《化工原理》电子教案cqz

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1、化工原原理电电子教案案绪论化工原理理就是研研究除化化学反应应以外的的诸物理理操作步步骤原理理和所用用设备的的课程。化工原理是实验性很强的工科课程，是化工类和相近专业学生必修的重要技术基础课。主要介绍单元操作的基本原理，所用典型设备的结构、计算和选用。计算包括设计型计算和操作型计算两种。设计型计算是指对给定的任务计算出设备的工艺尺寸；操作型计算是指对已有的设备进行查定计算。 学生学学完本课课程后应应初步具具有以下下能力：（1） 能理论联联系实际际，用工工程和经经济的观观点处理理遇到的的各种化化工单元元操作的的问题。（2） 会筛选恰恰当的单单元操作作去完成成给定的的生产任任务；（3） 在设计设设备

2、计算算工作中中能寻找找出所需需的经验验数据以以及适宜宜的公式式；（4） 能管理设设备的正正常运转转，找出出故障的的原因并并及时排排除；（5） 应具有强强化设备备与初步步创新的的能力。 各单元元操作原原理及设设备的计计算都是是以物料料衡算、能能量衡算算、传递递速率和和平衡关关系的概概念为依依据，有有关内容容在以后后各章中中陆续介介绍。一、化化工生产产过程与与单元操操作1、化学学工业 所谓化化学工业业，是指指将原料料进行化化学加工工以得到到有用的的产品的的工业，即即：化工产产品种类类繁多，一一般可分分为无机机、有机机及生化化产品。若若按产品品用途及及性能来来分有染染（颜）料料化工、塑塑料橡胶胶化工

3、、油油脂化工工、石油油化工、食食品化工工、涂料料化工、日日用化工工等等。当当今如何何评价化化学工业业呢？评评价可能能为“让你欢欢喜让你你忧”。欢喜喜的是化化学工业业已经成成为了国国民经济济中的支支柱产业业之一，近近二、三三十年以以来化学学工业得得到了长长足的发发展。化化工产品品处处可可见，人人们的衣衣食住行行都已离离不开它它。我国国自七十十年代以以来先后后引进了了大型化化肥、石石油化工工成套生生产技术术及成套套设备，如如30万吨吨合成氨氨,45万吨尿尿素成套套设备及及技术；30万吨吨乙烯,45万万吨芳烃烃的成套套设备及及技术。金山石化,扬子石化,齐鲁石化令人忧虑的是化学工业带来的污染十分严重。

4、水污染、空气污染、白色污染日益严重，危害人类生存及发展。2、 化工生生产过程程 不论化化工生产产产品的的品种不不同、规规模大小小的差异异，一个个化工产产品生产产过程总总是由两两大部分分组成的的，即核核心部分分和辅助助部分。核核心为化化学反应应过程，辅辅助部分分为前、后后处理过过程。为为了保证证化工生生产过程程经济合合理有效效地进行行，这就就要求反反应器内内必须保保持最适适宜的（最最佳的）反反应条件件，如适适宜的压压强、温温度和物物料的组组成等。因因此，原原料必须须经过一一系列的的前处理理过程，以以达到必必要的纯纯度及温温度和压压强。得得到的反反应产物物同样需需要经过过各种后后处理过过程加以以精

5、制，以以得到最最终产品品。 举例：聚氯乙乙烯塑料料的生产产（乙炔炔法） 化学方方程式：此生产过过程除单单体合成成、聚合合反应过过程外，原原料和反反应产物物的提纯纯、精制制等工序序均属前前、后处处理过程程。前、后后处理工工序中所所进行的的过程多多数是纯纯物理过过程，但但都是化化工生产产所不可可缺少的的。即使使在一个个现代化化的大型型工厂中中，反应应器的数数目并不不多，绝绝大多数数的设备备中都是是进行着着各种前前、后处处理操作作。前、后后处理工工序占有有着企业业的大部部分设备备投资和和操作费费用。因因此目前前已不是是单纯由由反应过过程的优优化条件件来决定定必要的的前后处处理过程程，而必必须总体体的

6、确定定全系统统的优化化条件。由由此可见见，前、后后处理过过程在化化工生产产中的重重要地位位。3、单元元操作 将前、后后处理过过程按其其操作目目的的不不同划分分为若干干个单元元，称之之为单元元操作。每每一个单单元操作作完成一一个特定定的任务务。单元操操作种类类：有流流体的输输送与压压缩、过过滤、沉沉降、传传热、蒸蒸发、液液体精馏馏、气体体吸收、固固体干燥燥、吸附附和膜分分离等。单元操操作过程程进行的的方式：有连续续操作和和间歇操操作两种种方式。连续操作作好比流流水作业业。原料料不停地地从设备备一端送送入，产产品不断断地从另另一端排排出。例如：连连续精馏馏特点：物物料的组组成、温温度、压压强等参参

7、数仅随随位置的的不同而而不同，不不随时间间的变化化而变化化，此种种操作称称为稳定定操作状状态。参参数可表表示为：。化工工生产过过程多数数为连续续稳定过过程。间歇操作作为分批批进行的的过程，每每次操作作为起始始向设备备投入一一批原料料，经过过一番处处理后，排排出全部部产物，再再重新投投料，小小规模生生产大多多采用间间歇操作作。例如：间间歇精馏馏特点：不不稳定操操作，参参数可表表示为： 这些物理理操作步步骤称为为化工单单元操作作，简称称单元操操作。单单元操作作可从不不同角度度分类，这这里按所所遵循的的基本原原理分为为：（1） 遵循流体体动力规规律的单单元操作作：包括括流体输输送、沉沉降、过过滤搅拌

8、拌；（2） 遵循传热热基本规规律的单单元操作作：包括括传热（加加热、冷冷却、冷冷凝）、蒸蒸发；（3） 遵循传质质基本规规律的单单元操作作：包括括蒸馏、吸吸收、萃萃取。因因为这些些操作的的最终目目的是将将混合物物中的组组分分开开，故又又称分离离操作。同时遵循循传热、传传质基本本规律的的单元操操作：包包括空气气增湿与与减湿、干干燥、结结晶；二二、本课课程的任任务、性性质和内内容1、任务务：研究究各化工工单元操操作的基基本原理理、典型型设备的的构造及及工艺尺尺寸的计计算或造造型，并并能用以以分析和和解决工工程技术术中的一一般问题题。2、性质质：化工工原理是是化工类类、轻工工、医药药类专业业学生的的技

9、术基基础课，是是一门应应用性学学科。3、内容容：、讨论论流体流流动和其其接触的的固体发发生相对对运动时时的基本本规律，以以及主要要受这些些基本规规律支配配的单元元操作，如如流体输输送等。、讨论论传热的的基本规规律，以以及受这这些基本本规律支支配的单单元操作作，如：加热、冷冷却、蒸蒸发等。、讨论论物质透透过相界界面迁移移过程的的基本规规律，以以及受这这些基本本规律支支配的单单元操作作，如气气体的吸吸收和干干燥等。三、物料料衡算及及能量衡衡算在研究各各类单元元操作时时，为了了搞清过过程始末末和过程程之中各各段物料料的数量量、组成成之间的的关系以以及过程程中各股股物料带带进、带带出的能能量及与与环境

10、交交换的能能量，因因此必须须进行物物料衡算算和能量量衡算。物物料衡算算及能量量衡算也也是本课课程解决决问题时时的常用用手段之之一。1、物料料衡算根据质量量守恒定定律，即即在任何何一个化化工生产产过程中中凡向该该过程输输入的物物料质量量等于从从该过程程输出的的物料质质量与积积累该过过程中的的物料质质量之和和，即输入物料料质量总总和（kkg）输出物物料质量量总和（kkg）积累在在该过程程物料质质量（kkg）此式适用用于任何何指定的的空间范范围，可可对总物物料或其其中某一一组成列列出物料料衡算式式来进行行求解。 说明： 衡算方方法：上式中每每项对时时间求导导数，则则：令：、于是：输入物料料质量流流量

11、的总总和输输出物料料质量流流量总和和质量量积累速速率（kkg/ss）若为连续续稳定过过程，则则 ， 四、单位位及单位位换算1、 单单位与单单位制物理量量=数字字单位位 物理量量的运算算应为数数字连同同单位一一并纳入入运算。如如：一般，物物理量的的单位是是可任选选的，但但由于各各个物理理量之间间存在着着客观联联系，因因此不必必对每种种物理量量的单位位都单独独进行任任意选择择，而可可通过某某些物理理量的单单位来度度量另一一些物理理量。因因此，单单位就会会有基本本单位和和导出单单位两种种。基本单单位：基基本物理理量的单单位，例例长度mm，质量量等导出单单位：由由基本单单位派生生出的单单位，即即由基本

12、本单位相相乘除得得到的单单位，如如速度单单位m/s，加加速度单单位m/s2等等等。单位制制：基本单单位+导导出单位位的总和和 过去多多种单位位制并存存，源于于学科之之间的差差别及地地区间的的差别。 常见的的单位制制有：工程单位位制：mm ss kkgf1kgff=1kkg99.8007m/s2 , 1lbb=0.4533592237kkg，1bf=1P3.2217ff/s22, 11ft=12iin=11222.544cm=0.330488m多种单位位制并存存使同一一物理量量在不同同的单位位制中具具有不同同的单位位和数值值，这就就给计算算和交流流带来了了麻烦，并并且容易易出错。为为了改变变这一

13、局局面，必必须统一一计量单单位制。119600，10十十一届国国际计量量大会确确定了国国际通用用的国际际单位制制，简称称SI制制。SI制：七个基基本单位位：长度度m，时时间s，质质量kgg，热力力学温度度（Keelviin温度度）K，电电流单位位A，光光强度单单位cdd（坎德德拉），物物质量mmol二个辅助助单位：平面角角弧度rrad，立立体角球球面度SSrSI制具具有通用用性和一一贯性。我国于119844年2月月颁布了了法定计计量单位位（简称称法定单单位）。法法定单位位是以SSI制为为基础，保保留少数数国内外外习惯或或通用的的非国际际单位制制单位，它它包括：SI制制的基本本单位和和辅助单单位

14、。SI制制中具有有专门名名称的导导出单位位。国家选选定的非非SI制制单位，例例如时间间s，hhr，dday来来表示，旋旋转速度度r.pp.m等等。由以上上这些单单位构成成的组合合形式的的单位。由词头头和以上上这些单单位所构构成的十十进倍数数和分数数单位。 本书采采用法定定单位。2、单位位换算在生产、研研究和设设计中仍仍会遇到到非法定定单位的的公式、物物理量，因因此存在在着单位位换算的的问题，即即将物理理量由一一种单位位换算成成另一种种单位制制的单位位。在介绍单单位换算算方法之之前，先先介绍二二个概念念：理论公公式（物物理量方方程）是根根据物理理规律建建立的公公式，例例如牛顿顿第二定定律由此可见

15、见，物理理量方程程具有单单位一致致性的特特点，对对于其中中各个符符号的单单位不需需另加限限制，而而只需采采用同一一单位制制便可以以了。经验公公式（数数字公式式）根据实实验数据据整理得得来的公公式，它它反映了了各有关关物理量量的数字字之间的的关系。公公式中每每个符号号不代表表完整的的物理量量，只代代表物理理量中的的数字部部分，而而这些数数字都是是与特定定的单位位相对应应的，因因此使用用经验公公式时，各各物理量量必须采采用指定定的单位位。正确使用用单位，就就是要注注意这两两种公式式对单位位的不同同要求，并并在将各各物理量量代入公公式进行行运算之之前，预预先给它它们换上上适合公公式要求求的单位位。3、物理理量单位位方程的的换算物理量由由一种单单位换成成另一种种单位时时量本身身并没变变化，只只是在数数字上要要改变。在在进行单单位换算算时要乘乘以两单单位间的的换算因因数。换算因数数除温度度外就是是彼此相相等而各各有不同同单位的的两个物物理量之之比值。例如：11m的长长度和1100ccm的长长度是两两个相等等的物理理量，但但其所用