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1、化工计算,主讲 刘名礼,化学化工院工艺教研室,化工计算主讲 刘名礼化学化工院,目录,绪论第一章 因次与单位 第二章 化工过程及过程参数第三章 化工基础数据第四章 物料衡算第五章 能量衡算第六章 物料和能量联算第七章 不稳定过程的物料及能量衡算,目录绪论,绪 论,1、 化工计算的内容和理论基础,2）有关物性计算,1）全过程、工序和设备的物料和能量衡算,（1）内容,3)各个设备的工艺条件 和工艺尺寸的计算,4）过程和设备的优化计算,绪 论1、 化工计算的内容和理论基础2）有关物性计算1）全,（2） 理论基础,所涉及的基本定律和关系有：,1）质量守恒定律;,2）能量守恒定律（热力学第一定律）；,化工
2、计算主要是应用守恒定律来研究化工过程的物料衡 算和能量衡算问题,（2） 理论基础所涉及的基本定律和关系有：1）质量守恒,7）过程速率关系,6）物性关系;,5）体系平衡关系,3）热力学第二定律;,4）化学计量关系;,7）过程速率关系 6）物性关系;5）体系平衡关系3）热力学第,2、 化工计算的作用,（1）设计型计算,（2）操作型计算,进行工厂工艺设计和经济评价的基本依据。化工计算可分为两类：,2、 化工计算的作用（1）设计型计算（2）操作型计算,操作型计算作用：,1）分析操作条件改变对操作结果的影响；,2)分析生产过程的实际情况，找出生产中的 薄弱环节；,3)由对操作设备的物能衡算作为评价设备的
3、操作性能和改进设备、强化设备的依据。,操作型计算作用：1）分析操作条件改变对操作结果的影响；2)分,3、开设本课程的必要性,4、开设本课程的目的,要求掌握：,（1）化工过程物能衡算的基本理论,（2）解题方法和技巧,（3）收集、选取和估算物性数据的方法,3、开设本课程的必要性 4、开设本课程的目的要求掌握： （1,5、化工计算的特点和要求,（1）特点技能性强，原理简单，计算难易程度差别大。,4)不仅要注意原理、概念的学习和掌握，更要注意有关习题的练习。,(2)要求,1)强调化工计算技能的基本训练,2)注重工程技术的实践性,3) 重视培养学生运用数据的收集、过程的计 算和分析来解决化工生产实际问题
4、的能力。,5、化工计算的特点和要求（1）特点4)不仅要注意原理、概念的,第一章 因次与单位,因次（量纲）表示物料性质和状态的基本物理量。,如长度L、质量M、温度T和时间t等,因次式（量纲式）由因次组成的表示物理 量特性的式子 .,如体积L3、加速度L/t2等,单位因次的具体表示。,第一章 因次与单位 因次（量纲）表示物料性质和状态的基,第一节 单位制度,单位制度由基本单位和导出单位构成,基本单位选定一些彼此独立的物理量 及单位为基本单位。,导出单位根据物理学规律用基本单 位表示出其它物理量的单位。,如: u=L/t 单位为m/s。,基本单位和导出单位的总和构成单位制度。,不同单位制度，选用的基
5、本单位不同。,第一节 单位制度,1 1国际单位制（SI）,SI遵循的原则：,1、遵守建立单位制的原则 单位构成：由基本单位和导出单位构成。,2、遵循一贯性原则 由基本单位导出导出单位时，数值因素等于1（为SI的突出优点）。,3、一种物理量只有一个SI 单位。,4、 倍数单位一律按十进或千进关系构成，使用 统一词头。,1 1国际单位制（SI）SI遵循的原则： 1,一、SI的基本单位和辅助单位,七个基本单位 ，两个辅助单位：,一、SI的基本单位和辅助单位 七个基本单位 ，两个辅助单位：,二、SI导出单位(三种),1、直接由基本单位表示的SI导出单位,化工常用的用SI 基本单位表示的导出单位,二、S
6、I导出单位(三种) 1、直接由基本单位表示的,量的名称单位名称单位符号密度千克每平方米kg/m3质量摩尔浓,2、具有专门名称的SI 导出单位,化工常用具有专门名称的SI 导出单位,2、具有专门名称的SI 导出单位量的名称单位名称单位符号用其,3、用专门名称和基本单位表示的 SI导出单位。如粘度（动力）Pa.s，表面张力N/m等。,三、SI词头和倍数单位,在SI单位前加一表示十进倍数（或分数）的词头即可构成SI倍数单位。,SI词头见下表,3、用专门名称和基本单位表示的 SI导出单位。如粘度（动力）,SI词头,SI词头因素词头名称符号1018艾【可萨】（exa)E101,因素词头名称符号10-1分
7、 （d,词头使用规则 ：1、词头符号用正体字，词头符号和单位符号间不留间隙。2、带词头的单位符号上有指数，表明倍数单位或分数单位按指数自乘。3、不允许把两个以上SI词头叠起来使用。,词头使用规则 ：,SI的优点：,1、结构合理，完整严密2、各单位都规定有科学而明确的概念；3、在各科技领域通用；4、一贯性。,SI的优点：1、结构合理，完整严密,12 米制,绝对单位制以长度、质量和时间为基本单位。,工程单位制以长度、力和时间为基本单位。,CGS制 cm、g、s ；MKS制 m、kg、s。,m、kgf、s 。,12 米制绝对单位制以长度、质量和时,13 英制,英尺磅 秒（FPS)制 以 ft、lb和
8、s为基本单位。,英国工程制 以 ft、lbf和s为基本单位。,美国工程单位制以 ft、lbm和lbf和s为基本单位。,13 英制,第二节 单位换算,1 4单位换算的方法,连接单位法：将所有单位（原单位及所需换算成单位）写出来，根据量与量间关系及单位间关系写成数字与单位连乘连除式。,单位换算，是用不同单位制表示同一物理量。,第二节 单位换算 1 4单,连接单位法步骤:,1、先查出同一因次不同单位制的换算系数，写成比例形式（其比例 实质为1 ）,2、将需换成的量和单位根据其间关系写成数字 附带单位连乘连除的式子进行运算。,例1-1 25时水的粘度为0.8937厘泊，换算成千克/米时及帕秒。（1厘泊
9、=0.01泊，1泊=1克/厘米秒）,解：1、找出比例形式（熟了后该步可忽略）,连接单位法步骤:1、先查出同一因次不同单位制的换算系数，写成,每个比值间垂直线相当于乘号，注意所乘比例与要求单位间换算关系。,每个比值间垂直线相当于乘号，注意所乘比例与要,例2 将R=0.08205 atm.l.mol-1.K-1SI单位,解:,习题 13 20C煤油密度0.845g/cm3，换算成SI单位，米制工程单位，FPS单位。,解:,例2 将R=0.08205 atm.l.mol-1.K-1,14因次方程的单位换算（略）,小结：,1、概念：因次、因次式、单位、基本单位、单位制度，国际单位制的基本单位和辅助单位
10、，米制中绝对单位制和工程单位制及其区别。,2、 单位换算单位换算的名词解释、换算方法，具体单位换算,14因次方程的单位换,11、在某次试验中需要气体压力为2106dyn/cm2,试求此压力相当于多少: (1)Pa;(2)kgf/cm2;(3)lbf/m2;(4)MN/m2。,解：,11、在某次试验中需要气体压力为2106dyn/cm2,化工计算绪论及第一章课件,12 、1000kg水以50mh的流速流动，试求其动能。用下列各单位表示:(1) J;(2)HPS;(3)W S;(4)latm;(5)ftlbf;(6)erg。,解：,12 、1000kg水以50mh的流速流动，试求其动能。,化工计算
11、绪论及第一章课件,以表面张力为0.005lbf/ft，换算成：dyn/cm、kgf/cm、N/m。,解：,以表面张力为0.005lbf/ft，换算成：dyn/c,15 500kcal热能，热效率为75，在10分钟内传给物体，求传热速率。用下列单位表示：（1）kcal/S;(2)kW;(3)erg/S;(4)kgfm/S;(5)Btu/S;(6)lbfft/S.,解：,15 500kcal热能，热效率为75，在10分钟内传,化工计算绪论及第一章课件,16 20蔗糖溶液，20C粘度为1.967cp，换算成:(1)kg/mh（2）kgfS/m2;(3)NS/m2;(4)mPaS;(5)lb/ftS;(6)lbfS/ft2。（1cp=0.01p),解：,16 20蔗糖溶液，20C粘度为1.967cp，换算,化工计算绪论及第一章课件,
