化工原理(第四期)

秦瑞香、许静、蒋松山、江文、屈龙、余波

目录

  • 1 课程简介
    • 1.1 课程简介
  • 2 绪论
    • 2.1 绪论
  • 3 流体流动
    • 3.1 流体的物理性质
    • 3.2 流体静力学
    • 3.3 流体流动的基本方程
    • 3.4 流体流动现象
    • 3.5 流体在管内的流动阻力
    • 3.6 管路计算
    • 3.7 流量测量
    • 3.8 思政园地
    • 3.9 思维导图
    • 3.10 章节测验及练习题
  • 4 流体输送机械
    • 4.1 离心泵
      • 4.1.1 离心泵的工作原理和主要部件
      • 4.1.2 离心泵的主要性能参数与特性曲线
      • 4.1.3 离心泵的气蚀现象与允许安装高度
      • 4.1.4 离心泵的工作点与流量调节
    • 4.2 其它类型液体输送机械
    • 4.3 气体输送和压缩机械
    • 4.4 思政园地
    • 4.5 章节测验及练习题
    • 4.6 思维导图
  • 5 非均相物系分离
    • 5.1 概述
    • 5.2 沉降分离
    • 5.3 过滤
    • 5.4 离心机
    • 5.5 固体流态化
    • 5.6 思政园地
    • 5.7 章节测验及练习题
    • 5.8 思维导图
  • 6 传热
    • 6.1 概述
    • 6.2 热传导
    • 6.3 对流传热概述
    • 6.4 传热过程计算
    • 6.5 对流传热系数关联式
    • 6.6 辐射传热
    • 6.7 换热器
    • 6.8 思政园地
    • 6.9 思维导图
    • 6.10 章节测验及练习题
  • 7 蒸发
    • 7.1 蒸发设备
    • 7.2 单效蒸发
    • 7.3 多效蒸发
    • 7.4 思政园地
    • 7.5 思维导图
    • 7.6 章节测验及练习题
  • 8 蒸馏
    • 8.1 概述
    • 8.2 两组分溶液的气液平衡
    • 8.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
    • 8.4 精馏原理和流程
    • 8.5 两组分连续精馏的计算
      • 8.5.1 物料衡算和操作线方程
      • 8.5.2 理论板层数的求法
      • 8.5.3 回流比的影响及其选择
      • 8.5.4 塔高和塔径的计算及精馏过程的节能措施
    • 8.6 间歇精馏
    • 8.7 恒沸精馏和萃取精馏
    • 8.8 思政园地
    • 8.9 思维导图
    • 8.10 章节测验及练习题
  • 9 吸收
    • 9.1 气体吸收的相平衡关系
    • 9.2 传质机理与吸收速率
    • 9.3 吸收塔的计算
    • 9.4 吸收系数
    • 9.5 其他条件下的吸收和脱吸
    • 9.6 思政园地
    • 9.7 思维导图
    • 9.8 章节测验及练习题
  • 10 蒸馏和吸收塔设备
    • 10.1 概述
    • 10.2 板式塔
    • 10.3 填料塔
    • 10.4 思政园地
    • 10.5 思维导图
    • 10.6 章节测验及练习题
  • 11 液-液萃取
    • 11.1 概述
    • 11.2 三元体系的液-液平衡
    • 11.3 萃取过程的流程和计算
    • 11.4 思政园地
    • 11.5 思维导图
    • 11.6 章节测验及练习题
  • 12 干燥
    • 12.1 湿空气的性质及湿焓图
    • 12.2 干燥过程的物料衡算与热量衡算
    • 12.3 固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系
    • 12.4 干燥设备
    • 12.5 思政园地
    • 12.6 章节测验及练习题
  • 13 结晶和膜分离
    • 13.1 结晶
    • 13.2 膜分离
    • 13.3 思政园地
    • 13.4 思维导图
    • 13.5 章节测验及练习题
思政园地

                                       

 

章节内容

 
 

课程知识

 
 

思政元素案例

 
 

培养目标或预期成效

 

 

概述

 
 

引入讲解一位著名的化工专家余国琮先生的感人事迹。1947年,余国琮先生毕业于美国匹兹堡大学研究生院,获博士学位。28岁时,他就在重要的国际学术期刊上发表了6篇论文,获得了象征学术成就和荣誉的3枚金钥匙奖。19508月,余国琮先生克服重重困难,毅然返回祖国,他是首批回国的学者之一。回国后,在蒸馏理论和技术方面,余国琮先生基于计算传递理论,提出了一种新的蒸馏过程与设备合一的三维非平衡的模拟放大方法,还提出了较为完整的不稳态蒸馏理论,在分批蒸馏多变参数新策略及其相应技术等方面也做出了贡献。

 

余国琮先生领导的科研团队运用其研究成果,成功地改造了化工等行业的大量蒸馏塔,取得非常显著的成果,并带来了巨大的经济效益。其中典型的实例要数大庆油田和燕山化工厂的改造项目,大庆油田从美国引进的原油稳定装置和燕山化工一厂从日本引进的乙烯装置汽油分馏塔在外籍专家的调试下都无法达到设计指标,而经过余国琮先生的改造,成功的达到甚至超出了原设计的指标,这在当时全国的化工行业产生了广泛的影响,大大助长了中国人的志气。

 
 

通过给学生们讲讲老一辈科学家们的事迹,把科学家们的人格魅力和价值观充分展示出来,可以帮助学生树立正确的理想信念和价值取向,使其能够抵御社会上某些不良风气、不良环境带来的价值认知上的偏差,使我们的学生能够提高我们国家文化的自信,使我们的学生具有坚忍不拔的品格,最重要的是能够激发我们学生强烈的爱国主义情怀,并具有强大的使命感和历史责任感。

 

 

两组分溶液的气液平衡

 
 

在讲到气液平衡方程的应用时,会用到试差的方法来计算泡点温度、露点温度以及气液平衡组成,我们并不能从已知条件直接求得某一个真值,而是需要进行重复不断的探索,循序渐进直到获得一个最接近真值的结果。这里体现了马克思主义哲学原理的真理的绝对性和相对性是辩证统一的。这说明对任何的客观事物想要认识其本质和客观规律,都是在一定范围、程度和条件下进行的;只有在这些条件下,才能够正确反映出客观对象。

 
 

在指导学生运用试差法进行计算的同时,还能培养学生一种坚持不懈,百折不挠,寻求真理的科学精神。从课堂教学延展到实际生活和工作中,告诉同学们在生活中无论遇到多大的困难和挫折,我们都要勇敢的面对,无论遇到多大的挑战,我们都不要轻易的放弃;在我们的工作过程中,我们一定要认真执着,力争达到完美。通过以上内容的讲授可以培养学生抗挫折的能力和工匠精神。

 

 

精馏的原理及其应用

 
 

在讲到精馏的应用时,以精馏操作可以实现有机溶剂的回收为实例进行讲解。苯-甲苯,丙酮-水等都可以通过精馏操作进行分离。有机溶剂种类繁多,用途广泛,使用量大。如果未经处理就排放到大气中,由于它们大多数都具有毒性、刺激性、致畸和致癌作用会对人、动物和植物造成危害,此外,这些挥发性有机化合物(VOCs)还会对大气臭氧污染和PM2.5污染带来重要影响。回收有机溶剂可以采用与空气的混合气体燃烧的方法,但是这种方法会产生大量的二氧化碳,最终仍然会对环境造成巨大污染。采用精馏操作对有机溶剂进行再回收利用,对于资源利用效率可以很大程度的提高,同时可以保护并且改善环境,实现环境的可持续发展。

 
 

通过精馏操作实现溶剂回收的讲解可以增强学生环保、健康和安全(EHS)理念和行业的法律法规意识,资源利用观念意识。

 

 

两组分连续精馏的计算

 
 

由于精馏过程的复杂性,我们在进行精馏计算中,常常需要做一些假定性的设定。课程中引入理论板的概念恒摩尔流的假定,从而求得理论板层数,然后用塔板效率进行校正,最后计算出精馏塔实际板数。这正是我们学习马克思主义哲学原理中的主要矛盾与次要矛盾,矛盾的主要方面和次要方面的观点。我们把马克思主义哲学原理的辩证关系运用到了实际当中,得到了两点论重点论的统一。我们在进行精馏计算的时候,既要考虑到非理想状态下的诸多因素,又要着重抓主要矛盾、矛盾的主要方面。把复杂的精馏问题分解成主要矛盾和次要矛盾,然后建立两点假设,以便于抓主要矛盾,最后建立理想模型进行计算,这样做能排除错综复杂的次要矛盾的干扰,更精准的揭示精馏过程的普遍规律。在此基础上,再根据理想与实际的偏差对理想模型作适当的修正,则可较全面地描述精馏操作实际过程。

 
 

在这里我们可以培养学生在看问题时,既要全面的看,又要看主流和大的发展趋势。