詞語簡介
一：概述
在化學工業中，對原料進行大規模的加工處理，使其不僅在狀態與物理性質上發生變化，而且在化學性質上也發生變化，成為合乎要求的產品。此過程即為化工生產過程。化工生產以化學變化或化學處理為主要特徵的工業生產過程，但是，在種類繁多的各種加工過程中，除化學反應外，其餘步驟皆可歸納為若干種基本的物理過程，如流體的輸送與壓縮、沉降、傳熱、蒸發、過濾、結晶、乾燥、蒸餾、吸收、萃取、冷凍等等。這些基本的物理過程稱為單元操作。若干單元操作串聯組合構成了一個工藝製造過程。在化工過程中化學反應過程固然非常重要，但進行物理過程的設備在數量上遠遠超過反應設備，因此，單元操作在化工中占據很重要的地位。
《化工原理》是化學工程與工藝專業的主幹課程。其任務是研究化工單元操作的基本原理，典型設備的構造及工藝尺寸的計算(或選型)，為學生從事煉油、石油化工生產、設計和科學研究奠定理論基礎。為了幫助學生學習《化工原理》課程，特編制了《化工原理》網路版CAI課件。課件合理利用計算機網路及多媒體技術等多項先進技術，突出了《化工原理》教學中的重點和難點問題，適用於《化工原理》多媒體網路教學及網路輔助教學。
二.：單位制與單位換算
1．單位與單位制
任何物理量的大小都是用數字與單位聯合表達的。通常先任意選定幾個獨立的物理量(如長度、時間等)，稱為基本量，並根據使用方便的原則制定出這些量的單位，稱為基本單位。然後，其它諸量(如速度、加速度等)的單位便可根據它們與基本量之間的關係來確定，這些物理量稱為導出量，其單位稱為導出單位。
（0-1）
式中--作用於物體上的力；
---物體的質量；
---物體在作用力方向上的加速度。
基本單位與導出單位的總和稱為單位制。由於歷史和地區等原因，出現了對基本量及其單位的不同選擇，因而產生了不同的單位制。常見幾種單位制所用的基本量與基本單位見教材表0-1中。
絕對單位制以長度、時間、質量為基本量，重力單位制以長度、時間、力為基本量。1kgf等於質量為1kg的物體在重力加速度為9.807的海平面上所受到的重力。長期以來，整個科學技術領域存在著多種單位制並用的局面，同一個物理量在不同的單位制中具有不同的單位與數值，這就給計算和交流帶來了麻煩，並且容易引起錯誤。鑒於此，1960年10月第十一屆國際計量大會通過了一種新的單位制，稱為國際單位制，其國際符號為SI。SI是在MKS制基礎上建立起來的，共規定了七個基本單位，除MKS制中原有的長度單位m(米)、時間單位s(秒)和質量單位kg(千克)外，還加上熱力學溫度單位K(開爾文)、電流單位A(安培)、光強度單位cd(坎德拉)和物質量單位mol(摩爾)。這些基本單位都有嚴格的科學定義。國際單位制有兩大優點:一是它的通用性。在自然科學、工程技術乃至國民經濟各部門中，所有物理量的單位都可由上述七個基本單位導出，也就是說，SI是所有科學、技術、經濟部門都可採用的一套相當完整的單位制。二是它的一貫性。任何一個導出單位在由上述七個基本單位相乘或相除而導出時，都不需引入比例係數。SI中每種物理量只有一個單位。譬如，熱和功是本質相同的物理量(能量)，但在重力單位制中，熱的單位是kcal，功的單位是kgf.m，在運算中必須通過所謂“熱功當量”(1kcal=427kgf.m)這樣一個比例係數來換算。而在SI中，熱、功、能三者的單位都採用Ｊ(焦耳)，轉換時無需換算因數。本教材主要採用國際單位制。
2．單位換算
要使SI為人們所熟悉並取代其它單位制，畢竟尚需很長時間。因此還有必要了解其它常用的單位制，學會正確地運用單位，並掌握單位間的換算方法。化工計算中所用到的公式可分兩類。一類是根據物理規律建立的理論公式；另一類是單純根據實驗數據整理得來的經驗公式。
(1)物理量的單位換算物理量由一種單位換成另一種單位時，量本身並無變化，但數值要改變。換算時要乘以兩單位間的換算因數。所謂換算因數，就是彼此相等而各有不同單位的兩個物理量之比。譬如，1atm的壓強和760mmHg的壓強是兩個相等的物理量，但其所用單位不同，即:
1atm=760mmHg
那么，atm和mmHg兩種單位間的換算因數便是： 760mmHg／1atm=760mmHg/atm
因為任何換算因數都是兩個相等的量之比，所以任何換算因數(包括其單位部分在內)在本質上都是純數1。
化工中常用單位間的換算因數可由本教材附錄二查得。
(2)經驗公式的單位變換經驗公式中各符號都要用規定單位的數字代入，不容隨意變更。當已知數據的單位與公式所規定的單位不同而這公式又要經常使用時，可把整個公式加以變換，使其中各符號都採用算者所希望的單位。這就是經驗公式的單位變換。
前已指明，經驗公式中各符號只代表物理量中的數字部分，並非完整的物理量。根據物理量與其單位及數字三者間的關係，即:物理量＝數字×單位
可寫出
〖ＪＺ〗數字＝〖ＳＸ（〗物理量〖〗單位〖ＳＸ）〗
若把經驗公式中每個符號都寫成物理量與規定單位之比的形式，便可利用單位間的換算因數，把原來規定的單位換成計算者所希望的單位。
三、物料衡算及能量衡算
1．物料衡算
根據質量守恆定律，向設備輸入的物料質量減去從設備輸出的物料質量必等於積累在設備里的物料質量，即:
（0-2）
式中---輸入物料量的總和；
---輸出物料量的總和；
---積累物料量。
式0-2是物料衡算的通式。當沒有化學變化時，混合物的任一組分都符合這個通式；有化學變化時，其中各元素仍然符合這個通式。
如果過程中，設備內沒有任何物料積累，此過程叫穩定過程。如果過程中，設備內有物料積累，此過程叫非穩定過程。連續穩定操作中設備內不應有任何物料積累，即＝0，式0－2可簡化為:
（0-3）
進行物料衡算的步驟：
（1）畫出流程示意圖，物料的流向用箭頭表示；
（2）圈出衡算的範圍(或稱系統)；
（3）確定衡算對象及衡算基準；
（4）寫出物料衡算方程進行求解。
2．能量衡算各種形式的能量與熱之間雖可互相轉變，但是，在許多化工設備中，往往沒有或且不需考慮這種能量轉變，唯一需要考慮的能量形式就是熱。因此，本課程中的能量衡算常簡化為熱量衡算，而熱量衡算的依據就是能量守恆定律。於是，可寫出連續穩定過程熱量衡算的基本關係式，即:
(0-4)
式中 ---單位時間內隨物料進入系統的總熱量，kJ或kW；
---單位時間內隨物料離開系統的總熱量，kJ或kW； --單位時間內向環境散失的總熱量，kJ或kW。
作熱量衡算時也和物料衡算範圍一樣，要規定出衡算基準和範圍。此外，由於焓是相對值，所以進行熱量衡算時還要指明基準溫度。習慣上選0℃為基準，並規定0℃時液態的焓為零，當以其他溫度作基準時，應加以說明。
四、小結
1．了解本課研究的內容和單元操作在化工生產中的重要地位。
2．了解不同的單位制所規定的基本量，學習單位換算的基本方法。
3．熟練掌握物料衡算的基本步驟具體方法。
4．熟練掌握能量衡算的基本步驟具體方法。
5．需掌握的基本概念∶化工生產、單元操作、連續過程、間歇過程、穩定過程、非穩定過程。
