化工热力学绪论.pptVIP

化工热力学 Chemical Engineering Thermodynamics 课程学习的主线: 韩 陈 电话QQ：273602086 第一章 绪 论 1.1 课程学习目的 1.2 化工热力学的作用 1.3 化工热力学的研究内容和研究方法 1.4 如何学好化工热力学 将热力学基本理论应用于化工过程，在解决具体问题的过程中逐步形成的一门实用的工程学科。 在物理化学课程学习基础上，运用热力学基本原理完成过程热力学分析和流体相平衡计算。 本科化工专业的核心课程之一！ 1.1 课程学习目的 以热力学基本定律为基础，研究化工过程中能量的相互转换和有效利用的规律，认识物质状态变化和物质性质之间的函数关系，计算化工过程中达到平衡的理论极限、条件和状态。 明确化工热力学研究的对象，掌握化工热力学研究与处理问题的方法，认识其在化学工程学科中的重要地位及其在化工生产中的应用。 化工热力学在化学工程学科中的地位 表面张力计算 密度 计算 导热系 数计算 粘度计算 焓的计算 第一级 物性常数和热力学性质计算 化工热力学 第二级 平衡计算 物性学和热力学 相平衡计算 化学反应 平衡计算 物料平衡计算 热量平衡计算 熵平衡计算 第三级 三传一反 反应速率计算 传质计算 传热计算 流体传输计算 三传和反应工程 第四级 设备计算 吸收塔计算 反应器计算 换热器 计算 蒸馏塔计算 设备模型化 第五级 流程配置 吸收系统模拟 反应系统模拟 蒸馏系统模拟 化工模拟系统 全流程的最优化设计和控制 第六级 过程发展 1.2 化工热力学的作用 炼油化工一体化生产系统-----联产油品、化工产品、能源 原油 轻石脑油 炼厂气 燃料油 苯 二甲苯 喷气燃料 柴油 环己烷 聚酯 汽油 聚丙烯 聚乙烯 弹性体 聚苯乙烯 电力 联产发电 裂解炉 芳烃抽提 丙烯 乙烯 丁二烯 苯乙烯 重油 催化裂化 连续 重整 重整汽油 常减 压蒸 馏 工艺流程选择？ 涉及： 工艺操作参数设定？ 平衡计算？ 设备选型？ 系统设计？ 化工过程研究、开发及设计的重要理论和工程基础！ 1) 物性数据的测定、关联和预测 物性参数的测定和估算是基础 化学工程师要处理大量的物质，100万种无机物，400万种有机物。现已研究得十分透彻的元素和化合物只有100余种。 理论计算、实验测定、半理论半经验的估算方法。 研究方法: 2) 化工过程的能量衡算和物料衡算 物料衡算和热量衡算是化工过程和生产装置研究开发和设计的基础。 有了进、出设备物料的数量、组成、温度、压力，可以求得设 备中的传热量、传质量或反应量。 确定生产过程中所需设备的尺寸和台数（如换热面积等） 分析设计方案、操作条件和改进工艺设备时，常以物料、热量 衡算为依据。 现计划采用乙烯为原料 关键：能否用价廉易得的乙烯代替丙烯作为原料？ 例如：丙烯酸的生产路线选择 原路线采用丙烯氧化： 首先，可以运用热力学知识来判断： 如此可以避免或少走弯路，极大节省人力、物力和时间！ 反应能否进行，进行到什么程度，有无工业价值？即ΔG是否小于0； 若可能进行，再研究寻找适宜的反应条件、催化剂等，即动力学考虑。 3）判断过程进行的方向和限度 建立在热力学第二定律上的一些热力学状态函数（S 、G等）可以判定过程进行方向、确定平衡状态。 在化工单元操作及反应器设计中，平衡状态的确定、平衡组成的计算、多组元相平衡数据的求取均是不可少的内容。 4) 是资源利用与解决环境问题的基础 资源、能源短缺和有效利用 水的临界压力：221.2 atm，374.15 ℃ 亚临界：170atm, 535 ℃ 超临界：240atm, 560℃ 超超临界：300atm, 600℃ 热效率提高1.2%，一年就可节约6000吨优质煤 火力发电机组参数变化 运用热力学理论指导，优化系统及操作参数 新型制冷剂（Freons-134A、Freons-152A等）的开发生产和物性数据的测定和使用性能的评价 大气污染物二氧化硫和二氧化碳的回收治理过程中离不开吸收、吸附平衡数据的测定 生产工艺和装置节能需要有效能的计算和评价等 环境问题：温室气体效应、大气臭氧层的破坏和水资源的污染 1.3 研究内容及研究方法 四大部分内容 模型设计 相平衡 化学反应平衡 过程热力学分析 热力学基础数据 PVT，CP，CV 应用部分 理论部分 原理是基础，应用是目的，模型则是应用中不可缺少的工具。 “原理—模型—应用” 化工工程的“三要素” 热力学原理 第一定律应用到系统与环境间既有能量交换，又有物质交换的敞开系统中，如精馏（蒸馏