《化工原理》 绪论 一、化工过程与单元操作 1、化工过程:化工生产中的大量化学反应过程和物理加工过程 2、单元操作:化工生产是由数个基本操作过程组成的,这些基本 操作过程称单元过程 3、单元操作的分类:(1)、流体流动过程;(2)、传热过程(3)、 传质过程。 二、化工原理的性质和任务 1、性质:化工及相关专业基础技术课程。 2、任务(内容):单元操作、流体流动、传热传质的基本原理;设 备构造、计算、选型。 三、物理量的单位和量钢 1、国际单位与法定单位:国际计量协会制定SI;我国84年颁布。 2、量纲:基本量纲;导出量纲。 基本量纲:在SI制中规定了7种基本物理量的量纲(长度L 质量M、时间T、电流I、热力学温度⊙、物质的量 N、发光强度J)。 导出量纲:对基本量纲通过代数运算导出。 一般表达式:dmO=MTr°5Nn 例如,密度p的量纲写为:dmp=ML3 注意:量纲为1的物理量
1 《化 工 原 理》 绪论 一、 化工过程与单元操作 1、化工过程：化工生产中的大量化学反应过程和物理加工过程。 2、单元操作：化工生产是由数个基本操作过程组成的，这些基本 操作过程称单元过程。 3、单元操作的分类：（1）、流体流动过程；（2）、传热过程（3）、 传质过程。 二、化工原理的性质和任务 1、性质：化工及相关专业基础技术课程。 2、任务（内容）：单元操作、流体流动、传热传质的基本原理；设 备构造、 计算、选型。 三、物理量的单位和量钢 1、国际单位与法定单位：国际计量协会制定 SI；我国 84 年颁布。 2、量纲：基本量纲；导出量纲。 基本量纲：在 SI 制中规定了 7 种基本物理量的量纲（长度 L、 质量 M、时间 T、电流 I、热力学温度Θ、物质的量 N、发光强度 J）。 导出量纲：对基本量纲通过代数运算导出。 一般表达式： dim Q = L M T I N J 例如，密度ρ的量纲写为：dimρ=ML-3 注意：量纲为 1 的物理量
例如:液体的相对密度 dimd=ML3ML3=M°L0=1 3、量纲一致性方程(量纲和谐原理) 表达某一客观现象的物理量方程式,只要理论上合理,则方程两 边各项量纲必相等。 单位一致性原则与单位换算 四、混合物浓度的表示方法 1、物质的量浓度和量分数(摩尔量) 量浓度:C产n/ V Kmol/m3NL3 量分数:x=n/n 2、物质的质量浓度和质量分数 质量浓度:p产m/V kg/m3 M/L3 质量分数:w=m/m 3、摩尔比和质量比(两种组分) 摩尔比:X=nA/nB 质量比:X=mA/mB 4、气体混合物组分的表示方法 摩尔分数:y=n/n 压力分数:P 体积分数:g n 摩尔分数=压力分数=体积分数 五、单元操作中常用的基本概念
2 例如：液体的相对密度 dimd = ML-3 /ML-3 = M0L0 = 1 3、量纲一致性方程（量纲和谐原理） 表达某一客观现象的物理量方程式，只要理论上合理，则方程两 边各项量纲必相等。 4、单位一致性原则与单位换算 四、混合物浓度的表示方法 1、物质的量浓度和量分数（摩尔量） 量浓度：Ci=ni/V Kmol/m3 N/L3 量分数：xi=ni/n 1 2、物质的质量浓度和质量分数 质量浓度：ρi=mi/V kg/m3 M/L3 质量分数：wi=mi/m 3、摩尔比和质量比（两种组分） 摩尔比：X=nA/nB 质量比：X’=mA/mB 4、气体混合物组分的表示方法 摩尔分数：yi=ni/n 压力分数： n n p pi = i 体积分数： n n V Vi i i = = 摩尔分数=压力分数=体积分数 五、单元操作中常用的基本概念
1、物料衡算 2、能量衡算 3、物系的平衡关系 4、传递速率 5、经济核算 第一章、流体流动 第一节、概述 流体及其相关概念 1、流体:气体+液体 2、流体流动:无数流体质点{微团}组成的连续介质在空间的位移。 拉格朗日法:描述每个质点在流场中随时间的变化规律。 欧拉法:用“流速场”这个概念来描述流体的运动 3、可压缩流体与不可压缩流体P1 流体的体积不随压力和温度变。 流体的体积随压力和温度变 流体基本特性: 流动性:流体抗拉、抗压能力极小的宏观表现 二、流体的主要力学性质 惯性:质量表示惯性大小 (1)、密度:单位体积流体的质量 Kgm3液体 m PM Kg/m3气体
3 1、物料衡算 2、能量衡算 3、物系的平衡关系 4、传递速率 5、经济核算 第一章、流体流动 第一节、概述 一、 流体及其相关概念 1、 流体：气体+液体 2、 流体流动：无数流体质点{微团}组成的连续介质在空间的位移。 拉格朗日法：描述每个质点在流场中随时间的变化规律。 欧拉法：用“流速场”这个概念来描述流体的运动 3、 可压缩流体与不可压缩流体 P11 流体的体积不随压力和温度变。 流体的体积随压力和温度变。 4、 流体基本特性： 流动性：流体抗拉、抗压能力极小的宏观表现。 二、流体的主要力学性质 1、惯性：质量表示惯性大小 （1）、密度：单位体积流体的质量。 V m = Kg/m3 液体 RT PM V m = = Kg/m3 气体
理想气体:分子本身没有体积、分子间没有任何作用力。(低压气 体) 气体标准状态:P13 理想气体标准状态密度、(1-4) 已知ρ0求任意P、T下的该气体密度:(1-5) 混合气体的密度:(1-6) 混合液体的密度:(1—7) (2)比容:单位质量流体体积。 V=1/p 2、重力特性 (1)、容重:单位体积流体的重力 G/V (2)、与p的关系:y=p*g 3、粘滞性(粘性) 3 2+d 图1-13平板间流体速度变化图 (1)、粘性:流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦 力以反抗相对运动的性质。 (2)、牛顿内摩擦定律(粘性定律)(p25)
4 理想气体：分子本身没有体积、分子间没有任何作用力。（低压气 体） 气体标准状态：P13 理想气体标准状态密度、（1—4） 已知ρ0求任意 P、T 下的该气体密度：（1—5） 混合气体的密度：（1—6） 混合液体的密度：（1—7） （2）比容：单位质量流体体积。 V=1/ρ 2、重力特性 （1）、容重：单位体积流体的重力。 γ=G/V N/m3 （2）、与ρ的关系：γ=ρ*g 3、粘滞性（粘性） （1）、粘性：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦 力以反抗相对运动的性质。 （2）、牛顿内摩擦定律（粘性定律）(p25)
(3)、粘性系数μ(动力粘性系数): 当速度梯度为一时,表示单位面积上的内摩擦力。 L]= N/m2N·s d /s dy 运动粘性系数:y=μ/p m2/s (4)、牛顿内摩擦定律的应用(例题:化工原理p25) 温度对液体粘度的影响很大,当温度升高 时,液体的粘度减小,而气体的粘度增大。压 力对液体粘度的影响很小,可忽略不计,而气 体的粘度,除非在极高或极低的压力下,可以 认为与压力无关 例111如附图(a)所示,气缸内壁的直 例1-1附图 径D=12cm,活塞的直径d=11.96m,活塞的 厚度l=14m,润滑油的粘度=0.tPa·s,活 塞往复运动的速度为1m/s,试问作用在活塞上的粘滞力为多少 解因粘性作用,粘附在气缸内壁的滑润油层速度为零,粘附在活塞外表面的润滑油层 与活塞速度相同,即u=1m/s。因此,汽缸壁与活塞间隙润滑油的速度由零增至1m/s,油层 间相对运动产生剪应力,故用x=d计算。该剪应力乘以活塞面积,就是作用于活塞上的粘 滞力F。 我们将间隙n放大,并给出速度分布,如附图(b)所示。由于活塞与气缸间隙n很小。速 度分布图可以认为是直线分布。故 dy =5×1031/s 2(12-1.96)
5 dy du = （3）、粘性系数μ（动力粘性系数）： 当速度梯度为一时，表示单位面积上的内摩擦力。 N*S/m2 Pa*S 运动粘性系数：γ=μ/ρ m 2 /s （4）、牛顿内摩擦定律的应用（例题：化工原理 p25）