化工原理谭天恩版-绪论.ppt
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1、化工原理化工原理 Principles of Chemical Engineering2 通过绪论的学习,应了解化工原理课程的主通过绪论的学习,应了解化工原理课程的主要内容,单元操作的分类和特点,工程学科的研要内容,单元操作的分类和特点,工程学科的研究方法,本课程的学习要求,掌握单位制及单位究方法,本课程的学习要求,掌握单位制及单位换算方法换算方法。学习目的学习目的与要求与要求 绪绪 论论Introduction1 1 化学工业和化学工程化学工业和化学工程化学工业和化学工程化学工业和化学工程(Chemical industry and(Chemical industry and chemica
2、l engineering)chemical engineering)化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学工业是将自然界中的各种物质资源通过物理和化学的方法加工成具有规定质量的物质的工业。化学的方法加工成具有规定质量的物质的工业。化学工程是一门工程技术学科,它研究化工产品生化学工程是一门工程技术学科,它研究化工产品生产过程的基本规律,并运用这些规律解决化工生产中的产过程的基本规律,并运用这些规律解决化工生产中的问题。问题。2 2 化工原理化工原理课程的内容和性质课程的内容和性质 化工原理化工原理是化工类及相近专业一门主要技术基础课,是化工类及相近专业一门主要技术基础课,它是综合运用
3、数学、物理和化学等基础知识、分析和解决它是综合运用数学、物理和化学等基础知识、分析和解决化工类型生产中各种物理过程(或单元操作)问题的工程化工类型生产中各种物理过程(或单元操作)问题的工程学科。学科。一、概述一、概述Introduction化工原理化工原理课程特点课程特点兼有兼有兼有兼有“科学科学科学科学”和和和和“技术技术技术技术”双重特点双重特点双重特点双重特点工程背景强,强调工程观点和工程能力培养工程背景强,强调工程观点和工程能力培养工程背景强,强调工程观点和工程能力培养工程背景强,强调工程观点和工程能力培养实验科学。理论授课与实验教学相结合实验科学。理论授课与实验教学相结合实验科学。理
4、论授课与实验教学相结合实验科学。理论授课与实验教学相结合实践性强,辅以多种实践环节实践性强,辅以多种实践环节实践性强,辅以多种实践环节实践性强,辅以多种实践环节化工原理化工原理课程主要任务课程主要任务掌握三传(动量传递、热量传递和质量传递)的基本原理掌握三传(动量传递、热量传递和质量传递)的基本原理掌握三传(动量传递、热量传递和质量传递)的基本原理掌握三传(动量传递、热量传递和质量传递)的基本原理掌握各单元操作过程的基本原理、计算方法和设备构造与掌握各单元操作过程的基本原理、计算方法和设备构造与掌握各单元操作过程的基本原理、计算方法和设备构造与掌握各单元操作过程的基本原理、计算方法和设备构造与
5、选型选型选型选型培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力程实际问题的能力程实际问题的能力程实际问题的能力化工原理化工原理课程设置与发展课程设置与发展化工原理化工原理课程的发展课程的发展课程课程3个发展阶段个发展阶段化工原理化工原理课程的发展课程的发展 1923年出版了第一部化工原理教材年出版了第一部化工原理教材Principles of Chemical Engineering重要标志重要标志Walker W H按其操作
6、的功能可以分为:按其操作的功能可以分为:(1)物料的增压、减压和输送)物料的增压、减压和输送(2)物料的混合和分散)物料的混合和分散(3)物料的加热和冷却)物料的加热和冷却(4)均相混合物的分离(蒸发、蒸馏、结晶等)均相混合物的分离(蒸发、蒸馏、结晶等)(5)多相混合物的分离(沉降、过滤、干燥等)多相混合物的分离(沉降、过滤、干燥等)4 4 单元操作单元操作单元操作单元操作(Unit Operation)的分类的分类的分类的分类Pretreatment of materialsChemistry reactionTreatment of productsPhysical processUnit
7、 OperationChemical process ReactorPhysical processUnit Operation3 3 化工生产过程化工生产过程化工生产过程化工生产过程(Chemical process)(Chemical process)The classification The classification is simpleis simple,but it but it is not scientific!is not scientific!They almost cover with all unit operations!包括流体输送、沉降、包括流体输送、沉降、过滤
8、、过滤、离心分离、搅拌、固体流态化离心分离、搅拌、固体流态化等等以流体力学为基础以流体力学为基础以热量传递理论为基础以热量传递理论为基础包括加热、冷却、包括加热、冷却、蒸发等蒸发等 以质量传递理论为基础以质量传递理论为基础包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等干燥、结晶、膜分离等化工生产中,主要的单元操作可以归纳为三类:化工生产中,主要的单元操作可以归纳为三类:化工生产中,主要的单元操作可以归纳为三类:化工生产中,主要的单元操作可以归纳为三类:分离过程分离过程分离过程分离过程将混合物分离将混合物分离将混合物分离将混合物分离研究化工单元研究化工单元研究化工单
9、元研究化工单元 操作的基本原理,操作的基本原理,操作的基本原理,操作的基本原理,典型化工单元设备的原理、结构、典型化工单元设备的原理、结构、典型化工单元设备的原理、结构、典型化工单元设备的原理、结构、选型以及工艺尺寸的计算。选型以及工艺尺寸的计算。选型以及工艺尺寸的计算。选型以及工艺尺寸的计算。主要内容主要内容主要内容主要内容理论基础理论基础理论基础理论基础高等数学高等数学高等数学高等数学物理学物理学物理学物理学物理化学物理化学物理化学物理化学课程学习课程学习课程学习课程学习从复杂事物中排除非主要因素,抽出从复杂事物中排除非主要因素,抽出从复杂事物中排除非主要因素,抽出从复杂事物中排除非主要因
10、素,抽出关键环节,以合理关键环节,以合理关键环节,以合理关键环节,以合理 的简化方式建立物的简化方式建立物的简化方式建立物的简化方式建立物理和数学模型,解决工程问理和数学模型,解决工程问理和数学模型,解决工程问理和数学模型,解决工程问 题。题。题。题。综合运用基础知识,有目的地解决工综合运用基础知识,有目的地解决工程实际问题程实际问题目的并不只是目的并不只是目的并不只是目的并不只是 认识一些自然现象,而认识一些自然现象,而认识一些自然现象,而认识一些自然现象,而是解决真实的、复杂的生产问题。是解决真实的、复杂的生产问题。是解决真实的、复杂的生产问题。是解决真实的、复杂的生产问题。工程学科工程学
11、科工程学科工程学科5 化化工工原原理理如果实验工作必须遍及各种如果实验工作必须遍及各种如果实验工作必须遍及各种如果实验工作必须遍及各种规格的设备和各种不同物料,规格的设备和各种不同物料,规格的设备和各种不同物料,规格的设备和各种不同物料,实验将不胜其烦,而且失去实验将不胜其烦,而且失去实验将不胜其烦,而且失去实验将不胜其烦,而且失去指导意义。指导意义。指导意义。指导意义。实验研究法,实验研究法,实验研究法,实验研究法,经验的方法经验的方法经验的方法经验的方法6 6 化工原理化工原理化工原理化工原理的研究方法的研究方法的研究方法的研究方法避免了方程的建立,直接用避免了方程的建立,直接用实验测取各
12、变量之间的联系实验测取各变量之间的联系必须建立实验研究的方法论,必须建立实验研究的方法论,必须建立实验研究的方法论,必须建立实验研究的方法论,以使实验结果在几何尺寸上以使实验结果在几何尺寸上以使实验结果在几何尺寸上以使实验结果在几何尺寸上能能能能“由小见大由小见大由小见大由小见大”,在物料品,在物料品,在物料品,在物料品种方面能种方面能种方面能种方面能“由此及彼由此及彼由此及彼由此及彼”。数学模型方法立足于对复杂数学模型方法立足于对复杂数学模型方法立足于对复杂数学模型方法立足于对复杂的问题作出实际的的问题作出实际的的问题作出实际的的问题作出实际的 简化,从简化,从简化,从简化,从而使方程得以建
13、立。而使方程得以建立。而使方程得以建立。而使方程得以建立。数学模型法,数学模型法,数学模型法,数学模型法,半理论半经半理论半经半理论半经半理论半经验的方法验的方法验的方法验的方法优点优点缺点缺点解决解决美国气象卫星的美国气象卫星的美国气象卫星的美国气象卫星的“失足失足失足失足”计量单位的重要性计量单位的重要性计量单位的重要性计量单位的重要性 1998年年2月,美国宇航局月,美国宇航局(NASA)发射探测火星气)发射探测火星气象的卫星失事。预定于象的卫星失事。预定于1999年年9月月23日抵达火星,然而卫日抵达火星,然而卫星没有进入预定的轨道。星没有进入预定的轨道。问题出在有些资料的计量问题出在
14、有些资料的计量单位没有把英制转换成公制,单位没有把英制转换成公制,错误起自承包工程的洛克希错误起自承包工程的洛克希德马丁航天公司。德马丁航天公司。这个这个“小错误小错误”造成的造成的损失:单卫星的造价就高达损失:单卫星的造价就高达1.25亿美元。亿美元。二、单位及单位换算二、单位及单位换算二、单位及单位换算二、单位及单位换算(Unit and(Unit and Unit conversionUnit conversion)1.计量单位计量单位(gauge unit)基本概念基本概念(1)因次(dimension):也称量纲,是指表示物料性质和状态的基本量。由因次组成的表示物理量特性的式子称为因
15、次式或量纲式(dimensionalexpression)。因次:长度因次:长度(L),(L),质量质量(M)(M)、时间(、时间(t t)和温度()和温度(T T)等)等因次式:体积(因次式:体积(L L3 3)、密度()、密度(M/LM/L3 3)速度)速度(LT(LT-1-1)若某物理量以MaLbTc表示,则称它为该物理量的因次或量纲,指数a、b、c称为因次,MaLbTc称为该物理量的因次式或量纲式。它表示该物理量的单位与基本量的单位之间的关系。当abc0时,M0L0T0=10,称为无因次.(2)单位(unit):是因次的具体表示。如:厘米和米表示长度的单位,克和千克表示质量的单位。长度
16、、质量是因次,而厘米、米、克和千克是单位。(3)单位制度(systemofunits):选定一些彼此独立的物理量及单位作为基本单位(basicuint)。再利用这些基本单位和其它物理量之间的联系,用基本单位表示其它物理量,成为导出单位(derivedunit)。2.常用的单位常用的单位(common unit)n n常用的基本单位常用的基本单位常用的基本单位常用的基本单位 (basic unit)(basic unit)n n常用的导出单位常用的导出单位常用的导出单位常用的导出单位 (derived unit)(derived unit)长度长度(米,米,m)质量质量(千克,千克,Kg)时间时
17、间(秒秒,s)温度(开,温度(开,K)物质的量(摩,物质的量(摩,mol)力、重力(牛,力、重力(牛,N)压力(帕,压力(帕,Pa)能量(焦,能量(焦,J)功率(瓦,功率(瓦,W)摄氏温度(摄氏度,摄氏温度(摄氏度,)热容(焦热容(焦摩摩-1开开-1,Jmol-1K-1)比能(焦比能(焦千克千克-1,Jkg-1)3.国际单位制(国际单位制(International System of Unit)国际单位制的构成国际单位制的构成国际单位制的构成国际单位制的构成 国际单位制及其国际简称国际单位制及其国际简称国际单位制及其国际简称国际单位制及其国际简称SISI是在第是在第是在第是在第1111届国际
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- 化工 原理 谭天恩版 绪论
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