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天津大学化工原理第1讲 绪论
面向专业:化工与制药类 主讲教师:胡建明 联系方式: Tel E-mail:HJM781472@126.com 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) 各种前处理 原料 化学加工 各种后处理 产品、中间 产品 物理变化过程目的:除去杂质,达到必要的纯度、温度和压力 化学变化过程 (反应过程): 通过化学反应生成新的物质 分离过程(物理变化过程): 过滤、精馏、吸收 、干燥等 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:
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