化工单元操作

热量衡算为例说明能量衡算过程。
Q IQ O Q L(0 1 )
注意：作热量衡算时，由于焓是相对值，与温
度基准有关，故应说明基准温度。习惯上选0℃
为基温，并规定0℃时液态的焓为零。
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0.4 化工原理课程的两条主线
1、传递过程（从物理本质上说又下列三种）
(1)动量传递过程（单相或多相流动）；
(2)热量传递过程——传热
(3)质量传递过程——传质
上表所列各单元操作皆归属传递过程，于是，传 递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的 一条主线。三传一反构成各种工艺制造过程，三传又 有彼此类似的规律可以合在一起研究，形成传递过程 这门学科，是单元操作在理论方面的深入发展
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0.4 化工原理课程的两条主线
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填料塔
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板式塔
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第一章 流体流动
流体流动规律是化工原理课程的重要基础， 主要原因有以下三个方面：
（1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果
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1.1.1 重要概念
一. 密度
定义: 单位体积流体的质量称为密度.公式:
2、研究方法论 必要性 化工原理是一门工程学科，对一些过程作出 如实的、逼真的数学描述几乎是不可能的。采用直接 的数学描述和方程求解的方法将是十分困难的。因此， 探求合理的研究方法是发展这门工程学科的重要方面。 (1)试验研究方法（经验方法） 优点、不足 (2)数学模型方法（半理论半经验方法） 必要性、广 泛被应用
当然，当生产提出新的要求而需要工程技术人员发展新
的单元操作时，已有的单元操作发展的历史将对如何根
据一个物理或物理化学的原理发展一个有效的过程，如
何调动有利的并克服不利的工程因素发展一种新设备，
提供有用的借鉴。
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离心泵
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换热器
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旋风分离器
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研究内容
单元操作的基本原理； 单元操作典型设备的结构； 单元操作设备选型设计计算。
高效率、低能耗、环保；
研究方向 开发新的单元操作
单元操作集成工艺与技术。
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0.2 单位制与单位换算
一、基本单位与导出单位 基本单位：选择几个独立的物理量，根据方便
原则规定单位； 导出单位：由有关基本单位组合而成。 单位制度的不同，在于所规定的基本单位及单位
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1.1.1 重要概念
二. 气体密度 一般来说气体是可压缩的，称为可压缩流体。但是，在压力和
温度变化率很小的情况下，也可将气体当作不可压缩流体来处理。 当气体的压力不太高，温度又不太低时，可近似按理想气体状
态方程来计算密度。由
p -------- 气体的绝对压强，kPa或kN/m2； M -------- 气体的摩尔质量，kg/kmol； T -------- 气体的绝对温度，K； R -------- 气体常数，8.314 kJ/(kmol K)。
我国法定单位制为国整理际PPT课单件 位制（即SI制） 7
0.2 单位制与单位换算
三、单位换算
物理量的单位换算
换算因数：同一物理量，若单位不同其数值就不 同，二者包括单位在内的比值称为换算因数（见 附录二中）
经验公式的单位换算
经验公式是根据实验数据整理而成的，式中各符
号只代表物理量的数字部分，其单位必须采用指
计算
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1.1.2 流体的静压强
一. 静压强
流体垂直作用于单位面积上的力，称为压强， 或称为静压强。其表达式为
式中
N；
p -------- 流体的静压强，Pa； FV------- 垂直作用于流体表面上的力，
化工单元操作 在生产中的应用
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绪论
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0.1 化工生产与单元操作
1. 化工生产过程
原料预处理
化学反应
物理过程 单元操作
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
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0.1 化工（制药）生产与单元操作
2 . 单元操作（Unit Operation）
单元操作按其遵循的基本规律分类：
大小不同。
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0.2 单位制与单位换算
二、常用单位制
国际单位制 SI制
基本单位：7个，化工中常用有5个，即长度 （米），质量（千克），时间（秒），温度 （K），物质的量（摩尔）
物理单位制 CGS制
基本单位：长度（厘米cm），质量（克g）， 时间（秒s）
基本单位：长度（米），重量或力（千克力 工程单位制 kgf），时间（秒）
（1）遵循流体动力学基本规律的单元操作：包括流体输送、 沉降、过滤、固体流态化等；
（2）遵循热量传递基本规律的单元操作：包括加热、冷却、 冷凝、蒸发等；
（3）遵循质量传递基本规律的单元操作：包括蒸馏、吸收、
萃取、结晶、干燥、膜分离等；
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0.1 化工（制药）生产与单元操作
3 单元操作的研究内容与方向：
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0.5 化工原理课程所回答的问题
（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进 行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经 济而有效地满足工艺要求
（2）如何进行过程的计算和设备的设计。在缺乏数据的 情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。
（3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。在操 作发生故障时如何寻找故障的缘由。
定单位。
衡算与能量衡算
一、物料衡算
物料衡算的步骤
1、画出流程示意图，标出物料流向与流量、组成等； 2、用虚线划出衡算范围； 3、定出衡算基准；
4、列出衡算式并求解。
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0.3 物料衡算与能量衡算
二、能量衡算
机械能、热量、电能、磁能、化学能、原子能 等统称能量，化工生产中常以热量为主，下面以
式中 ρ --------流体的密度，kg/m3；
m --------流体的质量，kg；
V --------流体的体积，m3。在研究流体流动
时，若压力与温度变化不大时，则可认为液体的密度
为常数。密度为常数的流体称为不可压缩流体。
严格说来，真实流体都是可压缩流体,不可压缩流 体只是在研究流体流动时，对于密度变化较小的真实 流体的一种简化。本章中如不加说明均指不可压缩流 体。