化工單元操作緒論(理論課)課件

一、課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)（一）本課程的性質(zhì)、內(nèi)容化工單元操作是化工類專業(yè)的一門專業(yè)核心技能課，本課程的知識(shí)點(diǎn)涉及到多個(gè)化工生產(chǎn)崗位操作，對整個(gè)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和核心技能的掌握起著重要的支撐作用?？梢哉f，化工生產(chǎn)崗位上運(yùn)用頻率最高、范圍最廣的能力和知識(shí)大多數(shù)集中在化工單元操作課程中。其主要內(nèi)容是：以典型的單元操作作為研究對象，研究化工生產(chǎn)過程中化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、操作與故障分析處理等。緒論（二）課程任務(wù)（1）掌握各單元操作的基本原理及基本操作。（2）了解典型設(shè)備的構(gòu)造、性能及操作原理。（3）熟悉化工過程和典型設(shè)備的基本計(jì)算方法，具備化工計(jì)算的基本能力。（4）培養(yǎng)從工程技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，以考慮和處理問題的能力。一、化工生產(chǎn)過程與化工單元操作將原料進(jìn)行加工處理，使其在物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及機(jī)械性質(zhì)上發(fā)生變化并生成新的、符合要求的產(chǎn)品，即為化工生產(chǎn)過程。加工處理原料前處理化學(xué)反應(yīng)后處理產(chǎn)品前處理：是為達(dá)到化學(xué)反應(yīng)所要求的狀態(tài)和條件等，如濃度要求、壓力要求、溫度要求等；后處理：在化學(xué)反應(yīng)中，原料不一定能全部參加反應(yīng)，或者有副反應(yīng)生成了部分不需要的物質(zhì)或廢料，所以要對反應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)過進(jìn)一步的處理，使產(chǎn)品和沒有反應(yīng)的物料、廢料、副產(chǎn)品得以分離，以制取合格的產(chǎn)品?；瘜W(xué)反應(yīng)：是使原料在一定條件下的反應(yīng)器內(nèi)，生產(chǎn)新的物質(zhì)產(chǎn)品；化學(xué)反應(yīng)：化工生產(chǎn)過程的核心，稱為化工單元過程；化工生產(chǎn)過程的前、后處理：按其操作目的不同，劃分為若干個(gè)單元，稱之為化工單元操作。化工單元操作就是研究這些物理操作的。每一個(gè)單元操作完成一個(gè)特定的任務(wù)；是一種物理加工過程。把在不同化工生產(chǎn)過程中，發(fā)生同樣的物理變化，遵循共同的規(guī)律，使用相似設(shè)備，具有相同作用的基本物理操作，稱為化工單元操作。舉例例如：甲醇的生產(chǎn)：合成氣（CO，H2）→輸送→管式反應(yīng)器→粗甲醇→冷卻→精餾→精甲醇（99.85~99.95%）苯的生產(chǎn)：原料油（甲苯、二甲苯）、H2→輸送→加熱→反應(yīng)器→減壓蒸餾塔→精餾→苯（99.992~99.999%）可見，一個(gè)化工過程往往包含幾個(gè)或幾十個(gè)物理加工過程。類別名稱功能與用途流體流動(dòng)過程流體輸送將流體從一個(gè)設(shè)備輸送到另一個(gè)設(shè)備、提高或降低氣體的壓力熱量傳遞過程傳熱冷凍升溫、降溫或改變相態(tài)將物料溫度冷卻到環(huán)境溫度以下質(zhì)量傳遞過程沉降過濾蒸發(fā)干燥蒸餾吸收萃取結(jié)晶膜分離吸附從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒、液滴或氣泡從氣體或液體中分離懸浮的固體顆粒使非揮發(fā)性物質(zhì)中的溶劑氣化，溶液增濃使固體濕物料中所含濕分氣化除去利用組分的揮發(fā)度不同，分離均相混合液體利用氣體在液體中溶解度不同，分離氣相混合物利用液體在液體中溶解度不同，分離液相混合物使溶液中某種溶質(zhì)變成晶體析出利用固體或液體的膜來分離氣體或液體混合物利用組分在固體吸附劑上吸附量不同，分離氣相或液相混合物二、化工單元操作的分類1.根據(jù)操作方式的不同，單元操作可以分為連續(xù)操作和間歇操作兩種方式。2.根據(jù)操作過程參數(shù)的變化規(guī)律，單元操作可以分為定態(tài)操作（穩(wěn)定操作）和非定態(tài)操作（不穩(wěn)定操作）兩種形式。定態(tài)操作:指操作參數(shù)只與位置有關(guān)而與時(shí)間無關(guān)的操作。連續(xù)化工生產(chǎn)通常屬于定態(tài)操作。非定態(tài)操作:指操作參數(shù)既與位置有關(guān)又與時(shí)間有關(guān)。間歇生產(chǎn)通常屬于非定態(tài)操作?；卧僮鞯钠渌诸惾舾蓚€(gè)單元操作串聯(lián)起來組成一個(gè)工藝過程。同一化工過程中可能會(huì)包含多個(gè)相同的的單元操作。單元操作用于不同的生產(chǎn)過程其基本原理相同，進(jìn)行該操作的設(shè)備也可以通用。化工單元操作的特點(diǎn)均為物理操作，只改變物料的狀態(tài)或其物理性質(zhì)，不改變其化學(xué)性質(zhì)。三、化工單元操作中的基本規(guī)律1．物料衡算(質(zhì)量守恒定律)輸入量–輸出量=累積量

2．能量衡算(能量守衡定律)

ΣQ1

=ΣQ2+QL式中ΣQ1——隨物料進(jìn)入系統(tǒng)的總熱量，kJ/h；

ΣQ2——隨物料離開系統(tǒng)的總熱量，kJ/h；

QL——向衡算范圍外散失的熱量，kJ/h。4.過程速率過程的速率是指過程進(jìn)行的快慢，即單位時(shí)間內(nèi)過程的變化率稱為過程的速率。過程的速率與過程的推動(dòng)力成正比，而與過程的阻力成反比。3.平衡關(guān)系（過程的極限）在一定條件下，過程的變化達(dá)到了極限，即達(dá)到了平衡狀態(tài)。四、正確使用單位一、單位和單位制⑴物理量=數(shù)字×單位⑵基本單位：基本物理量的單位（根據(jù)使用方便的原則規(guī)定出它們的單位），例如長度m，質(zhì)量㎏等。⑶導(dǎo)出單位：由相關(guān)基本單位組合而成的單位，即由基本單位相乘除得到的單位，如速度單位m/s，加速度單位m/s2等等。⑷單位制：基本單位+導(dǎo)出單位的總和。

最常用的單位制有以下三種：（1）物理單位制（絕對單位制）：

基本量長度質(zhì)量時(shí)間基本單位厘米克秒（2）工程單位制：基本量長度力時(shí)間基本單位米千克力秒（3）國際單位制：

1960年第11屆國際計(jì)量大會(huì)上正式通過國際單位制（SI）。一共采用七個(gè)物理量的單位為基本單位：強(qiáng)調(diào)：國際單位制是我國法定單位，本教材主要采用國際單位制。量的名稱單位名稱單位符號(hào)長度米m質(zhì)量千克kg時(shí)間秒s電流安培A熱力學(xué)溫度開爾文K物質(zhì)的量摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度坎德拉cd國際單位制的導(dǎo)出單位SI量的名稱單位名稱單位符號(hào)其它表示力；重力牛頓N㎏·m/s2壓強(qiáng);壓力帕斯卡PaN/m2能量功熱焦耳JN·m功率瓦特WJ/s攝氏溫度攝氏度℃*2.代入換算式，引入新單位，消去舊單位1kgf=9.81N,1cm=0.01m1.查