绪论(环境工程本科).ppt

化工原理绪论二、化工过程与单元操作一个化工过程所包含的步骤可分为两大类——化学变化和单元操作，简称为“三传一反”：
化学反应：进行化学反应为主，在反应器中进行；是化工过程的核心，其投资约占化工过程总投资的10~20%；
单元操作：不进行化学反应，是物理变化过程。如：原料和反应物的前、后处理工序，仅发生压力、温度、组成、相态等物理变化过程，是生产过程必不可少的操作。它可归纳为动量传递、质量传递和热量传递。例1：味精的生产过程本课程的主要研究内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性，归纳成的“若干单元操作”。各种单元操作都是依据一定的物理或物理化学原理，在某些特定的设备中进行的特定的过程。
单元操作：是物理变化过程，如：原料和反应物的前、后处理工序，仅发生压力、温度、组成、相态等物理变化过程，是生产过程必不可少的操作，不进行化学反应。例2：聚氯乙烯塑料的生产过程单元操作的特点与分类
（1）特点
①都是不进行化学反应的过程，是物理性操作，即只改变物料的状态或物理性质，不改变其化学性质。
②都是化工生产过程中共有的操作，但不同的化工过程所包含的单元数目、名称与排列顺序各异。
③某个单元操作用于不同的化工过程，其基本原理并无不同，进行操作的设备往往也是通用的。但是反应过程却不一样，不同的反应，反应机理不同，设备也不同。单元操作的研究内容：各种单元操作的基本原理与单元操作过程计算、典型单元操作设备的合理结构及其工艺尺寸的设计与计算、设备操作性能的分析以及组织工程性实验以取得必要的设计数据，找出强化过程、改进设备的途径。传递过程(三)单元操作与工程观点(四)单元操作计算的基本内容三、单位及单位换算（3）SI制（国际单位制）
基本单位：一般先选几个独立的物理量，以使用方便为原则规定出它们的单位。长度m，质量kg，时间s，温度K，
物质量单位mol，电流A，光强度cd（坎德拉）
1℃=（273.15+1）K
导出单位：根据物理本身的物理意义，由有关基本单位组合构成的。如比热容（cp）kJ/(mol·K)或kJ/(kg·K)
温度差1K=1℃2、单位换算
（1）理论公式根据物理规律推导的（3）物理量的单位换算
质量m=1kg的物体在地面附近的重量为1kgf（工程制）三、单元操作的物料衡算与热量衡算3.衡算步骤：（1）针对提出的实际问题，首先弄清楚衡算目的、已和量和末知量。
（2）根据问题的类型和性质，确定需要补充哪些数据，并设法从各渠道去得到这些数据。
（3）选定适宜的衡算系统；用流程示意图表示衡算对象，即将问题的文字描述转化为图形描述。
（4）选定物料衡算基准；是物料衡算的出发点，其目的是为了保证物料衡算计算的一致性。间歇操作：常取一批原料或单位质量（或物质的量）原料为基准；对于连续操作，通常取单位时间内处理的物料量为基准。在有些情况下，也可选用100或1个单位量作基准。原则是使计算尽量简化。
（5）列物料衡算式求解。分为按进、出衡算系统的各物流的总物料量列出总衡算式；按各物流中的各组分量分别列出组分衡算式。例0-1两股物流A和B混合得到产品C。每股物流均由两个组分（代号1、2）组成。物流A的质量流量为GA=6160kg/h,其中组分1的质量百分数WA1=80%;物流B中组分1的质量百分数WB1=20%;要求混合后产品C中组分1的质量百分数WB1=40%。试求：需要加入物流B的量GB，kg/h；产品量GC，kg/h；
解（1）按题意，画出混合过程示意图，标出各物流的箭头、已知量与末知量，用闭合虚线框出衡算系统（见图1)
（2）过程为连续定常，故取1h为衡算基准。
（3）列出衡算式：总物料衡算GA+GB=GC，代入已知数据得6160+GB=GC（A）
组分1的衡算式GAWA1+GBWB1=GCWC1，代入已知数据得
6160×0.80+GB×0.20=GC×0.40（B）
联解式（A）、（B）得
GB=12320kg/h，Gc=18480kg/h作业：
在连续干燥器中，用热空气将含水10%的湿固体物料干燥到含水1%（均为质量分数）。进口热空气中含水汽量为0.01kg水汽/kg干空气，若要求出口废气中的水汽量不超过0.12kg水汽/kg干空气，求空气的单耗，kg空气/kg湿物料。(二)热量衡算3.物流焓的基准态：
包括物流的基准压强p0、基准温度t0和基准相状态φ0：
(1)基准压强：通常取p0＝100kPa，一般在压强不高的情况下，常可忽略，
(2)基准温度：可取0℃。
(3)基准相态：选择可视具体情况而定。物料衡算与热量衡算共同的解题步骤：
①画出流程示意图，用箭头表示物料或热量的传递方向；
②确定衡算范围；
③确定衡算基准，对稳定的连续过程，一般以单位时间为衡算基准，对间歇过程一般以一批操作作为衡算基准；
注：对于热量衡算，