化工原理,化工熱力學,物理化學,化工傳遞,化工分離,這幾個學科之間都有哪些關聯?

時間 2021-05-29 22:20:25

1樓:化工要死

物理化學是化工的基礎,但是物理化學裡面也有很多方面,更多的是對一些物質的狀態變化的解釋,解釋和和假定跟多的理想化,研究的現象一般不是太複雜,化工熱力學更多的是對化工過程的現象進行解釋,涉及的過程發生的變化更接近真實過程,研究過程中利用理論和經驗方程解釋化工過程的物質變化並指導生產,研究氣液相傳質過程,分離工程,化工原理,傳遞過程都有涉及只是重點不太一致,分離工程講的更多的是分離技術,不側重精餾過程的相變化和傳質過程,傳遞過程我還沒有學過( ˊ),化工原理更像是大雜燴,什麼都講點什麼都不深入,相較於化工熱力學和分離工程,引入了一部分流體力學概念,傳熱理論等等,這是化工熱力學和分離工程不具有的。

2樓:

縮減版:

化工就是生產各種各樣的物質。生產物質需要先合成,再分離。化學反應工程生化反應工程,就是研究怎麼合成。

分離工程就是研究怎麼分離。其中一些經典、常用的分離過程,叫化工單元操作,在化工原理裡介紹。

合成和分離需要特定的條件,往往是溫度、壓力、濃度等,對應的就是「三傳」,即熱量、動量、質量的傳遞過程。傳遞過程中的熱量和動量部分,分布對應了傳熱學流體力學化工原理裡,也介紹了基礎的「三傳」。

至於為什麼要在選特定的條件去合成和分離,這就是物理化學化工熱力學的內容。

詳細版:

化工就是生產各種各樣的物質。生產燃料、油漆、化妝品、藥品、食品,都是某種意義上的化工。典型的化工過程,可以抽象成兩步,合成和分離

合成,就是反應物->產物+雜質+副產品。就是把現有的物質轉化成要生產的物質,要麼靠化學反應去轉化;要麼靠細胞內的反應去轉化。分離,就是產物+雜質+副產品->產物就是把各種混合在一起的物質中,要的物質分離出來。

物質的合成,就是課程化學反應工程、生化反應工程的核心內容。化學反應工程,講了工程上實現化學反應A+B->C+D,具體要多長時間,產率多高,什麼樣的反應器等,都是這門課的內容。類似於化學反應工程,有生化反應工程,講得是如何利用各種細胞(細菌、真菌、動植物細胞)或者酶,去生產各種化學反應工程難以生產的產品,比如各種蛋白質(像胰島素)。

合成出來的產物,一般都是混合物,需要去分離。這是典型的分離工程的內容,就是你提到的化工分離。分離工程中,又有一些非常經典、常用的分離過程,通常稱為化工單元操作(Unit Operations)

由於歷史原因受蘇聯影響,化工單元操作並不是一門單獨的課程,而是化工原理課程的一部分。

不管是合成還是分離,往往都需要一些特定的條件。比如,氣體通過催化劑發生化學反應,為了提高效率,需要使得這反應在特定的溫度、壓力、濃度下,這對應的就是熱量、動量、質量。這就是化工的核心基礎理論,「三傳」傳熱、傳質、動量傳遞,專門研究「三傳」的學科就是傳遞過程(傳遞現象)

怎麼公升高溫度,怎麼降低溫度,這是典型的熱量傳遞的內容;氣體通過催化劑,壓力降了多了少,這是典型的動量傳遞的問題;氣體擴散進催化劑,在催化劑內部的催化位點發生反應,整個擴散過程就是質量傳遞的問題。研究流體動量傳遞的學科,就是流體力學;研究熱量傳遞的是傳熱學。化工原理中的一部分內容就是基礎的三傳,縮減版的流體力學、傳熱學,外加質量傳遞。

綜上,化工原理=化工單元操作+縮減版流體力學+縮減版傳熱學+質量傳遞。

至於為什麼要在特定的條件下去合成和分離,這就是物理化學和熱力學的內容。比如精餾塔塔頂為什麼要在特定的溫度,這就跟氣液相平衡有關,這是典型的物理化學和熱力學的內容。

3樓:lbb

渣渣本科化工畢業生回答下,能力有限,不喜勿怪!

前面的賈明子同志回答的很好,物化和化工熱力學對整個化工課程來說確實是基礎性的作用,補充一點,除了提供基礎物性引數的作用,另外,很重要的是,相平衡和相圖,在多級分離理論中,特別對於精餾,它提供了設計的依據。

覺得有點過分誇張了物化的作用。的確,物化是基礎,但是作為基礎的它在某些課程中的作用相對有限。對於流體力學,作為力學的分支,其基礎課程是理論力學,流體力學的核心方程——納維斯托克斯方程,是牛頓第二運動定律在流體中的應用。

在理性流體流動和氣體動力學中,熱力學有一定作用,但是在粘性流動中,熱力學的作用不太明顯。對於傳熱學和傳質學,熱力學起到的是守恆計算和方向性作用,熱量不會從低溫傳遞到高溫區域,質量不會從低濃度傳遞到高濃度區域。

鑑於流體力學本身學科的有限性(當然是數學帶來的)和化工相關裝置的複雜性,流體的流動不可能簡單的被表示出來,所以除了少數簡單的流動,像管內流動,沉降,在化工原理中,很少談到流體力學。整個化工原理,其實就是質量衡算,能量衡算,基本無動量衡算。

流體力學的基礎性對於化工來說個人覺得不亞於上面所說的物化的基礎性,現在由於計算流體力學的發展,可以去研究某些化工裝置中的三傳問題,但是也比較有限。

因此,覺得化工基礎課程中有兩條線:一是物化和化工熱力學;二是化工傳遞;接下來就是他們在化工原理中的應用,最後就到了化工分離。化工分離主要的是化工原理中的分離方法,模型上有的比化工原理中講的更有深度。

4樓:賈明子

從邏輯關係上說是這樣的:

物理化學是化工系最重要的理論基礎課。它教的,是後續所有專業課的理論基礎。物化大致可以分為熱力學部分和動力學部分,熱力學中,講的是熱力學的基本原理和基本概念,主要集中在平衡態,諸如什麼是熵,什麼是焓,什麼是自由能,什麼是化學勢,什麼是平衡常數,如此等等。

動力學部分則主要是集中在非平衡態,講的主要是驅動力和速率等。

物化講的是原理,而化工熱力學講的是實操。物化裡面主要講理想情況,而化工熱力學講的是對實際過程,如何計算那些繁瑣的物性。

傳遞過程包括流體力學、傳熱學、以及傳質學三部分。它們都建立在熱力學理論基礎之上。而傳遞過程這三部分,則是化工原理的理論基礎。

化工原理的實際名字是化工單元操作,其實就是把傳遞過程原理應用在工程實操中。諸如管道、流體輸送、兩相流、沉降離心過濾等分離過程,其基本原理都來自流體力學;而換熱器、工業爐、蒸發等主要是以傳熱學為基礎;吸收、吸附、萃取、精餾等主要是以傳質為基礎。(當然,這都是主要的理論基礎,事實上,每個單元操作都會涉及到所有的三傳)。

而在很多高校的實際教學順序則不是完全按照這種邏輯關係來的

當然,所有這些課程之前都必須要學習物理化學,這是沒商量的。物化是一切的基礎。

而學生接觸的第一門專業課往往是化工原理,而不是傳遞。一些傳遞的基本原理在化原可能會學到講到但不在理論上深究。先學化原的原因可能是化原相對數學上要求簡單一些,學生更容易接受。

並且有了實際應用後,後續的學習就更有針對性。

然後才是傳遞現象和化工熱力學。這些學習實際上是在為化工原理補上理論基礎。

5樓:石頭

物理化學是四大基礎化學之一。化工原理是化工的基礎理論,化學反應工程、化工熱力學、化工傳遞、化工分離是化工原理的深入學習吧?

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