《化工原理（上）》PPT课件 赵彬侠 西北大学

 
课件内容： 
绪论 
了解化工过程及单元操作基本概念，掌握本课程的性质、特点及研究方法，掌握物料衡算、热量衡算以及物理量单位的知识。 
1、化工生产过程 
2、化工单元操作 
3、课程得两条主线 
4、课程的任务与性质 
5、学习本课程需具备的基础知识 
流体流动 
熟练掌握和运用流体静力学基本方程式；掌握流体在管内的流动和质量和能量的守衡；了解流体的流动现象；理解和掌握流体在管内流动的阻力；掌握和利用管路计算；掌握流量测量的方法。 
1、流体主要物性（粘度、密度）与压强定义、单位与换算； 
2、流体静力学平衡方程及其应用；连续性方程及其应用； 
3、柏努利方程及其应用；稳定流动与不稳定流动； 
4、层流和湍流的基本特征与判别；雷诺准数计算；流体管内流速分布；湍流特性与边界层概念； 
5、当量直径概念与计算；圆管与非圆管内流动阻力计算；局部阻力计算； 
6、简单管路与复杂管路设计型问题和操作型问题的定量计算；管路操作型问题的定性分析；管路设计型及操作型问题的计算； 
7、变截面、变压头流量计基本结构、特点、测量原理及使用方法。 
流体输送机械 
了解流体输送机械在化工生产中作用；掌握离心泵的结构、工作原理、主要性能参数、特性曲线及其应用、泵的安装、操作注意事项；掌握离心泵的流量调节、串并联特征；了解其它类型的液体输送设备，如往复泵、旋转泵、计量泵等；了解气体输送设备的工作原理、特点及主要性能参数。 
1、流体输送机械的分类 
2、离心泵基本原理、构造；离心泵基本方程式；离心泵主要特性参数、特性曲线、安装高度、工作点与流量调节；离心泵选用、安装与操作；流体输送设计型和操作型问题的定量计算；流体输送操作型问题的定性分析； 
3、往复泵、旋涡泵、旋转泵等其他类型泵的结构原理、特点与应用； 
4、离心式风机、旋转式鼓风机、往复式压缩机、真空泵等气体输送机械的基本结构、工作原理及应用。 
流体通过颗粒层的流动 
熟悉过滤操作的基本概念、过滤基本方程式及恒压恒速过滤方程式；掌握过滤常数的测定方法；掌握过滤设备的结构、特点及生产能力的计算。 
1、颗粒床层特性； 
2、固定床的压降； 
3、过滤基本理论及基本参数；过滤基本方程及其应用；板框过滤机、叶滤机与转鼓真空过滤机基本结构、工作原理及计算；过滤操作型问题的定性分析；间歇过滤机的最佳生产周期的定量计算；连续过滤机最佳转速的确定。 
颗粒的沉降与流态化 
理解重力沉降和离心沉降的基本原理；掌握沉降速度的计算，除尘室的计算；了解影响旋风分离器性能的主要因素及其选型；理解流化床压降与速度关系、流化类型与不正常现象、流化床的操作范围。 
1、颗粒的沉降运动，流体对固体颗粒的绕流；静止流体中颗粒的自由沉降；重力沉降与离心沉降基本公式； 
2、降尘室、沉降槽、旋风分离器的结构、工作原理及降尘室生产能力，旋风分离临界直径的计算；颗粒分级概念；粒级效率的概念； 
3、流化现象；流化床的主要特性；流化床的操作范围。 
传热 
掌握傅立叶定律以及其在一维稳态热传导中的应用；理解对流传热的基本概念，牛顿冷却定律；对流传热系数的影响因素及因次分析法；理解辐射传热；熟练掌握和运用传热计算；掌握和理解换热器。 
1、传热过程； 
2、傅立叶定律；平壁和圆筒壁定常热传导的计算；传热推动力与热阻的概念； 
3、对流给热方程及对流给热系数；传热速率方程；热量衡算方程；总传热系数；平均温差；传热效率与传热单元数； 
4、强制对流、自然对流、冷凝和沸腾给热系数的计算； 
5、热辐射基本概念；波尔兹曼定律；克希霍夫定律；固体间热辐射； 
6、传热的设计型和操作型问题定量计算；传热操作型问题定性分析；壁温的计算； 
7、列管换热器的结构、特点、工艺计算与选型；换热器优化设计概念；强化传热过程的途径；其他各种类型传热器的结构与特点。 
气体吸收 
掌握吸收单元操作分离气体混合物的依据、目的；吸收操作过程的分类和流程;掌握气液相平衡；掌握传质机理和传质速率；熟练掌握和运用吸收计算；了解吸收系数；了解脱吸和其他条件下的吸收。 
1、吸收过程基本原理及流程； 
2、吸收的气液相平衡关系及其应用； 
3、扩散基本原理与概念；费克定律；等摩尔反向扩散和单向扩散；扩散系数的估算；湍流中对流传质和双膜理论；温度、压力对气液相扩散系数的影响。 
4、传质系数；总传质系数；总传质速率方程；传质阻力概念与计算；各种形式传质速率方程、传质系数与传质推动力的对应关系；各种传质系数间关系； 
5、吸收与解吸的物料衡算；操作线方程；传质推动力及其图示方法；吸收剂最小用量、适宜用量的确定；传质单元的概念；传质单元数的计算（吸收因数法和对数平均推动力法）；数值积分法求解传质单元数；吸收塔和解吸塔的设计型（求填料层高度）与操作型问题的定量计算；吸收塔和解吸塔操作型问题定性分析；吸收塔优化设计概念；吸收剂、解吸剂的选择； 
6、非等温吸收、多组分吸收、化学吸收简介。 
液液精馏 
掌握蒸馏单元操作分离液体混合物的依据、蒸馏过程的分类和流程；掌握两元物系的汽液平衡；理解精馏原理和精馏流程；熟练掌握和运用两元物系连续精馏的计算；了解间歇精馏、恒沸精馏和萃取精馏。 
1、蒸馏操作的目的、原理及实施方法；蒸馏操作的费用及操作压强的选择； 
2、双组分溶液的汽液相平衡；相律的应用；理想溶液的汽液相平衡及泡、露点计算；相对挥发度，平衡蒸馏与简单蒸馏的数学描述及过程计算； 
3、精馏原理；回流及其对精馏过程的影响；过程数学描述；恒摩尔流的简化假设，理论板和板效率，加料板上的过程分析；控制体物料衡算和操作线方程。 
4、精馏设计型计算的命题；理论板数的逐板计算法；用图解法分析精馏过程的方法；全回流和最少理论板数；最小回流比，加料热状态和回流的选择；双组分精馏的其它类型； 
5、精馏操作型计算的命题及计算方法；分离能力和物料衡算对精馏操作的制约和调节；灵敏板的概念； 
6、间歇精馏过程的特点及应用场合；过程的数学描述，过程的计算方法，恒沸精馏与萃取精馏的基本概念。 
气液传质设备 
理解塔板上气液流动情况、不正常操作状况；板效率及其影响因素；掌握板式塔的设计要点和负荷性能图；理解填料塔流体力学性能及设计要点。 
1、板式塔主要类型与结构特点；板式塔气液相接触状况；板式塔水力学性能；塔板结构尺寸的常规设计；塔板结构尺寸的新设计方法（负荷性能图法）；负荷性能图的绘制； 
2、填料塔结构及水力学性能；填料类型与特性，填料塔附件；填料塔的计算。 
热质同时传递 
掌握气液直接接触时的传热传质方向判别；理解湿球温度和绝热饱和温度的特征和关系；掌握热质同时传递时过程数学描述的方法。 
1、传热、传质过程的相互影响及传递方向的递转；过程的传递方向；过程的极限（湿球温度与绝热饱和温度）； 
2、凉水过程的数学描述及逐段计算法。 
固体干燥 
理解和掌握湿空气的性质；湿空气的湿度图 (H-I 图)；理解和掌握干燥过程的热、质交换；掌握干燥计算；了解干燥器。 
1、湿空气的性质与计算；空气湿度图及其应用；湿空气性质的计算； 
2、干燥过程物料衡算和热量衡算；干燥过程的工艺计算；湿物料中水分存在形态与分类；恒定干燥条件下干燥速率与干燥时间的计算；数值积分法求降速阶段干燥时间； 
3、空气干燥器工作原理；各类干燥器的主要结构、工作原理与特点；提高干燥器热效率的措施；干燥器优化设计概念。