2019年化工原理专接本绪论.ppt

例二、系统能量衡算：　采用本题附图所示的蒸发器，每小时将2000kg水溶液，从含固体5％（质量分数，下同）浓缩至30％。已知在操作条件下溶液在蒸发器内的沸点为78℃，水的汽化热为2319.5KJ/kg.原料液温度为20℃，比热容为4KJ/(kg·℃)。加热蒸汽压强为200kPa,冷凝水于热蒸汽的饱和，温度下排除，热损失为1000W，忽略溶液的稀释热，浓溶液在蒸发器操作沸点下排出，水蒸气于75℃时离开蒸发器，试求每小时加热蒸汽消耗量。 例2、热量衡算：已知溶液沸点：78℃　γ＝2319.5kg/kg H=2633.5kg/kg 　进料：T0＝20%　CP0＝4kJ/kg·℃　　浓缩液：CP1＝4.19kJ/ kg·℃　 加热蒸汽：P＝200Pa, 冷凝水：饱和温度　　Q损＝10000W。 (1)先求物流量：（流量，1hr） 2000=w+R， 2000× 5%=w× 0+30%×R 则 w=1666.7kg/h，R=333.3kg/h (2)热量衡算： 　QF＋QD＝Qw+QR+QP+ Q损 以0℃为基态，求焓值： ①QF＝F·CP·△T＝2000×4×（20－0）＝1.6×105kJ/h ②QD：200kPa　查表，T ＝120.2℃　h=2709.2kJ/kg QD=2709.2DkJ/h ③Qw：查75℃蒸汽，焓值H=2633.5kJ/kg Qw=1666.72633.5=43.89105 ④QR：＝R·CP·△T＝333.3×4.19×（78－0）＝1.09×105kJ/h ⑤QP：冷凝水：120℃排放，水焓：493.71kJ/kg QP=493.71×D ⑥Q损：＝(10000w/1000) 3600=0.36×105kJ/h 衡算： 　1.6×105＋2709.2×D＝493.71＋1.09×105＋43.89×105＋0.36×105 　　　　　D＝1794.3kg/h 过程的平衡与速率 过程的平衡问题 过程进行的方向和所能达到的极限 化工热力学研究的领域 过程的速率 过程进行的快慢 3、?? 平衡关系 物系在自然界发生变化时，其变化必趋于一定方向，如果任其发展，结果必达到平衡关系为止。 平衡状态表示的就是各种自然发生的过程可能达到的极限程度，除非影响物系的情况有变化，否则其变化的极限是不会改变的。一般平衡关系则为各种定律所表明，如热力学第二定律，拉乌尔定律等。 在化工生产过程中，可以从物系平衡关系来推知其能否进行以及进行到何种程度。平衡关系也为设备尺寸的设计提供了理论依据。 基本概念 4、过程速率： 何一个不处于平衡状态的物系，必然发生使物系趋向平衡的过程，但过程以什么速率趋向平衡，这不决定于平衡关系，而是由多方面的因素影响的，由于对这些因素有些还不清楚，目前过程速率是近似的采用除以阻力表示。 这里的过程推动力，可依据具体过程而有不同的理解，但必要的条件是物系在平衡状态时推动力必须等于零。 至于过程的阻力则较为复杂，要具体情况具体分析。 基本概念 绪 论 内容概述 教学安排及参考书 ▉ 课程的内容 ▉ 课程的发展 ▉ 课程的教学目的 ▉ 基本概念 ▉ 单位换算及单位制 ▉ 单位制：SI制，物理制，工程制 单位换算 1、单位制度 任何物理量都是用数字和单位联合表达的。 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。 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 基本单位和导出单位构成一个完整的体系，称为单位制。 单位制和单位换算 2、单位换算： 物理量的单位换算 密度单位：g/cm3=10-3kg/10-6m3=103kg/m3 流量单位：150L/min=150×10-3m3/60s=0.0025m3/s 压强单位：1atm=1.033kgf/cm2=1.033/[10-4m] =1.013×105N/m2 经验公式的换算： 理论公式将任一单位制的数据代入这一类公式中，解出的结果总是属于同一单位制。 经验公式必须按公式要求换成适当单位。 单位制和单位换算 单位制和单位换算 应用这些基本量以表示物理量特性的式子称为 因次（或量纲）式 。因次式中各物理量的指数称为它的因次或量纲（有时也把物理量的量纲式简称为物理量的量纲）。因次可正、可负、整数、分数等任意有理数。 * 化学工程的研究方法 ?? 由于化学工程对象的这些特点，使得解析方法在化学工程研究中往往失效。也从而形成了自己的研究方法（化学工程研究方法），其中有些方法并非首创，