《生物化工技术绪论ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化工技术绪论ppt课件.ppt（50页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、2023/1/9,2023/1/9,生物化工技术,主讲教师：李 爱 勤,2023/1/9,2023/1/9,课程的性质、地位和任务,一、本课程的性质、地位和任务,培养具有食品发酵及农牧业相关发酵产品的生产、检测、销售及推广知识和技能的高素质技能型专门人才。,微生物专业培养目标,学生就业岗位分析,2023/1/9,微生物专业课程体系设置,专业课程体系设置,2023/1/9,本课程在专业中的位置,微生物制品生产流程：,菌种培养,发酵,分离纯化,检测,销售,微生物技术,发酵食品技术酿酒技术等,生物工程下游技术生物化工技术等,仪器及发酵分析技术化学应用技术等,市场营销,2023/1/9,教学内容设计,
2、三、教学内容设计,遵循原则,1.针对岗位工作必需够用；2.以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点；3.符合高职教育特点；4.支撑后续课程。,2023/1/9,教材分析与教材处理,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,网络资源,2023/1/9,本教材充分体现了高等职业教育的应用特色和能力本位；强调新世纪人才必须具备的文化基础和技术基础；突出了人才的创新素质和创新能力的培养。,教材处理:,根据专业需求和学时安排删除了部分内容，自成体系。,化工原理课程特点：多学时课堂教学。,2023/1/9,通过一个与本门课程有关的例子来说明理论学习的重要性。,专科教育以应用为目的，在理论学习上以够用为度；,这
3、个例子说明，我们感觉到了的事物，不能立刻理解它，但我们理解了的事物，却能深刻地感觉到它。经验只能解决现象问题，理论才能解决本质问题。,例如:虹吸现象，大家都知道水往低处流，但在虹吸中水先往高处流，越过一个高点后才往低处流。这只有用流体动力学的理论才能作出解释。,2023/1/9,教学计划,1.课堂讲授：围绕教学大纲进行讲授，以教材为蓝本，但对教材中的内容有所增减，自成体系。,2.习题课：根据同学学习需要安排习题课，复习所学内容及示范解题技能和技巧。作业中的普遍性问题在作业发回时解答。,3.实验教学：以实验安排为准，通过验证性实验来帮助学生理解所学理论。,每周4学时，上课时间：112周，总45学
4、时,2023/1/9,4辅导答疑 课间、课后、考前5 作业 每章交一次。6 考核（1）考勤 20%（2）作业40%（3）考试40%,2023/1/9,学习要求,1课前一定预习2认真听课、做好笔记3即时复习4独立完成作业5.有疑问及时问老师,2023/1/9,绪 论,一、本课程的学习内容和任务二、单元操作分类、特点及其进行的方式三、基本概念与方法四、单位制与单位换算,2023/1/9,一、本课程的学习内容和任务,内容：,任务：,什么是单元操作？,化工生产过程（从原料到成品的生产程序）中常见的单元操作过程及设备。,学习各单元操作的基本原理、典型设备的构造和性能及计算方法。,首先了解几个常见的化工生
5、产过程：,2023/1/9,味精的生产过程示意图,湿法磷酸生产工艺流程,磷矿石,破碎,球磨,酸解反应,过滤,浓缩,精制,磷酸（化肥、饲料用）,磷酸（医药、食品用）,硫酸,HF气体（回收）,过滤,水,滤渣石膏,洗液,加工成盐,柠檬酸生产工艺流程,白薯干,粉碎,发酵反应,过滤,中和过滤,酸解过滤,产品柠檬酸,石灰乳,CaCO3,粗盐液,净化,H2SO4,废糖液,浓缩,结晶,离心,干燥,菌体、残渣,化工生产的两大部分,化学反应过程,化工生产所不可缺少,前、后处理过程,2023/1/9,一个化工产品生产要经过很多步骤：,2023/1/9,单元操作,一切化工生产过程不论生产规模大小，除化学反应外，其它均
6、可分解为一系列的物理加工过程。,单元操作：具有共同物理变化特点的化工基本操作。,2023/1/9,蒸发：制糖工业糖水的浓缩；制碱工业苛性钠溶液的浓缩；甘油和生物胶水溶液的浓缩；牛奶和橘汁的浓缩。,精馏：酿酒，石油精制。,膜分离：海水淡化，血液透析（人工肾），水的净化。,单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同、设备通用,只是不同的化工生产中所包含的单操作数目、名称与排列顺序不同。,常见的单元操作,流体输送：流体通过管道的阻力损失，输送设备过滤：液固混合物的分离沉降：液固或气固混合物的分离（重力、离心）搅拌：液液或液固体系的混合固体流态化：强化气（液）固两相间的接触气力输送：固体微粒的管道输
7、送加热冷却：增加或降低特定物质的温度蒸发：对含有固体溶质的溶液进行浓缩制取固体产品蒸馏：液体混合物的分离（组分挥发度的差异）吸收：气体混合物的分离（组分在吸收液中的溶解度）吸附：气体混合物的分离（组分在固体表面的吸附能力）萃取：从液体混合物中分离有用组分（湿法冶金）干燥：从固体产品中去除湿分结晶：从液体混合物中得到纯的固体产品,动量传递,质量传递,传递热量,2023/1/9,板式精馏塔,2023/1/9,列管式换热器,2023/1/9,单元操作的研究内容与方向,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。,研究内容,高效率、低能耗、环保；开发新的单元操作 单元操作集成
8、工艺与技术。,研究方向,2023/1/9,二、单元操作分类、特点及其进行的方式,1）单元操作的分类,1.动量传递过程 研究流体流动的基本规律及主要受这些规律支配的单元操作。包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）。,2.热量传递过程 研究传热的基本规律及主要受这些规律支配的单元操作。包括传热、蒸发、结晶、冷却、冷凝等。,2023/1/9,另外，还有热力过程（制冷）、粉体工程（粉碎、颗粒分级、流态化）等单元操作。,3.质量传递过程 研究物质通过相界面迁移过程的基本规律及主要受这些规律支配的单元操作。包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。从工 程目的来看，这些操作都可将混合物进行分离，故又称之为
9、分离操作。,4.同时遵循热、质传递规律的单元操作 包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。,2023/1/9,2）单元操作的特点,所有的单元操作都是物理性操作，只改变物 料的状态或物理性质，并不改变化学性质。单元操作是化工及有关行业生产过程中共有 的操作，只是不同的化工生产中所包含的单 元操作数目、名称与排列顺序不同。单元操作作用于不同的化工过程时，基本原 理相同，所用的设备也是通用的。,2023/1/9,3）单元操作过程进行的方式,化工生产过程多数为连续稳定过程,稳定过程和不稳定过程,稳定过程（连续操作）：某一固定位置上物料组成、温度、压强、流速等参数不随时间变化。,不稳定过程（间歇操作）：连续
10、操作中的开车、波 动及故障等。,2023/1/9,如何着手分析某一单元操作?,一、单元操作的目的是什么?二、单元操作的依据是什么?三、采取什么措施?四、典型设备的操作与调节五、过程的经济性 单元操作从理论上分析，可归结为三大类：遵循动量传递规律、遵循热量传递规律、遵循质量传递规律。因此化工原理的重点内容为：流体流动及输送、传热、精馏、干燥、吸收等。这也是课程学习中需加深理解、重点掌握的内容。,2023/1/9,三、基本概念与方法,物料衡算,物料衡算的通式,依据质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统中积累的物料质量。,为了弄清单元操作过程中各股物料数量和组成之间的关系必须
11、进行物料衡算。,2023/1/9,定态过程，积累为零。则：,衡算的系统,整个生产过程某一设备,系统中的所有物料某一个组分,衡算的对象,例,2023/1/9,2.热量衡算,依据：能量守恒定律,即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与损失的热量之和。,热量衡算通式,2023/1/9,3.平衡关系,平衡关系可判断过程能否进行，及进行的方向和限度。任何传递过程都有一个极限，当传递过程达到极限时，其过程进行的推动力为零，此时净的传递速率为零，即称为“平衡”。,流体流动P 热量传递T 传质过程c,(L-L G-L G-S L-S),2023/1/9,4.过程速率,过程的速率是指过程由不平衡到平衡
12、进行的快慢。即单位时间内所传递的能量（动量，热量）或物质量,是决定化工设备的重要因素。过程速率的增大可节约时间，提高设备的生产能力。,过程的速率推动力阻力推动力：过程所处的状态与平衡状态的距离。阻力：过程阻力是各种因素对速率影响总的体现。,2023/1/9,四、单位制与单位换算,1.基本量和导出量,参与生产过程的物料所具有的物理性质（粘度、密度、热导率等）和参变量（温度、压强、流速等表示过程的特征）统称为物理量。,这些种类繁多的物理量可通过几个彼此独立的基本量来表示(基本量所用单位叫基本单位)。这种由基本量导出的物理量称为导出量(导出量所用单位叫导出单位)。,单位制是基本单位和导出单位的总和,
13、2023/1/9,2.单位制,2.单位制 采用不同的基本量产生了不同的单位制。常用的单位制有三种：,基本单位：7个，化工中常用有5个:长度（米/m），质量（千克/kg），时间（秒/s），温度（K），物质的量（摩尔/mol）发光强度(坎/Cd)、电流强度(安/A),国际单位制 SI制,基本单位：长度（厘米cm），质量（克g），时间（秒s）,物理单位制 CGS制,基本单位：长度（米m），重量或力（千克力kgf），时间（秒s）,工程单位制,我国法定单位制为国际单位制（即SI制）,2023/1/9,3.单位换算,同一物理量用不同单位计量时，其数值是不同的，又由于目前常用的物理、化学数据和工程图表仍有许
14、多使用物理制和工程制，所以单位换算在化工计算中是非常重要的。,单位换算时，先从附录中查出换算关系，后将换算关系代入原单位中即可进行单位换算。在化工计算中，先用换算关系将各物理量不同单位制的数值换算成同一种单位制的数值，然后再进行计算。,2023/1/9,例1,1kgf=9.81N，1cm=0.01m上述关系代入，得：,解：按题意需将kgf/cm2中的kgf单位换算成N，cm2换算成m2,查附录1：换算关系为：,已知1atm=1.033kgf/cm2,将其换算成N/m2。,2023/1/9,【例2】通用气体常数R0.08206 atmLmolK，试用国际单位JmolK表示。,2023/1/9,4
15、单位的正确运用,理论公式：根据物理规律建立的，反映各有关物理量之间 的关系，又叫物理方程(F=ma)。具有单位一致性，只要采用同一单位制的单位来表示各物理量即可。,经验公式：根据试验结果整理出来的，反映各有关物理量 的数字之间的关系，又叫数字公式。公式中所用的单位一般都是指定的，在计算中只要将数字代入，算出结果，然后加上规定的单位就行了。,2023/1/9,作 业,P5 1、2、3,2023/1/9,P5答案,1.解：查附录一：1Pa s=10P(泊)，所以1泊=0.1Pa s,2.解：查附录一：1W=1.341 10-3hp2hp=2/1.341KW=1.19KW,3.解：,2023/1/9
16、,例题,在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从12（质量）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸出5%的水分。试求：（1）各蒸发器每小时蒸出水分的量；（2）第一蒸发器送出的溶液浓度。,2023/1/9,选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作以一批操作为基准）由于连续操作，以1小时为基准。,划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围，用一圈封闭的虚线画出。,解：画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。,2023/1/9,确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的盐溶液量，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。对盐作物料衡算：,对总物料作衡算：,代入已知数据，得：,由题意知,2023/1/9,求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡算范围。,对盐作物料衡算：,对总物料作衡算：,代入已知数据，得：,解得：,2023/1/9,各学科间的关系,2023/1/9,
