1、化 工 原 理張立新( ) 中北大學化工與環境學院一、化工過程與單元操作 化工過程：對原料進行化工加工獲得有用產品的過程稱為化工過程。 原料預處理過程、反應過程和反應產物后處理過程。200C、150MPa常溫、常壓乙烯壓縮機預熱器反應器分離器粒化器常溫、150MPa 高壓聚乙烯成品0 緒論 單元操作： 化工生產過程的共有操作；只改變物料的物理性質（T、P等）的物理操作過程；某些單元操作作用于不同的化工產品生產過程時，其基本原理并無不同，而且進行該操作的設備往往也是通用的。 根據各單元操作所遵循的基本規律，可將單元操作劃分為三大類，即： 動量傳遞過程 流體輸送，沉降，過濾，固體流態化等 熱量傳遞

2、過程 加熱，冷卻，冷凝，蒸發等 物質傳遞過程 蒸餾，吸收，萃取，結晶，干燥，膜分離等二、本課程的性質及任務內容：1、 性質：化工原理是化工類、輕工、醫藥類專業學生的技術基礎課，是一門技術基礎課2、 任務：1）根據各單元操作在技術上和經濟上的特點，進行“過程和設備”的選擇，以適應指定物系的特性，經濟而有效地滿足工藝的要求。2）進行過程的計算和設備的設計。3） 進行操作和調節以適應生產的不同要求。在操作發生故障時如何尋找故障的緣由。3、內容這門課主要就是研究各個單元操作的基本原理及設備。 、討論流體流動和其接觸的固體發生相 對運動時的基本規律，以及主要受這些基本規律支配的單元操作，如流體輸送等。、

3、討論傳熱的基本規律，以及受這些基本規律支配的單元操作，如：加熱、冷卻、蒸發等。、討論物質透過相界面遷移過程的基本規律，以及受這些基本規律支配的單元操作，如氣體的吸收和干燥等。三、基本概念：1、 物料衡算根據質量守恒定律，任何一個化工生產過程F = d +AF輸入物料質量的總和，kgd 輸出物料質量的總和，kgA積累在過程中的物料質量，kg此式是物料衡算的通式，可對總物料或其中某一組成列出物料衡算式，進行求解。2、 能量衡算 根據能量守恒定律，在任何一個化工生產過程中，凡向該過程輸入的能量必等于該過程輸出的能量。在許多化工生產中所涉及的能量僅為熱能，所以本課程中能量衡算簡化為熱量衡算：QF =

4、QD + qQF輸入該過程的各物料帶入的總熱量,JQD輸出該過程的各物料帶出的總熱量,Jq該過程與環境交換的總熱量，當系統向環境散熱時為正，稱為熱損,J 通過熱量衡算，可以了解在生產操作中熱量的利用和損失情況，而在生產過程與設備設計時，利用熱量衡算可以確定是需要從外界引入熱量或向外界輸出熱量的問題。3、 平衡關系 物系在自然界發生變化時，其變化必趨于一定方向，如果任其發展，結果必達到平衡關系為止。 平衡狀態表示的就是各種自然發生的過程可能達到的極限程度，除非影響物系的情況有變化，否則其變化的極限是不會改變的。一般平衡關系則為各種定律所表明，如熱力學第二定律，拉烏爾定律等。 在化工生產過程中，可

5、以從物系平衡關系來推知其能否進行以及進行到何種程度。平衡關系也為設備尺寸的設計提供了理論依據。4、過程速率： 何一個不處于平衡狀態的物系，必然發生使物系趨向平衡的過程，但過程以什么速率趨向平衡，這不決定于平衡關系，而是由多方面的因素影響的，由于對這些因素有些還不清楚，目前過程速率是近似的采用除以阻力表示。 這里的過程推動力，可依據具體過程而有不同的理解，但必要的條件是物系在平衡狀態時推動力必須等于零。 至于過程的阻力則較為復雜，要具體情況具體分析。四、單位制和單位換算：1單位制度任何物理量都是用數字和單位聯合表達的。基本單位：一般先選幾個獨立的物理量（如質量、長度、時間、溫度等） ，以使用方便

6、為原則規定出它們的單位。導出單位：根據物理本身的物理意義，由有關基本單位組合構成的（如速度、加速度、密度等）。基本單位和導出單位構成一個完整的體系，稱為單位制。2 絕對單位制度和重力單位單位（工程單位）制度 絕對單位制以長度、質量、時間為基本物理量，力是導出物理量，其單位為導出單位；重力單位制以長度、時間和力為基本物理量，質量是導出物理量，其單位為導出單位。力和質量的關系用牛頓第二運動定律相關聯3 國際單位制度（SI制） 1960年10月第十一屆國際計量大會通過了一種新的單位制度，稱為國際單位制度，其代號為SI，它是mks制的引伸。2、單位換算：換算因子彼此相等而單位不同的兩個同名物理量（包括

7、單位在內）的比值稱為換算因子。如1m和100cm的換算因子為100cm/m。物理量的單位換算密度單位：g/cm3=10-3kg/10-6m3=103kg/m3流量單位：150L/min=15010-3m3/60s=0.0025m3/s壓強單位：1atm=1.033kgf/cm2=1.033/10-4m =1.013105N/m2經驗公式的換算： 理論公式將任一單位制的數據代入這一類公式中，解出的結果總是屬于同一單位制。經驗公式必須按公式要求換成適當單位。將諸物理量的數據換算成經驗公式中指定的單位后，再分別代入經驗公式進行計算；若經驗公式需經常使用，對大量的數據進行單位換算很繁瑣，則可將公式加以

8、變換，使式中各符號都采用所希望的單位制度。【例0-1】質量速度的英制單位為lb/(ft2h)，試將其換算為SI制，即kg/(m2s)。解：在本教材附錄二中查不到質量速度不同單位制之間的換算關系，則只能從基本單位換算入手。從附錄二查出基本物理量的換算關系為 1kg = 2.20462lb m = 3.2808ft 1h = 3600s采用“原單位消去法”便得到新的單位。質量速度 習題：p11 1、2、3參考書籍姚玉英主編. 化工原理(上冊) （第一章流體流動）天津：天津大學出版社1999參考書籍1陳敏恒等化工原理，北京：化學工業出版社19992譚天恩等化工原理，北京：化學工業出版社19903蔣維鈞 化工原理，北京：清華大學出版社19924姚玉英 化工原理例題與習題，第三版北京：化學工業出版社19985柴誠敬等化工原理學習指導天津：天津科技出版社19926柴誠敬，張國亮化工流體流動和傳熱北京：化學工業出版社20007張言文化工原理60講，北京：輕工業出版社19978J.M.Coulson and J.F.Richrdson.Chemical Engineering Vol2.3rd ed.oxford:Pergamon,19949C.J Geankoplis. Transport Processes and Unit Operations, 2rd ed.Boston: