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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 一、化工原理课程简介 二、化工原理处理问题的方法 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。 * 化学反应和若干个单元操作串联而成 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 只改变物料的物理性质（T、P等）的物理操作过程； (2) 化工生产过程 核心是化学反应过程及其设备——反应器 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 ——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 新的单元操作：膜分离技术 表1所列各单元操作皆归属传递过程，于是，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。 研究各单元操作就是为了掌握过程的规律，并设计设备的结构和大小，以使过程在有利的条件下进行。 三传+一反 三传： (1)动量传递过程（单相或多相流动）； (2)热量传递过程——传热 (3)质量传递过程——传质 一反：化学反应过程 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。 ——物料衡算的通式 定态过程，积累为零。则： 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。 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 确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。 对盐作物料衡算： 对总物料作衡算： 代入已知数据，得： 由题意知 求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。 对盐作物料衡算： 对总物料作衡算： 代入已知数据，得： 解得： 2． 热量衡算 依据：能量守恒定律 即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。 ——热量衡算通式 或写成 热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先划定衡算范围及衡算基准。