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绪论
一、化工让生活更美好
你所了解的化工是什么样子？
······
其实，化工是酱紫的！！
······
我们生活在化学品包围着的世界中，没有化工的生活是痛苦的。化工的危害甚至危险是可以消除的。
我是化工人，我骄傲，我牛逼！！
绪论
二、化工生产过程
化学工业（chemical industry）泛指以工业规模对原料进行加工处理，使其发生物理和化学变化，成为生产资料或生活资料的加工业。其显著特征是化学变化。
化工生产过程是指化工产品的加工制造过程。
化工产品成千上万，但其生产过程都是由若干个“物理操作” 和若干个“化学操作”组成的。
二、化工生产过程
基本原料
物理过程/物理变化
化学过程/化学变化
石油
煤
天然气
盐
石灰石
矿石
粮食
木材
水
空气
…
汽油
润滑油
合成纤维
塑料
烧碱
纯碱
水泥
玻璃
钢铁铝
纸浆
化肥
···
化工产品
二、化工生产过程——基本模式
原料
原料预处理
产品
核心化学反应
产品分离纯化
粉碎、配料
调温、调压
控制组成等
原料在一定条件下反应
回收未反应原料，废物无害化处理
创造反应需要的条件
生成新物质
产品副产品
得到指定纯度的产品和副产品
流体输送
过滤、粉碎
除尘、筛分
传热、蒸发
冷凝、冷冻
吸收、蒸馏
干燥、萃取
结晶、吸附
固体流态化
·····
三、化工单元操作
定义：
化工生产中普遍采用的，发生同样的物理变化、遵循共同的规律、使用相似的设备、具有相同作用的基本物理性操作。
特点：
1.都是物理操作。
2.为多个化工产品生产过程所共有（不是所有哟）。
3.同一单元操作，其原理相同，设备通用。
学好化工单元操作这门课程，走遍任何化工厂都不怕！
化工生产过程就是若干个单元操作与若干个单元反应的组合。
（举例说明）
三、化工单元操作——常见单元操作简介
名称 目的 设备
流体输送 输送物料 　 管道和泵
传热 加热或冷却 换热器
搅拌 液液或液固体系的混合 搅拌器
颗粒流态化 强化气（液）固两相间的接触 流化床
气力输送 固体微粒的管道输送 管道
过滤 分离液固混合物 压滤机、过滤机
沉降 分离液固或气固混合物（重力、离心） 沉降机
蒸发 分离溶剂与溶质 蒸发器
蒸馏 　 分离液相混合物 塔器
吸收、吸附 分离气相混合物 塔器
萃取 从液体混合物中分离有用组分（湿法冶金） 萃取器
干燥 固体去湿 干燥器、冻干设备
结晶 从液体混合物中得到纯的固体产品 结晶罐
四、单位的正确使用
1. 物理量的正确表达
物理量由数字和单位组成。比如物体的长度是3m，温度27K
物理量运算时，就该数字与单位一并纳入运算。
如：
80m+18m=(80+18)m=98m;
15m×8m=(15×8)(m×m)=120m2
2.单位的换算
由于种种原因，同一物理量往往有多种形式，比如
压强（压力）的单位有atm，Pa，mmHg等。
计算与交流需要把单位进行换算
四、单位的正确使用
如何进行单位的换算？
同一物理量，用不同单位表示时“量” 本身并不变化，只是“数值”要变化比如， 1m与100cm表示的长度是相同的。
换算方法：原物理量（数值+单位）乘以两单位间的换算因数。
换算因数：彼此相等而各有不同单位的两个物理量之比。
如：
四、单位的正确使用
例题
1atm=1.033kgf/cm2 = ？Pa
解：查附录1（P）知：1kgf=9.81N, 1cm2=10-4m2
经验公式：借助实验或半实验、半理论的方法处理得到的公式。它只反映各有关物理量之间的数字关系，每个符号只代表物理量的数字部分，而这些数字又与特定单位对应。
使用要求：经验公式中各物理量必须采用指定单位。
换算技巧：使用经验公式需单位换算时，先把每一个物理量换算成指定单位代入公式运算，得出结果后再次换算成需要的单位。
四、单位的正确使用
3.经验公式的单位使用
水蒸汽在空气中扩散系数可以用经验公式计算，即：
式中：D－扩散系数，ft2/h；P－压强，atm；T－兰氏温度，oR。
试计算101.3MPa、20 oC时水蒸汽在空气中的扩散系数 D，m2/s
四、单位的正确使用
例题：经验公式的单位使用
【解题分析】经验公式必须使用指定单位，不能直接将1atm、20 oC代入公式计算。
第一步：将压强由MPa换算成1atm、温度由oC换算成oR
第二步：代入公式计算D，此时单位为ft2/h
第三步：把计算出的D由单位ft2/h换算成m2/s
（具体计算略）
理论公式/物理量方程：依据物理学规律所建立的方程。它反映各有关物理量之间的实质关系（数字+单位）。
使用要求：同一单位制中的单位。比如国际单位制（SI制）
换算技巧：使用理论公式需单位换算时，先把每一个物理量换算成同一单位制中的单位，再代入公式运算。
四、单位的正确使用
4.理论公式的单位使用
国际单位制(SI单位制)
SI制组成：
7个基本量：长度m；时间s；质量kg；电磁强度A(安培)；发光强度cd(烛光)；物质的量mol(摩尔)；热力学温度K。
2个辅助量：平面角rad(弧度)；立体角sr(球面度)。
SI制特点：
1.通用性。
2.一贯性。任何一个SI导出单位，在由基本单位导出时，都不需引入比例系数。
我国推行法定计量单位
以国际单位制为基础
选定若干非国际单位制
四、关于本课程的说明
研究对象：化工生产过程。
课程性质：技术性、工程性、应用性都很强的专业核心课程。
主要任务：掌握典型化工单元操作的基本原理，并能够运用这些原理解释和确定操作条件变化对操作过程的影响，能够进行单元操作过程的物料衡算和热量衡算，能依据过程的不同要求，进行单元操作设备的调节和控制，初步学会强化单元操作过程的途径，以提高过程和设备的能力、效率。
四、关于本课程的说明
学习方法：理论联系实际；线上线下结合
成绩评定：过程考核与结果考核结合；理论测试与实践操作结合；
绝对评价与相对评价结合；自主评价与他人评价结合。
学习要求：
1.准时出勤不缺课
2.认真参与不混课
3.学思结合敢提问
4.知行合一用为主
第一章 流体流动——流体及其性质
一、流体
可以流动的物体，分为气体和流体
化工原料、产品、中间体等多是流体
经常需要把流体从一处输送到另一处
流体输送关系到成本与效益
流体流动乃生活常见现象
二、流体输送方式
输送机械输送
高位槽输送
二、流体输送方式
压缩空气输送
真空抽料
二、流体输送方式
气力输送
真空抽料
三、流体的物理性质
气体：
1.无固定形状，没有固定体积。
2.可压缩（＜20%视为不可压缩）。
3.流动性。
液体：
1.无固定形状，有固定体积。
2.难以压缩。
3.流动性。
问题：气体与液体的区别是什么？
流体的流动对传热、传质以及反应过程有着重要的影响。
过程进行的好坏，动力的消耗及设备的投资都与流体的流动状况密切相关。
㈠ 流体的密度、相对密度和比容（比体积）
1. 流体的密度ρ
单位体积流体所具有的质量。 Kg/m3
影响密度的因素：温度、压力
不可压缩流体：流体种类和温度变化不受压力影响。
可压缩流体（气体）：受温度、压力影响大。
密度的获取方法：常用的查表 、查图 ，见附录
用比重计测得、换算
㈠ 流体的密度、相对密度和比容（比体积）
2. 气体的密度计算
理想气体
其中 R—8.314kJ/kmol·K ; M—kg/kmol
P—kN/m2 (kPa) ； T—K
㈠ 流体的密度、相对密度和比容（比体积）
2. 气体的密度计算
对于理想气体，若知道其状态1（p1，T1）下的密度ρ1，如何计算其在状态2（p2，T2）下的密度ρ2呢？
3. 混合物的密度计算
② 液体混合物:若混合前后体积不变
w—质量分率
以1m3混合物为基准
以1kg混合物为基准
已知纯物质的密度及混合物的组成，则
① 气体混合物：若混合前后压力与温
度变化不大时，
x — 摩尔分数
在压力不太高，温度不太低时，也可用下式计算
4. 相对密度
相对密度是一种流体的密度相对于另一种标准流体的密度的大小,是一个无量纲的量。对液体来说,常选277K 的纯水作为标准液体 (此时水的密度为1000kg/m3), 用S或d表示，又称比重。
例如：ρ油=800kg/m3 则d油(S油)=800/1000=0.8
d水银=13.6 则ρ水银=1000×13.6=13600kg/m3
5. 比容（比体积）
单位质量物质所具有的体积，以υ表示，也称质量体积、比容
2. 特性
① 垂直作用于器壁
② 在同一流体的相同水平面上各方向的压强相同
p
p
p
p
p
p
㈡ 流体的压力
1. 定义
流体垂直作用在单位面积上的力称为流体的压力强度，简称压强或压力。
在流体内部由于流体本身的重力而产生的垂直作用在单位面积上的力
㈡ 流体的压力
3.压力的单位及换算
法定单位：Pa，1Pa=1N/m2。
常用单位：如：物理大气压（atm）、工程大气压（at）、米水柱（mH2O）、毫米汞柱（mmHg）、巴（bar）等
换算关系：
1atm=1.013×105Pa=760mmHg=1.033at=10.33mH2O
1at=1kgf/cm2=9.81×104Pa=10mH2O=735.6mmHg
㈡ 流体的压力
4.压力的测量与表示
常用测量方法：
用压力表或真空表测量
比较直观、易读。
㈡ 流体的压力
4.压力的测量与表示方法
表示：绝对压力、表压力和真空度。
换算关系：表压强=绝对压强-大气压强
真空度=大气压强-绝对压强
PA,绝
PA（表）
P大气压
PB（真）
PB,绝
绝对零压线
大气压线
三者关系
㈢ 流体的黏度
1.黏性
u
u=0
y
x
y方向上的流体速度分布
不一定是线性分布的
为什么有分层流动的现象
？
流体内部质点相对运动时，能够产生阻碍这种运动的内摩擦力或粘滞力 的特性
dy
u+du
u
粘性
㈢ 流体的黏度
2.黏度 衡量流体黏性大小的物理量称为动力黏度或绝对黏度,简称黏度,用μ 表示，在SI制中的单位是Pa·s
c.g.s制中：dyn×s/cm2——泊（P）
厘泊（cP）
1Pa·s=10P=1000cP
获取方法：实验测定；查有关手册或资料、用经验公式计算
大多数气体的粘度远小于液体粘度
影响因素：体系、温度、浓度（压力的影响可忽略（气体））
㈢ 流体的黏度
2.黏度——混合物黏度的计算
气体混合物黏度计算 液体混合物黏度计算
已知摩尔分数、摩尔质量和纯组分的黏度
㈢ 流体的黏度
2.黏度——测定方法
它与绝对黏度μ、密度ρ的关系
有的仪器测定出来的计数为运动黏度，用 表示
单位是 m 2/s。
THE END
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