绪论 (2).ppt

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1、 化化 工工 原原 理理张张 建建 峰峰吉林农业大学生命科学学院吉林农业大学生命科学学院动画动画1绪绪 论论一、课程的性质与任务一、课程的性质与任务二、化工过程与单元操作二、化工过程与单元操作 三、单位与单位制三、单位与单位制四、混合物浓度的表示方法四、混合物浓度的表示方法五、常用基本概念五、常用基本概念2绪绪 论论一、课程的性质与任务一、课程的性质与任务1.性质性质:化化工工原原理理是是工工程程学学专专业业学学生生必必修修的的一一门门基基础础技技术术课课程程，它它在在数数学学、物物理理、化化学学、物物理理化化学学等等基基础础课课与与专专业业课课之之间间，起起着着承承前前启启后后的的作作用用，

2、是是自自然然科科学学领领域域的的基基础础课课向向工工程程科学的专业课过渡的必修课程。科学的专业课过渡的必修课程。3 2.主要任务主要任务:是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。程计算、设备选型及实验研究方法等。以以三种传递现象三种传递现象的基本原理为主线，的基本原理为主线，以以物物料料衡衡算算、能能量量衡衡算算、平平衡衡关关系系、传传递递速速率率、经济核算等五种基本概念为理论依据。经济核算等五种基本概念为理论依据。提提高高单单元元操操作作设设备

3、备的的设设计计计计算算、操操作作、选选型型、实实验验研研究究方方法法与与技技能能，增增加加解解决决工工程程实实际际问问题题的能力。的能力。4绪绪 论论一、课程的性质与任务一、课程的性质与任务二、化工过程与单元操作二、化工过程与单元操作 1.单单元元操操作作：依依据据共共同同的的物物理理操操作作原原理理的的一类基本工业过程叫单元操作。一类基本工业过程叫单元操作。例如例如:（）奶粉制造过程（）奶粉制造过程:新新鲜鲜牛牛奶奶预预加加热热蒸蒸发发浓浓缩缩均均质质乳化乳化喷雾干燥喷雾干燥奶粉奶粉 5（2）甜菜制白砂糖）甜菜制白砂糖:甜甜菜菜清清洗洗切切丝丝糖糖分分提提取取糖糖汁汁清清净净 多多效效蒸蒸发

4、发 煮煮糖糖分分蜜蜜干干燥燥 包包装装（3）高压聚乙烯的生产工艺）高压聚乙烯的生产工艺 生产流程图生产流程图6（4）湿法玉米淀粉生产工艺）湿法玉米淀粉生产工艺72.单元操作按其理论基础可分为下列三类：单元操作按其理论基础可分为下列三类：(1)流流体体流流动动过过程程(动动量量传传递递过过程程)(fluid flow process)包包括括流流体体输输送送、搅搅拌拌、沉沉降、过滤降、过滤等。等。(2)传传 热热 过过 程程(热热 量量 传传 递递 过过 程程)(heat transfer process)包括包括热交换、蒸发热交换、蒸发等。等。(3)传传 质质 过过 程程(质质 量量 传传 递

5、递 过过 程程)(mass transfer process)包包括括吸吸收收、蒸蒸馏馏、萃萃取、吸附、干燥、结晶、膜分离取、吸附、干燥、结晶、膜分离等。等。8绪绪 论论一、课程的性质与任务课程的性质与任务二、化工过程与单元操作二、化工过程与单元操作 三、单位与单位制三、单位与单位制1.SI制制 1960年第十一界国际计量大会制定了统一的国年第十一界国际计量大会制定了统一的国际单位制际单位制SI，包括包括基本单位、辅助单位、导基本单位、辅助单位、导出单位出单位。92.基本单位基本单位量的量的名称名称SI单位名称单位名称 SI单位符号单位符号长度长度米米m质量质量千克千克kg时间时间秒秒s电流电

6、流安培安培A热力学温度热力学温度 开尔文开尔文K物质的量物质的量摩尔摩尔mol发光强度发光强度坎德拉坎德拉cd103.辅助单位辅助单位量的量的名称名称SI单位名称单位名称 SI单位符号单位符号平面角平面角弧度弧度rad立体角立体角球面度球面度sr114.导出单位导出单位量的量的名称名称SI单位名称单位名称SI单位符号单位符号面积面积平方米平方米m2体积体积立方米立方米m3速度速度米每秒米每秒m/s密度密度千克每立方米千克每立方米kg/m3浓度浓度摩尔每立方米摩尔每立方米mol/m3功率、辐射通量功率、辐射通量瓦特瓦特w摄氏温度摄氏温度摄氏度摄氏度12 5.词头示例词头示例所所表示的因数表示的因

7、数词头名称（英文）词头名称（英文）词头名称（中文）词头名称（中文）词头符号词头符号106mega兆兆M103kilo千千k102hecto百百h101deca十十da10-1deci分分d10-2centi厘厘c10-3mili毫毫m10-6micro微微扩展：扩展：G=109，T=1012 n=10-9，p=10-12，f=10-1513 6.量纲量纲量的量的名称名称SI单位量纲单位量纲 SI单位符号单位符号长度长度Lm质量质量Mkg时间时间Ts电流电流IA热力学温度热力学温度K物质的量物质的量Nmol发光强度发光强度Jcd14 7.量纲一致性与单位换算量纲一致性与单位换算物物理理量量方方程

8、程是是某某一一客客观观现现象象有有关关的的各各物物理理量量之间关系的表达式。之间关系的表达式。任任何何一一个个物物理理量量方方程程，只只要要理理论论上上合合理理，则则该方程等号两边各项的量纲必定相等该方程等号两边各项的量纲必定相等。单位换算单位换算15四、混合物浓度的表示方法四、混合物浓度的表示方法1.物质量浓度（摩尔浓度）物质量浓度（摩尔浓度）单位体积混合物中某组分的摩尔数称该组单位体积混合物中某组分的摩尔数称该组分的摩尔浓度分的摩尔浓度ci 表示，单位为表示，单位为kmol/m316 2.物质量分数（摩尔分数）物质量分数（摩尔分数）是是组组分分 i 的的物物质质量量 ni 与与混混合合物物

9、的的物物质质量量n 之比值，对于混合液体以符号之比值，对于混合液体以符号 表示表示。则则即即17 3.质量浓度（质量密度）质量浓度（质量密度）是是组组分分 i 的的质质量量mi 除除以以混混合合物物的的体体积积V，以符号以符号Gi 表示表示,单位是单位是kg/m3。18 4.质量分数质量分数是是组组分分 i 的的质质量量mi 与与混混合合物物的的总总质质量量m 之比值，以符号之比值，以符号ai 表示表示。即即 则则19 5.质量分数与摩尔分数的关系质量分数与摩尔分数的关系20 6.摩尔比摩尔比A、B双双组组分分混混合合物物，其其中中A组组分分的的摩摩尔尔数数与与B组组分分摩摩尔尔数数的的比比值

10、值称称为为摩摩尔尔比比。以符号以符号X 表示表示。即即 摩尔比与摩尔分数的关系摩尔比与摩尔分数的关系21 7.质量比质量比A、B双双组组分分混混合合物物，其其中中A组组分分的的质质量量与与B组组分分的的质质量量的的比比值值称称为为质质量量比比。以以符号符号 表示表示。质量比与质量分数的关系质量比与质量分数的关系 即即22 8.气体混合物组成的表示方法气体混合物组成的表示方法摩摩尔尔分分数数 yi：气气体体混混合合物物中中组组分分 i 的的摩摩尔分数通常用尔分数通常用 yi 表示表示。即即 压力分数压力分数根据道尔顿分压定律和理想气体状态方程根据道尔顿分压定律和理想气体状态方程得得23体积分数体

11、积分数 i 根据阿马格定律和理想气体状态方程得根据阿马格定律和理想气体状态方程得 摩尔分数摩尔分数=压力分数压力分数=体积分数体积分数 理想气体状态方程理想气体状态方程24摩尔比摩尔比Y 摩尔比摩尔比=分压力比分压力比=分体积比分体积比 混合气体的平均摩尔质量混合气体的平均摩尔质量25五、常用基本概念五、常用基本概念1.物料衡算物料衡算依据质量守恒定律：依据质量守恒定律：输入量输入量 输出量输出量=累积量累积量连续稳定的操作过程连续稳定的操作过程 输入量输入量=输出量输出量2.能量衡算能量衡算依据能量守恒定律依据能量守恒定律 输入量输入量=输出量输出量26 3.平衡关系平衡关系通通过过食食盐盐溶溶解解例例证证平平衡衡关关系系可可以以用用来来判判断断过过程程能能否否进进行行，以以及及进进行行的的方方向向和和能能达到的限度。达到的限度。4.传递速率传递速率传递速率传递速率=推动力推动力/阻力阻力5.经济核算经济核算是是综综合合考考虑虑，选选择择最最经经济济的的设设备备型型式式，确定最经济的设计方案确定最经济的设计方案。27 28