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(共32张PPT)
《化工单元操作》
0 绪论
0.1化工过程与单元操作
0.2计量单位与单位换算
0.3物质的聚集状态
0.4理想气体与理想溶液
0.1 化工过程与单元操作
0.1.1 化工过程
0.1.2 单元操作
了解身边的化工生产
化妆品：精油
从植物的花、叶、茎、根或果实中，通过水蒸气蒸馏法、挤压法、冷浸法或溶剂提取法提炼萃取的挥发性芳香物质。主要包含基础油，单方精油，复方精油。
一滴香
浸取：用溶剂浸渍固体混合物以分离可溶组分及残渣的单元操作，又称固液萃取。
汽油
石油炼制是一个复杂的过程，油田采出的原油经过初步脱水处理，再进行常压蒸馏，利用原油中烃类沸点的差别，采用精馏方法把原有分离成沸点范围为35-205摄氏度的汽油馏分，140-280摄氏度的煤油馏分，200-350摄氏度的柴油馏分。在经过催化裂化，加氢裂化，最后生产出高辛烷值的汽油。
福建卓越公司：地沟油提炼柴油。
美丽化工
美丽化工
美丽化工
美丽化工
美丽化工
美丽化工
美丽化工
什么是化工过程和单元操作呢？
粉碎、配料、提纯、加热、冷却、加压、减压等
0.1.1 化工过程
预处理
化学反应
后处理
原料
产品
物理变化
化学变化
物理变化
氧化、还原、中和、取代、聚合、分解、加成等
精馏、吸收、萃取、干燥、蒸发、结晶、离心分离等
化学工业：是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而成为生产资料或生活资料的加工业。
化工过程：化学工业中一个个具体的生产过程。
在不同化工产品生产过程中，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操作，称为单元操作。
0.1.2 单元操作
预处理
化学反应
后处理
原料
产品
物理变化
物理变化
核心
1.单元操作的特点
物理性操作，即只改变物料状态或物性，不改变化学性质;
都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序各异；
某单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行该操作的设备也往往是通用的。具体应用时也要结合各化工过程的特点来考虑，如理化性质，生产规模等。
2.单元操作研究的内容
（1）流体流动过程——遵循流体动力学基本规律。
流体内部由于动量、密度的空间分布不均而引起动量在流体中传递
包括流体输送、沉降、过滤、固体流态化等；
（2）传热过程——遵循热量传递基本规律。
由于温度在空间的非均匀分布而造成
包括加热、冷却、冷凝、蒸发等；
（3）传质过程——遵循质量传递基本规律。
浓度在混合物中分布的不均匀造成
包括蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥、膜分离等。
按其理论基础分为三类：传动、传热、传质
物料衡算（material balance）
衡算依据是质量守恒定律,输入量－输出量=累计量
能量衡算（energy balance）
衡算依据是能量守恒定律,涉及到的能量主要是机械能和热能
平衡关系（equilibrium relation）
平衡关系可判断过程能否进行，及进行的方向和限度。任何传递过程都有一个极限，当传递过程达到极限时，其过程进行的推动力为零，此时净的传递速率为零，即称为“平衡”
过程速率（rate of transfer process）
单位时间内所传递的能量（动量，热量）或物质量,是决定化工设备的重要因素。过程速率的增大可节约时间，提高设备的生产能力。
3.单元操作的基本概念
《化工单元操作》
0 绪论
0.1化工过程与单元操作
0.2计量单位与单位换算
0.3物质的聚集状态
0.4理想气体与理想溶液
0.2 计量单位与单位换算
0.2.1 计量单位
0.2.2 单位换算
国际上趋向于采用国际单位制（SI制）,SI制基本单位7个：
长度 L ： 米 ( m )
质量 M ：千克（公斤） (kg)
时间 T ：秒 ( s )
热力学温度 θ： 开[尔文] ( K )
物质的量 N : 摩[尔] (mol)
电流 I ： 安培 ( A )
发光强度 J : 坎[德拉] ( cd )
SI制主要优点：
①通用性：是一套完整的单位制，适合于各个领域；
②一贯性：每种物理量只有一个单位，如热功都用J（焦耳）表示
化工生产中，还使用一些非SI单位，如：温度有℃，时间 min、hr、d、Yr，压强单位除了Pa外，有atm、mmHg、m水柱、bar、ata等。
0.2.1 计量单位
单位有基本单位、辅助单位和导出单位之分（参考附录）
单位制：基本单位与由此导出的单位的集合。
常用：国际单位制（SI），工程单位制，物理单位制
基本物理量
长度
（L)
时间
（T)
质量
（M）
重力
（F)
绝对
单位制
Cgs制
cm
s
g
kgms制
m
s
kg
英制
ft
s
lb
工程
单位制
米制
m
s
kgf
英制
ft
s
lbf
0.2.2 单位换算
1atm=1.033at=1.033kgf/cm2=101.3KPa=760mmHg=10.33mH2O
△1K=△1℃说明开氏温度和摄氏度的分度是一样的,但二者在数值上不一样: K= ℃+273.15
1mmHg=133.3Pa
《化工单元操作》
0 绪论
0.1化工过程与单元操作
0.2计量单位与单位换算
0.3物质的聚集状态
0.4理想气体与理想溶液
0.3 物质的聚集状态
0.3.1 相
0.3.2 影响物质聚集状态的外部因素
0.3.1 相
指在没有外力作用下，物理、化学性质以及成分完全相同的均质物质的聚集态。
①物质的粒子数目；
②粒子的大小；
③粒子之间的距离；
影响物质体积的因素：
0.3.2 影响物质聚集状态的外部因素
1. 温度
2. 体积
T热力学温度（K），t摄氏温度（℃），F华氏温度（°F）
t=T-273；F=1.8t+32
1atm=1.033at=1.033kgf/cm2=101.3KPa=760mmHg=10.33mH2O
《化工单元操作》
0 绪论
0.1化工过程与单元操作
0.2计量单位与单位换算
0.3物质的聚集状态
0.4理想气体与理想溶液
0.4 理想气体与理想溶液
0.4.1 理想气体
0.4.2 理想溶液
0.4.1 理想气体
是一种分子本身不占有体积、分子间没有作用力，实际不存在的假想气体。
P——理想气体的压强，Pa
V——理想气体的体积，m3
N——气体物质的量，mol
T——理想气体的热力学温度，K
R——理想气体常数（8.314J/（mol·K））
理想气体状态方程：
0.4.2 理想溶液
体系中各组分混合成溶液时，没有热效应和体积变化的一类溶液。
理想溶液
的
混合过程
1.理想气体分子间无作用力；理想溶液的分子间存在作用力,但只强调分子间的作用力相似。
2.理想气体要求分子的体积为零；理想溶液不要求分子体积为零,但要求各种分子的大小,形状相似.
许多实际溶液体系性质很接近理想溶液:
同系物混合所组成的溶液,
同分异构体所组成的溶液等.
理想溶液模型和理想气体模型的区别:

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