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1、,面向专业：化工与制药类 主讲教师：胡建明 联系方式： Tel：13975929201 E-mail:HJM781472 邵 阳 学 院 生 化 系,化 工 原 理,第1讲 绪 论,教学内容： （1）课程简介：介绍化工原理课程的性质、地位、 教学目的与要求及主要教学内容。 （2）化工过程与单元操作。 （3）单位制度与单位换算。 教学重点：单元操作的概念，单位制度及单位换算。 教学难点：单位换算。,1、化工原理课程简介,(1). 地位、性质： 化工原理是化学工程类专业的一门重要的专业技术基础课程，以高等数学、物理化学、工程制图等课程为基础，并为后期专业课（如分离工程、反应工程、化工工艺学等）的学
2、习和今后的工作打下坚实的基础。 (2). 目的和任务： 化工原理是以单元操作为主线，研究单元操作的基本原理、所用典型设备的结构、设备工艺尺寸的设计计算或选型。 掌握单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点方法；能对工业单元操作进行调节并优化；对工业装置进行工艺计算、对主要设备进行设计与选型； 学会以经济核算为杠杆，增加解决工程实际问题的能力。,(1).化工生产过程-对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质上也发生变化，成为合乎要求的产品。,2、 化工原理研究的对象（化工生产过程单元操作）,例：nC2H4 C2H4n,(2). 单元操作
3、,分析：各种化工过程差别很大，步骤繁简不一，但寻找 其 共性，则可归纳为两大类： A：以化学反应为主的步骤，多在反应器中进行，如：管式 反应器、反应釜、合成塔等。 B：以物理变化为主的步骤单元操作(unit operation) 定义：化工生产过程中的物理加工过程称为单元操作。 -即为化工原理(Principles of Chemical Engineering) 所要研究的对象与内容。,(3). 单元操作的特点, 他们都是物理性操作，故只改变物质的状态和物理性质，不改变化学性质。 他们都是化工生产中共有的操作，但不同的化工过程所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异。 某单元操作用于不同的化
4、工过程，其原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的。 常见单元操作有：流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、传热、蒸发、吸收 、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等。,(4)单元操作的分类,1）按单元操作的目的分类 物料的增压、减压和输送； 物料的混合或分散； 物料的加热或冷却； 混合物（均相混合物、非均相混合物）的分离。 2）根据单元操作所遵循的基本规律分类 遵循流体动力学基本规律的 动量传递过程(momentum transfer process)。 以流体力学为基础，研究流体流动及流体和与之接触的固 体壁面间发生相对运动时的基本规律。典型的单元操作有： 流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅
5、拌、固体流态化等。, 遵循传热基本规律的 热量传递过程(heat transfer process)。 以热量传递理论为基础，研究传热的基本规律。典型的单元操作有：加热、冷却、冷凝、蒸发等。,(4)单元操作的分类, 遵循传质基本规律的 质量传递过程( mass transfer process)。 以质量传递理论为基础，研究物质通过相界面发生迁移过程的基本规律。典型的单元操作有：蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等。,3、研究方法：“两条主线”,（1）统一的研究对象传递过程 动量传递过程（单相或多相流动）；热量传递过程（简称）传热）；质量传递过程（简称传质）。传递过程成为统一的研究对象
6、，也是联系各单元操作的一条主线。 “三传” +“一反” 构成各种化工工艺制造过程。 （2）研究工程问题的方法 每个单元操作都是在特定的设备中完成的，设备复杂的几何形状和多变的物性及各种不确定因素的干扰，不可能对实际过程进行准确的数学描述。由此产生了两种基本的研究方法： 实验研究方法 - 实验法或经验法 数学模型法 - 半理论半经验的方法,4学习本课程的总体要求,（1）能理论联系实际用工程和经济观点解决化工单元操 作中的各类问题。 （2）会筛选出合理的单元操作，完成给定的生产任务。 （3）在设备设计工作中会寻求和应用所需的数据或公式。 （4）能管理和调试运转的设备，遇到故障时通过分析能 找出原因
7、并及时排除故障。 （5）具有独立进行科学研究和强化设备的能力。 （6）初步具有开发新设备和新的单元操作能力。 注意： 要理论联系实际； 过程原理与设备并重； 掌握研究解决问题的方法。,5、单位制度（无单位的数字毫无意义）,(1)单位制度 单位制：基本单位与导出单位的总和。 基本单位：在每一种单位制中，选择几个独立的物理量，规定其单位，称为基本量。基本量的单位称为基本单位。 导出单位：通过基本单位而导出的单位称为导出单位。 物理单位制（cgs）：cm、g、s 国际单位制（SI）：m、kg、s、K、mol、cd、A 工程单位制：m、kgf（公斤力） 注意： 属绝对单位制系统以质量为基本单位 属重力
8、单位制系统以力为基本单位,A、基本单位7个。其中：力学范畴m、kg、s；热力学范畴K；化学和分子物理学范畴mol；光学范畴cd（坎德拉，简称“坎”，表示发光强度）；电学范畴A。 B、常用的导出单位： Pas（粘度） 、 Pa（N/m2）（压强）、m/s（速度） J(Nm)（能量 ）（热 、功）、 W（J/s）（功率）等。 C、常用冠词表示倍数或分数：M（106、兆）、K（103、千）、h（102、百）、da（101、十）、d（10-1、分）、c（10-2、厘）、m（10-3、毫）、（10-6、微）、n（10-9、纳）。,SI制：,6、单位换算,(1). 单位制度的正确运用 统一单位制度：数据+
9、单位计算。 理论公式根据物理规律建立的物理量方程。 规定单位：数据计算 经验公式根据实验结果整理建立的。 (2). 单位换算方法 根据换算因数换算：适用于简单物理量的换算。 单位逐个换算：将复杂的单位分解成简单的单位逐个换算。适用于导出单位。,例0-1：从已有资料中查出常温下苯的导热系数为0.0919BTU/（fth），试从基本单位开始，将苯的导热系数单位换算成W/(m )。,解：单位换算时，一般先从附录二查出原单位与要换算的新单位间的关系，即单位换算因子。由附录二查出： 1m=3.2808ft，1J=9.48610-4BTU，1 =1.8 ，1h=3600S，则：,例0-2：管壁对周围空气的
10、对流传热系数经验公式为：,式中 管壁对周围空气的对流传热系数BTU/ （hft2）， G空气的质量速度，lb/(ft2.h);D管子外径，ft。试对上式进行换算，将单位改为国际制单位。,解：查附录得： 1kg=2.20462lb, 1ft=0.3048m, 1h=3600S, 1BTU=1.055103J, 1 =1.8 (1) 质量速度G的换算,(2) 外径D的换算,(3) 对流传热系数的换算,将（1）（2）（3）代入：,课堂练习1,一标准大气压(1atm)的压强等于1.033kgf/cm2，将其换算成SI制单位。,解：1kgf=9.81N，1cm=0.01m，则：,课堂练习2,已知某一传热过程的传热系数为0.05cal/(cm2.s.)，试将其换算成国际制单位W/（m2K）。,解：1cal=4.18J，1cm=0.01m，1=1K（温差）,1=273.15+1（K）（温度）,课外练习： 1、作业:教材P8 第3题 2、预习第一章第一节,小结： 本次课的教学目的与要求： 了解化工原理课程的性质、地位、目的与要求。掌握单元操作的概念及其在化工生产过程中的地位和作用。熟练掌握单位制度及单位换算方法。,
