化学工程基础PPT课件

2022-4-191规 则：遵守课堂纪律独立思考按时完成作业考核方式：平时作业、实验、课堂表现 30期末考试 （闭卷） 70 第1页/共64页 学时：40 + 12 教材内容讲解：2 11周 实验部分：平时空闲（周末等），2个 考试：17周（暂定）2022-4-192课程进度安排：第2页/共64页2022-4-193参考书参考书 化工原理化工原理. . 姚玉英主编姚玉英主编. . 天津科学技术出版社天津科学技术出版社 化学工程基础化学工程基础. . 武汉大学主编武汉大学主编. . 高等教育出版社高等教育出版社 化学工程基础化学工程基础. . 林爱光编林爱光编. . 清华大学出版社清华大学出版社 化学工程基础化学工程基础. . 李德华编李德华编. . 化学工业出版社化学工业出版社 化学工程基础学习指引和习题解答化学工程基础学习指引和习题解答. . 林爱光编林爱光编. . 清华大学出版社清华大学出版社 化学工程基础学习指导化学工程基础学习指导. . 杨国泰等编杨国泰等编. . 化学工业化学工业出版社出版社第3页/共64页2022-4-194主讲章节主讲章节l 第一章第一章 化学工业与化学工程化学工业与化学工程l 第二章第二章 流体流动与输送流体流动与输送l 第三章第三章 传热过程传热过程l 第四章第四章 传质分离基础传质分离基础l 第五章第五章 吸收吸收l 第六章第六章 精馏精馏第4页/共64页第一章第一章 化学工业与化学工化学工业与化学工程程 1.11.1 化学工业概述化学工业概述 1.21.2 化学工程学化学工程学 1.31.3 物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算第5页/共64页2022-4-1961.1 化学工业概述化学工业概述化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济化学工业是国民经济重要的基础工业，是工业经济中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。中最具活力，有待开发且竞争力极强的一个部门。86%6.9%7.1%其他工业石油天然气化学工业工业和信息化部，工业和信息化部，2011年年1-1 化学工业的重要性化学工业的重要性第6页/共64页2022-4-197为农业提供化肥、农药等农用生产资料；为农业提供化肥、农药等农用生产资料；为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他为轻纺、建材、冶金、国防、军工及其他行业提供各种配套原材料；行业提供各种配套原材料；为微电子、信息、生物工程等高科技产业为微电子、信息、生物工程等高科技产业提供新型化工材料和新产品；提供新型化工材料和新产品；为人们的衣、食、住、行提供各种化工产为人们的衣、食、住、行提供各种化工产品；品；触及现代生活的各个角落：触及现代生活的各个角落：第7页/共64页2022-4-198开源节流开源节流第8页/共64页2022-4-199昨天昨天（始于（始于18 世纪工业革命）世纪工业革命）无机化无机化学工业学工业1746 年年 英国人罗巴克英国人罗巴克 铅室法制硫酸铅室法制硫酸1791 年年 法国人路布兰法国人路布兰 制碱制碱1861 年年 比利时人索尔维比利时人索尔维 氨碱法氨碱法1905 年年 德国人哈伯德国人哈伯 合成氨合成氨1941 年年 中国人中国人侯德榜侯德榜 联碱法联碱法有机化有机化学工业学工业1826 年年 从氰酸铵合成尿素从氰酸铵合成尿素19 C 中叶、中叶、20 C 初利用煤、农副产品初利用煤、农副产品20 C 30 年代开始石油、天然气的开发年代开始石油、天然气的开发1-2 化学工业的发展化学工业的发展第9页/共64页2022-4-1910 今天今天（2011年我国）年我国） 产品名称产品名称 产量（万吨）产量（万吨） 世界排名世界排名 化肥化肥 7000 1 染料染料 76 1 农药农药 265 2 合成橡胶合成橡胶 380 1 乙烯乙烯 1850 2三废三废占排放总量份额占排放总量份额排名排名废渣废渣8-108-109 9废水废水20-3020-302 2 废气废气5-75-73 3第10页/共64页2022-4-1911 明天明天（发展趋势）（发展趋势）以以信息技术信息技术为先导为先导以以新材料技术新材料技术为基础为基础以以新能源技术新能源技术为支柱为支柱微观尺度向微观尺度向生物技术生物技术开拓开拓宏观尺度向宏观尺度向空间空间和和海洋海洋扩展扩展化学工业不再局限于传统的化工领域，与这化学工业不再局限于传统的化工领域，与这六大技术渗透结合。六大技术渗透结合。第11页/共64页2022-4-1912材料工程材料工程 高分子功能材料、陶瓷、纳米材料、富勒碳高分子功能材料、陶瓷、纳米材料、富勒碳能源化工能源化工 发展煤化工（洁净煤技术发展煤化工（洁净煤技术）环境化工环境化工 CO2 化学化学 环境工程环境工程 清洁生产清洁生产 OHCaClEOOHCaOHClCHCHHClOHClCHCHClOHHC2222222224222)(2 EOOHC 2425 .0直接氧化法直接氧化法:氯乙氯乙醇法醇法l 发展趋势发展趋势环环氧氧乙乙烷烷第12页/共64页2022-4-1913生物工程生物工程生物学生物学化学化学工程学工程学生物技术生物技术生化生化工程工程化学工程化学工程生物化学生物化学e.g. 将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇，将淀粉酶基因克隆到酵母菌中发酵生产乙醇，时间缩短了时间缩短了十分之九十分之九，能量消耗减少了，能量消耗减少了60。第13页/共64页2022-4-19141-3 化学工业的特点化学工业的特点 与人类的生存和发展息息相关与人类的生存和发展息息相关 世界面临着三大挑战：世界面临着三大挑战：人口增长、环境污染和人口增长、环境污染和能源短缺。能源短缺。 原料路线、工艺路线和产品品种的多样性原料路线、工艺路线和产品品种的多样性 化学工业属于技术密集型和能源密集型产化学工业属于技术密集型和能源密集型产业业322.NHHNgecat 提倡采用新工艺、新设备，提高物料的综合提倡采用新工艺、新设备，提高物料的综合利用，降低能耗。利用，降低能耗。第14页/共64页2022-4-19151-4 化学工业的分类化学工业的分类美国美国： 按照美国标准工业分类手册（按照美国标准工业分类手册（SIC）确定的分确定的分类法，化学工业包括：类法，化学工业包括：生产基本化工产品的企业生产基本化工产品的企业以化学方法为主进行产品加工的企业以化学方法为主进行产品加工的企业中国中国：基本化学工业基本化学工业化肥工业化肥工业石油化学工业石油化学工业其他化学工业其他化学工业化学工业包括：第15页/共64页2022-4-19161-5 化工生产工艺及流程化工生产工艺及流程化工生产过程：化工生产过程：有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得有目的的使原料经过一系列的化学或物理变化，以获得产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。产品的工业过程，也称为化工生产，或化工生产过程。原料原料（1）预处理预处理 （2） 反反 应应 （3）后处理后处理产品产品基本化工生产过程基本化工生产过程第16页/共64页2022-4-1917例如例如: :可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。合成气（合成气（CO，H2，CO2）输送输送管式反应器管式反应器粗甲醇粗甲醇冷却冷却精馏精馏精甲醇（精甲醇（99.8599.95%）甲醇的生产：原料油（甲苯、二甲苯）、原料油（甲苯、二甲苯）、H H2 2输送输送加热加热反应器反应器减压减压蒸馏塔蒸馏塔精馏精馏苯（苯（99.99299.99299.999%）苯的生产：第17页/共64页2022-4-1918化工生产过程化工生产过程化学反应过程化学反应过程物理处理过程物理处理过程化工生产的核心化工生产的核心 原料的预处理原料的预处理 产品的加工产品的加工（单元操作）（单元操作）第18页/共64页2022-4-1919单元操作：单元操作：化工生产中除化学反应单元以外的所有化工生产中除化学反应单元以外的所有物理性操作物理性操作。 固体和流体物料输送固体和流体物料输送 物料的加热和冷却物料的加热和冷却 非均相混合物料的分离非均相混合物料的分离 液体混合物料的蒸发、蒸馏和萃取液体混合物料的蒸发、蒸馏和萃取 气体物料的吸收气体物料的吸收 物料的干燥和冷却物料的干燥和冷却单元操作的结果只改变物料的物理性质单元操作的结果只改变物料的物理性质化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺化工生产过程就是由若干单元操作和反应过程按一定顺序组合而成序组合而成第19页/共64页2022-4-1920流程图流程图描述从描述从物料物料开始，经过一系列按一定顺序并相互开始，经过一系列按一定顺序并相互衔接的衔接的单元操作单元操作和和反应过程反应过程，生产合格，生产合格产品产品的生的生产工艺过程称为产工艺过程称为化工工艺流程化工工艺流程。用图表示的化工。用图表示的化工工艺流程称为化工工艺流程图。工艺流程称为化工工艺流程图。工艺流程框图工艺流程框图、装置流程图装置流程图、管线图管线图、带控制点的流程图带控制点的流程图等。等。类型有：类型有：第20页/共64页2022-4-1921尿素生产工艺流程框图尿素生产工艺流程框图第21页/共64页2022-4-1922尿素生产流程简图尿素生产流程简图第22页/共64页2022-4-1923乙烯乙烯苯苯V101苯乙烯气相烷基化生产流程简图苯乙烯气相烷基化生产流程简图P101R101T101T102V103E101E103E104产品产品副产物副产物V101E102V102填料填料催化剂催化剂塔板塔板第23页/共64页2022-4-1924e.g. a. 搅拌搅拌 化学实验与化工生产过程比较化学实验与化工生产过程比较b. 放大效应放大效应c. 加料加料D 10 DV（容积）（容积）? S（传热器壁面积）（传热器壁面积）?1-5 实验室研究与化工过程开发实验室研究与化工过程开发第24页/共64页2022-4-1925项目项目化学实验化学实验化工生产化工生产 原料原料数量少、纯度高、配比严格、数量少、纯度高、配比严格、易储存、无需预处理易储存、无需预处理量大，因来源不同、价格不一、纯量大，因来源不同、价格不一、纯度不同，故使用前需预处理度不同，故使用前需预处理 工艺工艺操作简单、变更容易、可以精操作简单、变更容易、可以精密控制反应条件，无物料返回密控制反应条件，无物料返回利用问题利用问题操作复杂，不易随意变更，单元操操作复杂，不易随意变更，单元操作控制难度大，杂质易积累，中间作控制难度大，杂质易积累，中间检测多检测多 设备设备以玻璃器皿为主，防腐，易清以玻璃器皿为主，防腐，易清洗洗要求设备强度高、耐腐蚀，结构复要求设备强度高、耐腐蚀，结构复杂，清洗、操作难杂，清洗、操作难 产品产品量少，易采集，通常无需分离量少，易采集，通常无需分离量大，需专门的分离与精制过程量大，需专门的分离与精制过程公用工程公用工程 简单易行，无需专门设施简单易行，无需专门设施需供水、供气、供电、动力等设施需供水、供气、供电、动力等设施环境保护环境保护 三废排放量少，易于处理，无三废排放量少，易于处理，无需专用设施需专用设施三废排放量大，必须通过专用设施三废排放量大，必须通过专用设施予以治理予以治理第25页/共64页2022-4-1926第26页/共64页2022-4-1927举例说明：举例说明：萘萘邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 + Q催化剂催化剂氧化氧化实验室实验室化工生产化工生产催化剂升催化剂升温活化温活化电加热电加热空气预热至活化温度，空气预热至活化温度，通入少量反应物通入少量反应物量量催催萘萘反应温反应温度控制度控制外加热外加热冷却冷却即：即：1.量上量上少少多多2.传质、传热及材质上的差别传质、传热及材质上的差别3.能源、动力及技术与经济上的差别能源、动力及技术与经济上的差别1 - 20 g0.04 - 0.8 gh-110 - 30 吨吨400 - 1200 kgh-1第27页/共64页2022-4-1928萘萘O邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 + Q533.53 10Vm621.06 10Sm71.52 10QW反62.78 10QW移335.34Vm22.36Sm0.157QW反0.0296QW移第28页/共64页2022-4-1929 从实验室研究到工业生产从实验室研究到工业生产实验室成果能否进行工业化的四个要求实验室成果能否进行工业化的四个要求: :对环境无危害对环境无危害 技术上可靠技术上可靠 经济上可行经济上可行生产上安全生产上安全第29页/共64页第一章第一章 化学工业与化学工化学工业与化学工程程 1.11.1 化学工业概述化学工业概述 1.21.2 化学工程学化学工程学 1.31.3 物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算第30页/共64页2022-4-1931 1887 年，英国人年，英国人David. G. E . 在曼彻斯特在曼彻斯特工学院做了一系列化学工程问题的讲演；工学院做了一系列化学工程问题的讲演； 1888 年，美国麻省理工学院，世界上第一年，美国麻省理工学院，世界上第一次讲授次讲授“化学工程化学工程”这门课程；这门课程； 1915 年，利特尔年，利特尔Little. A. D. 提出了单元操提出了单元操作（作（Unit Operation）的概念；）的概念； 1923 年，第一本化学工程教科书年，第一本化学工程教科书Principles of Chemical Engineering；1.2 化学工程学科化学工程学科第31页/共64页2022-4-1932 1957 年，正式提出了年，正式提出了“化学反应工程化学反应工程”（Chemical Reaction Engineering） 20 世纪世纪 60 年代后期，计算机用于化学工程年代后期，计算机用于化学工程以解决最优规划，最优设计以解决最优规划，最优设计“化工系统工程化工系统工程” 1983 年在美国化学工程师学会（年在美国化学工程师学会（AICHE）第）第 75 周年年会上，把化学工程定义为周年年会上，把化学工程定义为“经济地经济地开发利用物质和能量的方法为人类造福的工开发利用物质和能量的方法为人类造福的工学学”。第32页/共64页2022-4-1933化化工工生生产产写实写实19 世纪世纪90 年代年代化学工艺学化学工艺学或工业化学或工业化学单元操作单元操作（物理过程）（物理过程）抽象抽象1923 年年化学反应工程化学反应工程单元过程单元过程（化学过程）（化学过程）化工系统工程化工系统工程传递过程传递过程1960 年年抽象抽象计算机计算机20 世纪世纪 60 年代年代 2-1 2-1学科的发展学科的发展第33页/共64页2022-4-19342-2 2-2 化学工程学科的内容化学工程学科的内容单元操作单元操作 固体和流体物料输送、加热和冷却、蒸发、吸收、蒸馏、固体和流体物料输送、加热和冷却、蒸发、吸收、蒸馏、萃取、干燥等基本操作的总称。萃取、干燥等基本操作的总称。传递过程传递过程 “三传三传”： 动量传递、热量传递、质量传递动量传递、热量传递、质量传递化学反应工程化学反应工程 研究理想反应器内化学反应的一些共同规律研究理想反应器内化学反应的一些共同规律化工热力学化工热力学 研究化工过程中各种形式能量之间的相互转换规律和过程研究化工过程中各种形式能量之间的相互转换规律和过程趋于平衡的条件趋于平衡的条件化工系统工程化工系统工程 以化工系统为研究对象，从整体目标出发确定最优决策以化工系统为研究对象，从整体目标出发确定最优决策第34页/共64页2022-4-1935生产的原料路线生产的原料路线生产方法、技术生产方法、技术操作程序操作程序物料走向物料走向相关单元操作设备的组合相关单元操作设备的组合化学品具化学品具体生产过体生产过程或技术程或技术“化工原理化工原理“研究：研究：工业生产工业生产的共同规律的共同规律指导：指导：生产工艺生产工艺的设计的设计第35页/共64页2022-4-1936二二. . 研究方法研究方法实验研究法实验研究法测试技术测试技术实验规划实验规划数据处理数据处理数学模型法数学模型法过程分析过程分析数学描述数学描述第36页/共64页第一章第一章 化学工业与化学工化学工业与化学工程程 1.11.1 化学工业概述化学工业概述 1.21.2 化学工程学化学工程学 1.31.3 物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算第37页/共64页2022-4-19381.3 物料衡算和热量衡物料衡算和热量衡算算1. 1. 物料衡算：物料衡算：也称质量衡算，其依据是质量守恒定律。也称质量衡算，其依据是质量守恒定律。它反映一个过程中原料、产物、副产物等之间的它反映一个过程中原料、产物、副产物等之间的关系，即进入的物料量必等于排出的物料量和过关系，即进入的物料量必等于排出的物料量和过程中的积累量。程中的积累量。输入物料的总量输入物料的总量 排出物料的总量过程积累的总量排出物料的总量过程积累的总量第38页/共64页2022-4-1939积累积累 MM入入M出出系系 统统物料衡算示意图物料衡算示意图物料衡算式：物料衡算式： M入入 M出出 M连续稳定流动：连续稳定流动：M入入 M出出 第39页/共64页进行物料衡算时，必须明确下面几点：进行物料衡算时，必须明确下面几点：1. 首先要确定衡算的系统，即衡算对象包首先要确定衡算的系统，即衡算对象包括的范围。括的范围。2. 其次要确定衡算的基准。其次要确定衡算的基准。3. 然后确定衡算的对象。然后确定衡算的对象。4. 最后还要确定衡算对象的物理量及单位。最后还要确定衡算对象的物理量及单位。第40页/共64页精馏塔精馏塔原料液原料液含乙醇含乙醇510吨/时乙醇产品乙醇产品含乙醇含乙醇95含乙醇含乙醇0.1 废水废水例例1-1 每小时有每小时有10 吨吨 5 的乙醇水溶液进入精馏塔，的乙醇水溶液进入精馏塔，塔顶馏出的产品中含乙醇塔顶馏出的产品中含乙醇 95，塔底排出的废水中含，塔底排出的废水中含乙醇乙醇 0.1。求每小时可得产品多少吨？若废水全部排。求每小时可得产品多少吨？若废水全部排放，每年（按操作放，每年（按操作 7200小时计）损失的乙醇多少吨？小时计）损失的乙醇多少吨？解：解：已知：已知：原料液流量及其中乙醇含量原料液流量及其中乙醇含量产品和废水中乙醇含量产品和废水中乙醇含量 求：求：产品和废水流量产品和废水流量分析：分析：两个未知量，需列出两个物料衡两个未知量，需列出两个物料衡算方程求解！算方程求解！第41页/共64页包含精馏塔在内的虚线框包含精馏塔在内的虚线框a. 物流的流量物流的流量 b. 物流中乙醇的量物流中乙醇的量确定：确定：衡算范围：衡算范围：衡算对象衡算对象：衡算基准：衡算基准：单位时间：小时单位时间：小时设：产品流量为设：产品流量为 X 吨吨/时、废水流量为时、废水流量为 Y 吨吨/时。时。由物料衡算式：由物料衡算式：M入 M出对物流的量进行衡算：对物流的量进行衡算： 10 X + Y 对乙醇的量进行衡算：对乙醇的量进行衡算：10 5 X 95 + Y 0.1X 0.516 吨吨/时时 Y 9.484 吨吨/时时 每年损失乙醇：每年损失乙醇：9.484 0.1 7200 68.28 吨吨/年年第42页/共64页2022-4-19432. 2. 能量衡算能量衡算 （能量守恒定律）（能量守恒定律）依据：依据：能量守恒定律能量守恒定律目的：目的： 计算单位产品的能耗 了解过程中能量的利用和损失情况 确定生产过程中需要输入、输出的热量 设计换热设备第43页/共64页2022-4-1944积累积累 QQ入入Q出出系系 统统能量衡算示意图能量衡算示意图无反应热效应：无反应热效应：系统累积能量系统累积能量 = = 输入能量输入能量输出能量输出能量伴随反应热效应：伴随反应热效应：系统累积能量系统累积能量 = = 输入能量输入能量输出能量输出能量 + + 反应放出（反应放出（+ +）或吸收（）或吸收（- -）的能量）的能量第44页/共64页2022-4-1945l 过程速率过程速率过程阻力过程推动力速率温差、浓度差温差、浓度差能量衡算式：能量衡算式： Q入入 Q出出 Q积累积累稳定的连续性操作：稳定的连续性操作：Q入入 Q出出 化工热力学上，常用化工热力学上，常用 “焓焓”表示物料所处的热状态表示物料所处的热状态(wH)入 (wH)出 Qw ：物料的质量或质量流量；：物料的质量或质量流量；H ：焓：焓能量衡算基准：能量衡算基准：数量基准、温度基准、相态基准数量基准、温度基准、相态基准第45页/共64页例例1-2 在一列管式热交换器中用压强为在一列管式热交换器中用压强为 136 kPa 的饱和的饱和蒸汽加热蒸汽加热 298 K 的冷空气，蒸汽的流量为的冷空气，蒸汽的流量为 0.01 kg/s，空空气的流量为气的流量为 1 kg/s。冷凝水在饱和温度冷凝水在饱和温度 381 K下排出。下排出。若取空气的平均比热为若取空气的平均比热为 1.005 kJ/(kgK)，试计算空气的试计算空气的出口温度（热损失忽略不计）。出口温度（热损失忽略不计）。热空气热空气 T冷空气冷空气298 K1 kg/s加热蒸汽加热蒸汽 381K 冷凝水冷凝水热交换器热交换器381 K0.01 kg/s解：解：分析：分析：只有一个未知变量，只有一个未知变量，只需列一个能量衡只需列一个能量衡算方程即可求解。算方程即可求解。关键问题是确定能关键问题是确定能量衡算的基准！量衡算的基准！第46页/共64页能量衡算基准：能量衡算基准：数量基准：数量基准：温度基准温度基准：以单位时间内物流量为基准以单位时间内物流量为基准加热蒸汽： 0.01 kg/s ； 冷空气： 1 kg/s 以进口冷空气的温度为基准：以进口冷空气的温度为基准：298 K取H冷空气 0w冷空气冷空气H冷空气冷空气w蒸汽蒸汽H蒸汽蒸汽 进入系统热量进入系统热量 离开系统热量离开系统热量整理得：w蒸汽蒸汽 ( H蒸汽蒸汽 H冷凝水冷凝水 ) w冷空气冷空气 ( H热空气热空气 H冷空气冷空气)由能量衡算式 得：(wH)入 (wH)出 Q= w冷空气冷空气H热空气热空气w蒸汽蒸汽H冷凝水冷凝水第47页/共64页查饱和水蒸汽表，得到查饱和水蒸汽表，得到 136 kPa、381K 条件下的条件下的物性数据：物性数据：H蒸汽蒸汽 2690 kJ/kg H冷凝水冷凝水 452.9 kJ/kg H冷空气冷空气 0 H热空气热空气 Cp t = Cp (T-298)0.01 ( 2690- 452.9 ) 1 1.005 (T-298) T = 320.3 K将数据代入上式得：将数据代入上式得：第48页/共64页2022-4-1949基础数据：物性数据基础数据：物性数据过程参数：控制生产过程的指标过程参数：控制生产过程的指标无量纲量：由各种变量和参数组成的数群无量纲量：由各种变量和参数组成的数群3. 单位制与单位换算单位制与单位换算国际单位制（国际单位制（SI）The International System of Units化工数据的分类化工数据的分类SI 单位单位SI 单位的十进倍数和分数单位单位的十进倍数和分数单位SI 基本单位基本单位SI 导出单位导出单位SI 词头词头SI 辅助单位辅助单位第49页/共64页SI 基本单位和辅助单位基本单位和辅助单位量的名称量的名称单单 位位 名名 称称国际符号国际符号基基 本本单单位位长长 度度米metrem质质 量量千克 kilogramkg时时 间间秒seconds电电 流流安 培AmpereA热力学温度热力学温度开 尔文KelvinK发光强度发光强度坎 德拉CandelaCd物质的量物质的量摩 尔molemol辅辅助助单单位位平平 面面 角角弧 度radianrad立立 体体 角角球 面 角steradiansr第50页/共64页化工中常用的化工中常用的SI 导出单位导出单位量的名称量的名称单单 位位 名名 称称单位符号单位符号用用SI 基本单位表示的单位基本单位表示的单位面面 积积平方米m2m2体体 积积立方米m3m3速速 度度米每秒m/sm/s密密 度度千克每立方米kg/m3kg/m3浓浓 度度摩尔每立方米mol/m3mol/m3力力牛顿Nkgm/s2压强，应力压强，应力帕 斯卡Pa (=N/m2)kg/(ms2)第51页/共64页化工中常用的化工中常用的SI 导出单位导出单位量的名称单 位 名 称单位符号用SI 基本单位表示的单位能，功，热量焦 耳J (=Nm)kgm2/s2功 率瓦 特W (=J/s)kgm2/s3粘 度帕 斯卡秒Paskg/(ms)扩散系数平方米/秒m2/sm2/s热容，熵焦 耳每开尔文J/Kkgm2/(s2K)导热系数瓦 特每米开尔文W/(mK)kgm/(s3K)传热系数瓦 特每平方米开尔文W/(m2K)kg/(s3K)第52页/共64页SI 词头词头表示的因数词头名称词头符号1018艾 可萨E1015拍 它P1012太 拉T109吉 咖G106兆M103千k102百h101十da表示的因数词头名称词头符号10-1分d10-2厘c10-3毫m10-6微 10-9纳 诺n10-12皮 可P10-15飞 母托f10-18阿 托a第53页/共64页SI 单位的十进倍数和分数单位：把把 SI 词头加在词头加在 SI单位前就构成了单位前就构成了 SI单单位的十进倍数和分数单位。位的十进倍数和分数单位。如，压强单位 MPa，力的单位 kN。原则：原则：词头不可重叠使用m m (毫微米)nm (纳米)：10-9 m第54页/共64页单位换算：例例 一标准大气压一标准大气压 (1 atm) 的压力等于的压力等于1.033 kgf/cm2 ，(kgf：千克力：千克力)，将其换算成，将其换算成 SI单位。单位。解：解：kgfNcm2m2换算关系：换算关系：1 千克力千克力 质量为质量为1千克的物体在北纬千克的物体在北纬45度海平面上所度海平面上所受的重力。该处的重力加速度为受的重力。该处的重力加速度为 9.81 m/s2 。1 kgf 1 kg g 9.81 N1 cm 1/100 m第55页/共64页由题给条件：Pa10013. 1mN10013. 1mN10081. 9033. 1m 1cm100kgf 1N81. 9cmkgf 033. 1cmkgf 1.033 atm 152522222方法方法1：将单位之间的换算关系引入等式中进行计算，：将单位之间的换算关系引入等式中进行计算，使分子、分母的单位相消后，剩下的单位与所求单位使分子、分母的单位相消后，剩下的单位与所求单位一致。一致。第56页/共64页例1-5 通用气体常数 R82.06 atmcm3/(molK)，将其换算成国际单位：kJ/(kmolK) 表示。解：解：K)kJ/(kmol8.314K)m/(kmolN8314K1kmol001. 01)m01. 0(mN10013. 106.82Kmolcmatm82.06R3253方法方法2：将复合单位所包含的简单单位逐一按要求替：将复合单位所包含的简单单位逐一按要求替换，最后化成所要求的单位形式。换，最后化成所要求的单位形式。第57页/共64页2022-4-1958第58页/共64页2022-4-1959 长度长度 (m) 质量质量 (kg) 时间时间 (s) 物质的量物质的量 (mol) 电流电流 (A) 热力学温度热力学温度 (K) 【开尔文开尔文】 发光强度发光强度 (cd) 【坎德拉坎德拉】l 七个基本单位：七个基本单位：第59页/共64页2022-4-1960化学不断发现和创造的新物质化学不断发现和创造的新物质产品产品化工过程化工过程化学反应化学反应有经济价值的商业产品有经济价值的商业产品化学工程化学工程化学工业化学工业国民经济的支柱产业国民经济的支柱产业世界化工产品的总销售额世界化工产品的总销售额( (年年) ) - - 超过万亿美元超过万亿美元第60页/共64页2022-4-1961第61页/共64页2022-4-1962例：例：蒸发器蒸发器冷却结晶器冷却结晶器20KNO31000 kg/h水水 W ? S50R ?P ?9637.5 首先要确定衡算对象首先要确定衡算对象FF = W + P F0.2 = W0 + P0.96S = R + PS0.5 = R0.375 + P0.96W 、 PR第62页/共64页2022-4-1963大作业：任选一种化工产品，介绍其典型合成工艺任选一种化工产品，介绍其典型合成工艺要求要求：l 形式：制作ppt课件，时间约5 minl 分组：3人一组（为方便，按学号顺序分组）l 上交时间：第九周周三下课之前（10月26日）l 讲解时间：第十周周三（暂定，根据课程进度微调，随机抽选）第63页/共64页2022-4-1964感谢您的观看。第64页/共64页