化学工艺学(工业化学)单元操作传递过程化学反应工程化工系统工程&过程动态学写实19世纪末抽象1923物理过程抽象化学过程抽象计算机技术20世纪60年代作为一门技术基础课，作为一门技术基础课，化工原理化工原理研究的研究的是化工生产过程中共有物理过程的原理及设是化工生产过程中共有物理过程的原理及设备。备。单元过程分析和描述单元过程分析和描述 课程三段论：过程分析课程三段论：过程分析过程

5、描述过程描述过程计算过程计算 分析是用已有的数学、物理及物化理论分析新分析是用已有的数学、物理及物化理论分析新的工程现象（定性理解）的工程现象（定性理解） 描述是用基本的物理定律寻求过程的特征规律描述是用基本的物理定律寻求过程的特征规律（定量表述）（定量表述） 质量守恒定律质量守恒定律 牛顿第二定律牛顿第二定律 能量守恒定律能量守恒定律 相平衡相平衡 过程速率过程速率 过程计算分设计型和操作型过程计算分设计型和操作型 平衡关系平衡关系: :任何过程都是在变化的，在一定条件任何过程都是在变化的，在一定条件下由不平衡到平衡，平衡状态是过程变化的极限。下由不平衡到平衡，平衡状态是过程变化的极限。一个

6、过程在一定条件下能否进行，以及进行的程一个过程在一定条件下能否进行，以及进行的程度如何，都要通过平衡关系来判断，平衡关系是度如何，都要通过平衡关系来判断，平衡关系是讨论许多过程的基本规律之一。讨论许多过程的基本规律之一。 传递过程速率传递过程速率: :传递过程速率的大小决定过程进传递过程速率的大小决定过程进行的快慢，其通用表示式如下：行的快慢，其通用表示式如下：传递过程的推动力传递过程速率传递过程的阻力化工原理知识体系原理原理物料平衡物料平衡能量平衡能量平衡相平衡相平衡过程速率过程速率化工过程单元化工过程单元流体流动流体流动单相流：单相流：流体输送流体输送两相流：两相流： 固体流态化固体流态化

7、传热过程传热过程加热、冷却加热、冷却、沸腾、冷凝沸腾、冷凝蒸发蒸发传质过程传质过程吸收、精馏、吸收、精馏、萃取萃取、干燥、干燥吸附吸附其他其他超临界萃取、结晶超临界萃取、结晶膜分离过程膜分离过程化工设备化工设备流体输送与分离设备流体输送与分离设备泵、泵、 流化床流化床传热设备传热设备蒸发器蒸发器传质设备传质设备板式塔、填料塔板式塔、填料塔干燥器干燥器其他其他萃取设备、膜组件萃取设备、膜组件结晶器结晶器学习目标学习目标 对各单元操作过程做到过程清对各单元操作过程做到过程清楚、原理清楚；楚、原理清楚； 掌握选择、发展化工过程与设掌握选择、发展化工过程与设备的基本方法与原则；备的基本方法与原则； 能

8、分析与解决典型化工单元操能分析与解决典型化工单元操作中的实际问题作中的实际问题( (包括设计问包括设计问题与操作问题）；题与操作问题）； 了解强化过程的途径。了解强化过程的途径。单位制及单位换算单位制及单位换算 基本单位：基本单位：m m、kgkg、s s、K K、molmol、A A、cdcd 导出单位：物理量单位导出单位：物理量单位 单位制度：单位制度：SISI、cgscgs、英制、英制 物理方程使用同一单位制，经验方程则采用指物理方程使用同一单位制，经验方程则采用指定单位定单位 学好单位制及换算本课的必备技巧，在学习中学好单位制及换算本课的必备技巧，在学习中逐步掌握逐步掌握 熟知物理量单

9、位、基本单位的换算因子熟知物理量单位、基本单位的换算因子 例题例题: :通用气体常数通用气体常数R R0.08206L0.08206Latm/atm/（molmolK K），试用法定单位），试用法定单位J/J/（ molmolK K）表示。）表示。物料和热量衡算事项物料和热量衡算事项正确选用单位，正确使用物性数据正确选用单位，正确使用物性数据 单位一致及换算单位一致及换算 注意一些物性（如密度、比热、潜热）数据随温度变化注意一些物性（如密度、比热、潜热）数据随温度变化正确地选择衡算系统正确地选择衡算系统 所选系统的进出物料中包括所求的未知量所选系统的进出物料中包括所求的未知量 对所选系统建立的

10、物料平衡方程中包括尽可能少的未知对所选系统建立的物料平衡方程中包括尽可能少的未知数最好就是所求的一个未知量。数最好就是所求的一个未知量。 正确选择衡算基准正确选择衡算基准 在一个物料衡算在一个物料衡算( (或热量衡算或热量衡算) )式中不能采用两个不同的基式中不能采用两个不同的基准。准。 在连续操作中，物料不断地出入系统，通常以时间为基在连续操作中，物料不断地出入系统，通常以时间为基准间歇操作通常以一次或一批加入的某种物料为基准。准间歇操作通常以一次或一批加入的某种物料为基准。 对热量衡算，为要确定物料的焓值，还必须定出基准温度，对热量衡算，为要确定物料的焓值，还必须定出基准温度，当有相变时应

11、规定基准状态。通常以当有相变时应规定基准状态。通常以273K273K液态为基准。液态为基准。关于非稳态物料衡算关于非稳态物料衡算 关键是列出物料平衡式中的各项与时间的关系。关键是列出物料平衡式中的各项与时间的关系。 列方程是微分方程，在解微分方程时特别要注意积分上下列方程是微分方程，在解微分方程时特别要注意积分上下限的对应关系。限的对应关系。22例题例题1 1：将：将5 5（质量）乙醇水溶液以（质量）乙醇水溶液以10t/h10t/h送入精送入精馏塔，从塔顶蒸出的产品含馏塔，从塔顶蒸出的产品含9595乙醇，从塔底放乙醇，从塔底放出的废水中含出的废水中含0.10.1乙醇，求塔顶乙醇的产量。若乙醇，

12、求塔顶乙醇的产量。若全部废水排放掉，每年（按全部废水排放掉，每年（按72007200小时计）损失乙小时计）损失乙醇多少吨？醇多少吨？非稳态过程：非稳态过程：例题例题2 2：一车间体积为：一车间体积为303010108m38m3，车间内生产一，车间内生产一种有害气体，按安全标准规定它在空气中的体积分种有害气体，按安全标准规定它在空气中的体积分数不得超过数不得超过0.0020.002，因此它的含量达到，因此它的含量达到0.0020.002时就自时就自动通风，通风量为动通风，通风量为120m3/min120m3/min，问通风，问通风2020分钟后，有分钟后，有害气体含量为多少？（假设车间内的空气始

13、终混和害气体含量为多少？（假设车间内的空气始终混和均匀，在通风这段时间内新产生的有害气体可以忽均匀，在通风这段时间内新产生的有害气体可以忽略不计）。略不计）。绪论小结l 化工原理或单元操作是化学工程学的分支，化工原理或单元操作是化学工程学的分支，它研究化工生产中共有的物理操作过程的基本原它研究化工生产中共有的物理操作过程的基本原理、典型设备及其选用、计算方法，是一门工程理、典型设备及其选用、计算方法，是一门工程性较强的技术基础课。它具有与一般工程学科相性较强的技术基础课。它具有与一般工程学科相似的研究方法，即实验法与数学模型法。似的研究方法，即实验法与数学模型法。l l 本课程以传递过程为横向

14、主线，划分与安排本课程以传递过程为横向主线，划分与安排各讲教学内容；以研究方法为纵向主线，展开各各讲教学内容；以研究方法为纵向主线，展开各单元操作内容的讨论。单元操作内容的讨论。l l 过程分析基本方法过程分析基本方法 已有物理、物化及数学理论已有物理、物化及数学理论+ +新的工程现象新的工程现象 发展一个过程发展一个过程 过程描述的基本方法过程描述的基本方法 基本物理定律十辅助定则基本物理定律十辅助定则( (过程特征过程特征) ) 过程计算分设计型计算与操作型计算。过程计算分设计型计算与操作型计算。 了解各种单位制及熟悉单位换算是学好本课的了解各种单位制及熟悉单位换算是学好本课的必备技巧，应在学习中逐步掌握。必备技巧，应在学习中逐步掌握。