南京工业大学化工原理参考讲义1PPT课件
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化工原理PPT精品课程课件全册课件汇总
d 内 罐 内 浓 度 改变量
整理并积分：
d
1
2
4 1.5
0.001 0.06
D H
2
0.001
0.06
dv v
4 1.5
4 10
2
0.001 dv 83.73(ln v )| 0.06 v
0.06 83.73 ln 342.8 s 0.001
第2章 流体输送机械 第3章 非均相物系的分离和固体流态化 第4章 传热
精品课程
目录
第5章 蒸馏 第6章 吸收 第7章 蒸馏和吸收塔设备 第8章 液－液萃取 第9章 干燥
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
返回
4 19:35:23
8 19:35:23
洗衣粉的工艺流程
燃硫
转化塔
气
净气放空
磺化器
静电除雾器
碱洗塔
（化学吸收）
（反应） （分离） 液体磺酸
NaOH
其它液、 固计量
反应器 配料缸
布袋除尘
喷雾干燥 塔 （干燥）
大 气
旋转混 合器 包装 返回
9 19:35:23
单元操作的研究内容与方向：
单元操作的基本原理；
单元操作典型设备的结构； 研究内容
19 19:35:23
KNO3组分物衡： 0.5S = 0.375R + 0.96P 两式联立解得： R=766.6 kg/h
例2：非稳态时的物料衡算
（P6例 0-4） 用1.5m3/s送 风量将罐内有机气体由6%
1.5m3/s v=v% H=10m 1.5m3/s v=0%
化工原理ppt课件
B
•
•••••
• •
H
u hor izont al
qV BH
设在水平方向上，颗粒与气体流同速。
工程处理方法：寻找颗粒得以分离的条件，从时间上考虑。
((停沉rseemt留降tlain时时ingin间间dgu：：rdau颗trioa粒nti)o随n同)t 气流uh在t 降尘h室为中颗的粒时距间离段底平 r面的u距horL离izontal
A
B
D
B D 4
ui
qV A B
ui 的大小影响到器内进口旋涡、锥形底口灰 卷起情况、气流经过设备的总压降均有关。
27
两种常用旋风分离器的各部位尺寸比例
28
根据实验气体旋转圈数N一般去3－5. 例1：已知含尘气体中尘粒速度为2300kg／m3.气体温度为500℃, µ=0.036cp流量为1000m3/h.采用某种形式的旋风分离器,D=400mm, B=D/4,A=D/2,H=2D,d=D/2.试估算临界直dpc(即dmin)
16
2
理 论 上 ：i
dp d pc
两边同时取自然对数：
lni
2 ln d p d pc
d p d pc 注意：dmin或者d pc指能够100%被沉降分离的最小颗粒粒径。
17
5.3.2 离心沉降(centrifugal settling) 和 离心沉降设备
在离心力的作用下，使流体中的颗粒产生沉降运动（离心力 方向上的运动），称为离心沉降。
分离器。以旋风分离器为例，分析离心分离设备的工作原理、 生产指标与设备尺寸、操作条件的关系。
处理物料为含尘气体，连续稳定的操作状况。
21
（1）旋风分离器的构造及工作状态
化工原理PPT.
（3）机械损失
泵轴与轴承、密封圈等机械部件之间的摩擦 机械 容积 损失 损失
小型水泵：一般为5070% 大型泵：可达90%以上
N
水力 损失
Ne
离心泵的特性曲线
离心泵在出厂前，在规定条件下由实验测
得的H、N、η与Q之间的相互关系曲线称为离
心泵的特性曲线。通常，离心泵的特性曲线由 制造厂附于泵的样本或说明书中，是指导正确 选择和操作离心泵的主要依据。
四．离心泵的主要性能参数和特性曲线
叶轮转速
当转速变化不大时（小于20%），利用出口速度三角形 相似的近似假定，可推知：
Q n Qn H n 2 H n
比例定律
若不变，则
N
n
3
N n
思考：若泵在原转速n下的特性曲线方程为H A BQ2
例：用清水测定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所 示。当调节出口阀使管路流量为25m3/h时，泵出口处压力 表读数为0.28MPa（表压），泵入口处真空表读数为 0.025MPa，测得泵的轴功率为3.35kW，电机转速为2900转 /分，真空表与压力表测压截面的垂直距离为0.5m。试确 定与泵的特性曲线相关的其它性能参数。
8
8 20
4
4 10
0 0
20 40 60 80 100 120 1400
0
Q/ m3/h
• 离心泵的压头H一般是随流量Q的增大而下
用20C清水 测定
降，这是离心泵的一个重要特性。
离心泵的特性曲线
由图可见： ①一般离心泵扬程H随流量Q的增大而下降（Q很小时可能 例外）。当Q=0时，由图可知H也只能达到一定数值，这是离 心泵的一个重要特性； ②轴功率N随流量增大而增加，当Q=0时，N最小。这要求 离心泵在启动时，应关闭泵的出口阀门，以减小启动功率， 保护电动机免因超载而受损； ③ Q曲线有极值点（最大值），在此点下操作效率最 高,能量损失最小。与此点对应的流量称为额定流量。泵的铭 牌上即标注额定值，泵在管路上操作时，应在此点附近操作 ，一般不应低于最高效率的92%。
南京大学化工原理课件
第四节 物料的平衡含水量与干燥速率
三、速率控制
（一）表面汽化控制 某些物料，如纸、皮革等，其内部的水分能迅速地 达到物料的表面，因此水分去除为物料表面上水 分的汽化速率所限制。 （二）内部扩散控制 某些物料如木材、陶土等，其内部扩散速率较表面 汽化速率小，当表面干燥后，内部水分不能及时 扩散到表面，这种情况，必须设法增加内部的扩 散速率，或降低表面的汽化速率。
第二节 湿空气的性质及湿度图
I = Ig+ IvH= cg t + (cvt + r0) H=(cg +cv H) t + r0 H （13-5a）
r0 —— 水在0 ℃时的汽化潜热，
SI制r0 =2492 kJ/kg，
工程制r0 =595 kcal/kgf。 I = （1.01+1.88H）t + 2492 H I = （0.24+0.45H）t + 595 H
第四节 物料的平衡含水量与干燥速率
二、固体物料的干燥机理
（2）毛细管理论
▲ 主要论点： 多孔性物料具有复杂的网状结构的孔道，水分在多孔性物 料中的移动主要依靠毛细管力。 多孔性物料的干燥过程较好地符合这一理论。
R C B R C B
D
E O X
E O
多孔性陶制平板的干燥速率曲线
X
非多孔性粘土板的干燥速率曲线
对一定状态的空气，它们之间的关系是：
对不饱和空气： t＞ tas= tw＞ td； 对饱和空气： t= tas= tw= td；
二、湿空气的湿度图及其应用
（1）等湿度线 （2）等焓线 （3）等温线 （4）等相对温度线 100%饱和空气线 （5）水蒸汽分压线
• （二）焓湿图的使用法
《化工原理精品课程》PPT课件
煤气
孔板流量计 水封
泵 水池
水
煤气洗涤塔
填料塔
煤气
流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
两类问题： 流体静力学问题 流体动力学问题
研究流体在流动和静止时的规律。
2 . 连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有
间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备
设液面上方的压强为P0
p p0 gh
——静力学基本方程
讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性 流体； （2）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：
P f P0 , h
（3）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部
的压强P仅与垂直距离h有关，即： P h
在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上 各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。
二、静力学基本方程的应用 普通的
1. 压力及压力差的测量
起放大作用
（1）U形压差计
设指示液的密度为 a ，
复式压差计p1p2来自被测流体的密度为b 。 m
A与A′面 为等压面，即 p A p A'
而 pA p1 b g(m R)
R
A
A’
pA' p2 b gm a gR
所以
p1 b g(m R) p2 b gm a gR
整理得
p1 p2 (a b )gR
若被测流体是气体，b a ，则有 p1 p2 Rg a
讨论：
（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形
管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测
化工原理课件
相对挥发度 v A vB
pA pB
xA xB
yA xA yB xB
显然对理想溶液，有：
p
0 A
p
0 B
y x 1( 1)x
6
液体混合物的蒸气压
1、对于二组分混合液，由于B组分的存在，使得A组 分在汽相中的蒸气分压比其在纯态下的饱和蒸气压 要小。
pA pA0xA ------拉 乌 尔 （ R a o u lt） 定 律
简 单 蒸 馏 平 衡 蒸 馏
精 馏
25
3、平衡级和精馏原理
1）平衡级定义 又称接触级
使不平衡的气液两相（气相 温度高、液相温度低）经过足够 长时间充分接触，离开时，气液 两相达到了平衡，这个过程称为 平衡级。
饱和液相
x0 t0 L
y V t
y y0
t
B
t-y
T0
t-x
B
接触级
A
t0 x
x x0
29
§6.4 二元连续精馏塔的计算
计算项目： 塔顶（或塔底）产量和浓度 塔内物流量 回流量 塔板数或填料层高度 进料位置 塔径
L
F, xF
L
D, xD
V
V
W, xW
30
6.4.1 全塔物料衡算
F DW FxF DxD WxW
F－原料流量，kmol/h
F, xF
D－塔顶产品（馏出液）流量，kmol/h
理想物系
p
A
pB
p
0 A
x
A
p
0 B
x
B
拉乌尔定律
理 想 物 系 的 t - x （ y ） 相 平 衡 关 系 ：
对 理 想 物 系 ， 汽 相 满 足 ： P p A p B p0 AxpB 0(1x)
化工原理多媒体教学课件
1 . 化学工程学科中的基本概念
化工单元操作的分类 根据单元操作的理论基础进行的分类
1）以动量传递(momentum transfer)理论为基础： 流体流动、流体输送机械、沉降、过滤、搅拌、固体流态化 等
2）以热量传递(heat transfer)理论为基础： 加热、冷却、蒸发 等 3）以质量传递(mass transfer)理论为基础： 吸收、精馏、萃取、干燥 等
产过程与设备计算的工程技术学科。
化学工程：研究以化学工业为代表的过程工业中有关化学过程 和物理过程的一般原理和共性规律，解决过程和装置的开发、 设计、操作及优化的理论和方法问题。
化工单元操作：(unit operation of Chemical Engineering)：
一物理性的化工基本操作过程。 任何一种化工过程(chemicals production process)均是由若干化工单 元操作及化学反应过程有机组合而成。
流体中发生的这三种传递现象(transport phenomena)都是由于
流体质点的运动和分子扩散运动所产生的结果。
流体流动： 研究流体流动的规律，完成流体输送的任务。
流体输送机械：研究流体输送机械的性能特点，进行正确的选用及安装。
沉降：利用密度差，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒、液滴或气泡。
过滤：根据尺寸不同的截留，从气体或液体中分离悬浮的固体颗粒。
随着新产品、新工艺的开发或为实现绿色化工生产，对物理过程提出了
一些特殊要求，又不断地发展出新的单元操作或化工技术，如膜分离、参数 泵分离、电磁分离、超临界技术等。同时，以节约能耗，提高效率或洁净无 污染生产的集成化工艺（如反应精馏、反应膜分离、萃取精馏、多塔精馏系 统的优化热集成等）将是未来的发展趋势。
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ve 0
d 2(v ve )
dv KA2
d 2v
恒压 KA20d2v 0vdv
KA2F v2
(1)
v12 v2
KA2
F
KA2 F
4
(2) v22 K( A2)2F 1 v2 KA2F 4
v1 2v20m3
v2 0.5v5m3
(3) vw 2 0.2
v 10
w8F1.6h
第四章 传热与换热器
解： 1
2 p2
1
2
d 5 1 3 2 4 5 m m u
10/3600
(0.045)2
1.747m/
s
4
1 cp1 10 3N s/m 2
R ed u g0 .0 4 1 5 1 1 0 .7 3 4 7 1 7 .8 6 1 5 1 0 4
0.3164
(78615)0.25
解：只开离心泵时 He=72.5-0.00188V2
当V=53.8 L/s时， He=72.5-0.00188V2 =72.5-0.00188×53.82=67.06m
管路特性曲线 He′=51+KV2=51+K×53.82 He= He′=51+K×53.82=67.06m K=0.00555m/(L/s)
4. 颗粒的沉降速度的定义是什么？P116 5. 什么是临界粒径？旋风分离器性能好坏的标志是什
么？（被旋风分离器完全去除的最小颗粒的粒径。 临界粒径）
3.2 基本公式
1. 过滤速率计算式
dv KA2
d 2(V Ve )
dq K
K 2(Pm )1s
d 2(q qe )
r
2. 恒压过滤方程
Байду номын сангаас
q22qqe K v22vve KA2
3.3 计算举例
某板框压滤机过滤面积为0.2m2,在恒压过 滤溶液中的悬浮液颗粒，1h后得滤液10m3, 过滤介质阻力不计。求：
（1）其他条件不变，过滤4h可得多少滤液V1？ （2）其他条件不变，过滤面积减半，可得多
少滤液V2？ （3）恒压过滤1h后，再用2m3水洗涤， ？
w
解 dv KA2
第三章 过滤 沉降 流态化
3.1 基本概念 1.颗粒的比表面积a，床层的孔隙率为ε，则 床层 的比表面积是多少？（1-ε） a 2.固定床结构的一维简化模型有哪些特点？ P99
3. 流体流过滤饼即为流过一固体颗粒的固定床，因液 体通过滤饼的流速较低，属层流，过滤速率就是流 体通过固定床的空速，是采用欧拉公式还是柯士尼 公式？P100，P102（欧拉公式u<2，柯士尼公式 u<400)
1.2 基本公式
1. U形压差计 pm 1pm 2(i)gR
2.机械能守恒方程 p 1gz1u2 12p 2gz2u2 22 hf
3.计算举例
密度是1000kg/m3、粘度是1cp的水以10m3/h 的流量在Φ51×3mm的水平管内流过，在管路 上某处流体静压强1.5kgf/cm（表压），若管路 的局部阻力略去不计，间距该处100m下游处流 体静压强为多少Pa？ （Re=3×103～1×105时，λ=0.3164 / Re0.25）
4.量纲分析（因次分析）可以减少变量，减少 实验工作量，在试验条件下获得的。由无量纲数群 （无因次数群）表示的关联式可推广应用于其他设备 和其它流体，条件是什么？ P30（设备与 实验设备几何相似，流体物性各自维持 常数） 5.局部阻力产生的原因和实质是什么？ P34-35（实质是边界层分离）
6.分析V形管压差计受力平衡的重要依据是什么？ P30（流体静力学基本方程式+等压面）
4.1 基本概念
1. 传热的三种基本方式？ 2. P137（对流，传导，辐射） 2. 对流传热的特点是什么？P137 3. 钢、不锈钢、水、空气在同温度下的导热系数
（热导率）的大小比较。它们随温度如何变化？ P139（金属 >非金属>液体>气体） P140（纯金属t升λ降，非金属t升λ升，液体t升λ降 （水和甘油除外），气体t升λ升）
第二章 流体输送机械
2.1 基本概念
1. 离心泵中，叶轮和泵壳分别起什么作用？ 2. （叶轮：原动机的机械能→液体→静压能和动能； 3. 泵壳：汇集由叶轮抛出的液体，部分动能→静压
能） 2. 离心泵叶轮有哪几种类型？（闭式，半闭式，敞式） 3. 离心泵出厂时三条性能曲线是在什么条件下测定的？ （20摄氏度的清水在一定转速下测得的） 4. 离心泵扬程的定义是什么？P68
pg1 Z12u1g2 pK gZK2uK g2 Hf12,Hf2K HgZKZ1pg1 pK g2uK g2 Hf12Hf2K
3. 1-2截面： HgmaxHs,允2ug22 Hf12
2.3 计算举例
以离心泵、往复泵各一台并联输水，而泵合成 的性能曲线方程为：
He=72.5-0.00188(V-22)2,V指总流量。阀全开时 管路特性曲线方程为：He′=51+KV2,式中 He,He′的单位为m H2O,V的单位为L/s。现停开 往复泵，仅离心泵操作，阀全开时流量为53.8 L/s。试求管路特性曲线方程中的K值。
5. 离心泵产生气蚀现象的原因是什么？如何避免气 蚀现象产生？
P76（低于最大安装高度）
6. 对一台特定的泵，由20℃ 清水测出的Δh允与V的 曲线关系，是否可以通用于其它不同温度下的任 何一种流体？
P77（可以）
2.2 基本公式
1.管路特性曲线
He'H0KV2
泵特性曲线
HeABV2
2. 离心泵的安装高度 1～K截面
第一章 流体流动
1.1 基本概念
1.什么叫流体？流体不同于固体的特征是什么？
2. 流体是由大量分子组成，而每个分子行为千差万别， 且分子间是不连续的。因此，提出连续介质模型的意 义是什么？
3.流体具有粘性的原因是什么？流体粘度是衡量粘性 大小的物理量，流体静止时是否具有粘度？ P15（液体：分子间引力；气体：分子热运动） P16（粘度是流体只有运动时才体现的一种流体性质）
0.0189
p 1gz1u2 12p 2gz2u2 22 hf
p2p 1 hf p 1dlu222
1.59.81104 0.018910001.7472
1000
0.045 2
14701564.092
83.058J/kg
p 2 8 . 3 0 5 8 1 0 （ 4 p a ） 0 . 8 4 6 7 K g f/ c m 2 ( 表 )