传递过程原理_精品文档.ppt

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2022/11/11传传递递现现象象导导论论IntroductiontoTransportPhenomena2022/11/12传递现象导论教学安排：

教学安排：

32学时（学时（1-8周），周），2学分，考试课程。

学分，考试课程。

星期二：

星期二：

7-8节节星期五：

星期五：

3-4节节学习章节学习章节1、绪论、第一章、绪论、第一章分子传递现象（分子传递现象（8学时）学时）2、第二章、第二章有限控制体分析（有限控制体分析（2学时学时）3、第三章、第三章动量传递（动量传递（12学时）学时）4、第四章第四章能量传递（能量传递（6学时）学时）5、第五章、第五章质量传递（质量传递（4学时）学时）2022/11/13传递现象导论课程性质、目的和任务课程性质、目的和任务本课程介绍动量、热量和质量三种传递过程的本课程介绍动量、热量和质量三种传递过程的原理、规律、研究方法、计算及应用的一门技术基原理、规律、研究方法、计算及应用的一门技术基础课程。

它作为数学、物理课程的延伸，置于础课程。

它作为数学、物理课程的延伸，置于化化工原理工原理课程之前开设，有利于学生由基础课学习课程之前开设，有利于学生由基础课学习向专业课学习时，尽快适应思维方式的转变，即由向专业课学习时，尽快适应思维方式的转变，即由严密的逻辑推理转向工程上综合判断，在数理基础严密的逻辑推理转向工程上综合判断，在数理基础课与技术基础课课与技术基础课化工原理化工原理间起桥梁作用。

间起桥梁作用。

2022/11/14传递现象导论本门课程的任务是：

本门课程的任务是：

研究动量、热量和质量传递过程的规律（速率）研究动量、热量和质量传递过程的规律（速率）及影响因素：

及影响因素：

探讨动量、热量和质量传递之间的类似性及共同探讨动量、热量和质量传递之间的类似性及共同的研究方法。

的研究方法。

介绍动量、热量和质量传递规律的应用。

介绍动量、热量和质量传递规律的应用。

学习以动量传递为主。

学习以动量传递为主。

特点：

特点：

数学推导多，理论性强数学推导多，理论性强抽象；抽象；研究方法统一，逻辑性强研究方法统一，逻辑性强前后关联大；前后关联大；工程应用性强。

工程应用性强。

2022/11/15传递现象导论课程教学紧密联系数理基础，从工程问题出发，课程教学紧密联系数理基础，从工程问题出发，以物理概念、工程简化、建立模型、一维处理为主。

以物理概念、工程简化、建立模型、一维处理为主。

通过对工程问题的物理分析，阐明如何进行合理简化通过对工程问题的物理分析，阐明如何进行合理简化、建立物理模型和数学模型，学习解析计算的方法及、建立物理模型和数学模型，学习解析计算的方法及在工程上的典型应用。

在工程上的典型应用。

要求要求掌握掌握动量、热量和质量的传递基本特点和基动量、热量和质量的传递基本特点和基本规律；本规律；掌握掌握利用守恒原理和特征方程建立数学模型利用守恒原理和特征方程建立数学模型的方法；的方法；熟悉熟悉三种传递现象的类似性和研究方法，三种传递现象的类似性和研究方法，了了解解传递现象在工程中的典型应用。

传递现象在工程中的典型应用。

教学基本要求教学基本要求2022/11/16传递现象导论教材：

教材：

传递现象导论传递现象导论（第二版）（第二版）戴干策等著戴干策等著化学工业出版社，化学工业出版社，2008年。

年。

参考书：

参考书：

化工传递过程基础化工传递过程基础，陈，陈涛、张国亮著，化学工涛、张国亮著，化学工业出版社，业出版社，2002年。

年。

动量热量与质量传递动量热量与质量传递，王绍亭，王绍亭、陈涛著天津科、陈涛著天津科学技术出版社，学技术出版社，1986年。

年。

传递现象相似传递现象相似，夏光榕等，中国石化出版社，夏光榕等，中国石化出版社，1997年。

年。

2022/11/17绪绪论论1、化工生产过程、化工生产过程什么是化工生产？

什么是化工生产？

化工生产过程（或技术）化工生产过程（或技术）化学工艺化学工艺（ChemicalTechnology）。

化工生产就是人们利用化工生产就是人们利用原料（矿物、植物、空原料（矿物、植物、空气和水等）经过气和水等）经过化学加化学加工工，以生产人们所需的，以生产人们所需的各种产品的一门产业。

各种产品的一门产业。

2022/11/18绪论聚氯乙烯流程图聚氯乙烯流程图乙炔、氯混合器氯乙烯反应器水洗塔（吸收）碱洗塔（吸收）冷凝器（换热）精馏塔（精馏）聚氯乙烯聚合釜冷却器（换热）离心机（过滤）干燥器（干燥）旋风分离（沉降）C2H2Cl2成品热风水放空水碱液2022/11/19绪论绪论合成氨流程图合成氨流程图CO脱硫（吸收）饱和（吸收）CO变换H2热交换器水洗（吸收）铜洗（吸收）氨洗（吸收）氢氮气压缩机氨合成塔循环机氨分离器（换热）水冷（换热）合成氨加水加氨半水煤气热水贫液铜液2022/11/110绪论绪论对任何化工生产过程，不管其工艺如何千对任何化工生产过程，不管其工艺如何千差万别，它们都有一个共性差万别，它们都有一个共性在很多相同的设备中进行着原理相同的物理过在很多相同的设备中进行着原理相同的物理过程。

程。

任何化工生产过程中都包含两大类过程：

任何化工生产过程中都包含两大类过程：

化学反应过程和物理转化过程化学反应过程和物理转化过程。

2022/11/111绪论绪论2、化学工程、化学工程任何一个化工过程，不管其规模如何，都可以分解任何一个化工过程，不管其规模如何，都可以分解为为数不多的为为数不多的通用物理过程。

这些物理过程有相同的通用物理过程。

这些物理过程有相同的规律、使用同样的设备，称其为规律、使用同样的设备，称其为单元操作（单元操作（UnitOperation）。

把具有共性的单元操作抽出来，可以深入研究其原把具有共性的单元操作抽出来，可以深入研究其原理、设计方法、操作应用等。

理、设计方法、操作应用等。

2022/11/112绪论绪论传递过程（传递过程（TransportProcess）单元单元操作之间也存在着共性。

单元操作中最基本操作之间也存在着共性。

单元操作中最基本的过程是动量、热量、质量的传递，简称的过程是动量、热量、质量的传递，简称“三传三传”。

在单元操作中，三个传递过程有时。

在单元操作中，三个传递过程有时单独起作用，如过滤；有时两个、三个传递单独起作用，如过滤；有时两个、三个传递过程同时起作用，如对流传热、传质。

过程同时起作用，如对流传热、传质。

2022/11/113绪论绪论化学工程化学工程（ChemicalEngineering）：

研究化学工业生产过程中的研究化学工业生产过程中的共同规律共同规律，用，用以指导化工以指导化工装置放大装置放大、设计设计和和生产操作生产操作的学科。

的学科。

传递过程（单元操作）、反应工程组成了传递过程（单元操作）、反应工程组成了化学工程学科的两大支柱，简称化学工程学科的两大支柱，简称“三传一反三传一反”。

在两个支柱的基础上，又派生出一些其他分支在两个支柱的基础上，又派生出一些其他分支学学科科，如如解解决决过过程程极极限限问问题题的的热热力力学学，解解决决工工艺过程配置组合的艺过程配置组合的化工过程设计及优化化工过程设计及优化等。

等。

2022/11/114绪论绪论所谓所谓“化工化工”即是化学工业、化学工艺和化即是化学工业、化学工艺和化学工程的总称。

学工程的总称。

2022/11/115绪论绪论反应工程（反应工程（reactionEngineering）各种各种各样的化学反应也可归纳为数不多的几种类各样的化学反应也可归纳为数不多的几种类型，从而形成了反应工程这个学科，以研究型，从而形成了反应工程这个学科，以研究化学反应的规律，从而探讨化学反应器的设化学反应的规律，从而探讨化学反应器的设计方法和操作应用等。

计方法和操作应用等。

2022/11/116绪论绪论3.传递过程传递过程传递过程是单元操作的基础。

实际上三传递过程是单元操作的基础。

实际上三种传递过程在自然界无处不在，例如：

用洗种传递过程在自然界无处不在，例如：

用洗衣机洗衣服、电扇降温、暖气取暖、泡茶等衣机洗衣服、电扇降温、暖气取暖、泡茶等等日常活动都会受传递过程规律支配。

等日常活动都会受传递过程规律支配。

传递过程的研究内容：

传递过程的研究内容：

任何学科之所以任何学科之所以成为一门学科，必须具备两个条件：

成为一门学科，必须具备两个条件：

一是要一是要有统一的研究对象；二是要有统一的研究方有统一的研究对象；二是要有统一的研究方法。

法。

2022/11/117绪论绪论学科的研究对象是：

学科的研究对象是：

研究流体动量、热研究流体动量、热量、质量的变化速率（传递速率）规律及影响量、质量的变化速率（传递速率）规律及影响因素。

因素。

研究方法研究方法：

一是：

一是数学模型法数学模型法。

即在对。

即在对过程深入分析的基础上，建立简化的物理模型，过程深入分析的基础上，建立简化的物理模型，进而写出数学模型，经简化引入的模型参数，进而写出数学模型，经简化引入的模型参数，由实验确定，因此该理论也称由实验确定，因此该理论也称半理论半实验法半理论半实验法。

另一方法为另一方法为经验法经验法，即直接通过实验测定过程，即直接通过实验测定过程参数的变化，拟合出过程规律。

参数的变化，拟合出过程规律。

2022/11/118绪论传递过程研究中用的最多的是半理论半经传递过程研究中用的最多的是半理论半经验法。

经验法在工程上应用广泛。

而纯理论法验法。

经验法在工程上应用广泛。

而纯理论法只能用来解决一些很简单的传递现象。

只能用来解决一些很简单的传递现象。

传递过程所回答的基本问题：

传递过程所回答的基本问题：

（1）阐述）阐述“三传三传”基本理论；基本理论；

（2）定量描述）定量描述“三传三传”现象的基本方法现象的基本方法（其（其基础为：

质量、能量、动量守恒）；基础为：

质量、能量、动量守恒）；（3）“三传三传”理论在工业上的典型应用。

理论在工业上的典型应用。

2022/11/119绪论绪论4、学习要点、学习要点

（1）转变思维方式，树立工程观点；）转变思维方式，树立工程观点；

（2）掌握基本概念，熟悉数学模型法；）掌握基本概念，熟悉数学模型法；（3）重点学习）重点学习“方法方法”；看淡烦琐推导；看淡烦琐推导；（4）重视学习过程）重视学习过程预习、笔记、作业。

预习、笔记、作业。

2022/11/120第一章第一章分子传递现象分子传递现象1.1静态过程和动态过程静态过程和动态过程平衡和速率平衡和速率宏观上，物体的运动状态只有两种，即：

宏观上，物体的运动状态只有两种，即：

静态和动态静态和动态。

静态和动态是相对而言的。

当原有条件静态和动态是相对而言的。

当原有条件被破坏，静态可以转化为动态，而动态可以转被破坏，静态可以转化为动态，而动态可以转化为静态。

平衡过程和速率过程即是如此。

化为静态。

平衡过程和速率过程即是如此。

2022/11/121概论1、平衡过程、平衡过程自然界中存在着大量的正反两个方向的自然界中存在着大量的正反两个方向的变化，如：

盐的溶解与解析、蒸发与凝结、变化，如：

盐的溶解与解析、蒸发与凝结、吸附与脱附、氧化与还原反应等。

当这些正吸附与脱附、氧化与还原反应等。

当这些正反两方向的变化达到势均力敌的状态即极限反两方向的变化达到势均力敌的状态即极限状态，就是所谓的状态，就是所谓的平衡状态平衡状态，如相平衡、化，如相平衡、化学平衡。

学平衡。

2022/11/122概论平衡时净速率为零，如平衡条件发生化，平衡时净速率为零，如平衡条件发生化，则物系将偏离平衡状态，发生某种物理量的转则物系将偏离平衡状态，发生某种物理量的转移，使物系再次趋向平衡。

平衡过程的规律是移，使物系再次趋向平衡。

平衡过程的规律是热力学要探讨的问题。

热力学要探讨的问题。

2022/11/123概概论论2、速率过程、速率过程不平衡时，正反两个方向上的速率不相不平衡时，正反两个方向上的速率不相等，过程的某些量将随时间而变，过程的净等，过程的某些量将随时间而变，过程的净速率不为零。

速率过程的规律是动力学要探速率不为零。

速率过程的规律是动力学要探讨的问题。

讨