化工原理就是要解决化工厂里各个单元操作。
绪论
一、本课程的研究对象、内容及任务
二、研究本学科的基本方法
三、研究单元过程的基本工具
四、单位制及单位换算
1、研究对象:
单元操作:工艺过程中遵循相同的基本原理、只改变物料状态或物理性质,不改变物料化学性质的过程。
2、研究内容:
研究各单元操作的基本原理、计算方法及设备的设计、操作和选型等。
其过程是将一定的原料经过各个物理加工而获得符合一定规格要求的各种产品的过程。
单元操作的特点:
共同的研究对象——传递过程
(1)、物理操作,只改变物料的状态或物性,不改变化学性质;
(2)、它们都是化工生产过程中共有的操作,但化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异;
(3)、对同样的工程目的,可采用不同的单元操作来完成;
(4)、某单元操作用于不同的化工过程,其基本原理并无不同,进行该操作的设备也往往是通用的。具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑。
一、石油化工中常见的单元操作过程:
液体输送:液体通过管道的阻力损失,输送设备。
过滤:液固混合物的分享。
沉降:液固或气固混合物的分离。
颗粒流态化:强化气(液)固两相间的接触。
加热冷却:增加或降低特定物质的温度。
蒸馏:液体混合物的分离。
吸收:气体混合物的分离。
二、三传:动量传递;热量传递;质量传递。
动量传递:实际流体内部由于动量、密度的空间分布不均而引起动量在流体中的传递过程。
热量传递:热能在物质中的传递过程,是由温度在空间的非均匀分布造成。
质量传递:某物质在混合物中的传递过程,浓度在混合物中分布的不均匀性造成。
课程性质:专业基础课
研究任务:
研究新的工艺过程及设备。
设计工业生产过程(工艺条件、设备等)。
对现有设备进行改造计算或操作条件优化。
三、学习本学科的方法:与实际结合、分析问题、建立工程概念。
1、 实验研究方法(经验的方法):依靠实验来确定过程变量之间的关系,得到经验公式,理论基础为因次分析法好相似论。
2、 数学模型法(半经验半理论的方法)
四、研究单元过程的基本工具
1、物料衡算:理论基础——物质守恒定律
在一单元过程中,进入的物料量等于排出的物料量与积累的物料量之和。
注意:1)确定衡算范围
2)明确衡算对象
3)统一计算单位
4)选定计算基准
2、能量衡算:理论基础——能量守恒定律
能量输入=能量输出+能量积累
稳定过程:能量积累等于0
能量输入=能量输出
能量衡算对象只能是物料的总体而不能是组分
3、系统的相平衡关系
任何过程都是由不平衡状态向平衡状态进行。
平衡态:自然过程所能达到的极限程度,用来判断过程进行的方向及限度。
4、过程速率
系统从不平衡状态向平衡状态转化的速率。
过程推动力
过程速率 = ——————
过程阻力
是计算设备尺寸的基本工具。
过程速率=过程推动力/过程阻力
五、单位制及单位换算
1、单位与单位制
物理量的大小以数值加单位表示。
单位有基本单位和导出单位之分。
单位制:基本单位与由这些基本单位导出的导出单位的集合。
常用单位制:国际单位制(SI)、工程单位制、物理单位制等。
2、单位换算
基本单位如下:
长度:m
质量:kg
温度:K
物质的量:mol
压力:Pa