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化工原理多媒体课件Copyright ? 2007 Zhongyuan University of Technology. All rights reserved.绪论2023/11/24化工原理0_绪论 一 化工原理研究内容化工生产中常见的一些问题：在什么条件下所期望的化学反应才能发生？反应的速率将会是多大？不期望的反应（副反应）速率又会是多大？转化率为多少？通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程？怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？反应物如何供给、产物又如何分离？化工原理是一门以介绍化工生产中各主要单元操作为基础知识的课程2023/11/24化工原理0_绪论 高压聚乙烯生产的主要步骤2023/11/24化工原理0_绪论 1、化工生产定义：有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，获得产品的工业过程。 内容包括：化学反应过程：在反应器中进行，是反应工程研究的内容单元操作：包括流体输送、加热、蒸馏等，在化工生产中占据重要地位；单元操作与其相关设备是化工原理研究的主要内容。2023/11/24化工原理0_绪论 2、单元操作 定义：化工生产中不进行化学反应的步骤 分类：按照物理作用原则，可分为三类[图]动量传递过程：遵循流体力学基本规律热量传递过程质量传递过程：如吸收、蒸馏、萃取、吸附、离子交换等2023/11/24化工原理0_绪论 搅拌流态化气体液化液体汽化蒸发浓缩加热冷却结晶精馏液液萃取气液吸收喷雾干燥动量传递质量传递热量传递过滤与沉降流体输送气固吸附2023/11/24化工原理0_绪论 二 化工原理课程的研究方法1、实验研究方法（经验法）: 用量纲分析和相似论为指导，依靠试验来确定过程变量之间的关系，通过量纲为一数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。2023/11/24化工原理0_绪论 2、数学模型法（半经验半理论方法） 在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。 研究工程问题的方法是联系各单元操作的另一条主线。 2023/11/24化工原理0_绪论 三 化工过程计算的理论基础设计型计算操作型计算质量守恒能量守恒平衡关系速率关系 所用基本关系化工计算分为2023/11/24化工原理0_绪论 单元操作中常用的基本概念 物料衡算 能量衡算 物系的平衡关系 传递速率关系2023/11/24化工原理0_绪论 物料衡算依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程的物料质量之差，等于该过程中累积的物料质量，即 ∑mf - ∑mp = A （0-1）式中：∑mf——输入量的总和 ∑mp——输出量的总和； A——∑累积量对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改变，即为稳定操作状态时，过程中不应有物料的积累。则物料衡算关系为： ∑mf＝∑mp（0-2）即：输入=输出2023/11/24化工原理0_绪论 例：湿物料原来含水16%（质量%），在干燥器中干燥至含水0.8%，试求每吨物料干燥出的水量。解：1. 绘流程图。湿物料干物料2. 划定恒算范围：用一圈封闭虚线表示，以虚线为界，以箭头表示物流方向，凡是穿越边界指向内的，都属于输入项，反之，属于输出项。3. 规定恒算基准：本题中以物料的含水量作为基准。含水16%含水0.8%4. 列出算式求解：设每吨物料干燥出的水量为X KgX1000 × 16%=（1000-X） × 0.8%+XX=153Kg2023/11/24化工原理0_绪论 本课程所用到的能量主要有机械能和热能。能量衡算的依据是能量守恒定律。热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。能量衡算2023/11/24化工原理0_绪论 物系的平衡关系 过程的平衡问题说明过程进行的方向和所能达到的极限。当过程不是处于平衡态时，则此过程必将以一定的速率进行。例如传热过程，当两物体温度不同时，即温度不平衡，就会有净热量从高温物体向低温物体传递，直到两物体的温度相等为止，此时过程达到平衡，两物体间也就没有净的热量传递。2023/11/24化工原理0_绪论 传递速率 传递过程的速率和传递过程所处的状态与平衡状态的距离及其它很多因素有关。传递过程所处的状态与平衡状态之间的距离通常称为过程的推动力。例如两物体间的传热过程，其过程的推动力就是两物体的温度差。　　通常存在以下关系式：　　　　2023/11/24化工原理0_绪论 H2O含NH3空气含NH3的H2O含NH3空气平衡H2ONH3推动力阻力速率= 传递