天津大学化工原理第1讲 绪论讲解.ppt

面向专业：化工与制药类 主讲教师：胡建明 联系方式： Tel：13975929201 E-mail:HJM781472@ 邵 阳 学 院 生 化 系,《化 工 原 理》,第1讲 绪 论,教学内容： （1）课程简介：介绍《化工原理》课程的性质、地位、 教学目的与要求及主要教学内容 （2）化工过程与单元操作 （3）单位制度与单位换算 教学重点：单元操作的概念，单位制度及单位换算 教学难点：单位换算1、《化工原理》课程简介,(1). 地位、性质： 《化工原理》是化学工程类专业的一门重要的专业技术基础课程，以高等数学、物理化学、工程制图等课程为基础，并为后期专业课（如分离工程、反应工程、化工工艺学等）的学习和今后的工作打下坚实的基础 (2). 目的和任务： 《化工原理》是以单元操作为主线，研究单元操作的基本原理、所用典型设备的结构、设备工艺尺寸的设计计算或选型 ① 掌握单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点方法；能对工业单元操作进行调节并优化；对工业装置进行工艺计算、对主要设备进行设计与选型； ② 学会以经济核算为杠杆，增加解决工程实际问题的能力。

1).化工生产过程---对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质上也发生变化，成为合乎要求的产品2、 化工原理研究的对象（化工生产过程单元操作）,例：nC2H4 ［C2H4］n,,,(2). 单元操作,分析：各种化工过程差别很大，步骤繁简不一，但寻找 其 共性，则可归纳为两大类： A：以化学反应为主的步骤，多在反应器中进行，如：管式 反应器、反应釜、合成塔等 B：以物理变化为主的步骤→单元操作(unit operation) 定义：化工生产过程中的物理加工过程称为单元操作 ----即为化工原理(Principles of Chemical Engineering) 所要研究的对象与内容3). 单元操作的特点,① 他们都是物理性操作，故只改变物质的状态和物理性质，不改变化学性质 ② 他们都是化工生产中共有的操作，但不同的化工过程所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异 ③ 某单元操作用于不同的化工过程，其原理并无不同，进行该操作的设备往往也是通用的 常见单元操作有：流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、传热、蒸发、吸收 、精馏、萃取、结晶、干燥、膜分离等。

4)．单元操作的分类,1）按单元操作的目的分类 ① 物料的增压、减压和输送； ② 物料的混合或分散； ③ 物料的加热或冷却； ④ 混合物（均相混合物、非均相混合物）的分离 2）根据单元操作所遵循的基本规律分类 ① 遵循流体动力学基本规律的 动量传递过程(momentum transfer process) 以流体力学为基础，研究流体流动及流体和与之接触的固 体壁面间发生相对运动时的基本规律典型的单元操作有： 流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化等② 遵循传热基本规律的 热量传递过程(heat transfer process) 以热量传递理论为基础，研究传热的基本规律典型的单元操作有：加热、冷却、冷凝、蒸发等4)．单元操作的分类,③ 遵循传质基本规律的 质量传递过程( mass transfer process) 以质量传递理论为基础，研究物质通过相界面发生迁移过程的基本规律典型的单元操作有：蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等3、研究方法：“两条主线”,（1）统一的研究对象——传递过程 动量传递过程（单相或多相流动）；热量传递过程（简称）传热）；质量传递过程（简称传质）。

传递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的一条主线 “三传” +“一反” 构成各种化工工艺制造过程 （2）研究工程问题的方法 每个单元操作都是在特定的设备中完成的，设备复杂的几何形状和多变的物性及各种不确定因素的干扰，不可能对实际过程进行准确的数学描述由此产生了两种基本的研究方法： 实验研究方法 ------ 实验法或经验法 数学模型法 ------ 半理论半经验的方法,4．学习本课程的总体要求,（1）能理论联系实际用工程和经济观点解决化工单元操 作中的各类问题 （2）会筛选出合理的单元操作，完成给定的生产任务 （3）在设备设计工作中会寻求和应用所需的数据或公式 （4）能管理和调试运转的设备，遇到故障时通过分析能 找出原因并及时排除故障 （5）具有独立进行科学研究和强化设备的能力 （6）初步具有开发新设备和新的单元操作能力 注意：① 要理论联系实际； ② 过程原理与设备并重； ③ 掌握研究解决问题的方法5、单位制度（无单位的数字毫无意义）,(1)．单位制度 单位制：基本单位与导出单位的总和 基本单位：在每一种单位制中，选择几个独立的物理量，规定其单位，称为基本量基本量的单位称为基本单位。

导出单位：通过基本单位而导出的单位称为导出单位 ①物理单位制（cgs）：cm、g、s ②国际单位制（SI）：m、kg、s、K、mol、cd、A ③工程单位制：m、kgf（公斤力） ※注意： ① ② 属绝对单位制系统——以质量为基本单位 ③属重力单位制系统——以力为基本单位,A、基本单位7个其中：力学范畴—m、kg、s；热力学范畴—K；化学和分子物理学范畴—mol；光学范畴—cd（坎德拉，简称“坎”，表示发光强度）；电学范畴—A B、常用的导出单位： Pa·s（粘度） 、 Pa（N/m2）（压强）、m/s（速度） J(N·m)（能量 ）（热 、功）、 W（J/s）（功率）等 C、常用冠词表示倍数或分数：M（106、兆）、K（103、千）、h（102、百）、da（101、十）、d（10-1、分）、c（10-2、厘）、m（10-3、毫）、μ（10-6、微）、n（10-9、纳）SI制：,6、单位换算,(1). 单位制度的正确运用 ①统一单位制度：数据+单位计算 理论公式—根据物理规律建立的物理量方程 ②规定单位：数据计算 经验公式—根据实验结果整理建立的 (2). 单位换算方法 ①根据换算因数换算：适用于简单物理量的换算。

②单位逐个换算：将复杂的单位分解成简单的单位逐个换算适用于导出单位例0-1：从已有资料中查出常温下苯的导热系数λ为0.0919BTU/（ft·h·℉），试从基本单位开始，将苯的导热系数单位换算成W/(m ·℃)解：单位换算时，一般先从附录二查出原单位与要换算的新单位间的关系，即单位换算因子由附录二查出： 1m=3.2808ft，1J=9.486×10-4BTU，1 ℃=1.8 ℉，1h=3600S，则：,例0-2：管壁对周围空气的对流传热系数经验公式为：,式中 ——管壁对周围空气的对流传热系数BTU/ （h·ft2·℉）， G——空气的质量速度，lb/(ft2.h);D——管子外径，ft试对上式进行换算，将单位改为国际制单位解：查附录得： 1kg=2.20462lb, 1ft=0.3048m, 1h=3600S, 1BTU=1.055×103J, 1 ℃=1.8 ℉ (1) 质量速度G的换算,(2) 外径D的换算,(3) 对流传热系数α的换算,将（1）（2）（3）代入：,,课堂练习1,一标准大气压(1atm)的压强等于1.033kgf/cm2，将其换算成SI制单位。

解：1kgf=9.81N，1cm=0.01m，则：,,课堂练习2,已知某一传热过程的传热系数为0.05cal/(cm2.s.℃)，试将其换算成国际制单位W/（m2·K）解：1cal=4.18J，1cm=0.01m，1℃=1K（温差）,1℃=273.15+1（K）（温度）,课外练习： 1、作业:教材P8 第3题 2、预习第一章第一节,小结： 本次课的教学目的与要求： 了解《化工原理》课程的性质、地位、目的与要求掌握单元操作的概念及其在化工生产过程中的地位和作用熟练掌握单位制度及单位换算方法。