化工熱力學(xué) 緒論

化工熱力學(xué)

ChemicalEngineeringThermodynamics黃一磊材料學(xué)院

1化學(xué)工程師的收入在今天的美國，最受企業(yè)歡迎的是哪個(gè)專業(yè)的畢業(yè)生？

2004年美國收入排行榜第一名：電腦工程師：5.3萬美元第二名：化學(xué)工程師：5.2萬美元第三名：電機(jī)工程（EE）：5.1萬美元第四名：機(jī)械工程：5.0萬美元第五名:電腦科學(xué)：4.9萬美元第六名:工業(yè)／制造工程：4.8萬美元……倒數(shù)第二名：小學(xué)教師課程畢業(yè)生：2.7萬美元最后一名：心理學(xué)專業(yè)畢業(yè)生：2.5萬美元2化學(xué)工程師

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首席執(zhí)政官CEO很多化學(xué)工程師進(jìn)入企業(yè)高端管理層曾擔(dān)任或現(xiàn)擔(dān)任CEO職務(wù)3M,DuPont,GeneralElectric,UnionCarbide,DowChemical,Exxon,BASF,GulfOil,Texaco,andB.P.Goodrich…國家領(lǐng)導(dǎo)人

？3早期化學(xué)工程的主要目標(biāo)就是使化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室做出來的化學(xué)反應(yīng)商品化！化學(xué)工程是以化學(xué)、物理、生物、數(shù)學(xué)的基本原理作為基礎(chǔ)，研究化學(xué)工業(yè)和相關(guān)工業(yè)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)組成的一門工程科學(xué)

10項(xiàng)頂尖成果（1983年，AIChE）1.合成橡膠:1983年，220億磅/年。二戰(zhàn)期間，及時(shí)解救了天然橡膠匱乏的困境2.抗生素：1918年流感奪走了全世界2000萬人的生命?；瘜W(xué)工程使青霉素的年產(chǎn)量高達(dá)百萬磅3.聚合物：塑料在很多應(yīng)用場合能取代木頭、金屬和玻璃化學(xué)工程能做什么？4化學(xué)工程能做什么？4.合成纖維

5.低溫空氣生成O2和N26.核同位素的分離7.原油的催化裂解：制備高辛烷值燃料的能力在英國戰(zhàn)役和二次世界大戰(zhàn)中是一決定性因素8.污染的控制9.肥料尤其是合成氨：新肥料改進(jìn)了農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力并幫助養(yǎng)活了全世界10.生物醫(yī)學(xué)工程5化工熱力學(xué)和其它化學(xué)工程分支學(xué)科間的關(guān)系第一級(jí)：物性常數(shù)和熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算第二級(jí)：平衡計(jì)算第三級(jí)：“三傳一反”第四級(jí)：設(shè)備設(shè)計(jì)第五級(jí)：流程配置第六級(jí)：過程發(fā)展吸收系統(tǒng)模擬反應(yīng)系統(tǒng)模擬精餾系統(tǒng)模擬化工模擬系統(tǒng)吸收塔計(jì)算反應(yīng)器計(jì)算精餾塔計(jì)算換熱器計(jì)算設(shè)備模擬化反應(yīng)速度計(jì)算傳質(zhì)計(jì)算流體力學(xué)計(jì)算傳熱計(jì)算三傳和反應(yīng)工程學(xué)相平衡計(jì)算反應(yīng)平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算物料平衡計(jì)算露點(diǎn)泡點(diǎn)計(jì)算化工熱力學(xué)全流程的最佳化設(shè)計(jì)和控制物性學(xué)和熱力學(xué)表面張力計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算密度計(jì)算焓的計(jì)算粘度計(jì)算6關(guān)于化工熱力學(xué)課程化工熱力學(xué)是化學(xué)工程專業(yè)最重要的課程之一。是國內(nèi)外化學(xué)工程專業(yè)本科生（化工熱力學(xué)I）和研究生（化工熱力學(xué)II）必修課程。是一門訓(xùn)練邏輯思維和演繹能力的課程。是一門培養(yǎng)節(jié)約能源、合理利用能源觀點(diǎn)的課程。學(xué)時(shí)24。7化工熱力學(xué)課程內(nèi)容第一章緒論（2學(xué)時(shí)）第二章純流體的熱力學(xué)性質(zhì)（4學(xué)時(shí)）第三章混合物的熱力學(xué)性質(zhì)（6學(xué)時(shí)）

第四章相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡（5學(xué)時(shí)）

第五章化工過程熱力學(xué)分析（2學(xué)時(shí)）

第六章能量轉(zhuǎn)換過程及其熱力學(xué)計(jì)算（5學(xué)時(shí)）8第一章

緒論9本章賤內(nèi)容一、編化工欲熱力威學(xué)的碰定義剪和用楚途二、窯化工腐熱力冠學(xué)研善究內(nèi)警容三、企化工列熱力崖學(xué)的聽特點(diǎn)四、模為何升學(xué)和梁如何鹿學(xué)好汗化工橫熱力劉學(xué)五、晉本課園程的織內(nèi)容10一、浴化紫工熱匙力學(xué)岡的定停義和血用途1、化工調(diào)熱力勉學(xué)的塌定義A、續(xù)熱力除學(xué)（壞Th宗er澇mo桿-d敵yn級(jí)am箏ic夠s多）B、搶化學(xué)慶熱力誘學(xué)（皇C綢he狐mi妙ca控l柳Th丑er妨mo升dy翅na得mi銹cs醬）C、億工程熱熱力持學(xué)（呈En批gi棵ne童er旨in趕g狐Th殃er怪mo唉dy覽na撐mi焰cs結(jié)）D、佛化工識(shí)熱力餅學(xué)（痰C弟he久mi季ca友l追En糟gi左ne鵝er勉in煮g劣Th想er弱mo增dy未na蠶mi皂cs檢）11一、抓化程工熱晶力學(xué)肌的定纖義和頌用途1、化工前熱力醒學(xué)的帖定義A、射熱力鋸學(xué)（緊Th分er要mo物-d侍yn未am喘ic晶s）——覺討父論熱殃與功雀轉(zhuǎn)化娛規(guī)律語的科乒學(xué)。遠(yuǎn)古腥“鉆籌木取先火”焰——甚機(jī)械漫能轉(zhuǎn)辮換為財(cái)內(nèi)能旅。12愧世紀(jì)緒“火哭藥燃巖燒加址速箭桶支的欄飛行哲”19由世紀(jì)健“蒸那汽機(jī)洞”—留—熱孟轉(zhuǎn)換稅為功局。12B、化學(xué)冬熱力煤學(xué)（泊C閥he錄mi偽ca窄l隙Th更er湊mo渠dy競na包mi檔cs熊）—應(yīng)用夾熱力善學(xué)來攜處理?xiàng)U熱化挽學(xué)、翻相平違衡和梢化學(xué)怨平衡鄙等化儉學(xué)領(lǐng)奴域中謎的問繡題，潮則形始成化討學(xué)熱鵝力學(xué)舟（是鉆物理哭化學(xué)苗的一悉部分抓）。例如效：如深何利班用熱悼力學(xué)窄的原韻理能淘計(jì)算燭出在帝何種固溫度摔和壓輸力條假件下荷，由購氮和饅氫能閑合成連氨？喂這在系化肥榴工業(yè)注上有流重要透影響侵。13C、工程塑熱力膛學(xué)（En沿gi章ne伶er將in知g省Th題er贊mo濫dy凱na鋸mi體cs蛛）——將熱徐力學(xué)府的基削本理禿論應(yīng)返用于飲工程犯技術(shù)促領(lǐng)域癢，則嗓為工允程熱榆力學(xué)胳。主要悄研究熱能夢與機(jī)克械能之間逐轉(zhuǎn)換棄規(guī)律遭以及倆在冬工總程中趴的應(yīng)略用。特點(diǎn)庫：制冷充、動(dòng)孫力介質(zhì)迷相對吃簡單約：水姐蒸氣枝、氨害、氟希里昂14D、化工唇熱力朵學(xué)（擠C反he吳mi肆ca叮l史En處gi摔ne云er沉in崗g臥Th換er岡mo住dy吧na電mi調(diào)cs俱）炒——集化覆學(xué)熱僅力學(xué)守和工召程熱刃力學(xué)開之大燈成的逗學(xué)科任務(wù)拋是從去熱力蝦學(xué)第宣一、首第二幼定律影出發(fā)截，研增究化工塊過程中各停種能鍬量的鏟相互房誠轉(zhuǎn)化跑和有醋效利野用，月研究疤各種耕物理駕和化啞學(xué)變登化過土程中劍達(dá)到平衡的理狐論極踢限、糞條件伸和狀對態(tài)。它是覆化學(xué)訪工程荒學(xué)的乏一個(gè)勒重要莊組成聯(lián)部分戒，是掘化工占過程蓮開發(fā)德、設(shè)歌計(jì)和駝生產(chǎn)饞的重咬要理迷論基礎(chǔ)。15經(jīng)典移熱力尊學(xué)無論嗽是工程盡熱力戲?qū)W還是化學(xué)荷熱力幣學(xué)還是化工侄熱力勉學(xué)，它們恰均是經(jīng)典左熱力進(jìn)學(xué)，遵循經(jīng)典盲熱力貿(mào)學(xué)的三腸大定跟律（熱力恥學(xué)第找一、仇第二繪、第毅三定惡律），不同鉤之處膽是由壇于熱把力學(xué)釋應(yīng)用仗的具體巷對象絮不同，決明定了善各種袍熱力瘦學(xué)解躁決問腎題的蘿方法魔有各蠻自的佛特點(diǎn)蛙。16一、摸化顆工熱蒙力學(xué)漁的定池義和會(huì)用途2、延化工蘋熱力臨學(xué)的世用途①對于言新工竟藝、案新方附法，殲用熱弦力學(xué)催事先結(jié)判斷內(nèi)它的聾可行出性。（可訪行性給分析大）石墨略——墊——乒>金刊剛石境？N2+呢H2——界——脹>葡NH3？H2O瓶——販——甘>蟻H2+O2？常溫趨、常桂壓常溫月、常征壓常溫縱、常宣壓判據(jù)煤？17②多元斬相平宅衡數(shù)救據(jù)是設(shè)寧計(jì)、劃生產(chǎn)山操作仆和產(chǎn)忙品質(zhì)泛量控效制必郵不可萍少的序，尤京其是第產(chǎn)品香眾多讀、分做離要澆求高奧的石威油化糾工更膨是如柴此。產(chǎn)品手分離俯：設(shè)離備投曲資5塑0~帳90在%；慎能量西60微~9均0%擠。精餾顫塔的款設(shè)計(jì)18③建立化工撥熱力鉗學(xué)模疼型，用車最易損測得槳的數(shù)演據(jù)（間P、曉V、市T、弓X）挽推算滑難測達(dá)數(shù)據(jù)雙（H剝，S嫁，G錄）；武用少堡量實(shí)熟驗(yàn)數(shù)熊據(jù)加小模型旗，得齡到過邪程開鹿發(fā)中魔大量巾有用尋數(shù)據(jù)范。多、砌快、禿好、碧省！世界升上有兔105無機(jī)粒物，事6x譯106有機(jī)糟物，網(wǎng)只有果10拜0種殲純物也質(zhì)的胞熱力叢學(xué)數(shù)漸據(jù)研儲(chǔ)究比膜較透憐徹。混合抓物的堵種類允更多尺，更勞有用多，但盒非常曾難測約。尤其齒是極穿性物律質(zhì)、批聚合蠟物體著系、唐電解給質(zhì)溶豬液、盾生物恰體系址。在高蔑壓、佩低溫完下的盛物性豪數(shù)據(jù)漁更是辦當(dāng)務(wù)否之急偶。實(shí)驗(yàn)滋費(fèi)時(shí)彼、費(fèi)粥力。19二、飾化工星熱力躁學(xué)的塘研究呼內(nèi)容測量賢、關(guān)椒聯(lián)與往推算嫂不同耗條件躁下物壺質(zhì)的劫平衡紡性質(zhì)過程議能量撞分析相平棒衡關(guān)遷系的袍描述劑和計(jì)譜算動(dòng)力裝與制銹冷過豎程原狀理及添效率山提高化工淚工藝豆設(shè)計(jì)賓中熱復(fù)力學(xué)研性質(zhì)宰的計(jì)睛算20三、堅(jiān)化工幼熱力錄學(xué)的都特點(diǎn)熱力抱學(xué)研神究方礙法宏觀鞏研究輩方法封微匯觀研污究方蝦法經(jīng)典連熱力屢學(xué)分子駐熱力裁學(xué)21三、縮慧化工框熱力關(guān)學(xué)的逼特點(diǎn)1、摧經(jīng)典圣熱力萬學(xué)的特點(diǎn)汁1研究發(fā)大量剪分子稅中發(fā)潤生的平均閥變化并總澤結(jié)出得具有豈普遍走性的熱力燭學(xué)基乒本定怖律它建核筑在嬌熱力巡壽學(xué)的評(píng)三個(gè)革基本俊定律圍之上蔬，運(yùn)亡用數(shù)喝學(xué)方傾法，遼得到岔宏觀坑性質(zhì)阿之間燭的依施賴關(guān)跌系經(jīng)典爭熱力國學(xué)局忍限性羊之一瘋：不能釣定量寬預(yù)測短物質(zhì)濤的宏薦觀性雜質(zhì)不能欄解釋播微觀漢本質(zhì)駁及其斧產(chǎn)生做某種咬現(xiàn)象播的內(nèi)水部原辨因。22三、甘化工故熱力驕學(xué)的礙特點(diǎn)2、鴉經(jīng)典縫熱力選學(xué)的特點(diǎn)甚2：不研腿究物單質(zhì)的攝結(jié)構(gòu)不考爬慮過帳程的繳細(xì)節(jié)只關(guān)質(zhì)心平允衡問膝題（倒只關(guān)叔心體嶼系的悠初態(tài)老和終陵態(tài)）料；不隊(duì)關(guān)心喉如何夫到達(dá)拾平衡寶。經(jīng)典爺熱力悅學(xué)局厭限性紋之二缸：只能宣解決辨極限叫問題孕，不枝能解乞決速缸率問懶題經(jīng)典利熱力盟學(xué)能逐夠給區(qū)出的瞇是必購要條贏件而叫不是祖充分喇條件阻。但由咱熱力貨學(xué)分生析可活以排馳除不么能發(fā)儉生反秒應(yīng)的款條件唐，因商而節(jié)樹省了碎大量亭的時(shí)蛇間和叛精力萬。23三、毛化工跪熱力前學(xué)的艘特點(diǎn)3、叼分子忙熱力新學(xué)的特點(diǎn)建立搞在大量忙粒子增群的及統(tǒng)計(jì)勾性質(zhì)仇的基桌礎(chǔ)上從物染質(zhì)的微觀列結(jié)構(gòu)底觀察懲與分著析問全題，預(yù)配測與綠解釋菠平衡穴情況株下物向質(zhì)的盡宏觀仿性質(zhì)從分君子間委的相富互作緒用出陷發(fā)，南建立神宏觀吉性質(zhì)起與微掃觀性紫質(zhì)24四、遲為何睡學(xué)和由如何邊學(xué)好宵化工碌熱力弟學(xué)1、為何扇要學(xué)嗓化工配熱力湖學(xué)？答：魯解決淚化學(xué)嘗產(chǎn)品四的制攤備中狡存在額兩類醬問題蜜。1）桃反應(yīng)老問題反應(yīng)物A+反應(yīng)物B產(chǎn)物

C或D或E？在給倘定條漫件下右，A和B作用溪，能否得到C？或D？或E？或它解們的富全部乳？如果制備爸產(chǎn)品C，什么火是其最優(yōu)鞠條件（如礎(chǔ)壓力秤、溫訂度等瓦）？丈產(chǎn)率祖多少忘？1、可行云性分坦析2、姿化學(xué)給反應(yīng)歲平衡25怎樣繞分離唐，才誕能得剛到純解物質(zhì)C？2）謀分離峰問題含A、B、C、D、E的混合物

純C

D和E

A和B所需產(chǎn)品進(jìn)一步參加反應(yīng)副產(chǎn)品4、健能量準(zhǔn)有效迅利用3、笑相平晉衡問挨題26四、貿(mào)為何降學(xué)和京如何贊學(xué)好絕化工船熱力術(shù)學(xué)2、如何碼學(xué)好克化工緞熱力口學(xué)？1）涉掌握清化工釋熱力價(jià)學(xué)處胃理問虜題方什法之特點(diǎn)從局部的實(shí)感驗(yàn)數(shù)跪據(jù)加半英經(jīng)驗(yàn)斑模型推算萍系統(tǒng)完整的信靈息從常溫六常壓的物樂性數(shù)仇據(jù)來重推算苛刻日條件下的憤性質(zhì)純物逼質(zhì)性衡質(zhì)的松推算：從容易獲得木的物紛性數(shù)洗據(jù)（P、僑V、樣T、愧X）來推及算較難賀測定的數(shù)閥據(jù)（H，德S，詠G）混合訊物性啟質(zhì)的軋推算跪：從純物馳質(zhì)的信朵息利皺用混萬合規(guī)攝則求淋取混合私物的信報(bào)息以理想朗態(tài)為茂標(biāo)準(zhǔn)廣態(tài)加上校正來處衰理真枝實(shí)狀芳態(tài)的款方法27四、攝為何攪學(xué)和行如何案學(xué)好救化工糞熱力戴學(xué)2）黎注意扇準(zhǔn)確仙理解康熱力照學(xué)概綿念概念孔抽象規(guī)則綱嚴(yán)格咬文陣嚼字混合船物的滾逸度父系數(shù)純組棉分i的逸蔥度系雹數(shù)混合值物中首組分i的逸竿度系集數(shù)283）撲注意功單位見換算能量脊：J，C陣al慨，c蘋m3.a券tm御，c擁m3.b間ar壓力憶：k壟g/笑m2（工墻程壓默力）蓮，a悄tm死，m掩mH育g，ba選r，然P匯a，閥MP尺a溫度蹈：K，℃，oF，4）鞋循序羅漸進(jìn)四、宇為何謠學(xué)和這如何蚊學(xué)好放化工脾熱力捏學(xué)293、如教材增與習(xí)元題：教材景：董新違法編旗，化巧工熱午力學(xué)鍋，化習(xí)學(xué)工梯業(yè)出騾版社綢，2舍00逆8習(xí)題寇:陳鐘灰秀,而顧飛躍燕編徐，化鮮工熱罵力學(xué)望例題絞與習(xí)戀題，箏化學(xué)戚工業(yè)博出版律社，庸19筒984、碧參考握書1）舉陳新脂志等乞，化權(quán)工熱稍力學(xué)棗，化鞋學(xué)工判業(yè)出繞版社躺，2舉00什12）局陳新昨志，斯化工尿熱力財(cái)學(xué)習(xí)心題精共解爺，科旦學(xué)出虎版鵝，2暫00機(jī)33）技鄭丹辱星，塑化工漢熱力腥學(xué)教羊程，炕中國貴石化弟出版膝