天津大学_化工导论_课件_第一章_化工的地位与发展史.
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天津大学版 化工原理 第一章1流体静力学
当管水平放置时：
pA pB (0 )Rg 1
•B
h2
R 2
(b) 倒置 U 型管压差计（Up-side down manometer）
a—b为等压面,则Pa=Pb
0
•P1=Pa+ρg ( h+R) •P2=Pb+ρ0gR+ρgh
a
b
R
得 p1 p2 R 0 g
若 >>0 p1 p2 Rg
m （1-1)
V
当ΔV→0时，Δm/ΔV 的极限值称为流体
内部的某点密度。
1. 液体的密度
(1)纯液体的密度:可由实验测定或用手册查找。
(2)混合液体的密度:以1kg混合液为基准，即
1
m
a1
1
a2
2
an
n
（1-2）
2. 气体的密度
(1)纯气体的密度:当压强不太高、温度不 太低时，可按理想气体来换算：
p1
p2
B
C R
A
例题
• 例1-4 用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面 的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数R 为12mm。为了提高测量精度，改为双液体U管压差 计，指示液A为含40％乙醇的水溶液，密度为920 kg/m3，指示液C为煤油，密度为850 kg/m3。问读数 可以放大多少倍？此时读数为多少？
（3）向下作用的重力， gAdz
由于流体处于静止，其
垂直方向所受到的各力代数
和应等于零，简化可得：
dp
gdz
在图中的两个垂直位置2 和
1 之间对上式作定积分
p p g(z z )
p1 p2
dp
z1- gdz
高校精品课件、讲义——化工基础 第一章绪论
几种单位制比较
单位制 长 度 m 质量 时 间 s 速度 力 功 功率
SI
kg
m•s-1
kg•m•s-2
kg•m2•s-2
kg•m2•s-3
MKS
m
kg
s
m•s-1
kg•m•s-2
kg•m2•s-2
kg•m2•s-3
CGS
cm
g
s
cm•s-1
g•cm•s-2
g•cm2•s-2
g•cm2•s-3
at
在化工生产中的作用： 1）根据能量的形式及转化方式确定输出 输入的方法和措施； 2）根据需输入或输出能量的数值，确定 设备的尺寸； 3）根据能量的关系，确定能量综合利用 的途径。
3、平衡关系 变化的极限是过程的平衡状态，预告过程 能够达到的极限。
意义：决定着过程能否进行，也是设备设计、 工艺条件选择及工艺改进的依据。
化学工艺学
单元操作
化学工程学
生产 研究
共同 规律
主导 规律
2、性质和任务
以化工生产过程为研究对象，研究生 产过程的基本规律和工程技术，为有 效实现工业化提供可靠的基本规律和 技术。
3、研究内容 硫铁矿——矿石处理——焙烧——气相除尘——转化炉——产品 乙苯——苯乙烯——精馏提纯——聚苯乙烯
动量传递 质量传递 热量传递 化学反应动力学 俗称“三传一 反”
化学工程基础
第一章 绪论
内容
• • • • • 化学与化工生产 化学工程的形成与发展 化学工程与化工数据 化学工程和工艺中的一些基本规律 学习目的和学习方法
一、化学与化工生产 化学研究包括：基础研究和应用研究
基础研究：未知物、性质结构、化学变化
大学化学课件第一章
化学的研究对象
研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。
化学的内容
包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等分支学科，以及化学工程、化学工艺等应用领域。
化学发展简史及趋势
化学发展简史
从炼金术到近代化学的演变，以及元 素周期表的发现等关键事件。
化学ห้องสมุดไป่ตู้展趋势
向着更加微观、精确和绿色的方向发展， 如纳米化学、生物化学、绿色化学等。
数据处理及结果表达
数据处理
包括数据整理、异常值剔除、平均值计算、标准偏差计算等步骤。
结果表达
将处理后的数据以表格、图形等形式呈现出来，便于分析和比较。
结果分析
通过对数据的比较和分析，得出实验结论或推论，为后续研究提供 参考。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
影响因素
电极电势、电解质浓度、温度等 均可影响氧化还原反应和电化学 过程。
PART 05
物质结构基础与化学键理 论
原子结构和元素周期律
原子结构模型
包括卢瑟福模型、玻尔模 型以及量子力学模型等， 描述原子内部结构和电子 排布。
元素周期律
元素性质随原子序数递增 呈现周期性变化，包括原 子半径、电离能、电子亲 和能等。
大学化学课程的任务和要求
大学化学课程的任务
培养学生掌握化学基础知识、基本技能和科学思维方法，为后续专业课程学习 和未来职业发展打下基础。
大学化学课程的要求
要求学生掌握化学基本概念、原理和实验技能，具备分析和解决化学问题的能 力，以及良好的科学素养和实验习惯。
PART 02
物质的聚集状态与分散系 统
研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。
化学的内容
包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等分支学科，以及化学工程、化学工艺等应用领域。
化学发展简史及趋势
化学发展简史
从炼金术到近代化学的演变，以及元 素周期表的发现等关键事件。
化学ห้องสมุดไป่ตู้展趋势
向着更加微观、精确和绿色的方向发展， 如纳米化学、生物化学、绿色化学等。
数据处理及结果表达
数据处理
包括数据整理、异常值剔除、平均值计算、标准偏差计算等步骤。
结果表达
将处理后的数据以表格、图形等形式呈现出来，便于分析和比较。
结果分析
通过对数据的比较和分析，得出实验结论或推论，为后续研究提供 参考。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
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REPORTING
影响因素
电极电势、电解质浓度、温度等 均可影响氧化还原反应和电化学 过程。
PART 05
物质结构基础与化学键理 论
原子结构和元素周期律
原子结构模型
包括卢瑟福模型、玻尔模 型以及量子力学模型等， 描述原子内部结构和电子 排布。
元素周期律
元素性质随原子序数递增 呈现周期性变化，包括原 子半径、电离能、电子亲 和能等。
大学化学课程的任务和要求
大学化学课程的任务
培养学生掌握化学基础知识、基本技能和科学思维方法，为后续专业课程学习 和未来职业发展打下基础。
大学化学课程的要求
要求学生掌握化学基本概念、原理和实验技能，具备分析和解决化学问题的能 力，以及良好的科学素养和实验习惯。
PART 02
物质的聚集状态与分散系 统
天津大学化工设计(化工过程设计)全套教案-part1
工艺专业部与工艺系统专业部之间，在设计工作过程中有许多需要交流的条件、 文件（“条件表”），有发出条件的主导专业，有接收“条件表”的接收专业。
我
化学工程与工艺
国 化
化工机械
工 设
自动化及仪表
计 院
总图
的 专
概预算（工程经济）
业 种
建筑、结构、暖通、给排水、强弱电
类
热工、环境工程（环保）、工业炉
三、计算机辅助化工过程设计
化学工业绝不是所谓的“夕阳工业”、“夕阳产业”，它现在仍然 正在平稳高速的发展，将来必将持续快速发展。
1990年～1999年，美国、欧盟化学工业的发展速度是其全部工业平 均增长速度的2.69倍。
美国化学工业的规模一直雄居世界化学工业总量的30％左右，是美 国为数不多在国际贸易体系内具有贸易顺差的制造业之一。
英文中没有如此名词！
化工工艺设计（核心）
化工厂设计
化工过程设计（核心）
公用工程设计、外管设计，…等
非工艺部分设计
化工厂房建筑、结构设计 总图设计，….等
化工过程பைடு நூலகம்计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。
2、化工过程设计的目标及内容
美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工 过程设计的主要目标：
确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算 的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一 个综合的设计方案。
化工过程设计的内容：
其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计， 对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。
3、化工过程设计的深化改革 化工过程设计发展方向
工艺专业部：侧重出PID图、PFD图 工艺系统专业部：侧重出UID图、UFD图
化工热力学的教学课件
热力学中因做功的方式不同，有各种形式的功
机械功、电功、化学功、表面功、磁功体系所
得的功（环境对体系做功）为正值，体系所失
的功（对环境做功）为负值。功不是体系的性
质，不是状态函数，而是和过程所经的途径有
关。在国际单位制中功的单位也用J表示。
第一章 绪 论
——名词、定义、基本概念
5 能、功和热
（3)热：从经验知道，一个热的物体和一个冷的
1593年：伽利略制造出第一只温度计
1784年：有了比热的概念
18世纪末：证明了热不是一种物质
1824年：卡诺提出了理想热机的设想
1738年：伯努利提出了第一个能量守恒实例
提出了热力学第一定律
1824年：焦耳测定了热功当量
第一章 绪 论
——化工热力学的发展简史
1850年：克劳休斯证明了热机效率，提出了热力学第
物体相接触，冷的变热了，而热的变冷了。说
明在它们之间有某种东西在相互传递着，人们
称这种东西为热。当热加到某体系以后，其贮
存的不是热，而是增加了该体系的内能。有人
形象化地把热比作雨，而把内能比作池中的水，
当体系吸热而变为其内能时，犹如雨下到池中
变成水一样体系吸热取正值，放热取负值。
第一章 绪 论
——名词、定义、基本概念
G等）表示。上述三个问题的解决离不开
热力学数据与物性数据
第一章 绪 论
——化工热力学的主要研究内容
提供热力学数据与物性数据：
但是，热力学的有效应用（如过程模
拟与放大），往往由于缺乏热力学基础
数据而发生困难。根据统计，现有十万
种以上的无机化合物和近四百万种有机
化合而热力学性质已研究得十分透彻的
机械功、电功、化学功、表面功、磁功体系所
得的功（环境对体系做功）为正值，体系所失
的功（对环境做功）为负值。功不是体系的性
质，不是状态函数，而是和过程所经的途径有
关。在国际单位制中功的单位也用J表示。
第一章 绪 论
——名词、定义、基本概念
5 能、功和热
（3)热：从经验知道，一个热的物体和一个冷的
1593年：伽利略制造出第一只温度计
1784年：有了比热的概念
18世纪末：证明了热不是一种物质
1824年：卡诺提出了理想热机的设想
1738年：伯努利提出了第一个能量守恒实例
提出了热力学第一定律
1824年：焦耳测定了热功当量
第一章 绪 论
——化工热力学的发展简史
1850年：克劳休斯证明了热机效率，提出了热力学第
物体相接触，冷的变热了，而热的变冷了。说
明在它们之间有某种东西在相互传递着，人们
称这种东西为热。当热加到某体系以后，其贮
存的不是热，而是增加了该体系的内能。有人
形象化地把热比作雨，而把内能比作池中的水，
当体系吸热而变为其内能时，犹如雨下到池中
变成水一样体系吸热取正值，放热取负值。
第一章 绪 论
——名词、定义、基本概念
G等）表示。上述三个问题的解决离不开
热力学数据与物性数据
第一章 绪 论
——化工热力学的主要研究内容
提供热力学数据与物性数据：
但是，热力学的有效应用（如过程模
拟与放大），往往由于缺乏热力学基础
数据而发生困难。根据统计，现有十万
种以上的无机化合物和近四百万种有机
化合而热力学性质已研究得十分透彻的
1 天津大学化工数学第一章 化工数学概论
化工数学包括： 1. 化工实验数学 数据处理与误差分析 实验设计
量纲分析与相似理论
2.化工建模与数学分析 化工问题建模 模型求解与分析 3.化工过程模拟与优化 流程模拟方法 过程的综合
最优化方法
一、课程的意义
为什么学习 化工数学？？
从实际应用角度
—解决实际问题
1化学工程——
研究工业规模的物质转化规律及技术手段
数学 建模
建立数学模型的全过程 （包括表述、求解、解释、检验等）
你需要－－数学模型
数学模型就在我们身边
数模思想无处不在 运用好需要心领神会
化工过程的数学问题
例1：数学问题 ： 已知H2O在不同温度下物性数据如下：温度℃来自密度Kg/m3
焓
kJ/kg
比热容
kJ/kg. ℃
10 20 30 40
999.7 998.2 995.7 992.2
( x y ) 30 750 ( x y ) 50 750
求解
x =20 y =5
答：船速每小时20千米/小时.
航行问题建立数学模型的基本步骤
• 作出简化假设（船速、水速为常数）；
• 用符号表示有关量（x, y表示船速和水速）； • 用物理定律（匀速运动的距离等于速度乘以 时间）列出数学式子（二元一次方程）；
研究对象
质量传递 动量传递 化学反应过程 能量传递
解决的问题
装置放大 流程设计
Transport phenomena in micro- chemical engineering
Conventional catalytic processes are often limited by heat and mass transfer resistances. In microreactors, the governing heat and mass transfer processes on the microscale are totally different. By removing or limiting the resistances to heat and mass transfer, microreactors can take full advantage of more active catalyst formulations.
天津大学现代化工与高新技术考试题目及答案
现代化工与高新技术学生复习题第一章化工的地位与发展史1.解释中文“化工”的含义，它包括哪些内容？在现代汉语中，化学工业、化学工程和化学工艺的总称或其单一部分都可称为化工。
“化工”的范围不断扩充，例如环境化工、化工自动化、化工过程模拟、化工技术经济、化工安全等。
另外化工在汉语中常常是多义的，化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺，也可以指其综合。
2.化学工业按原料、产品吨位、和化学特性各如何分类？（1）按原料分：石油化学工业、煤化学工业、生物化学工业、农林化学工业等。
（2）按产品吨位分：大吨位产品、精细化学品.前者指产量大对国民经济影响大的一些产品，如氨、乙烯、甲醇，后者指产量小、品种多，但价值高的产品，如药品、染料等。
（3）按化学特性分：无机化学工业和有机化学工业(4) 我国统计的方法:合成氨及肥料工业、硫酸工业、制碱工业、无机物工业（包括无机盐及单质），基本有机原料工业、染料及中间体工业、产业用炸药工业、化学农药工业、医药药品工业、合成树脂与塑料工业、合成纤维工业、合成橡胶工业、橡胶制品工业、涂料及颜料工业、信息记录材料工业（包括感光材料、磁记录材料）、化学试剂工业、军用化学品工业，以及化学矿开采业和化工机械制造业等。
3.简述化工的特点是什么？（1）品种多。
化学工业涉及品种远远超过万种。
（2）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性。
（3）化学工业是耗能大户: 节能也常是企业竞争获胜的保证。
(4）化工生产过程条件变化大: 温度\压力变化大; 经常要处理强腐蚀性化合物; 对设备的设计增加难度,需要掌握更多的规律性。
（5）知识密集、技术密集和资金密集。
多学科的合作，技术复杂更新快，投资多。
发达国家化学公司的科研和开发（R&D）人员会占公司人员的一半以上。
（6）实验与计算并重。
微观的定量关系已深入到原子、分子，分子设计概念被提出；宏观定量关系就用得更多。
（7）使用外语多。
进行科学研究或开展技术革新，查阅国内外文献是必不可少。
现代化工与高新技术课件 第10章--1-化工导论
1. 防止废物的生成比在其生成后再处理更好。 2. 设计的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之
中。 3. 设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均
应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。 4. 化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。 5. 应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用
➢
说明认识一种化学物质对生态的危害性要有一个漫长的过程。
不可降解的塑料的白色污染
10.1.3 科技发展的基本思考—可持续性发展
3. 人类生存安全
可持续性发展--即倡导社会与经 济协调发展的道路
2. 人类生存质量 1. 人类生存
➢ 可持续性发展要依赖科技进步； ➢ 但并非一切科技都支持可持续
性发展。 ➢ 只有满足人类生存、生存质量
17年代学术奖小企业奖变更合成路线变更溶剂反应条将奖设计更安化学奖1996将废生物质转化为动物饲料化学品和燃料替代聚丙烯酸的可降解性热聚天冬氨酸的生产和使用由二乙醇胺催化脱氢取代氢氰酸路线合成氨基二乙酸钠100co用作聚苯乙烯发泡剂的开发和使一种对环境安全的船舶生产1997可使co用作溶剂的表面活性剂的设计和应用一种革命性的脱出光阻性有机物的清洁技术环境友好的布洛芬生产新工艺方法不产生显影定影废液的干法感光成像系一种全新的低毒性能快速降解的杀菌102历届美国总统绿色化学挑战奖获奖及提名项目1023世界各国重视绿色化学与化工181998原子经济性概念的发展微生物作为环境友好催化剂的应新千年技术
吸收了当代化学、物理、生物、材料、信 息等科学的最新理论和技术，是具有明确 的社会需求和科学目标的新兴交叉学科。
是未来化学工业发展的方向和基础, 越来 越受到各国政府、企业和学术界的关注。
中。 3. 设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均
应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。 4. 化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。 5. 应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用
➢
说明认识一种化学物质对生态的危害性要有一个漫长的过程。
不可降解的塑料的白色污染
10.1.3 科技发展的基本思考—可持续性发展
3. 人类生存安全
可持续性发展--即倡导社会与经 济协调发展的道路
2. 人类生存质量 1. 人类生存
➢ 可持续性发展要依赖科技进步； ➢ 但并非一切科技都支持可持续
性发展。 ➢ 只有满足人类生存、生存质量
17年代学术奖小企业奖变更合成路线变更溶剂反应条将奖设计更安化学奖1996将废生物质转化为动物饲料化学品和燃料替代聚丙烯酸的可降解性热聚天冬氨酸的生产和使用由二乙醇胺催化脱氢取代氢氰酸路线合成氨基二乙酸钠100co用作聚苯乙烯发泡剂的开发和使一种对环境安全的船舶生产1997可使co用作溶剂的表面活性剂的设计和应用一种革命性的脱出光阻性有机物的清洁技术环境友好的布洛芬生产新工艺方法不产生显影定影废液的干法感光成像系一种全新的低毒性能快速降解的杀菌102历届美国总统绿色化学挑战奖获奖及提名项目1023世界各国重视绿色化学与化工181998原子经济性概念的发展微生物作为环境友好催化剂的应新千年技术
吸收了当代化学、物理、生物、材料、信 息等科学的最新理论和技术，是具有明确 的社会需求和科学目标的新兴交叉学科。
是未来化学工业发展的方向和基础, 越来 越受到各国政府、企业和学术界的关注。