DOC《粤考委〔2008〕16号》

第一章 绪论

(一)学习目的和要求 这部分的中心是阐述 环境工程原理的主要内容及基本概念 .目的是表明学习本门课程的意义和必要性.要求了解本门课程的主要内容组成,理解物料衡算的基本步骤,掌握物理量的单位与量纲的基本知识.本章内容属于一般考核章节

(二)考试内容 一 物理量的单位与量纲 1.国际单位制与法定计量单位 由于科学技术的迅速发展和国际学术交流的日益频繁,国际计量会议制定了一种国际上统一的国际单位制,其代号为SI.国际单位制中的单位是由基本单位、辅助单位和具有专门名称的导出单位构成的,分别列于表0―

1、表0―2及表0―3中;

国际单位制中用于构成十进倍数和分数单位的词头,列于表0―4中(教材3-4页). 二 单元操作中常用的基本概念 在研究化工单元操作时,经常用到下列五个基本概念,即物料衡算、能量衡算、物系的平衡关系、传递速率及经济核算等. 1.物料衡算 依据质量守恒定律,进入(输入)与离开(输出)某一化工过程的物料质量之差,等于该过程中累积的物料质量,即 输入量一输出量=累积量 对于连续操作的过程,若各物理量不随时间改变,即为稳定操作状态时,过程中不应有物料的积累.则物料衡算关系为: 输入量=输出量 用物料衡算式可由过程的已知量求出未知量.物料衡算可按下列步骤进行: 1)首先根据题意画出各物流的流程示意图,物料的流向用箭头表示,并标上已知数据与待求量. 2)在写衡算式之前,要计算基准,一般选用单位进料量或排料量、时间及设备的单位体积等作为计算的基准.在较复杂的流程示意图上应圈出衡算的范围,列出衡算式,求解未知量. 2.能量衡算 能量衡算的依据是能量守恒定律. 3.物系的平衡关系 平衡状态是自然界中广泛存在的现象.例如,在一定温度下,不饱和的食盐溶液与固体食盐接触时,食盐向溶液中溶解,直到溶液为食盐所饱和,食盐就停止溶解,此时固体食盐表面已与溶液成动平衡状态.反之,若溶液中食盐浓度大于饱和浓度,液中的食盐会析出,使溶液中的固体食盐结晶长大,最终达到平衡状态.一定温度下食盐的饱和浓度,就是这个物系的平衡浓度.当溶液中食盐的浓度低于饱和浓度,则固体食盐将向溶液中溶解;

当溶液中食盐的浓度大于饱和浓度,则溶液中溶解的食盐会析出,最终都会达到平衡状态.从这个例子可以看出,平衡关系可以用来判断过程能否进行,以及进行的方向和能达到的限度. 4.传递速率 仍以食盐溶解为例说明:食盐溶液中食盐浓度低时,溶解速率(单位时间内溶解的食盐质量)大;

食盐浓度高时,溶解速率小.当溶液达到饱和浓度(即平衡状态)时,不再溶解,即溶解速率为零.由此可知,溶液浓度越是远离平衡浓度,其溶解速率就越大;

溶液浓度越是接近平衡浓度,其溶解速率就越小.溶液浓度与平衡浓度之差值,可以看作是溶解过程的推动力.另外,由实验得知,把一个大食盐块破碎成许多小块,溶液由不搅拌改为搅拌,都能使溶解速率加快.这是因为由大块改为许多小块,能使固体食盐与溶液的接触面积增大;

由不搅拌改为搅拌,能使溶质对流.其结果能减小溶解过程的阻力.因此,过程的传递速率与推动力成正比,与阻力成反比, 即: 过程的传递速率是决定化工设备的重要因素之一,传递速率大时,设备尺寸可以较小. 5.经济核算