化工原理-绪论和第一章

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1、❀化工生产的定义和特点化工生产是以化学变化或化学处理为主要特征的工业生产过程，特点是原料来源广泛，品种繁多，加工过程复杂多样。❀单元操作☆在各种加工过程中，除化学反应外，其余步骤皆可归纳为若干种基本的物理过程，如流体的输送与压缩、沉降、过滤、搅拌、传热、蒸发、结晶、干燥、蒸馏、吸收、萃取、冷冻等等。这些基本的物理过程称为单元操作。☆不同工艺过程中的同一单元操作，具有共同的基本原理和通用的典型设备。☆不同工艺过程又各有其独特的条件与要求。☆单元操作过程的进行方式有间歇和连续之分。❀工艺制造☆若干单元操作与化学反应串联组合构成一

2、个工艺制造过程。❀化工原理课程☆课程性质：基础技术课程☆课程任务：研究化工单元操作的基本原理，典型设备的构造及工艺尺寸的计算(或选型)。☆课程目标：培养学生分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以便在化工生产、科研和设计工作中达到强化生产过程，提高产品质量，提高设备能力及效率，降低设备投资及产品成本，节约能耗，防止污染以及加速新技术开发等方面的目的。❀教材涉及问题☆流体的动力过程：研究流体的流动及流体与之接触的固体间发生相对运动时的基本规律，以及主要受这一些基本规律支配的若干单元操作，如流体的输送、沉降、过滤及固体的流态化等

3、。☆热过程：研究传热的基本规律，以及主要受这些基本规律支配的若干单元操作，如热交换、蒸发等。☆传质过程：研究物质通过相界面的迁移过程的基本规律，以及主要受这些基本规律支配的若干单元操作，如液体的蒸馏、气体的吸收、固体的干燥以及结晶等。☆冷冻操作❀三传理论动量传递、热量传递及质量传递❀物料衡算向设备输入物料量的总和等于输出物料量的总和与累积的物料量之和。∑Gi=∑Go+GA例题双效并流蒸发器是将待浓缩的原料加入第一效中浓缩到某组成后由底部排除送至第二效，再继续浓缩到指定的组成，完成液由第二效底部排出。加热蒸汽也送入第一效，在其

4、中放出热量后冷凝水排至器外。由第一效溶液中蒸出的蒸汽送至第二效作为加热蒸汽，冷凝水也排至器外。由第二效溶液中蒸出的蒸汽送至冷凝器中。每小时将5000Kg无机盐水溶液在双效并流蒸发器中从12％(质量分数，下同)浓缩到30％。已知第二效比比第一效多蒸出5％的水分。试求：(1)每小时从第二效中取出完成液的量及各效蒸出的水分量；W1W2去冷凝器(2)第一效排出溶液的组成。解：(1)盐的衡算F0x0=B2x25000×0.12=0.3B2总物料衡算F0=W1+W2+B15000=W1+W2+B2第原料液第W2=1.05W1F0=500

5、0Kg/h一B1二完成液流量B2=2000Kg/hx0=0.12蒸蒸第一效蒸出的水分W1=1463Kg/h加热蒸汽发发第二效蒸出的水分W2=1537Kg/h器器(2)第一效排出溶液的组成冷凝水盐衡算F0x0=B1x15000×0.12＝B1x1B1总物料F0=W1+B15000=1463+B1x1=16.96％冷凝水W1完成液B2x2=0.31❀热量衡算∑Qi=∑Qo+∑QL随物料输入系统的总热量等于随物料输出系统的总热量与向系统周围散失的热量之和。例题在换热器里将平均比热容为3.56KJ/(kg·℃)的某种溶液自25℃加热

6、到80℃，溶液的流量为1.0Kg/s，蒸汽冷凝成同温度的饱和水后排出。试计算此换热器的热损失占蒸汽所提供热量的百分数。已知120℃饱和水蒸气的焓值为2708.9kJ/kg，120℃饱和水的焓值为503.67kJ/Kg。解：带入换热器的总热量∑Qi=0.095×2708.9+1×3.56×25=257.3+89=346.3kW输出换热器的总热量∑Qo=0.095×503.67+1×3.56×(80-25)=47.8+284.8=332.6kW热损失QL=∑Qi-∑Qo=346.3-332.6=13.7kW120℃饱和水蒸气热损

7、失百分数=13.7÷(257.3-47.8)=6.54％0.095Kg/s25℃溶液80℃溶液1.0kg/s1.0kg/s120℃饱和水0.095kg/s第1章流体流动❀流体的物理性质☆流动性液体和气体统称为流体。流体抗剪和抗张的能力都很小，在外力的作用下，流体内部会发生相对运动，使流体变形，这种连续不断的变形就形成流动，使流体具有流动性。☆黏性在运动状态下，流体有一种抗拒内在向前运动的特性，称为黏性。☆牛顿黏性定律对于牛顿型流体(所有气体和大多数液体)，内摩擦力F与两流体层的速度差Δu成正比，与两层之间的垂直Δu距离Δy成

8、反比，与两层间的接触面积S成正比：F∝SΔyΔu引进一个比例系数μ：F=μSΔyFΔu单位面积上的内摩擦力称为内摩擦应力或剪应力，用τ来表示：τ==μSΔyFdu若果径向速度的变化不是直线关系则：τ==μSdyτ黏度μ=du，黏度物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。dy黏度为零