化工原理多媒體課件中原工學院材料與化工學院版權所有：中原工學院材料與化工學院應用化學教研室Copyright?2007ZhongyuanUniversityofTechnology.Allrightsreserved.緒論7/28/2023一化工原理研究內容化工生產中常見的一些問題：在什么條件下所期望的化學反應才能發生？反應的速率將會是多大？不期望的反應（副反應）速率又會是多大？轉化率為多少？通過什么樣的工程方法和設備來實現其工藝過程？怎樣才能從工業規模生產中獲得最佳的經濟效益？如何提供反應所需的熱量及使用反應放出的熱量？反應物如何供給、產物又如何分離？化工原理是一門以介紹化工生產中各主要單元操作為基礎知識的課程7/28/2023高壓聚乙烯生產的主要步驟7/28/20231、化工生產定義：有目的的使原料經過一系列的化學或物理變化，獲得產品的工業過程。內容包括：化學反應過程：在反應器中進行，是反應工程研究的內容單元操作：包括流體輸送、加熱、蒸餾等，在化工生產中占據重要地位；單元操作與其相關設備是化工原理研究的主要內容。7/28/20232、單元操作

定義：化工生產中不進行化學反應的步驟分類：按照物理作用原則，可分為三類[圖]動量傳遞過程：遵循流體力學基本規律熱量傳遞過程質量傳遞過程：如吸收、蒸餾、萃取、吸附、離子交換等7/28/2023攪拌流態化氣體液化液體汽化蒸發濃縮加熱冷卻結晶精餾液液萃取氣液吸收噴霧干燥動量傳遞質量傳遞熱量傳遞過濾與沉降流體輸送氣固吸附7/28/2023二化工原理課程的研究方法1、實驗研究方法（經驗法）:用量綱分析和相似論為指導，依靠試驗來確定過程變量之間的關系，通過量綱為一數群（或稱準數）構成的關系式來表達。是一種工程上通用的基本方法。7/28/20232、數學模型法（半經驗半理論方法）在對實際過程的機理深入分析的基礎上，在抓住過程本質的前提下，作出某種合理簡化，建立物理模型，進行數學描述，得出數學模型。通過實驗確定模型參數。研究工程問題的方法是聯系各單元操作的另一條主線。

7/28/2023三化工過程計算的理論基礎設計型計算操作型計算質量守恒能量守恒平衡關系速率關系所用基本關系化工計算分為7/28/2023單元操作中常用的基本概念

物料衡算能量衡算物系的平衡關系傳遞速率關系7/28/2023物料衡算依據質量守恒定律，進入與離開某一化工過程的物料質量之差，等于該過程中累積的物料質量，即∑mf-∑mp=A（0-1）式中：∑mf——輸入量的總和∑mp——輸出量的總和；

A——∑累積量對于連續操作的過程，若各物理量不隨時間改變，即為穩定操作狀態時，過程中不應有物料的積累。則物料衡算關系為：∑mf＝∑mp（0-2）即：輸入=輸出7/28/2023例：濕物料原來含水16%（質量%），在干燥器中干燥至含水0.8%，試求每噸物料干燥出的水量。解：1.繪流程圖。濕物料干物料2.劃定恒算范圍：用一圈封閉虛線表示，以虛線為界，以箭頭表示物流方向，凡是穿越邊界指向內的，都屬于輸入項，反之，屬于輸出項。3.規定恒算基準：本題中以物料的含水量作為基準。含水16%含水0.8%4.列出算式求解：設每噸物料干燥出的水量為XKgX1000×16%=（1000-X）×0.8%+XX=153Kg7/28/2023

本課程所用到的能量主要有機械能和熱能。能量衡算的依據是能量守恒定律。熱量衡算的步驟與物料衡算的基本相同。能量衡算7/28/2023

物系的平衡關系

過程的平衡問題說明過程進行的方向和所能達到的極限。當過程不是處于平衡態時，則此過程必將以一定的速率進行。例如傳熱過程，當兩物體溫度不同時，即溫度不平衡，就會有凈熱量從高溫物體向低溫物體傳遞，直到兩物體的溫度相等為止，此時過程達到平衡，兩物體間也就沒有凈的熱量傳遞。7/28/2023

傳遞速率

傳遞過程的速率和傳遞過程所處的狀態與平衡狀態的距離及其它很多因素有關。傳遞過程所處的狀態與平衡狀態之間的距離通常稱為過程的推動力。例如兩物體間的傳熱過程，其過程的推動力就是兩物體的溫度差。

通常存在以下關系式：

7/28/2023H2O含NH3空氣含NH3的H2O含NH3空氣平衡H2ONH3推動力阻力速率=

傳遞速率：表示過程進行的快慢當體系處于不平衡狀態時，過程就將進行7/28/2023

四

物理量的單位

表0-1國際單位制的基本單位量的名稱單位名稱單位符號長度米m質量千克kg時間秒s電流安培A熱力學溫度開爾文K物質的量摩爾mol7/28/2023表0-2國際單位制中具有專門名稱的導出單位量的名稱單位名稱單位符號其它表示式示例頻率赫茲Hzs－1力；重力牛頓N㎏·m/s2壓力（壓強），應力帕斯卡PaN/m2能量，功，熱焦耳JN·m功率瓦特WJ/s攝氏溫度攝氏度℃*7/28/2023表0-3CGS制與工程制的基本單位

CGS制工程制量的名稱長度質量時間溫度長度力時間溫度單位符號cmgs℃mkgfs℃7/28/2023參考文獻

姚玉英等主編：化工原理，天津科技出版社

柴誠敬等主編：化工原理學習指導，天津科技出版社

叢德滋等主編：化工原理詳解與應用化學工業出版社

何潮洪等主編：化工原理習題精解科學出版社

朱家驊等主編化工原理科學出版社

管國鋒化工原理化學工業出版社

王志魁化工原理化學工業出版社

譚天恩等主編：化工原理，化學工業出版社7/28/2023五

本課程的學習要求學習中，應注意以下幾個方面能力的培養：(1)單元操作