緒論(環(huán)境工程本科

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1、化工原理使用教材：譚天恩,李偉等編.《過程工程原理》.化學(xué)工業(yè)出版社.2006主講：林維晟Tel：13860075681緒論一、《化工原理》課程的性質(zhì)、地位和作用（1）重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，是環(huán)境工程專業(yè)必修的一門化工基礎(chǔ)技術(shù)課程。（2）承前啟后、由理及工的橋梁，又是各種專業(yè)課程如《水污染控制工程》、《大氣污染控制工程》等的基礎(chǔ)。（3）化工原理也叫做化工單元操作（UnitOperationofChemicalengineering），它是研究大規(guī)模化工生產(chǎn)中物理性質(zhì)變化規(guī)律的工程學(xué)科。（4）課程具有顯著的工程性，要解決的問題是多因素、多變量的綜合性的工業(yè)實(shí)際問題。同時(shí)，它

2、又是—門計(jì)算性較強(qiáng)的課程。二、化工過程與單元操作(一)化工過程的構(gòu)成與特征原料預(yù)處理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物后處理物理過程單元操作化學(xué)反應(yīng)過程反應(yīng)器物理過程單元操作化工過程的特點(diǎn)之一是步驟多，而且因?yàn)椴煌幕瘜W(xué)工業(yè)所用的原料與所得產(chǎn)品不同，所以各種化工過程的差別大。一個(gè)化工過程所包含的步驟可分為兩大類——化學(xué)變化和單元操作，簡(jiǎn)稱為“三傳一反”：化學(xué)反應(yīng)：進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)為主，在反應(yīng)器中進(jìn)行；是化工過程的核心，其投資約占化工過程總投資的10~20%；單元操作：不進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，是物理變化過程。如：原料和反應(yīng)物的前、后處理工序，僅發(fā)生壓力、溫度、組成、相態(tài)等物理變化過程，是生產(chǎn)過程必不可少的操作

3、。它可歸納為動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞。例1：味精的生產(chǎn)過程化學(xué)或量化變化在發(fā)酵罐中進(jìn)行原料發(fā)酵預(yù)熱蒸發(fā)味精結(jié)晶干燥中和生化反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)流體輸送傳熱（物理變化過程）傳質(zhì)傳質(zhì)、傳熱單元操作：物料在各種各樣的前、后處理過程中的物理變化。任何一個(gè)化工生產(chǎn)過程都是由若干種完成特定任務(wù)的設(shè)備（包括反應(yīng)器、完成各單元操作的設(shè)備和貯料設(shè)備）按一定順序、由各種管道和輸送裝置連接起來的組合體。本課程的主要研究內(nèi)容是以化工生產(chǎn)中的物理加工過程為背景，按其操作原理的共性，歸納成的“若干單元操作”。各種單元操作都是依據(jù)一定的物理或物理化學(xué)原理，在某些特定的設(shè)備中進(jìn)行的特定的過程。單元操作：是物理

4、變化過程，如：原料和反應(yīng)物的前、后處理工序，僅發(fā)生壓力、溫度、組成、相態(tài)等物理變化過程，是生產(chǎn)過程必不可少的操作，不進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。(二)化工原理中的單元操作例2：聚氯乙烯塑料的生產(chǎn)過程氯化氫提純單體合成單體精制聚合提純脫水干燥產(chǎn)品反應(yīng)熱加成反應(yīng)反應(yīng)器反應(yīng)熱聚合反應(yīng)聚合釜乙炔壓縮、冷凝吸收傳熱傳熱過濾離心分離傳熱傳質(zhì)問：為什么要進(jìn)行提純？單元操作的特點(diǎn)與分類（1）特點(diǎn)①都是不進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程，是物理性操作，即只改變物料的狀態(tài)或物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。②都是化工生產(chǎn)過程中共有的操作，但不同的化工過程所包含的單元數(shù)目、名稱與排列順序各異。③某個(gè)單元操作用于不同的化工過程，其

5、基本原理并無不同，進(jìn)行操作的設(shè)備往往也是通用的。但是反應(yīng)過程卻不一樣，不同的反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理不同，設(shè)備也不同。單元操作的研究內(nèi)容：各種單元操作的基本原理與單元操作過程計(jì)算、典型單元操作設(shè)備的合理結(jié)構(gòu)及其工藝尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算、設(shè)備操作性能的分析以及組織工程性實(shí)驗(yàn)以取得必要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，找出強(qiáng)化過程、改進(jìn)設(shè)備的途徑。操作方式：連續(xù)操作和間歇操作；定常操作與不定常操作。傳遞過程單元操作動(dòng)量傳遞流體輸送輸送，固體流態(tài)化非均相混合物分離：沉降、過濾熱量傳遞物料加熱或冷卻，汽化或冷凝溶劑與不揮發(fā)性溶質(zhì)分離：蒸發(fā)質(zhì)量傳遞均相混合物分離：蒸餾、吸收、萃取、干燥、膜分離、吸附等表0－1單元操作的

6、名稱及分類(三)單元操作與工程觀點(diǎn)1.過程影響因素多：物性因素、操作因素和結(jié)構(gòu)因素；2.過程制約條件多；3.效益是評(píng)價(jià)工程合理性的最終判據(jù)；4.理論分析、工業(yè)性試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)并重。需要同學(xué)了解工程實(shí)際問題的特點(diǎn)，從工程實(shí)際出發(fā)，學(xué)會(huì)從經(jīng)濟(jì)角度去考慮技術(shù)問題。(四)單元操作計(jì)算的基本內(nèi)容物料衡算（質(zhì)量守恒定律）、能量衡算（能量守恒定律，即熱力學(xué)第一定律）；過程的極限以及物性計(jì)算。分為設(shè)計(jì)計(jì)算和操作計(jì)算兩類。過程速率：三、單位及單位換算F=ma（1）力的符號(hào)質(zhì)量的符號(hào)加速度的符號(hào)[F]=g·（cm/s2）=dyn（達(dá)因）方括號(hào)表示物理量的單位1、單位制（1）cgs制（物理單位制

7、）基本單位：長度cm，質(zhì)量g，時(shí)間s導(dǎo)出單位：如力g·cm/s2=dyn（達(dá)因）力=質(zhì)量×加速度即（3）SI制（國際單位制）基本單位：一般先選幾個(gè)獨(dú)立的物理量，以使用方便為原則規(guī)定出它們的單位。長度m，質(zhì)量kg，時(shí)間s，溫度K，物質(zhì)量單位mol，電流A，光強(qiáng)度cd（坎德拉）1℃=（273.15+1）K導(dǎo)出單位：根據(jù)物理本身的物理意義，由有關(guān)基本單位組合構(gòu)成的。如比熱容（cp）kJ/(mol·K)或kJ/(kg·K)溫度差1K=1℃（2）工程制基本單位：長度m，重量（重力）kgf，時(shí)間s導(dǎo)出單位：如質(zhì)量質(zhì)量的符號(hào)2、