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化工生产与单元操作
3 单元操作的内容与方向：
内容 方向
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。
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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： （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
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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；
? 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 。
? 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，不是一段时间
的累计量。
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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
? 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；
?
N；
FV------- 垂直作用于流体表面上的力，
?
A -------- 作用面的面积， m2。
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1.1.2 流体的静压强
? 二. 静压强的单位
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； ? R -------- 气体常数，8.314 kJ/( 流体的静压强
?
流量与流速的关系为：ws = Vsρ= uAρ
?
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1.2.2 流速
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? 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。
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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
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。
? 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。 ? 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
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。
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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。
化工工艺操作培训
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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。
大气压） ? 1atm=1.013?105 Pa=10.33 mH2O=760mmHg ? 1at=9.81? 104 Pa=10 mH2O=735mmHg
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1.1.2 流体的静压强
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。
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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
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。
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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
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