化工原理--绪论

绪论

一、《化工原理》课程的研究对象与性质

1. 研究对象

《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。通常将这些物理操作过程称为单元操作。

2. 单元操作（Unit Operations）

使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容，故单元操作又称为化工过程和设备。化工原理是研究诸单元操作共性的课程。一切化工生产过程不论其生产规模大小，除化学反应外，其它均可分解为一系列的物理加工过程。这些物理加工过程称为“单元操作”。流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。

3. 《化工原理》课程的内容

通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程？

反应物如何供给、产物又如何分离？

如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？

怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？

4. 《化工原理》在化工领域中的地位

本课程不是教学生如何合成得到新的物质？如何提取新的物质？如何表征新的物质？这是化学家的事情。化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模。是在科学实验与化工之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。

5. 共同的研究对象——传递过程

5.1. 物理性操作，即只改变物料的状态或物性，并不改变化学性质；

5.2. 它们都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；

5.3. 对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现；

5.4. 某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备也往往是

通用的。具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑，如原材料与产品的理化性质，生产规模等。

实际问题的复杂性—过程、体系、设备、工程性强、计算量大

6. 单元操作按操作的目的分类如下：

6.1. 物料的加压、减压和输送、物料的混合、非均相混合物的分离－－动量传递过程

6.2. 物料的加热或冷却――热量传递过程

6.3. 均相混合物的分离――质量传递过程

以上三种传递过程简称“三传”。是《化工原理》的共同规律和联系。

《化工原理》课程研究对象就是研究“三传”理论和“三传”理论的应用。

“三传理论的建立”是单元操作在理论上的进一步发展和深化。传递过程是联系各单元操作的一条主线。

7. 性质

《化工原理》课程是高等数学、物理、物理化学等课程的后继课程。它是一门专业技术课程，属于工程学科，具有工程性、应用性。在我们的教学计划中起到了自然学科与应用学科的桥梁作用。作为一门综合性技术学科的一个重要组成部分，主要研究各单元操作的基本原理，所用的典型设备结构，工艺尺寸设计和设备的选型的共性问题，是一门重要的专业基础课。、本课程是一门实践性很强的工程学科，在长期的发展过程中，形成两种基本研究方法，即：

7.1．实验研究方法（经验法）

7.2．数学模型法（半经验半理论方法）

8. 化工原理课程的两条主线

8.1. 动量传递、传热和传质皆属于传递过程，是本门课程统一的研究对象，是联系各单元操作的一条主线。

8.2. 研究工程问题的方法论是联系各单元操作的另一条主线。各单元操作有共同的研究方法。

a. 实验研究方法（经验的方法）

一般用因次分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通过无因次数群（或称准数）构成的关系式来表达。是一种工程上通用的基本方法。

b. 数学模型法（半经验半理论的方法）

在对实际过程的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化，建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。通过实验确定模型参数。如一个物理过程的影响因素较少，各参数之间的关系比较简单，能建立数学方程并能直接求解，则称为解析法。

二、《化工原理》课程的任务

1.研究与掌握化工单元操作过程的基本原理并能进行过程的选择；

2.进行设备工艺尺寸的计算及设备的选型计算；

3.根据生产的不同的要求进行操作和调节，并具有一定寻找故障的原因及排除故障的能力；

4.了解强化过程的途径。

通过本课程的学习，培养学生有分析和解决单元操作中各种问题的能力，即在科学研究和生产实践中对设备应具有操作管理、设计、强化与过程开发的本领。总之，学习《化工原理》的目的是：掌握规律、开发工艺、创新设计、诊断过程、强化操作。

三、单位制度及单位换算

任何物理量的大小都是由数字和单位联合来表达的，二者缺一不可。如管长为10m，水的流速为3.5m/s等。

（一）单位制度

在工程和科学中，单位制度有不同的分类方法。

1．基本单位和导出单位

基本单位：一般选择几个独立的物理量（如质量、长度、时间、温度等），根据使用方便的原则规定出它们的单位，这些选择的物理量称为基本物理量，其单位称为基本单位。

导出单位：其它的物理量（如速度、加速度、密度等）的单位则根据其本身的物理意义，由有关基本单位组合而成。这种组合单位称为导出单位。我国的法定计量单位（简称法定单位）是以国际单位制为基础，同时选用了一些非国际单位制的单位构成。见本教材P327附录一。

国际上趋向于采用国际单位制（SI制）。SI制基本单位7个：

长度L：米（m）；质量M：千克（kg）；时间T：秒（s）；热力学温度θ：开尔文（k）；物质的量：摩尔（mol）；电流I ：安培（A）；发光强度：坎德拉（cd）

SI制主要优点：

①通用性：是一套完整的单位制，适合于各个领域；

②一贯性：每种物理量只有一个单位，如热功都用J（焦耳）表示。

化工生产中，还使用一些非SI单位，如：温度有℃，时间min、hr、d、Yr，压强单位除了Pa外，有atm、mmHg、m水柱、bar、ata等。

（二）单位换算

在化工计算中，各种数据来源不同，故其单位不一定符合公式的要求，计算时则需要进行单位换算。换算原则是：连同换算因子一起换算。

换算因子：彼此相等而单位不同的两个同名物理量（包括单位在内）的比值称为换算因子。如1m和100cm的换算因子为100cm/m。包括单位在内的任何换算因子在本质上都是纯数1。任何物理量乘以或除以换算因子，都不会改变原物理量的大小。常用的单位换算关系要牢记，复杂的单位逐个分解代入换算。常用的单位换算因子数据见教材P328附录二。

1．物理量的单位换算

同一物理量，若采用不同的单位则数值就不相同。例如最简单的一个物理量，圆形反应器的直径为1m，在物理单位制度中，单位为cm，其值为100；而在英制中，其单位为ft，其值为3.2808。它们之间的换算关系为：反应器的直径D = 1m = 100cm = 3.2808ft。若查不到一个导出物理量的单位换算关系，则从该导出单位的基本单位换算入手，采用单位之间的换算因数与基本单位相乘或相除的方法，以消去原单位而引入新单位。

物理量＝数字×单位单位＝物理量／数字

将物理量单位由一种制度换算成另一种制度时，换算时只需乘以两相关物理单位之间的换算系数。经验公式（又称数字公式，根据实验结果整理而得）中各符号只代表物理量的数字部分，而它们的单位必须采用指定的单位。

例0—1.通用气体常数R＝0.08206 atm.L/mol.K，试用国际单位J/mol.K表示。

解：R＝0.08206atm.L/mol.K

＝0.08206atm.L/mol.K×1m3/1000L×101325Pa/atm

＝8.314 Pa.m3/mol.K ＝8.314 J/mol.K

2．经验公式（或数字公式）的单位换算

化工计算中常遇到的公式有两类：一类为物理方程，它是根据物理规律建立起来的，物理方程遵循单位或因次一致的原则。同一物理方程中绝不允许采用两种单位制度。用一定单位制度的基本物理量来表示某一物理量，称为该物理量的因次。在SI单位制度中，基本物理量质量、长度、时间、热力学温度的因次分别用M、L、T与θ表示，力的因次为

MLT －2；因次一致的原则是因次分析方法的基础。另一类为经验方程，它是根据实验数据而整理成的公式，式中各物理量的符号只代表指定单位制度的数据部分，因而经验公式又称数字公式。当所给物理量的单位与经验公式指定的单位制度不相同时，则需要进行单位换算。可采取两种方式进行单位换算： 将诸物理量的数据换算成经验公式中指定的单位后，再分别代入经验公式进行计算；若经验公式需经常使用，对大量的数据进行单位换算很繁琐，则可将公式加以变换，使式中各符号都采用所希望的单位制度。

四、五个基本概念

物料衡算、能量衡算、物料的平衡关系、过程速率和经济核算五个基本概念贯穿于各个单元操作的始终。化工过程计算可分为设计型计算和操作型计算两类，其在不同计算中的处理方法各有特点，但是不管何种计算都是以质量守恒、能量守恒、平衡关系和速率关系为基础的。

五、学习本课程的基础和学习方法

1. 物料衡算

根据质量守恒定律，即在稳定过程中，依输入的物料＝输出的物料，进行物料衡算： ，该公式称为总物料衡算式。在定态操作过程中，该式可简化为：

定态过程（稳定过程）：一般连续不断的流水作业（即连续操作）为定态过程，其特点是在设备的各个不同位置上，物料的流速、浓度、温度、压强等参数可各自不相同，但在同一位置上这些参数都不随时间而变。物料的累积量G A ＝0。

若过程中有物料累积，则属于非定态过程（非稳定过程），一般的间歇操作（即分批操作）或连续操作中的开车、波动状态及发生故障时属于非定态过程，在设备的同一位置上诸参数随时间而变。

物料衡算步骤及要点：

①物流图；②确定衡算体系；③确定衡算基准；④确定衡算物料；⑤列衡算方程。

2. 能量衡算

根据能量守恒和转换定律，即在稳定过程中，依输入的能量＝输出的能量，进行能量衡算；如：热量衡算：

热量衡算步骤及要点：

L O I Q Q Q ＋＝∑∑A 01G G G ＋＝∑∑

①物流图（标明温度、比热）；②确定衡算体系；③确定衡算基准；④确定衡算物料；⑤确定基准温度（焓值：相对值）；⑥列衡算方程；⑦注意热损失。

3. 平衡关系（equilibrium relation ）

可以用来判断过程能否进行，以及进行的方向和能达到的限度。

4. 传递速率

过程的传递速率（rate of transfer process ）与推动力成正比，与阻力（resistance ）成反比，即

如同电学中的 欧姆定律：

5.经济核算 为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经济核算确定最经济的设计方案。

过程的阻力

过程的推动力速率方程＝电阻

电压电流＝

(完整版)化工原理概念汇总

化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，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。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数

第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率： 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。 二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N =

化工原理(上)主要知识点

化工原理（上）各章主要知识点 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度：RT pM V m = = ρ 2. 液体均相混合物密度： n m a a a ρρρρn 22111+++=Λ （m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组 分密度） 3. 气体混合物密度：n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++=Λ2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体： gR p p 021ρ=- 2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=- 第二节 流体流动的基本方程 一、基本概念 1、体积流量（流量s V ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为13 -?s m 2、质量流量（s m ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1 -?s kg

化工原理课程设计终稿

化工原理课程设计终稿 成绩华北科技学院环境工程系《化工原理》课程设计报告设计题目分离乙醇-正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计学生姓名张帆学号200801034215指导老师孙春峰专业班级化工B082班教师评语设计起止日期：2011年6月14日至2011年6月26日化工原理课程设计化工原理课程设计任务书 1.设计题目：分离乙醇—正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计 2.原始数据及条件：进料：乙醇含量45%，其余为正丙醇分离要求：塔顶乙醇含量99%；塔底乙醇含量% 生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年开工7200小时操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强(绝压)；泡点进料；R=5 3.

设计任务：完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。- 2 - 化工原理课程设计目录第一章绪论 4 第二章塔板的工艺设计 5 精馏塔全塔物料衡算5 有关物性数据的计算 5 理论塔板数的计算12 塔径的初步计算14 溢流装置15 塔板分布、浮阀数目与排列1 6 第三章塔板的流体力学计算18 、气相通过浮阀塔板的压降18 、淹塔19 、雾沫夹带20 、塔板负荷性能图20 物沫夹带线20 液泛线21 相负荷上限21 漏液线

22 相负荷下限22 浮阀塔工艺设计计算结果23第四章塔附件的设计25 接管............................................................... ............................................... 25 筒体与封头............................................................... ................................... 27 除沫器............................................................... ........................................... 27 裙座............................................................... ............................................... 27 人孔............................................................... ............................................... 27 第五章塔总体高度的设计............................................................... ........................ 28 塔的顶部空间高度............................................................... ....................... 28 塔的顶部空间高度............................................................... ....................... 28 塔总体高

化工原理

第一章绪论 1.单元操作：不同化工行业生产过程中所共有的基本的物理操作过程成为单元操作。。 2.单元操作的特点：（1）单元操作都是纯物理操作过程，这些操作只改变物料的状态和物 理性质，并不改变物料的化学性质。（2）单元操作是所有化工生产过程所共有的操作。 （3）某单元操作作用于不同化工生产过程，其所遵循的原理是相同的，进行该操作所用的设备是相同、相似的。 3.单位制：基本单位制，导出单位制，辅助单位制，再加上有关规则，即可构成一种单位 制。 4.过去常用单位制长度时间质量重量 Cgs（物理单位制）cm s g MSK制m s kg 重力制（工程制）m s kgf 5.国际单位制的基本量与基本单位：长度m 时间s 质量kg 物质的量mol 电流 A 热力学温度K发光强度cd(坎德拉) 6.国际单位制的优越性（SI）:(1)通用性：包括所有领域的计量单位。（2）一贯性：是使用 国际单位制导出单位时，不用引入比例系数，而且国际单位制中的任何一个物理量都只有一个单位。 7.目前我国使用《法定计量单位制》：国际单位制和我国制定的若干非国际单位制。 8.单位换算：（1）经验公式单位换算：若已知物理量的单位与经验公式的单位不相符，则 换成经验公式中的指定单位。（2）物理量单位换算：物理量由一种单位制换算成另一种单位制时，不仅单位改变，其数值也改变，即换算时需要引进换算因数。 9.重力单位制与其他单位制的本质区别：在重力单位制中，重力（重量）为基本单位，质 量为导出单位；在其他单位制中，质量为基本单位，重力（重量）为导出单位。1kgf=9.81N 在国际单位制中无重量这物理量. 第二章流体流动 1.流体：液体和气体统称流体。 2.流体的特点：（1）具有流动性，即抗剪和抗张的能力很小。（2）无固定形状，随容器的形状而变化。（3）在外力作用下发生相对运动。 3.流体的密度和粘度：（1）密度：密度是指单位体积流体所具有的质量.是物理性质之一。其影响因素有物性、温度、压力。可压缩流体——密度随温度和压强的变化而变化的流体（气体）。不可压缩流体——密度只随温度变不随压强变的流体（液体）。液体的密度随温度的升高而降低，是因为温度升高，液体分子之间的距离增大，从而密度降低。密度=压强*摩尔质量/（状态常数8.314*温度K）（2）粘度：流体的粘度是指促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。即当速度梯度以一个单位时，由流体粘度产生的剪应力。是流体的物理性质之一，是度量流体粘性大小的物理量。粘度总是与速度梯度相联系，只有在运动时才会显现出来。从本质上讲，粘度是流体抗拒流动的一种性质，是流体分子间相互吸引而产生的阻碍分子间相对运动能力的量度，即流体流动的内部阻力。影响因素：温度、压强。对于液体，温度升高，粘度降低。因为温度升高，分子之间的距离增大，从而使粘度降低。液体的粘度与压强的关系不大。对于气体，温度升高，粘度升高；压强升高，粘度升高。因为温度升高，分子间距离增大，分子之间相互碰撞的机会增多，从而使粘度升高。 粘度=剪应力/速度梯度 4.（1）绝对压强：以绝对零压为起点计算的压强，称为绝对压强，即流体的真实压强。（2）表压强：当被测压强的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表为压强表，压强表上所测的压强为表压强。表压强=绝对压强-外界大气压强

化工原理

化工原理 绪论P7 1,2 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2?h?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04 4??=??=??? ?? ??????????????=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ?? ????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg 则 )C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=? ? ??????????????????=-K （5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ o o 51F C 9 =

化工原理绪论

绪论 一、《化工原理》课程的研究对象与性质 1. 研究对象 《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。通常将这些物理操作过程称为单元操作。 2. 单元操作（Unit Operations） 使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容，故单元操作又称为化工过程和设备。化工原理是研究诸单元操作共性的课程。一切化工生产过程不论其生产规模大小，除化学反应外，其它均可分解为一系列的物理加工过程。这些物理加工过程称为“单元操作”。流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。 3. 《化工原理》课程的内容 ?通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程？ 反应物如何供给、产物又如何分离？ ?如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？ ?怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？ 4. 《化工原理》在化工领域中的地位 本课程不是教学生如何合成得到新的物质？如何提取新的物质？如何表征新的物质？这是化学家的事情。化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模。是在科学实验与化工之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。 5. 共同的研究对象——传递过程 . 物理性操作，即只改变物料的状态或物性，并不改变化学性质； . 它们都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异； . 对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现； . 某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备也往往是通

化工原理绪论定稿版

化工原理绪论 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

绪论 一、《化工原理》课程的研究对象与性质 1.研究对象 《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。通常将这些物理操作过程称为单元操作。 2.单元操作（UnitOperations） 使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容，故单元操作又称为化工过程和设备。化工原理是研究诸单元操作共性的课程。一切化工生产过程不论其生产规模大小，除化学反应外，其它均可分解为一系列的物理加工过程。这些物理加工过程称为“单元操作”。流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。 3.《化工原理》课程的内容 通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程？ 反应物如何供给、产物又如何分离？ 如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？ 怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？

4.《化工原理》在化工领域中的地位 本课程不是教学生如何合成得到新的物质？如何提取新的物质？如何表征新的物质？这是化学家的事情。化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模。是在科学实验与化工之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。 5.共同的研究对象——传递过程 5.1.物理性操作，即只改变物料的状态或物性，并不改变化学性质； 5.2.它们都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异； 5.3.对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现； 5.4.某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备也往往是通用的。具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑，如原材料与产品的理化性质，生产规模等。 实际问题的复杂性—过程、体系、设备、工程性强、计算量大 6.单元操作按操作的目的分类如下： 6.1.物料的加压、减压和输送、物料的混合、非均相混合物的分离－－动量传递过程 6.2.物料的加热或冷却――热量传递过程

化工原理

绪论 第一章 流体流动 要点： 1. 比容 单位质量流体具有的体积，是密度的倒数，单位为m 3/kg 。 2. 黏性是流体的固有属性之一，不论流体处于静止还是流动，都具有黏性。 3. 牛顿黏性定律：x du dy τμ =，所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿型流体，如水、空 气等。 4. 理想流体：0μ= 的流体称为理想流体。自然界不不存在真正的理想流体。 5. 不同基准压力之间的换算：表压力 = 绝对压力－大气压力， 真空度 = 大气压力－绝对压力，真空度 = -表压力， 1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O 6. 不可压缩流体的静力学基本方程式： p gz ρ +=常数 1 212p p gz gz ρρ+=+ 0p p gh ρ=+ 21p p h g ρ-= （1）静力学方程式仅适用于连通着的同一种连续的不可压缩静止流体。 （2）在静止的、连续的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。 7. 雷诺数：Re du ρ μ= 8. 当量直径：4e H d r =，H p A r L = 9. 工程伯努利(Bernoulli)方程：

212e f p g z u W h ρ ??+?+=-∑ 2211221222e f u p u p gz W gz h ρρ +++=+++∑ 22e f u p z H H g g ρ???++=- 有效功率：e m e P q W = 10. 边界层分离：在某些情况下，会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。此时边界层内的流体会倒流并产生旋涡，导致流体的能量损失。此种现象称为边界层分离，它是黏性流体流动时能量损失的重要原因之一。 11. 直管摩擦阻力：22 sf f p L u h d λρ?==，2 2sf L u p d ρλ?= 12. 管路上的局部阻力： 22 f u h ζ'=，2 2f u p ρζ'?= 22e f L u h d λ'= or 2 2 e f L u p d ρλ'?= 代入数据 Pa 1854015.081.9)100013600(=??-=-B A p p 第二章流体输送机械 要点： 1. 管路对流体输送机械的能量（J/N 或m ） 2 2e f p u H Z H g g ρ??=?+++∑ 2. 离心泵的有效功率和轴功率 e P Hq g ρ=，1000102e P Hq P ρηη == 3. 影响离心泵性能的因素 （1）流量、压头、泵的效率不随密度而改变；泵的功率与液体密度ρ成正比

化工原理(上)主要知识点

三个传递：动量传递、热量传递和质量传递 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度：RT pM V m == ρ 2. 液体均相混合物密度： n m a a a ρρρρn 2 2 1 1 1 + ++ = （m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组 分密度） 3. 气体混合物密度：n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++= 2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。

化工原理课程设计

新疆工程学院 化工原理课程设计说明书 题目名称：8.78×103kg/h合成氨厂变换气 列管式换热器设计 系部：化学与环境工程系 专业班级：环境科学与工程15-1 学生姓名：张鑫 指导教师：杨智勇 完成日期：2018-1-12

格式及要求 1、摘要 1)摘要正文 (小四，宋体) 摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。 2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式 目录(三号，黑体，居中) 1 XXXXX（小四，黑体） (1) 1.l XXXXX(小四，宋体) (2) 1.1.1 XXXXX(同上) (3) 3、说明书正文格式： 1. XXXXX (三号，黑体) 1．1 XXXXX(四号，黑体) 1.1.1 XXXXX(小四，黑体) 正文：XXXXX(小四，宋体) （页码居中） 4、参考文献格式： 列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。 参考文献内容(五号，宋体) 示例如下： 期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。 图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。 5、.纸型、页码及版心要求： 纸型： A4，双面打印 页码：居中，小五 版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm 相当于A4纸每页40行，每行38个字。 6、量和单位的使用： 必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。

第一章化工原理绪论

第一章 1. 米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。 2. 流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的_________。 3. 当20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为2.52.5m.s-1时,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________. 4. 当量直径的定义是de＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，对边长为ａ正方形风管当量直径de＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 5. 当量直径的定义是de＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，在套管环间流动的流体，外管的内径是d2，内管的外径是d1，则当量直径d e＝＿＿＿＿＿＿＿＿。 6. 当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。 7. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器， 当管道上的阀门开度减小后,水流量将__________，摩擦系数____________，管道总阻力损失________（增大、减小、不变）。 8. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( ) A. U m＝3/2.U maλ B. U m＝0.8U maλ C. U m＝1/2.U maλ 9. 学习流体流动与输送，你认为应解决些什么问题？ 答： 10. 什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？ 答：

化工原理答案夏清主编包括绪论

化工原理答案夏清主编包括绪论

化工原理课后习题解答 （夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算 设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压 强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： = 98.7×103 Pa -13.3×103 设备内的绝对压强P 绝 Pa =8.54×103 Pa = -真空度 = - 13.3×103Pa 设备内的表压强 P 表 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方 为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的

圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢 制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23 ×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉 的工作应力即 P 油≤σ 螺 解：P 螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ 螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P 油≤σ 螺 得 n ≥ 6.23 取 n min = 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个 U 型管压差计，如本题附图所 示。测得R 1= 400 mm ， R 2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3 = 50

mm。试求A﹑B两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρ g ，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρ g gh 1 = ρ 水 gR 3 + ρ 水银 ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρ g gh 3 = P A + ρ g gh 2 + ρ 水银 gR 1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离 测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的 两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为

化工原理实验讲义-2017

化工原理实验 讲义 东北大学理学院 化学系2016年3月6日

第一章化工原理实验的基本知识 1.1 绪论 《化工原理》主要研究生产过程中各种单元操作的规律，并利用这些规律解决实际生产中的过程问题。该课程紧密联系实际，实践性很强，是化工、环工、生物化工等工科专业学生必修的技术基础课。作为一门研究化工生产过程的工程学科，它已形成了完整的教学内容和教学体系。 化工原理实验是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要教学环节。它与课堂讲授、习题课和课程设计等教学环节构成一个有机的整体。化工原理实验属于工程实验范畴，具有典型的工程特点。每一个单元操作按照其操作原理设置，工艺流程、操作条件和参数变量等都比较接近于工业应用，因此，一个单元操作实验相当于化工生产中的一个基本过程，通过它能建立起一定的工程概念。随着实验的进行，会遇到大量的工程实际问题，对学生来说，可以在实验过程中更实际、更有效地学到更多的工程实验方面的原理和测试手段，可以看到复杂的真实设备与工艺过程同描述这一过程的数学模型之间的关系。学习和掌握化工原理的实验及其研究方法，是学生从理论学习到工程应用的一个重要实践过程。 长期以来，化工原理实验常以验证课堂理论为主，教学安排上也仅作为《化工原理》课程的一部分。近20年来，由于化学工程、石油化工、生物工程的飞跃发展，要求研制新材料，寻找新能源，开发高新科技产品，对化工过程与设备的研究提出了格外能够高的要求，新型高效率低能耗的化工设备的研究也更为迫切。为适应新形势的要求，化工原理实验单独设课，指定实验课的教学大纲，加强学生实践环节的教育，培养有创造性和有独立的科技人才，从而确立化工原理实验在培养学生中应有地位。 1.2 实验教学目的和要求 1.2.1 化工原理实验的教学目的

化工原理 流体流动

化工原理绪论、流体流动、流体输送机械 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。 6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操作？ 8．提高过程速率的途径是什么？ 9．第一章流体流动 一填空题 1．单位体积流体的质量称为________，它与________互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为____________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为________，其表示方法有________和________两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是_________的。 5．产生流体阻力的根本原因是________；而___________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为______ 和__________两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_________、___________、________________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是______________________________。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将_______，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值________。 一、选择题 10．液体的密度随温度的升高而_________。