化工原理实验0--绪论
化工原理教案00绪论
化工原理绪论0-1 化工原理在化工领域的地位此课程，不是教学生如何合成得到新物质？如何提取新物质？如何表征新物质？这是化学家的事。
化学工程研究的是，如何把化学家们的小试研究成果，开发放大为中试，再开发为生产规模。
是在科学实验与化工生产之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。
0-2 化学工程发展四阶段化学工程学主要经历了四个发展阶段。
1、化学工艺学阶段。
在二十世纪以前的几百年时间里，出现了不少化学工业，如制糖工业、制碱工业、造纸工业等。
介绍每种工业从原料到成品的生产过程，作为一种特殊的知识讲解，这是最早的化学工程学。
2、单元操作阶段。
到二十世纪初，人们逐渐发现，许多门化学工业中，存在共同的操作原理。
例如，无论在制糖业还是制碱业，从溶液蒸发，得到固体糖和固体碱所遵循的原理是相同的，于是，蒸发成为最早提出的单元操作之一。
经不断总结，被称为单元操作的有：流体流动与输送、沉降与过滤、固体流态化、传热、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等。
3、传递过程阶段。
到二十世纪五十年代，人们又发现，各单元操作之间还存在着共性。
例如传热、蒸发都是热量传递的形式，蒸馏、吸附、吸收、萃取都是质量传递的形式。
于是把单元操作归纳为动量传递、热量传递、质量传递。
此即化工传递过程阶段。
4、“三传一反”阶段。
五十年代中期，化学工程中出现了“化学反应工程学”这一新的分支。
对化学反应器的研究，不仅要运用化学动力学与热力学原理，而且要运用动量、热量、质量传递原理。
于是“传递过程”与“反应工程”成为当今化学工程学的两大支柱。
简称“三传一反”阶段。
从化学工程学的发展过程，证明人们对自然规律的认识，有一个由浅入深的过程。
归纳为如下隶属关系图。
0-3 与之配套的教材发展化学工程学的教材，也有一个逐渐成熟的过程。
本世纪20年代初，出现了第一本“化工原理”教科书，也就是“化工单元操作”教科书。
我国于20年代亦成立了化学工程系，亦讲授“化工原理”课程。
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。
[答案:K＝50M（m2・C）]。
解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。
代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。
化工原理实验讲义(doc 55页)
化工原理实验讲义(doc 55页)化工原理实验讲义化工与环境学院化学工程与控制系化工原理实验室目录第 1 章........................化工基础实验技术41.1温度的测量41.2压力的测量91.3流量的测量13第 2 章.............. 实验数据分布及基本数据处理212.1实验数据的分布212.2实验数据的基本处理222.3实验报告的基本要求23第 3 章........................化工原理基本实验273.1流体流动阻力的测定273.2离心泵特性曲线的测定343.3对流传热系数的测定403.4填料塔压降曲线和吸收系数的测定453.5精馏塔效率的测定543.6干燥速率曲线的测定613.7扩散系数的测定663.8液—液萃取塔的操作72第 4 章............................... 演示实验784.1雷诺实验784.2机械能守恒与转换824.3边界层形成与分离85第 5 章.................... 化工流动过程综合实验87第 1 章化工基础实验技术1.1 温度的测量1.常用的温度计形式（1）膨胀式温度计实用的膨胀式温度计有玻璃管液体温度计，双金属片温度计和压力表式温度计。
（2）玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计利用液体的体积与温度之间的关系，用毛细管内液体上升的高度来指示被测温度。
一般测量范围在−100℃~ +600℃。
这种温度计结构简单，使用方便，测量精度较高（0.1~2.5级）。
工作液体多使用汞和酒精，封装时充入惰性气体，以防止液柱断开。
（3）双金属片温度计双金属片温度计制作成表盘指针形式。
双金属片结合成一体，一端固定，另一端自由。
由于不同金属的热膨胀系数的差异而产生弯曲变形，带动指针的位移。
一般测量范围在−80℃~ +600℃。
这种温度计结构简单，使用方便，但测量精度不高（1~2.5级）。
（4）压力表式温度计压力表式温度计的工作原理与机械式压力表相同。
化工原理 第一章 绪论
3-1
导出量
F— N (kgm/s2) P— Pa (kg/ms2) ρ— kg/m3
M—公斤·s2/m P—公斤/m2 ρ—公斤·s2/m4
2 换算关系(SI制与工程制之间) a) F：工程制中1公斤力规定为：SI制中1kg的物体在9.81 m/s2的力场中所受到的重力，据F=ma有： 1公斤=1kg*9.81 m/s2 = 9.81 kg· m/s2= 9.81N.......(1) b) M：工程制中质量为导出量，据M=F/a 其导出单位为： 1公斤/(9.81 m/s2)=1/9.81 公斤*s2/m (工程制质量单位) ∵ 1公斤=9.81 kg· m/s2 ∴ 1 公斤· s2/m=9.81kg......(2) C) P：因为P = F/A 所以(1)式两边同除以1m2得： 1公斤/m2 = 9.81N/m2 = 9.81 Pa......(3) D) ρ：因为ρ=m/V 所以(2)式两边同除以1m3得： 1公斤· s2/m4 = 9.81 kg/m3......(4)
应用化学、生物工程 高分子材料与工程 专业核心课程、学位课程 专业核心课程、专业必选课
课程内容：
绪论（第一章） 流体的流动和输送（第二章） 热量传递（第四章） 吸收(第五章) 化学反应器（第七、八章）
考核方式：
平时表现、期中考试、期末考试 总成绩=平时成绩×30%+期中成绩×20%+期末成绩×50%
2、内容：三传一反
研究对象-化工生产
化工、石油、煤炭、钢铁、 食品、建材(硅酸盐)、纺织、生 物工程、制药、精细化工。
化工生产--多行业—多品种--一百多万种产 品，而产品不同，流程各异，如：
H2SO4：FeS2碎矿—焙烧(900℃)—SO2旋风除尘、除雾— SO2加热—(SO2)氧化(SO3)—冷却—吸收—冷却—H2SO4。
化工原理课件01-实验绪论
5
传热实验装置
6
精馏实验装置
7
氧解吸实验装置
8
流化干燥实验装置
9
二、实验目的
运用基本理论,在方法论指导 下,为工程规模单元过程及设备 设计提供依据. 着重“三个”能力训练
1、基本理论与实践结合 2、手动与自动操作结合 3、计算分析与撰写报告
10
二、实验目的
学会
● 运用一个基本理论
13
三、如何做好实验
3、写好报告
组长主持，分工合作 内容包括
· 摘要 及关键词
· 目的及任务 · 基本理论与原理
· 操作要点
· 数据整理与计算示例 · 结论与分析（建议）
· 实验流程及仪表
· 参考文献
14
三、如何做好实验
如何写摘要（200字左右）
简述实验条件，即采用什么装置（包括型号、尺
脂肪和油
化学品 人造纤维 塑料材料、合成树脂
石灰与水泥
化 学 工 程
生命科学 物理
冶金和金属制品
系统工程 计算机 数学 社会学 热力学 力学 化学
经济
2
一、实验课程内容
1、绪论及演示实验 2、阻力实验
3、离心泵性能实验
4、传热膜系数实验
5、精馏实验
6、氧解吸实验
3
流体阻力实验装置
4
离心泵实验装置
16
标题
北京化工大学
Beijing University of Chemical Technology
17
北京化工大学
Beijing University of Chemical Technology
化工原理实验
1
化工原理实验讲义(最终版)
C0 —— 流量系数
1．标定流量曲线 通过计量筒电子称和记时器可测量去流体的重量及对应的时间，从 而测取其质量流量qm，同时又通过压差计读出对应的上、下游压差值 △p；这样根据若干个实验点的qm与△p值，便可绘制流量标定曲线qm～ △p。
2．确定流量系数Co 根据以上流量计的计算式
2．测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，将所得的～Re方程与 公认经验关系式比较；
3．测定阀门的阻力系数； 4.了解阀门开度对管路压力的影响。 二、实验意义及原理
流体在管路中流动时，由于粘性剪切力和涡流的存在，不可避免地 要消耗一定机械能。这部分机械能是不能自发地转换成其它机械能形 式，或者说在机械能中“永久”消失了，故在利用柏努利方程解决工程中 流体输送及与流动有关问题时，不可避免地必须将阻力损失项计算出 来。管路通常由直管和管件（如三通、肘管及弯头等）、阀件组成。流 体在直管内流动造成的机械能损失称为直管阻力，而通过管件、阀件等 局部障碍时，因流道截面的方向与大小发生变化而造成的机械能损失称 为局部阻力。
（4-3） 由于差压流量计节流元件的截面A0是不变的，加之介质水的密度不 变。由上述流量曲线标定实验中各流量qm与压差△p之值，便可计算出 对应的流量系数C0值。 又由于雷诺数
（4-4）
其中管径d1为输送管道内径；ρ，μ为水的密度与粘度。流速u1可用下
式计算： （4-5）
故可将流量系数C0与对雷诺数Re的关系标绘在单对数坐标上，便可得 到C0与Re的关系曲线，从而可了解流量的变化规律。
（1-1） 式中：——圆管内径，m；
u —— 流速，m/s； —— 流体密度，kg/m3； ——流体粘度，Pa·s。 一般认为Re＜2000时，流动型态为层流；Re＞4000，流动型态为 湍流。Re数在两者之间时为过渡区，有时为层流，有时为湍流，流动型 态与环境有关。 对一定温度的流体，在特定的圆管内流动，雷诺数仅与流速有关。本 实验通过改变水在管内的流速，观察流体在管内流动型态的变化。 三、思考题 1．影响流动型态的因素有哪些？
化工原理实验讲义(最终版)
每次做实验前必须将实验预习报告交给实验指导教师检查合格后方 能进行实验。
2．测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，将所得的～Re方程与 公认经验关系式比较；
3．测定阀门的阻力系数； 4.了解阀门开度对管路压力的影响。 二、实验意义及原理
流体在管路中流动时，由于粘性剪切力和涡流的存在，不可避免地 要消耗一定机械能。这部分机械能是不能自发地转换成其它机械能形 式，或者说在机械能中“永久”消失了，故在利用柏努利方程解决工程中 流体输送及与流动有关问题时，不可避免地必须将阻力损失项计算出 来。管路通常由直管和管件（如三通、肘管及弯头等）、阀件组成。流 体在直管内流动造成的机械能损失称为直管阻力，而通过管件、阀件等 局部障碍时，因流道截面的方向与大小发生变化而造成的机械能损失称 为局部阻力。
实验预习报告内容： （1）实验目的及内容： 做什么？ （2）实验意义及原理： 为什么做？ （3）实验中必须取哪些数据，列出数据记录简表： 如何做？ 四、化工原理实验报告内容 1．实验目的； 2．实验原理：要说明实验的依据及要测量的数据； 3．实验装置：实验流程图和流程说明； 4．实验主要操作步骤； 5．实验数据记录：列表记录实验中数值及单位； 6．数据整理：列出数据整理表，并写出数据计算过程示例； 7．实验结果及结论：将实验结果用图形或关系式表示出，并得出 结论； 8．分析与讨论：就实验中的问题进行分析； 9．思考题。
4．测压孔正对水流方向，开大阀A，流速增大，动压头增大，为 什么测压管液位反而下降？
化工原理绪论
化工原理--绪论————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ绪论一、《化工原理》课程的研究对象与性质1. 研究对象《化工原理》课程是研究化工生产过程中共有的物理操作过程的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算与设备选型。
通常将这些物理操作过程称为单元操作。
２.单元操作(Unｉt Ｏperａtｉons）使物质发生状态、组成、能量上变化的操作称为单元操作。
单元操作的研究包括“过程”和“设备”两个方面的内容,故单元操作又称为化工过程和设备。
化工原理是研究诸单元操作共性的课程。
一切化工生产过程不论其生产规模大小，除化学反应外，其它均可分解为一系列的物理加工过程。
这些物理加工过程称为“单元操作”。
流体输送、过滤、沉降、搅拌、颗粒流态化、气力输送、加热冷却、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶等。
3．《化工原理》课程的内容➢通过什么样的工程方法和设备来实现其工艺过程?反应物如何供给、产物又如何分离?➢如何提供反应所需的热量及使用反应放出的热量？➢怎样才能从工业规模生产中获得最佳的经济效益？４. 《化工原理》在化工领域中的地位本课程不是教学生如何合成得到新的物质?如何提取新的物质?如何表征新的物质？这是化学家的事情。
化学工程研究的是如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模。
是在科学实验与化工之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。
5.共同的研究对象——传递过程5.1．物理性操作，即只改变物料的状态或物性，并不改变化学性质；５.2.它们都是化工生产过程中共有的操作,但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；5.3. 对同样的工程目的,可采用不同的单元操作来实现;5．４.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,如原材料与产品的理化性质，生产规模等。
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双对数坐标纸
纵坐标和横坐标都用对数值进行绘制，称为双对数坐标
Y
X
李 贤 英
双对数坐标纸
（a) 适用于幂函数y=axn, 使非线性关系变 换成线性关系 Y
X （b) 适用于所研究的函数y 和自变量x在数 值上均变化了几个数量级
李 贤 英
双对数坐标纸
（a) 适用于幂函数y=axn, 使非线性关系变 换成线性关系 Y
lgy = nlgx + lga Y = nX + lga
X
李 贤 英
坐标的原点为x=1，y=1，而不是零。因为1og1=0 Y
100
标在对数坐标轴上的数值为真数
lgy = nlgx + lga
10
适用于所研究的函数y 和自变量x在数 值上均变化了几个数量级
1 1 10 100 X 李 贤 英
在对数坐标上求斜率的方法 Y
100
lgy = nlgx + lga
பைடு நூலகம்
斜率：
n = Ly / Lx
10
Ly Lx
= (lgy2-lgy1)/( (lgx2-lgx1) 用尺子测量而得的线段长 度: Lx与Ly
100 X
1
1
10
李 贤 英
考试及出勤
出勤及报告 40%
考试 （笔试）60%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 45 43 41 39 37 35 33 31 29 27 25
化工原理 实验与仿真
李 贤 英
绪论
seanlee@
分组：12-15人左右为1组（内含2小组） 实验地点：环境学院
教材为第二版（第一版也可），要求人手一册
李 贤 英
教学目的和要求
（1）《化工原理实验》课程的性质、地位和作用 （2）本学期实验课程的安排
（3）仿真软件的基本操作及其作用
要求自学内容为
第一章 化工原理实验研究方法 第三章 实验数据的处理方法 第四章 实验室常用测量仪表 附录1.2.4
李 贤 英
（3）仿真软件的基本操作及其作用
软件介绍
软件只为教学素材的演示及数 据处理的参考作用，禁止复制
李 贤 英
（4）实验报告的要求
要求预习报告
要求双对数坐标纸 （3张），其余为 普通坐标纸 报告格式，要求有计算演示，无演示 则报告不及格
（4）实验报告的要求 （5）出勤及考试
李 贤 英
周次
4 5 6 7 8 11 12 13 14 15 16
讲课内容
绪论 实验一，二 实验三（一） 实验三（二） 实验四 实验五 实验六 实验七 实验十一 实验
实验、设计和实践环节名称
实验研究方法、数据处理 雷诺、能量转换实验 （演示实验） 流体阻力测定 流量计流量系数校核 离心泵特性曲线测定 对流传热综合实验 化工设备示教、塔设备录像 板式塔精馏实验 干燥实验 化工原理实验CAI 选做实验 复习、机动、考查 李 贤 英
总成绩
平时成绩
2009，2期末成绩
4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
李 贤 英
考试及出勤
出勤及报告 40%
考试 （笔试）60%
两次未出勤 （包括请假）则须重修，但可 调换日期 期末考试卷面成绩50分以下者，不计平时 成绩，需补考，补考不及格者，次学期/学年 重修
李 贤 英