化工基础
阎建民 化学楼 218室
54747454(o) 64350785(h)
yanjm@sjtu.edu.cn
课程题外话
? 学习态度问题
? 工程化特点
? 基础课 why??专业课 How？
? 知识与职业技能,learn ?study
? 学习方法,基础知识理解 ?同时兼顾解决问题的思路
? 笔记、作业、参考书服务于教材内容的理解运用；
? 注重对例题的学习
? 自学能力培养，重视预习，至少知道教材内容；
? 公式概念繁杂，注重知识体系化和相互关联；
? 参考书
? 柴诚敬 王军 陈常贵 等, 化工原理课程学习指导, 2003年 10
月 天津大学出版社
未来的化学工程师，你将做什么?
美国化学工程师协会成立 75周
年评选化学工程十大成就,
– 合成橡胶
– 抗生素
– 塑料
– 合成纤维
– 空气深冷制备氧氮
– 核同位素分离
– 原油催化裂解
– 污染控制
– 化肥（合成氨）
– 生物医学工程
-1983年
化学工程前沿领域,
– 新材料生产
– 生物技术
– 固体废料
– 大气、水污染控制
– 能源
– 过程控制
化学与化工
工程是一门艺术，它以特定的方式用
一美元很好地去完成普通人用两美元勉
强完成的任务。
Arthur Mellen Wellington
化学反应方程式揭示一种物质转
化的可能途径
反应器
NH3
N2
H2
反应器
N2
H2
NH3
N2
H2
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
NH3
N2
H2
N2
H2
NH3
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
NH3
N2
H2
N2
H2
NH3
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
NH3
N2
H2
N2
H2
NH3
N2
H2 冷凝器
-190度
N2
空气
O2
H2
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
NH3
N2
H2
N2
H2
NH3
N2
H2 冷凝器
-190度
N2
空气
电解反应器
H2
水
O2
具体到实际生产，还存在很多实际问题：设
备清洗、加料、分析取样、过程检测、安全
性、动力、加热等，因此还会有很多附属设
备和管线
一个化学方程式 的具体
实践可能是 一片厂房
化
工
学
科
发
展
化工生产
化学工艺学
(工业化学 )
单元操作
传递过程 化学反应工程
化工系统工程
&
过程动态学
写实 19世纪末
抽象 1923
物理过程
抽象
化学过程
抽象
计算机技术 20世纪 60年代
作
为
一
门
技
术
基
础
课
，
《
化
工
原
理
》
研
究
的
是
化
工
生
产
过
程
中
共
有
物
理
过
程
的
原
理
及
设
备
。
单元过程分析和描述
? 课程三段论：过程分析 ?过程描述 ?过程计算
? 分析是用已有的数学、物理及物化理论分析新
的工程现象（定性理解）
? 描述是用基本的物理定律寻求过程的特征规律
（定量表述）
– 质量守恒定律
– 牛顿第二定律
– 能量守恒定律
– 相平衡
– 过程速率
? 过程计算分设计型和操作型
,化工原理, 知识体系
原理
?物料平衡
?能量平衡
?相平衡
?过程速率
化工过程单元
流体流动
单相流,流体输送
两相流,沉降、过滤
固体流态化
传热过程
加热、冷却, 沸腾、冷凝
蒸发
传质过程
吸收、精馏,萃取,干燥
吸附
其他
超临界萃取、结晶
膜分离过程
化工设备
流体输送与分离设备
泵,风机
过滤器、沉降分离器
旋风分离器
流化床
传热设备
换热器
蒸发器
传质设备
板式塔、填料塔
干燥器
其他
萃取设备、膜组件
结晶器
基
础
与
应
用
足之于地也践，然恃其
所不 蹍 而后善博也；人之知
也少，而恃其所不知而后知
天之所谓也。知大一通之，
知大阴解之，知大目视之，
知大均缘之，知大方体之，
知大信稽之，知大定持之，
至矣！
,庄子, 徐无鬼 篇
学习目标
? 对各单元操作过程做到过程清
楚、原理清楚；
? 掌握选择、发展化工过程与设
备的基本方法与原则；
? 能分析与解决典型化工单元操
作中的实际问题 (包括设计问
题与操作问题）；
? 了解强化过程的途径。
单位制及单位换算
? 基本单位, m,kg,s,K,mol,A,cd
? 导出单位：物理量单位
? 单位制度,SI,cgs、英制
? 物理方程使用同一单位制，经验方程则采用指
定单位
? 学好单位制及换算本课的必备技巧，在学习中
逐步掌握
– 熟知物理量单位、基本单位的换算因子
物
料
和
热
量
衡
算
事
项
? 正确选用单位，正确使用物性数据
– 单位一致及换算
– 注意一些物性（如密度、比热、潜热）数据随温度变化
? 正确地选择衡算系统
– 所选系统的进出物料中包括所求的未知量
– 对所选系统建立的物料平衡方程中包括尽可能少的未知
数．最好就是所求的一个未知量。
? 正确选择衡算基准
– 在一个物料衡算 (或热量衡算 )式中不能采用两个不同的基
准。
– 在连续操作中，物料不断地出入系统，通常以时间为基
准．间歇操作通常以一次或一批加入的某种物料为基准。
– 对热量衡算，为要确定物料的焓值，还必须定出基准温度，
当有相变时应规定基准状态。通常以 273K液态为基准。
? 关于非稳态物料衡算
– 关键是列出物料平衡式中的各项与时间的关系。
– 列方程是微分方程，在解微分方程时特别要注意积分上下
限的对应关系。
20
绪
论·
小
结
l 化工原理或单元操作是化学工程学的分支, 它
研究化工生产中共有的物理操作过程的基本原理,
典型设备及其选用, 计算方法, 是一门工程性较
强的技术基础课 。 它具有与一般工程学科相似的
研究方法, 即实验法与数学模型法 。
l 本课程以传递过程为横向主线, 划分与安排各
讲教学内容；以研究方法为纵向主线, 展开各单
元操作内容的讨论 。
l 过程分析基本方法
已有物理, 物化及数学理论 +新的工程现象
?发展一个过程
过程描述的基本方法
基本物理定律十辅助定则 (过程特征 )
过程计算分设计型计算与操作型计算 。
了解各种单位制及熟悉单位换算是学好本课的
必备技巧，应在学习中逐步掌握。
阎建民 化学楼 218室
54747454(o) 64350785(h)
yanjm@sjtu.edu.cn
课程题外话
? 学习态度问题
? 工程化特点
? 基础课 why??专业课 How？
? 知识与职业技能,learn ?study
? 学习方法,基础知识理解 ?同时兼顾解决问题的思路
? 笔记、作业、参考书服务于教材内容的理解运用；
? 注重对例题的学习
? 自学能力培养，重视预习，至少知道教材内容；
? 公式概念繁杂，注重知识体系化和相互关联；
? 参考书
? 柴诚敬 王军 陈常贵 等, 化工原理课程学习指导, 2003年 10
月 天津大学出版社
未来的化学工程师，你将做什么?
美国化学工程师协会成立 75周
年评选化学工程十大成就,
– 合成橡胶
– 抗生素
– 塑料
– 合成纤维
– 空气深冷制备氧氮
– 核同位素分离
– 原油催化裂解
– 污染控制
– 化肥（合成氨）
– 生物医学工程
-1983年
化学工程前沿领域,
– 新材料生产
– 生物技术
– 固体废料
– 大气、水污染控制
– 能源
– 过程控制
化学与化工
工程是一门艺术，它以特定的方式用
一美元很好地去完成普通人用两美元勉
强完成的任务。
Arthur Mellen Wellington
化学反应方程式揭示一种物质转
化的可能途径
反应器
NH3
N2
H2
反应器
N2
H2
NH3
N2
H2
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
NH3
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H2
N2
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NH3
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
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NH3
反应器 冷凝器 -35度
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NH3
N2
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NH3
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H2 冷凝器
-190度
N2
空气
O2
H2
反应器 冷凝器 -35度
N2
H2
NH3
N2
H2
N2
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NH3
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H2 冷凝器
-190度
N2
空气
电解反应器
H2
水
O2
具体到实际生产，还存在很多实际问题：设
备清洗、加料、分析取样、过程检测、安全
性、动力、加热等，因此还会有很多附属设
备和管线
一个化学方程式 的具体
实践可能是 一片厂房
化
工
学
科
发
展
化工生产
化学工艺学
(工业化学 )
单元操作
传递过程 化学反应工程
化工系统工程
&
过程动态学
写实 19世纪末
抽象 1923
物理过程
抽象
化学过程
抽象
计算机技术 20世纪 60年代
作
为
一
门
技
术
基
础
课
，
《
化
工
原
理
》
研
究
的
是
化
工
生
产
过
程
中
共
有
物
理
过
程
的
原
理
及
设
备
。
单元过程分析和描述
? 课程三段论：过程分析 ?过程描述 ?过程计算
? 分析是用已有的数学、物理及物化理论分析新
的工程现象（定性理解）
? 描述是用基本的物理定律寻求过程的特征规律
（定量表述）
– 质量守恒定律
– 牛顿第二定律
– 能量守恒定律
– 相平衡
– 过程速率
? 过程计算分设计型和操作型
,化工原理, 知识体系
原理
?物料平衡
?能量平衡
?相平衡
?过程速率
化工过程单元
流体流动
单相流,流体输送
两相流,沉降、过滤
固体流态化
传热过程
加热、冷却, 沸腾、冷凝
蒸发
传质过程
吸收、精馏,萃取,干燥
吸附
其他
超临界萃取、结晶
膜分离过程
化工设备
流体输送与分离设备
泵,风机
过滤器、沉降分离器
旋风分离器
流化床
传热设备
换热器
蒸发器
传质设备
板式塔、填料塔
干燥器
其他
萃取设备、膜组件
结晶器
基
础
与
应
用
足之于地也践，然恃其
所不 蹍 而后善博也；人之知
也少，而恃其所不知而后知
天之所谓也。知大一通之，
知大阴解之，知大目视之，
知大均缘之，知大方体之，
知大信稽之，知大定持之，
至矣！
,庄子, 徐无鬼 篇
学习目标
? 对各单元操作过程做到过程清
楚、原理清楚；
? 掌握选择、发展化工过程与设
备的基本方法与原则；
? 能分析与解决典型化工单元操
作中的实际问题 (包括设计问
题与操作问题）；
? 了解强化过程的途径。
单位制及单位换算
? 基本单位, m,kg,s,K,mol,A,cd
? 导出单位：物理量单位
? 单位制度,SI,cgs、英制
? 物理方程使用同一单位制，经验方程则采用指
定单位
? 学好单位制及换算本课的必备技巧，在学习中
逐步掌握
– 熟知物理量单位、基本单位的换算因子
物
料
和
热
量
衡
算
事
项
? 正确选用单位，正确使用物性数据
– 单位一致及换算
– 注意一些物性（如密度、比热、潜热）数据随温度变化
? 正确地选择衡算系统
– 所选系统的进出物料中包括所求的未知量
– 对所选系统建立的物料平衡方程中包括尽可能少的未知
数．最好就是所求的一个未知量。
? 正确选择衡算基准
– 在一个物料衡算 (或热量衡算 )式中不能采用两个不同的基
准。
– 在连续操作中，物料不断地出入系统，通常以时间为基
准．间歇操作通常以一次或一批加入的某种物料为基准。
– 对热量衡算，为要确定物料的焓值，还必须定出基准温度，
当有相变时应规定基准状态。通常以 273K液态为基准。
? 关于非稳态物料衡算
– 关键是列出物料平衡式中的各项与时间的关系。
– 列方程是微分方程，在解微分方程时特别要注意积分上下
限的对应关系。
20
绪
论·
小
结
l 化工原理或单元操作是化学工程学的分支, 它
研究化工生产中共有的物理操作过程的基本原理,
典型设备及其选用, 计算方法, 是一门工程性较
强的技术基础课 。 它具有与一般工程学科相似的
研究方法, 即实验法与数学模型法 。
l 本课程以传递过程为横向主线, 划分与安排各
讲教学内容；以研究方法为纵向主线, 展开各单
元操作内容的讨论 。
l 过程分析基本方法
已有物理, 物化及数学理论 +新的工程现象
?发展一个过程
过程描述的基本方法
基本物理定律十辅助定则 (过程特征 )
过程计算分设计型计算与操作型计算 。
了解各种单位制及熟悉单位换算是学好本课的
必备技巧，应在学习中逐步掌握。
