化工原理--绪论精要.doc

绪 论 一《化工原理》课程的研究对象与性质 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。 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”。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？ 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。 共同的研究对象——传递过程 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； 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； 3. 对同样的工程目的，可采用不同的单元操作来实现 ； 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： 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 2. 物料的加热或冷却――热量传递过程 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： 1．实验研究方法（经验法） 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 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。 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。 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m，水的流速为.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