化工热力学绪论课件.ppt

化工热力学化工热力学Chemical Engineeringthermodynamics你关心的问题和疑问你关心的问题和疑问l我要赚大钱！l到底是出国、考研还是工作？l化学工程和工艺专业不是我喜欢的专业！我想做律师、公务员、做贸易！l我忙着考证，将来找个好工作！l所有的课程我都不感兴趣！所以我忙着玩游戏！但是我心里也虚，不知怎么办？l化学工程是夕阳工业嘛？国家和全球关心的问题国家和全球关心的问题l和谐社会l节能减排l气候变化越来越看得见、摸得着&CO2排放和气候变化之间的关系l“低碳经济”&低能耗能量的最大利用&低污染物质的最大利用谁主沉浮？化学工程能做什么？化学工程能做什么？“生活处处皆化工生活处处皆化工”化学工程的作用化学工程的作用Where are we?化学工程化学工程化工热力学课程内容化工热力学课程内容关于化工热力学课程关于化工热力学课程l化工热力学到底能干什么？Why?l1、冰箱的工作原理与空调是否相同？夏天打开冰箱门是否能当空调？（链接）l2、如果使用空气作为潜水员在海底的呼吸介质，为何会出现类似麻醉现象？l3、为什么无水酒精的价格是95%酒精的二倍？主要是哪一部分成本提高了？l4、液化石油气的主要成分为何是丙烷、丁烷和少量的戊烷，而不是甲烷或者乙烷？Why?l5、为何从天然植物中提取香精、色素等有效成分常用超临界萃取技术？萃取剂为何常选CO2？l6、为何在高度污染的河流中的鱼体内PCB虽未过量，但鱼肝中却大大超量。l7、精馏塔的设计主要依据是什么？l8、为何节能减排？依据是什么？降低资源消耗降低资源消耗l2003年，中国消耗了全球总产量30%的主要能源和原材料，制造的GDP仅占世界的4%。l如果按每1美元生产总值能耗，我国比发达国家能耗高4-5倍。l目前，美国每万美元耗水为514m3,日本208m3,中国5045m3，是发达国家的8-20倍。l中国很多地区的经济发展速度是靠高投资、高高投资、高能耗、高污染能耗、高污染换来的。热力学能解决热力学能解决新能源新能源可燃冰可燃冰l1m3“可燃冰”释放出的能量相当于164m3的天然气。l全球“可燃冰”总能量，是所有煤、石油、天然气综合的23倍。l“可燃冰”的主要成分是甲烷和水分子（CH4H2O)。l勘探需要知道：在海底下，何种温度、压力下何种温度、压力下会形成“可燃冰”？l热力学能解决！热力学能解决！减排如何从我做起减排如何从我做起l1.日常生活中养成节能习惯 随着生活水平的提高，能源消耗总量急剧上升l2.少用或不用化石燃料？替代能源开发周期长，费用大，远水解不了近渴l3.节能降耗、技术进步？可以减缓全球变暖的速度，为替代能源开发赢得时间l4.CO2减排 关键是费用！建设节约型社会是我们别无选择的道路CO2减排方案减排方案l地质埋存 需合适的地理构造l深海吸收转化为CO2水合物 对海洋环境影响需要进一步评估lCO2驱油提高石油采收率 技术可行性和经济型有待深入研究l将CO2转化为其它化工产品 消耗量有限，只能作为补充可能的可能的CO2封存方法封存方法学习指导内容学习指导内容l化工热力学的定义和用途化工热力学的定义和用途l化工热力学研究内容和特点l热力学的研究方法l如何学和如何学好化工热力学l化工热力学和其它化学工程分支学科间的关系l本课程的内容化工热力学的定义和用途化工热力学的定义和用途l1、化工热力学的定义 热力学（thermo-dynamics)工程热力学（Engineering Thermodynamics)化学热力学（Chemical Thermodynamics)化工热力学（Chemical Engineering Thermodynamics)热力学（热力学（Thermo-dynamics)l说法1：讨论热和功转化规律的科学l说法2：是研究自然界各种形式能量转换之间相互转化的规律，以及能量转化对物质影响的科学热力学的四大特性热力学的四大特性l（1）严密性：&表现在热力学具有严格的理论基础。热力学证明是可以行通的事情，在实际当中才能够行得通；热力学证明不可行的事情，在实际当中无论采取任何措施，也实行不了。（2）完整性）完整性热力学具有l热力学第一定律：能量守恒定律l第二定律：熵增原理、热效率l第三定律：绝对熵定律l第零定律：热平衡定律这四大定律使热力学成为一门逻辑性强而完整的学科普遍性普遍性l热现象在日常生活中是必不可少的。热力学的基本定律、基本理论，不但能够解决实际生产中的问题，还能够解决日常生活中的问题，甚至能用于宇宙问题的研究。精简性精简性l热力学能够定性、定量的解决实际问题化学热力学（化学热力学（chemical Thermodynamics)将热力学的基本理论应用于化学领域，则为化学热力学。l主要研究化学和物理变化进行的方向和限度，特别是对化学反应的可能性和平衡条件进行预测。l内容包括热化学、相平衡和化学平衡等部分（物理化学中的一部分）工程热力学（工程热力学（Engineering Thermodynamics将热力学的基本理论应用于工程技术领域，则为工程热力学l主要研究热能和机械能之间转换规律以及在工程中的应用l特点：&制冷、发电&介质简单：水蒸气、氨、氟利昂化工热力学（化工热力学（Chemical Engineering Thermodynamics)l将工程热力学和化学热力学应用于化工和生物、能源、信息、环境、材料等的交叉领域。l研究化工工程中各种能量以及物质相互转化的理论极限、条件和状态l它是化学工程学的一个重要组成部分，是化工过程开发、设计和生产的重要理论依据经典热力学经典热力学l无论工程热力学还是化学热力学还是化工热力学，它们均是经典热力学，遵循热力学的三大定律（热力学第一、第二、第三定律），不同之处是由于热力学应用的具体对象不同，决定了各种热力学解决问题的方法有各自的特点。化工热力学的用途化工热力学的用途l1.确定化学反应发生的可能性及其方向，确定反应平衡条件和平衡时的状态。（可行性分析）2.描述能量转换的规律，确定某种能量向目描述能量转换的规律，确定某种能量向目标能量转化的最大效率。（能量有效利用）标能量转化的最大效率。（能量有效利用）l化学工程师开发和设计某一化工过程阶段，必须考虑能耗问题。3.描述物态变化的规律和状态性质描述物态变化的规律和状态性质4.确定相变发生的可能性及其方向，确定确定相变发生的可能性及其方向，确定相平衡条件和相平衡时的状态。相平衡条件和相平衡时的状态。l多元相平衡数据是产品分离的基石。&产品分离车间：设备占全厂总投资50%90%，能量占全厂60%90%。l精馏塔的设计：没有相平衡数据无法设计5.通过模拟计算，得到最优操作条件，代通过模拟计算，得到最优操作条件，代替耗费巨大的中间试验。（替耗费巨大的中间试验。（需要模型和基需要模型和基础数据）础数据）可行性分析可行性分析能量的有效利用能量的有效利用化工热力学的研究内容和特点化工热力学的研究内容和特点l1.化工热力学的研究内容