大连理工大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）绪论

一、化工原理课程简介 化工原理的研究对象 2化工原理的学科性质与研究方法 3化工原理的学习方法 绪论 、化工原理处理问题的方法 1物料衡算 2熊量衡算 3平衡与速率 三、单位与单位制 下页 國国 2021/2/21

2021/2/21 绪论 一、化工原理课程简介 1.化工原理的研究对象 2.化工原理的学科性质与研究方法 3.化工原理的学习方法 二、化工原理处理问题的方法 1.物料衡算 2.能量衡算 3.平衡与速率 三、单位与单位制

化工原理课程简介 1.化工原理的研究对象 单元操作( Unit Operations) 1)单元操作的概念—化工生产中共有的物理操作 原料的预处理 化工生产过程{进行化学反应 单元操作 反应产物的分离与提纯 化学反应和若干个单元操作串联而成 化工原理—研究各个独立的单元操作 2021/2/21 上页下页

2021/2/21 一、化工原理课程简介 化学反应和若干个单元操作串联而成 化工原理——研究各个独立的单元操作 1. 化工原理的研究对象 ——单元操作（Unit Operations） (1) 单元操作的概念 化工生产过程 原料的预处理 进行化学反应 反应产物的分离与提纯 单元操作 ——化工生产中共有的物理操作

2)单元操作的特点 ①所有的单元操作都是物理性操作,只改变物料的状态或 物理性质,并不改变化学性质 ②单元操作是化工生产过程中共有的操作,只是不同的化 工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。 ③单元操作作用于不同的化工过程时,基本原理相同,所 用的设备也是通用的 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 2）单元操作的特点 ①所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或 物理性质，并不改变化学性质。 ②单元操作是化工生产过程中共有的操作，只是不同的化 工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。 ③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所 用的设备也是通用的

3)单元操作的分类 根据单元操作所遵循的基本规律,分为三类: 流体动力过程—遵循流体动力基本规律,用动量传 递理论研究 如:流体输送、沉降、过滤、固体流态化 热过程—一遵循传热基本规律,用热量传递理论研究 如:传热、冷凝、蒸发等 传质过程——遵循传质基本规律,用质量传递理论研究 如:蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 3）单元操作的分类 根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类： •流体动力过程 ——遵循流体动力基本规律，用动量传 递理论研究 如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化 •热过程 ——遵循传热基本规律，用热量传递理论研究 如：传热、冷凝、蒸发等 •传质过程——遵循传质基本规律，用质量传递理论研究 如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等

2.化工原理学科性质与研究方法 1)学科性质—工程学科 用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程 2)研究方法工程方法 因次分析法—直管湍流阻力 数学模型法—双膜模型的建立 参数综合法过滤常数 当量法 当量直径、当量长度等 类比法 —动量、热量、质量传递的类似律 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 2. 化工原理学科性质与研究方法 1）学科性质——工程学科 用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程 2）研究方法——工程方法 因次分析法 数学模型法 参数综合法 当量法 类比法 ——直管湍流阻力 ——双膜模型的建立 ——过滤常数 ——当量直径、当量长度等 ——动量、热量、质量传递的类似律

3.化工原理的学习方法 发展:如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个 单元操作,寻本求源。 选择:为了达到或实现某一工程目的,能否对过程和设 备作合理的选择和组合。 设计:对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算 以及对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验,测取 设计数据,做逐级放大。 操作:如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不 正常现象,寻找其原因及可能采取的调节措施。 2021/2/21 上页下页返回

2021/2/21 3. 化工原理的学习方法 发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个 单元操作，寻本求源。 选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设 备作合理的选择和组合。 设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算 以及对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验，测取 设计数据，做逐级放大。 操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不 正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措施

二、化工原理处理问题的方法 1.物料衡算 依据—质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统 中积累的物料质量 ∑G=∑Gn+G 物料衡算的通式 2021/2/21 上页返回

2021/2/21 二、化工原理处理问题的方法 1. 物料衡算 依据——质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统 中积累的物料质量。  =  + A G G I G 0 ——物料衡算的通式

整个生产过程 衡算的系统 某一设备 系统中的所有物料 衡算的对象 某一个组分 定态过程,积累为零。则: ∑G=∑Gn 例 2021/2/21 上页下页返回

2021/2/21 定态过程，积累为零。则： GI =G0 衡算的系统 整个生产过程 某一设备 系统中的所有物料 某一个组分 衡算的对象 例

例:在两个蒸发器中,每小时将5000kg的无机盐水溶液从 12%(质量%)浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸 出5%的水分。试求: (1)各蒸发器每小时蒸出水分的量 (2)第一蒸发器送出的溶液浓度。 解:首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备,输入输出设备的物流方向用箭头表示。 划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量,以整个流程为衡算范围, 用一圈封闭的虚线画出。 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从 12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸 出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。 解：首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。 划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围， 用一圈封闭的虚线画出

W W 0=5000k F 蒸发器1 蒸发器2 xn=0.12i x2=0.3 选择衡算基准(连续操作以单位时间为基准,间歇操作 以一批操作为基准) 由于连续操作,以1小时为基准 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作 以一批操作为基准） 由于连续操作，以1小时为基准。 蒸发器1 蒸发器2 x1 W1 W2 F0 =5000kg/h x0 =0.12 F1 F2 x2 =0.3