第一章绪论 化学反应工程的定义 ■研究方法 学科体系
第一章 绪 论 ◼ 化学反应工程的定义 ◼ 研究方法 ◼ 学科体系
1化学反应工程学的范畴和任务 化学反应工程发展简述 ■化学反应工程的范畴和任务 本学科知识的应用及所需基础知识
1.1 化学反应工程学的范畴和任务 ◼ 化学反应工程发展简述 ◼ 化学反应工程的范畴和任务 ◼ 本学科知识的应用及所需基础知识
化学反应工程发展简述 ■古代:炼丹术、酿酒、酿醋等~技艺 ■30年代以前:发展缓慢 1937年:丹克勒(德国)的发现 二战前后: 1957年荷兰:欧洲第一届反应工程会议 正式确认“化学反应工程”这一学科 目前:化学反应工程+过程系统工程+产品 工程
一、化学反应工程发展简述 ◼ 古代 ：炼丹术、酿酒、酿醋等 ~技艺 ◼ 30年代以前：发展缓慢 ◼ 1937年：丹克勒（德国）的发现 ◼ 二战前后： ◼ 1957年荷兰：欧洲第一届反应工程会议 正式确认“化学反应工程”这一学科 ◼ 目前:化学反应工程+过程系统工程+产品 工程
、化学反应工程的范畴和任务 ■研究对象: 化学反应特性:动力学特性 装置特性(工程):传递特性 ■范畴: 化学反应:化工热力学:平衡和反应极限 反应动力学:速率 工程:催化剂、设备型式、操作方法和流程、 传递工程、工程控制、反应过程的分析、反应技术 的开发和反应器设计
二、化学反应工程的范畴和任务 ◼研究对象： ◼ 化学反应特性：动力学特性 ◼ 装置特性（工程）：传递特性 ◼范 畴： ◼ 化学反应：化工热力学：平衡和反应极限 反应动力学：速率 ◼ 工 程：催化剂、设备型式、操作方法和流程、 传递工程、工程控制、反应过程的分析、反应技术 的开发和反应器设计
化学反应工程范围示意图 传递工程 反应器中流体流动、混合 、传热和传质 学应反 动系应 化 化学反应 统过 化学 反应过程解析 的程 动热 反应技术开发 反应器的设计 工程控制 工程 反应工艺路线 流程与设备 催化剂反应 条件 最优化 化学工艺
化学反应工程范围示意图 传递工程 反应器中流体流动、混合 、传热和传质 化 学 反 应 反应过程解析 反应技术开发 反应器的设计 工 程 化 学 化 学 热 力 学 化 学 动 力 学 工 程 控 制 反 应 过 程 动 态 特 性 、 与 反 应 系 统 的 测 量 与 控 制 、 化 学 动 力 学 反应工艺路线 流程与设备 化学工艺 催化剂反应 条件 最优化
“放大效应” 影响反应动力学的主要因素: 浓度与温度 ■实验室研究: 反应器体积小 ■浓度、温度均 →消除传递因素 大型反应器: ■反应器中存在温度、浓度分布(不均一) →不能消除传递因素 →相同反应条件,反应结果不同
“放大效应” ◼ 影响反应动力学的主要因素： ◼ 浓度与温度 ◼ 实验室研究： ◼ 反应器体积小 ◼ 浓度、温度均一 ⇒消除传递因素 ◼ 大型反应器： ◼ 反应器中存在温度、浓度分布（不均一） ⇒不能消除传递因素 ⇒相同反应条件，反应结果不同
“三传一反” 传递过程 动量传递: Momentum Transfer ■热量传递: Heat transfer 质量传递: Mass transfer 化学反应工程 Chemical Reaction Engineering 反应工程学最基本的两个支柱
“三传一反” ◼ 传递过程 ◼ 动量传递: Momentum Transfer ◼ 热量传递: Heat Transfer ◼ 质量传递: Mass Transfer ◼ 化学反应工程 （Chemical Reaction Engineering) ——反应工程学最基本的两个支柱
本学科知识的应用 改进和强化现有的反应技术和设备,挖 潜降耗,提高效率 开发新的技术和设备 指导和解决反应过程开发中的方法问题 实现反应过程的最优化 ■不断发展反应工程学的理论和方法
三、本学科知识的应用 ◼ 改进和强化现有的反应技术和设备，挖 潜降耗，提高效率 ◼ 开发新的技术和设备 ◼ 指导和解决反应过程开发中的方法问题 ◼ 实现反应过程的最优化 ◼ 不断发展反应工程学的理论和方法
四、所需基础知识 物理化学知识: 化学平衡 化学热力学 化学动力学 ■化工原理: 三传基本理论 单元操作 应用数学: 微分方程、微积分运算 数值方法 ■矢量、张量分析
四、所需基础知识 ◼ 物理化学知识： ◼ 化学平衡 ◼ 化学热力学 ◼ 化学动力学 ◼ 化工原理： ◼ 三传基本理论 ◼ 单元操作 ◼ 应用数学： ◼ 微分方程、微积分运算 ◼ 数值方法 ◼ 矢量、张量分析
必须熟练的数学基础知识 dx ∫x2a∫ e"dx a,x+b (a2x+b2)(a3C+b3) 以及相应的一些求导数求极值等方面的运算
必须熟练的数学基础知识 以及相应的一些求导数、求极值等方面的运算。 + + + dx a x b a x b a x b x e dx x e dx x dx x dx e dx dx dx x dx x x x x ( )( ) 1 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 2