1、第一講緒 論主要內容一、化工原理概述二、單位制及其換算（一）單位及單位制（二）物理量及經驗公式的單位換算三、物料衡算（一）穩態的物料衡算（二）非穩態的物料衡算四、能量衡算（一）穩態的能量衡算（二）非穩態的能量衡算重點1、單位及單位制2、物理量及經驗公式的單位換算3、穩態的物料衡算4、非穩態的物料衡算5、穩態的能量衡算6、非穩態的能量衡算難點1、經驗公式的單位換算2、非穩態的物料衡算3、非穩態的能量衡算緒論 化工原理又名單元操作（Unit Operation),是一門工程基礎課，是理論聯系實際的橋梁。一、化工原理概述制藥廢水A2O工藝廢水氣浮厭氧厭氧/好氧沉淀池出水輸送輸送輸送印染廢水A2O工藝

2、廢水氣浮厭氧厭氧/好氧沉淀池出水輸送輸送輸送乙炔法制取聚氯乙烯塑料生產流程示意圖乙炔氯化氫提純提純單體合成單體精制壓縮、冷凝聚合脫水干燥成品原料預熱器反應器分離器造粒產品輸送輸送輸送高壓聚乙烯的生產流程示意圖輔助部分為：輸送、預熱、分離、干燥、造粒等核心部分為：反應、單體合成、聚合 整個過程由輔助過程和反應過程組成。反應過程是核心，其對應的設備是反應器。輔助過程包括物料的輸送、物料的凈化與混合、物料的加熱與冷卻、物料的去濕等.過程分析如:流體流動與輸送、物料的攪拌遵循的是動量傳遞規律，物料的凈化部分可以根據揮發度差異、溶解度差異、結晶差異等分為精餾操作、吸收操作、萃取操作、結晶操作等，但它們遵

3、循的規律都是質量傳遞的規律，物料的加熱與冷卻部分為傳熱操作，所遵循的規律為熱量傳遞，還有熱質傳遞同時進行的操作，如干燥。（2）輔助部分的特點在不同的產品生產中過程中，物料不同但遵循的規律相同傳熱原理相應的設備的結構和尺寸可能不同例如傳熱設備簡單的套管換熱器 傳熱設備傳熱設備吸收原理吸收劑氣體yx界面氣相主體 液相主體 相界面氣相擴散 液相擴散 yi xi 吸收設備7653421液體氣體8板式塔溶劑氣體填料塔板式塔吸收設備溶劑填料塔氣體亂堆填料規整填料1、化工原理包含的內容過程原理（三傳）和設備（1）三傳（ Transfer process）的概念熱量傳遞、質量傳遞和動量傳遞的過程原理（機理）和

4、傳遞速率（2）設備：輸送設備、換熱器、塔設備等等緒論緒論2、單元操作分類1）遵循流體動力基本規律的單元操作2）遵循傳熱基本規律的單元操作3）遵循傳質基本規律的單元操作流體輸送、沉降、過濾、固體流態化等加熱、冷卻、冷凝、蒸發等蒸餾、吸收、萃取、膜分離等4）同時遵循傳熱、傳質規律的單元操作空氣的增濕與減濕、干燥、結晶等緒論三、化工原理要解決的內容過程原理和設備過程，即過程的內在規律，如，氣體的吸收分離的過程實質是傳質溶解，液-固非均相混合物的沉降分離實質是細顆粒在液體中的自由沉降；過濾得 過程實質是液體通過濾餅（顆粒層）的流動設備，是研究過程規律的目的，包括設備的設計、選型、調試等。緒論四、如何學

5、習化工原理1、化工原理的研究對象三傳，即動量傳遞、熱量傳遞及質量傳遞，簡稱傳遞過程，以物料恒算、能量恒算、傳遞速率、平衡關系為依據，計算分為設計型和操作型兩大類2、化工原理的研究方法1）數學模型方法2）實驗方法包括解析法和半經驗半理論方法以量綱分析或相似理論為指導，可避免建立數學方程緒論五、學習化工原理后，應達到的水平1、能理論聯系實際用工程和經濟觀點解決化工單元操作中的各類問題2、篩選合理的單元操作完成給定的生產任務3、在設備設計工作中會尋求所需的經驗數據或公式4、能管理和調試運轉的設備，遇到故障時找出原因并能及時排除5、具有獨立進行科學研究和強化設備的能力6、初步具有開發新設備和新的單元操

6、作的能力緒論1、物理量（量綱）及其單位2、單位制3、單位換算二單位與單位制3、單位換算（1）、物理量的單位換算壓強、粘度、導熱系數等（2）、經驗公式的單位換算試對上式進行換算，將的單位改為W/(m2.)、G的單位改為kg/(m2.s)、D的單位改為m。例：管壁對周圍空氣的對流傳熱系數經驗公式為：緒論物料衡算公式穩態：Ga=0物料衡算要注意的問題1）衡算范圍2）衡算對象非穩態：Ga0三、物料衡算第一蒸發器第二蒸發器F0=5000kg/hx0=0.12F1,x1W2W1F1,x1F2x2=0.3例題1 如圖所示，在兩個蒸發器中，每小時將5000kg的無機鹽水溶液從12%（質量，下同）濃縮到30%。

7、第二蒸發器比第一蒸發器多蒸出5%的水分。試求：（1）各蒸發器每小時蒸出水分的量；（2）第一蒸發器送出的溶液濃度。1、穩態的物料衡算例2、用氮氣把體積為2個立方米的反應器中的氧氣吹掃干凈，反應器中氧氣的初始體積分率為20%，要將氧氣的體積分率吹掃到1%，氮氣的流率為1個立方米每分鐘，求需要多長的吹掃時間。2、非穩態的物料衡算緒論 能量衡算公式 能量衡算要注意的問題 基準和范圍四、能量衡算基準（1）、對于熱量衡算基準是指基準溫度，一般以0為基準（2）、對于機械能衡算中位能的計算基準是指基準面，視具體情況范圍預熱器干燥器新鮮空氣H0,I0,t0QpH1,I1,t1H2,I2,t2QDG2,Cm2,t

8、2,w2G1,Cm2,t1,w1QL6m113322吸入管路的能量衡算總的能量能衡算例題3、在換熱器里將平均比熱為3.56kJ/(kg.) 的某種溶液自25加熱到80，溶液流量為1.0kg/s。加熱介質為120的飽和水蒸氣，其消耗量為0.095kg/s，蒸汽冷凝成同溫度的飽和水排出。試計算此換熱器的熱損失占水蒸氣所提供熱量的百分數。 120的飽和水蒸氣的焓值為2708.9kJ/kg， 120的飽和水的焓值為503.67kJ/kg25溶液1.0kg/s120飽和水蒸汽0.095kg/s80溶液1.0kg/s120飽和水0.095kg/s1、穩態的能量衡算換熱器鹽水 5kg/s,1005kg/s,

9、T例題4、采用外循環法對冷凍鹽水進行加熱，鹽水的流量為5kg/s,初始溫度為15，需要加熱到80，罐中鹽水的質量為1000kg,鹽水的比熱容為3.4kJ/(kg. )，求加熱所需要的時間？假設鹽水罐中的鹽水混合均勻。2、非穩態的能量衡算練習經驗公式單位換算1、已知某離心泵特性曲線方程為H=45-2.22Q2（其中Q的單位為m3/min）試將Q的單位換算為m3/s及m3/h 。物料衡算2、含1、2、3、4四種組分各0.25（摩爾分率，下同）的某混合液，以1000kmol/h的流量送入精餾塔內分離，得到塔釜與塔頂兩股產品，進料中全部1組分，96%2組分及4%3組分存于塔頂產品中，全部4組分存于塔釜

10、產品中，試計算塔釜與塔頂產品的流量和組成。F，xFD,xDW3、某污水處理工藝包括沉淀池和濃縮池，沉淀池用于去除水中的懸浮物，上清液排放，濃縮池用于將沉淀池的污泥進一步濃縮，上清液返回到沉淀池中。沉淀池進水流量為5000m3/d，懸浮物濃度為200mg/L，出水中懸浮物濃度為20mg/L 。沉淀池污泥的含水率為99.8%，進入濃縮池停留一段時間后，排出的污泥含水率為96%，上清液中懸浮物含量為100mg/L。假設系統處于穩定狀態，過程中沒有生物作用。求整個系統的污泥產量和排水量及濃縮池上清液回流量。污水密度為1000kg/m3。沉淀池濃縮池G1G2G3G4G5污泥產量22511kg/d,排水量

11、：4977.5m3/d,濃縮池上清液回流量：502.4m3/d4、已知儲槽直徑D=2m，進水流率為4m3/min,儲槽中水的初始高度H=1m,出水流速為D1m出水管直徑d=10cm，出水流率為：求：1小時后，水槽中水位的高度是多少？5、給水處理中，需要將固體硫酸鋁配成一定濃度的溶液作為混凝劑。在一配料用的攪拌槽中，水和固體硫酸鋁分別以150kg/h和30kg/h的流量加入攪拌槽中，制成溶液后以120kg/h的流量流出容器。由于攪拌充分，槽內濃度各處均勻。開始時槽內預先已盛有100kg純水。試計算1h后由槽中流出的溶液濃度。能量衡算6、每小時將200kg過熱氨氣（壓強為1200kPa）從95冷卻、冷凝為飽和液氨。已知冷凝溫度為30。采用冷凍鹽水為冷卻、冷凝劑，鹽水于2 下進入冷凝、冷卻器，離開時為10 。求每小時鹽水的用量。熱損失可以忽略。已知： 95過熱氨氣的焓