【大学课件】化工原理Principles of Chemical Engineering（多学时课堂教学）.ppt
化工原理化工原理是化学工程学科的核心课程，涵盖了化学工程的基本原理和单元操作。本课程将深入探讨物质平衡、能量平衡、反应动力学等关键概念。
课程概述目标培养学生掌握化工过程的基本原理和应用能力。内容涵盖物质平衡、能量平衡、反应动力学等核心知识点。地位是化工专业的基础课程，为后续专业课程奠定基础。
物质平衡一般原理定义物质在化工过程中的输入、输出和积累关系。基本方程输入=输出+积累应用用于分析和设计化工过程，确保物料的合理利用。
物质平衡在单元操作中的应用蒸馏计算各组分在不同相中的分配。萃取确定溶剂用量和萃取效率。吸收计算气体吸收量和吸收剂用量。
能量平衡一般原理1定义系统能量的输入、输出和转化关系。2基本方程?E=Q-W（能量变化=热量-功）3应用优化化工过程的能量利用，提高能效。
能量平衡在单元操作中的应用换热器计算热交换效率和所需传热面积。反应器分析反应热效应，确定冷却或加热需求。蒸发器计算蒸发所需能量和蒸汽消耗量。
化学反应动力学基本概念反应速率单位时间内反应物浓度的变化。反应级数反应速率与反应物浓度的数学关系。速率常数反映反应速度快慢的参数。活化能反应发生所需的最小能量。
化学反应动力学影响因素1温度影响反应速率常数。2压力影响气相反应的平衡。3浓度直接影响反应速率。4催化剂降低活化能，加快反应速度。
反应器设计及应用1反应动力学分析确定反应速率方程。2反应器类型选择批量、连续搅拌或管式反应器。3尺寸计算基于物料平衡和能量平衡。4操作条件优化温度、压力和停留时间。
传质操作：扩散原理分子扩散分子随机运动导致的传质。对流传质流体整体运动引起的传质。界面传质两相之间的物质传递。
传质操作在单元操作中的应用吸收气体组分向液相的传递。吸附气体或液体组分在固体表面的富集。萃取溶质在两种不互溶液体间的分配。
流体力学：流体性质及测量密度单位体积的质量，影响流体静压力。粘度流体内部摩擦力，影响流动阻力。表面张力液体表面的收缩力，影响界面现象。测量方法密度计、粘度计和表面张力仪等。
流体力学：流动原理连续性方程描述流体质量守恒原理。伯努利方程描述流体能量守恒原理。雷诺数判断流体流动状态的无量纲数。
流体流动在单元操作中的应用泵用于液体输送，选型基于流量和压头。压缩机用于气体压缩，考虑压缩比和功耗。管道流体输送系统，计算压降和流速。
热量传递：基本原理1导热热量在固体中的传递。2对流热量在流体运动中的传递。3辐射通过电磁波传递热量。
热量传递在单元操作中的应用换热器利用导热和对流原理实现热量交换。蒸发器通过相变实现热量传递和浓缩。冷凝器利用相变原理实现气体冷却和液化。加热炉结合辐射和对流原理实现高温加热。
蒸馏：基本原理及应用1理论基础利用组分沸点差异实现分离。2平衡关系气液相平衡决定分离效果。3操作方式连续蒸馏和间歇蒸馏。4应用领域石油分馏、酒精提纯等。
吸附与离子交换：原理及应用吸附原理利用固体表面吸附特性分离气体或液体中的组分。离子交换原理利用离子交换树脂选择性交换离子。应用气体纯化、废水处理、软化水等。
萃取：基本原理及应用原理利用溶质在两种不互溶液体中的不同溶解度进行分离。萃取剂选择基于分配系数和选择性。操作方式单级萃取和多级逆流萃取。应用药物提取、金属分离等。
干燥：基本原理及应用原理通过蒸发或升华去除固体中的水分。干燥曲线描述含水率随时间的变化。干燥方法对流干燥、接触干燥和辐射干燥。应用食品加工、制药、化工产品干燥等。
混合与分离操作的综合应用混合均匀分散多种组分。过滤分离固液混合物。离心分离利用密度差分离混合物。
过程设计：工艺流程图1符号标准使用统一的设备和管道符号。2物料流向清晰标注各物流的走向。3主要设备标明反应器、分离设备等。4控制点标注关键参数的控制位置。
过程设计：设备选型和参数确定设备类型根据工艺要求选择合适的设备类型。尺寸计算基于物料平衡和能量平衡确定设备尺寸。材料选择考虑腐蚀性、温度等因素选择材料。操作参数确定温度、压力、流量等关键参数。
过程控制：基本原理1反馈控制根据输出调节输入。2前馈控制预测干扰提前调节。3级联控制多层次控制策略。4比例积分微分控制PID控制器的应用。
过程控制：自动控制系统设计控制目标确定明确需要控制的参数。控制策略选择选择适合的控制方法。仪表选型选择合适的传感器和执行器。控制器调优优化控制参数以提高系统性能。
环境保护：污染防治技术废水处理物理、化学和生物处理方法。废气处理吸附、吸收和催化燃烧等技术。固废处理资源化、无害化处理技术。
安全与环保：作业场所安全个人防护正确使用防护设备。设备安全定期检查和维护设备。应急预案制定并演练紧急情况处置方案。安全培训定期开展安全意识和操作培训。
化工原理实验教学目的加深对理论知识的理解，培养实践操作能力。内容包括流体