《清华大学化工原理》课件

《清华大学化工原理》课程简介欢迎来到《清华大学化工原理》课程！本课程将带您深入了解化工过程的基本原理和应用，为您的未来学习和工作打下坚实基础化工原理的基本概念定义重要性化工原理是一门研究化工过程的基本原理和规律的学科，它以物理化工原理是化工、材料、能源、环保等领域的专业基础课，掌握化化学、化学工程等学科为基础，研究化工过程中的物质传递、能量工原理知识是从事相关工作的必备基础传递和化学反应等基本问题化工单元操作简介分离操作反应操作蒸馏、吸收、萃取、结晶、吸附、反应器设计，用于进行化学反应干燥等，用于分离不同组分传递操作传质、传热、流体流动，用于物质和能量的传递化工反应动力学反应速率反应机理研究化学反应进行的快慢程度，影研究化学反应的具体过程，包括反响因素包括温度、浓度、催化剂等应步骤、中间产物等反应器设计根据反应动力学数据，设计合适的反应器，提高反应效率热力学基础热力学第一定律能量热力学第二定律熵增热力学第三定律绝对守恒原理零度熵值传质理论分子扩散1由于浓度梯度导致的分子运动，较慢对流传质2由于流体流动导致的物质传递，较快传质速率方程3描述传质速率与驱动力和传质阻力之间的关系传热理论热传导通过静止介质传递热量，如金属棒对流传热通过流体流动传递热量，如风扇散热辐射传热通过电磁波传递热量，如太阳辐射流体流动流体性质流体动力学1密度、粘度、表面张力等研究流体运动规律，如伯努利方程2流动阻力4流动类型3管道摩擦阻力、局部阻力层流、湍流常见化工设备简介反应器1进行化学反应的设备，如釜式反应器、管式反应器分离设备2分离不同组分的设备，如蒸馏塔、吸收塔、萃取塔传递设备3用于传递物质和能量的设备，如换热器、泵、压缩机化工工艺流程设计概述原料选择1根据产品要求，选择合适的原料工艺流程设计2确定生产步骤、设备选型、参数计算安全环保评估3评估工艺流程的安全性和环境影响经济效益分析4分析工艺流程的经济效益，选择最佳方案分离操作单元蒸馏吸收萃取结晶吸附干燥蒸馏原理与设计原理设计利用不同组分沸点差异，通过加热和冷却，将混合物分离成不同馏根据物料性质、分离要求，选择合适的蒸馏塔类型、塔板或填料、分操作条件等吸收与吸附原理与设计吸收吸附设计利用溶剂吸收气体中的目标组分，如氨利用吸附剂吸附气体或液体中的目标组根据物料性质、分离要求，选择合适的水的吸收分，如活性炭吸附VOCs吸收塔或吸附塔类型、填料、操作条件等干燥操作原理与设计自然干燥利用太阳能干燥物料，如晒衣服人工干燥利用热源干燥物料，如烘干机真空干燥利用真空降低水的沸点，如真空干燥箱提取与膜分离操作提取1利用溶剂从混合物中选择性地提取目标组分膜分离2利用膜的选择透过性，将不同组分分离应用3提取广泛应用于医药、食品、化工等领域，膜分离应用于水处理、生物制药等领域结晶操作原理与设计原理设计通过降低溶液的溶解度，使溶质以晶体形式析出根据物料性质、结晶要求，选择合适的结晶器类型、操作条件、冷却方式等反应操作单元釜式反应器管式反应器适合液相反应，搅拌均匀，反应效率高适合气相反应，传热效率高，适用于大规模生产反应动力学与反应器设计时间浓度化工过程控制基础1反馈控制2前馈控制根据输出信号，调整输入信号，根据扰动信号，提前调整输入使输出信号保持在设定值信号，减少扰动对输出信号的影响3自适应控制根据系统变化，自动调整控制参数，使系统始终处于最佳控制状态化工安全与环保安全生产环境保护遵守安全操作规程，预防事故发生，保障人身安全和财产安全减少污染物排放，保护环境，实现可持续发展案例分析:甲醇合成工艺案例分析:乙烯生产工艺原料气制备1从天然气或石油裂解制备原料气乙烯裂解2在高温下将原料气裂解生成乙烯乙烯分离3利用不同组分沸点差异，将乙烯分离出来案例分析:石油化工工艺石油炼制石油化工将原油加工成汽油、柴油、煤油等以石油炼制产品为原料，生产各种产品化工产品可持续发展减少污染物排放，提高能源利用效率案例分析:制药工艺原料药合成制剂生产质量控制案例分析:食品加工工艺原料预处理清洗、切碎、粉碎等加工过程蒸煮、烘烤、发酵等包装与储存包装、密封、冷藏等实验教学环节实验目的1验证理论知识，培养实验技能实验内容2蒸馏、吸收、干燥、化工反应、流体流动、传热等实验要求3独立操作，记录数据，分析结果，撰写报告实验一:蒸馏实验实验目的实验内容掌握蒸馏操作的原理和方法，学习蒸馏塔的设计和操作将乙醇和水的混合物进行蒸馏，测定馏分的组成和产量实验二:吸收实验实验目的实验内容掌握吸收操作的原理和方法，学习吸收塔的设计和操作利用水吸收空气中的二氧化碳，测定吸收效率实验三:干燥实验自然干燥实验人工干燥实验实验四:化工反应实验实验目的1掌握化工反应操作的原理和方法，学习反应器设计和操作实验内容2进行酯化反应，测定反应速率和产率实验五:流体流动实验实验目的掌握流体流动的基本原理和规律，学习管道设计和操作实验内容测量不同流体在管道中的流动阻力实验六:传热实验实验目的1实验内容掌握传热操作的原理和方法，学习换热2测量不同介质之间的热量传递速率器设计和操作实验教学目标与要求独立操作1熟练掌握实验操作步骤，能够独立完成实验记录数据2准确记录实验数据，并进行整理和分析撰写报告3规范撰写实验报告，内容完整、逻辑清晰、图表规范实验报告撰写规范标题1简洁明了，反映实验内容实验目的2简要说明实验的目的和意义实验原理3阐述实验所依据的理论知识实验步骤4详细记录实验操作步骤，并附上实验装置图实验结果5整理实验数据，并进行分析和讨论结论6总结实验结果，得出结论综合实验设计分离操作反应操作传质操作传热操作流体流动课程总结知识点实验技能安全环保化工原理的基本概念、单元操作、工艺流程掌握各种实验操作技能，能够独立完成实验树立安全环保意识，遵守相关法规设计等考核形式介绍平时成绩课堂表现、作业完成情况、实验成绩期末考试闭卷考试，涵盖课程所有内容考核要求说明平时成绩期末考试占总成绩的30%，注重课堂参与和实验操作占总成绩的70%，注重理论知识掌握和应用能力复习重点总结化工原理基本概念物质传递、能量传递、化学反应等常见化工单元操作蒸馏、吸收、萃取、结晶、吸附、干燥等化工过程控制反馈控制、前馈控制、自适应控制等化工安全与环保安全操作规程、污染物排放控制等答疑交流欢迎同学们积极提问，老师会耐心解鼓励同学们相互交流，共同进步答课程资源推荐教材1《化工原理》第五版，刘天西主编参考书2《化工原理》习题解答，刘天西主编网络资源3清华大学化工系网站、MOOC平台课程师资介绍主讲教师教授，博士生导师，长期从事化工原理教学和研究工作助教团队研究生，协助老师进行教学和答疑工作课程教学团队教授助教负责课程教学和学术指导协助教师进行教学和答疑工作课程教学反馈学生满意度通过问卷调查、课堂反馈等方式，了解学生对课程的满意度教学改进根据学生反馈，不断改进教学方法和内容，提高教学质量未来发展方向课程内容更新教学模式改革紧跟化工领域发展趋势，更新课程内容，引入最新研究成果探索新的教学模式，提高学生学习兴趣和参与度学习感想总结通过本课程的学习，同学们将系统掌握化工过程的基本原理和应用，为今后的学习和工作打下坚实基础希望同学们能够珍惜学习机会，认真学习，不断进步！。