2020/3/25
化工生产与单元操作
3 单元操作的内容与方向：
内容
方向
2020/3/25
单元操作的基本原理； 单元操作典型设备的结构； 单元操作设备选型设计计算。
高效率、低能耗、环保； 开发新的单元操作 单元操作集成工艺与技术。
第三章 流体流动
流体流动规律是化工原理课程的重要基础 ，
主要原因有以下三个方面：
温度变化率很小的情况下，也可将气体当作不可压缩流体来处理 。 • 当气体的压力不太高，温度又不太低时，可近似按理想气体状 态方程来计算密度。由
•
p -------- 气体的绝对压强，kPa或kN/m2；
•
M -------- 气体的摩尔质量，kg/kmol；
•
T -------- 气体的绝对温度，K；
（1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果
2020/3/25
1.1.1 重要概念
• 一. 密度
• 定义: 单位体积流体的质量称为密度.公式:
• 式中 ρ --------流体的密度，kg/m3；
•
m --------流体的质量，kg；
•
V --------流体的体积，m3。在研究流体流动
1.2.2 流速
• 单位时间内流体在流动方向上所流经的距离称为流速。以u表示 ，其单位为m/s。
•
流体流过管路时，在管路任一截面上各点的流速沿管径而变
• 化，即在管截面中心处流速最大，越靠近管壁流速就越小，在管
• 壁处的流速为零。流体在管截面上各点的流速分布规律较为复
• 杂，在工程中为简便起见，流速通常采用整个管截面上的平均流
• 速，即用流量相等的原则来计算平均流速。其表达式为：
•
• 式中 A -------- 与流动方向相垂直的管路截面积，m2 。
•
流量与流速的关系为：ws = Vsρ= uAρ
的力，N；
• 2020/3/25
A -------- 作用面的面积，m2。
1.1.2 流体的静压强
• 二. 静压强的单位
• 1． 按压强的定义，压强是单位面积上的压力，其单 位应为Pa，也称为帕斯卡。
• 其105倍称为巴（bar），
• 即1bar = 105 Pa。常用单位有：Pa、 KPa、 Mpa。
时，若压力与温度变化不大时，则可认为液体的密度
为常数。密度为常数的流体称为不可压缩流体。
•
严格说来，真实流体都是可压缩流体,不可压缩流
体只是在研究流体流动时，对于密度变化较小的真实
流体的一种简化。本章中如不加说明均指不可压缩流
体。
2020/3/25
1.1.1 重要概念
• 二. 气体密度 • 一般来说气体是可压缩的，称为可压缩流体。但是，在压力和
化工工艺操作培训
2020/3/25
第一章 绪 论
• 1.化工工艺的定义 • 化工工艺即化工技术或化学生产技术也叫化工生产技
术，指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法 和过程,包括实现这一转变的全部措施。 • 具体到实际应用中又可概括为化工生产，将煤、石油 、天然气、矿石、水、空气等经过一系列化学变化或 化学处理手段，改变其性质状态、组成，得到目的产 物的过程。 • 而如何实现和组织这一过程，即是化工生产（工艺） 的基本任务。
2020/3/25
1.2.1 流量
• 单位时间内流过管道任一截面的流体 量称为流量。若流体量用体积来计算， 称为体积流量，以Vs表示，其单位为 m3/s；若流体量用质量来计算，则称为 质量流量，以ws表示，其单位为kg/s。
• 体积流量与质量流量的关系为：ws = Vsρ
• 式中 ρ-------- 流体的密度，kg/m3。 • 注意，流量是一种瞬时的特性，不是一 2020/3/25段时间的累计量。
•
2． 。
直接以液柱高表示：mH2O、cmCCl4、mmHg等
• 3. 以大气压强表示：atm（物理大气压）、at（工程 大气压）
• 1atm=1.013105 Pa=10.33 mH2O=760mmHg • 1at=9.81104 Pa=10 mH2O=735mmHg
2020/3/25
1.1.2 流体的静压强
2020/3/25
• 2.化工生产的基本任务 • 研究化工生产的基本过程和反应原理 • 确认化工生产的工艺流程和最佳工艺条
件。 • 生产中运用的主要设备的构造、工作原
理及强化生产的方法。
2020/3/25
第二章 化工生产与单元操作
• 1、化工单元操作 • 一个化工产品的生产是通过若干个物理操作与若干
三. 静压强的表示方法 绝对压强（ata）：以绝对真空为 基准量得的压强；
表压强（atg）：以大气压强为基 准量得的压强。
真空度 表压强以大气压为起点计 算，所以有正负，负表压强就称 为真空度，其相互关系如下图所 示。
注意符号: atm -------- 物理大气压； at -------- 工程大气压； ata -------- 绝对压强； atg -------- 表压强。
个化学反应实现的。尽管化工产品千差万别，生产工 艺多种多样，但这些产品的生产过程所包含的物理过 程并不是很多，而且是相似的。比如，流涕输送不论 用来输送何种物料，其目的都是将流体从一个设备输 送至另一个设备；加热与冷却的目的都是得到需要的 操作温度；分离提纯的目的都是得到指定浓度的混合 物等。因此把这些包含在不同化工产品生产过程中， 发生同样物理变化，遵循共同的物理学规律，使用相 似设备，具有相同功能的基本物理操作，称为单元操 作。
•
R -------- 气体常数，8.314 kJ/(kmol K)。
计算
ห้องสมุดไป่ตู้
2020/3/25
1.1.2 流体的静压强
• 一. 静压强
• 流体垂直作用于单位面积上的力，称为 压强，或称为静压强。其表达式为
•
•
• 式中 p -------- 流体的静压强，Pa；
•
FV------- 垂直作用于流体表面上
2020/3/25
化工生产与单元操作
2 . 单元操作（Unit Operation） 单元操作按其遵循的基本规律分类：
（1）遵循流体动力学基本规律的单元操作：包括流体输送、 沉降、过滤、固体流态化等；
（2）遵循热量传递基本规律的单元操作：包括加热、冷却、 冷凝、蒸发等；
（3）遵循质量传递基本规律的单元操作：包括蒸馏、吸收、 萃取、结晶、干燥、膜分离等；