化工原理讲义.pdf
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本文由maoyilingyudi贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。化工原理绪论一、《化工原理》课程的性质、地位和作用化工原理》课程的性质、(一)是化工类及其相近专业的一门基础技术课程和主干课程,是由理及工的桥梁,又是各种化工专业课程的基础。《化工原理》则属于工程技术科学的范畴。(二)从学科性质看,本课程是化学工程学的一个分支,主要研究化工过程中各种操作,它来自化工生产实践,又面向化工生产实践。进行化工技术和化工过程的开发、设计、生产及单元操作。(三)课程具有显著的工程性,要解决的问题是多因素、多变量的综合性的工业实际问题。因此,分析和处理问题的观点和方法也就与理科课程不同,应首先从实际出发考虑问题。需从课程学习中得到工程设计的实际训练。空间位置上进行的。例如水吸收塔对HCN的吸收。(2)间歇操作的特点是操作的周期性。物料在某一时刻加入设备进行某种过程,过程完成后将物料一次卸出,然后开始新的周期。间歇过程的各个阶段是在同一设备空间而在不同时间进行的。如水壶中烧开水是间歇操作,而工业锅炉中产生水蒸汽则是连续操作。连续操作适于大规模生产,其原料消耗、能量损失和劳动力投入都相对较少,因而操作成本也相应较低,同时也较易实现操作控制与生产自动化。间歇操作的设备较简单,因而设备的投资较低,操作灵活性较大,适于小批量规模生产以及某些原料或产品品种与组成多变的场合。根据设备中各种操作参数随时间的关系,又可将单元操作分为:(1)不定常操作:操作中设备中各部分的操作参数随时间而不断变化。这种情况通常是由于同一时间内进入和离开设备的物料量和能量并不相同,且随时间而变化,因而导致设备内部发生物料和能量的正的或负的积累。(2)定常操作:操作中设备内各种操作参数统计水平上不随时间而变。对定常操作的物理过程,进、出设备的物料量或能量应相等,且不随时间而变,设备内部也不发生物料或能量的积累。3.单元操作的特点:单元操作的特点:单元操作的特点(1)单元操作进行的绝大多数都是物理过程。这些操作只改变物料的状态或物理性质。比如相态的变化(冷凝)、浓度、组成的变化等,而物料的化学性质不变。(2)单元操作是化工、制药、食品生产过程中共有的操作。由于生产中处理的物料种类繁多,而且物理性质千差万别,所以化工过程是各种各样的。但是所有的化工过程都是由上面提到的若干种单元操作组合而成。如聚氯乙烯生产,由流体流动,传热,吸收,精馏,干燥过程等单元操作加上反应组合而成。合成氨生产是由流体流动,传热,吸收,物料的增压,加上反应组合而成。(3)虽然各种单元操作在不同化工过程中起着各自的作用,但是同一类单元操作,其基本原理和所用的设备均相同。4.单元操作的研究方法单元操作有共同的研究方法。化单元操作的研究方法工原理这一工程学科面对的是真实的、复杂的生产问题,即特定的物料,在特定的设备中,进行特定的过程。然而实际问题的复杂性并不完全在于过程本身,而首先在于化工设备的复杂的几何形状和千变万化物性。对此有两种基本研究方法:①数学模型法。即半理论半经验的方法。这种方法是立足于对实际问题做出合理的简化,从而使方程得以建立。即对实际过程进行抽象简化,抓主要矛盾,忽略次要因素,建立过程的物理模型,从而建立数学模型,最后求解(分析解,数值解,图解,计算机求解)模型中的一些系数由实验验证。?实验模拟法。即经验方法。这是一种传统的方法,它避免了对复杂的过程建立方程,直接用实验测取各种变量之间的联系。如阿司匹林(三)单元操作与工程观点三单元操作与工程观点课程的学习目的就是应用这些具有一般性的基本概念和知识,针对不同场合和不同生产对象,具体地去解决某个特定的化工实际过程中需要配置的各种单元操作过程和设备的开发、设计与操作问题。这些问题都具有强烈的工程性,具体表现在:1.过程影响因素多.对于每一种单元操作,其影响因素通常可划分为物性因素、操作因素和结构因素三类:(1)物性因素同一类单元设备可用于不同物系,物料的物理性质(如密度、粘度、表面张力、导热系数等等)和化学性质必对过程发生影响。在很多情况下,物系的物性对于单元设备的选型与设备的操作性能有决定性的影响。二、化工过程与单元操作page1(一)化工过程的特征与构成一化工过程的特征与构成化工过程可以看成是由原料预处理过程、反应过程和反应产物后处理过程三个基本环节构成的。反应过程是在各种反应器中进行的,它是化工过程的中心环节。反应过程必须在某种适宜条件下进行,例如,反应物料要有适宜的组成、结构和状态,反应要在一定的温度、压强和反应器内的适宜流动状况下进行等。而进入化工过程的初始料通常都会有各种杂