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绪论 化工过程与单元操作 《化工原理》课程的性质与任务 物理量的单位与量纲 混合物浓度的表示方法 单元操作中常用的基本概念 基本要求 了解化工过程与单元操作的基本概念及分 类 熟悉单元操作中常用的基本概念,熟练掌握物料衡算与能量衡算的基本方法 化工过程与单元操作 化工过程 对原料进行化工加工获得有用产品的过程。包括化学反应和物理加工过程 单元操作 化工生产中除化学反应外的其他物理加工过程。 化工生产过程所包括的步骤分为两类： 1.化学反应过程：通常在反应器中进行，以化学反应为主。不同化学工业中的化学反应不同，反应机理千差万别，其反应器在构造与操作原理上有很大差别。 2.单元操作过程：化工生产中基本的物理处理过程。 一个化工生产过程由若干单元操作与化学反应串联组合而成。 单元操作特点： 1.都是物理操作。 2.都是化工生产过程中共有的操作。 3.用于不同化工生产过程的同一单元操作，其原理相同，所用设备亦通用。 化工生产过程举例 常见的单元操作 流体输送、搅拌、沉降、过滤、 热交换、蒸发、结晶、 吸收、蒸馏、萃取、吸附以及干燥等。 单元操作的分类： 动量传递 ——包括流体输送、搅拌、沉降、过滤等。 热量传递 ——包括热交换、蒸发等。 质量传递 ——包括吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥、结晶、 膜分离等。 《化工原理》课程的性质与任务 化工及其相关专业学生必修的一门基础技术课程,是自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。 主要任务是介绍流体流动、传热和传质的基本原理及主要单元操作的典型设备构造、操作原理、过程计算、设备选型及实验研究方法等。 以三种传递现象的基本原理为主线，以物料衡算、能量衡算、平衡关系、传递速率、经济核算等五种基本概念为理论依据，这是学习掌握化工原理课程的主要学习方法。 物理量的单位与量纲 国际单位制主要是为了便于国际学术交流而制定 SI 由基本单位、包括辅助单位在内的具有专门名称的导出单位构成的 由长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度7个基本量组成 国际单位制(SI单位制)： 7个基本量：长度:m；时间:s；质量:kg；电磁强度:A(安培)；发光强度:cd(烛光)；物质的量:mol(摩尔)；热力学温度:K。 2个辅助量：平面角:rad(弧度)；立体:sr(球面度)。 特点： 1.通用性。 2.一贯性。任何一个SI导出单位，在由基本单位导出时，都不需引入比例系数。 SI基本单位 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位 量纲 （dimension） SI量制中，长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度7个基本量的量纲符号分别为L、M、T、I、Θ、N、J 导出量Q的量纲，其一般表达式为 量纲举例 dimρ=ML-3 量纲表达式中所有量纲指数均为零的量，称为量纲为1的量，表示为 比重 量纲一致性方程 任何一个物理量方程，只要理论上合理，则该方程等号两边各项的量纲必定相等，称为量纲一致性方程 ． 物理方程的单位一致性 方程分为两类: 物理方程的单位一致性 实验方程的单位的单位换算 物理方程的单位的单位换算 实验方程的单位的单位换算 借助实验或半实验、半理论的方法处理得到的公式。它只反映各有关物理量之间的数字关系，每个符号只代表物理量的数字部分，而这些数字又与特定单位对应。因此，使用经验公式时，各物理量必须采用指定单位。 经验公式的单位换算，也可采用换算因数将规定单位换算成所要求单位。 解：查附录：1ft=0.3048m；1h=3600s；1atm=1.0133×105Pa；1oR=5/9 K 以D’、P’、T’代表扩散系数、压强和温度三个物理量，则： 单元操作中常用的基本概念 物料衡算 能量衡算 物系的平衡关系 传递速率 经济核算 物料衡算 物料衡算与能量衡算，在单元操作设备的设计、操作、研究中，都有重要作用．通过衡算，可以了解设备的生产能力、产品质量、能量消耗以及设备的性能和效率。在单元设备的理论研究中，也要通过衡算建立理论方程。 物料衡算 对指定的衡算范围 物料衡算的步骤 1.绘简图：方框表示设备，箭头表示物流方 向，箭头旁注明条件。 2.定基准： 间歇操作：以一批物料为基准； 连续操作：以单位时间为基准。 3.划范围：其边界要与待计算的物流相交 4.列算式： 总物料衡算式，1个 某组分物料衡算式，N-1个 例:已知原料液流量为1000kg/h，含20％KNO3，进入蒸发器，蒸出水分W kg/h，浓缩液为S kg/h，含KNO350％进入结晶器，结晶产品为P kg/h，含96％KNO3，循环母液R kg/h，含37.5％KNO3，回到蒸发器再循环，求W