【正文】 的總和必須與所進(jìn)入該過程的能量總和相等。因為第一定律沒有區(qū)分各種各樣能量的形式，所以從第一定律所得到的結(jié)論是有限的。第二定律第二定律應(yīng)用于熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ难h(huán)，有多種不同的描述。如果不定義另一個專門描述質(zhì)量或無序的詞語，第二定律的表達(dá)就不能令人滿意。每一個分子都由其他的以相當(dāng)有序結(jié)構(gòu)的相同的分子所包圍。我們很多工作都花費在家里、車間和環(huán)境中創(chuàng)造或恢復(fù)有序狀態(tài)。然而，（inasmuch as）因為隨著系統(tǒng)接近平衡，熵的增加是自發(fā)的趨勢，所以減少熵值是艱難的工作（struggle）。燃料、電、空氣以及水向燃燒產(chǎn)品、廢水和無用的熱量的形式的轉(zhuǎn)化可表示熵值的大大增加?？赡孢^程只是在理論上是可能的，需要動力學(xué)平衡維持連續(xù)存在，因此可逆過程是不可產(chǎn)生的。第一定律，需要能量守恒，所有形式能量變化有著相同的重要性。通過這一定律，揭示了以前未認(rèn)可的函數(shù)— — 熵的存在，可以看出，該函數(shù)確定了自發(fā)變化的方向。Unit 13 Unit Operations in ChemicalEngineering化學(xué)工程中的單元操作化學(xué)工程由不同順序的步驟組成，這些步驟的原理與被操作的物料以及該特殊體系的其他特征無關(guān)?；瘜W(xué)工程中單元操作的概念基于這種哲學(xué)觀點：各種不同順序的步驟可以減少為簡單的操作或反應(yīng)?；瘜W(xué)工程的復(fù)雜性來自于條件（溫度、壓力等等）的多樣性，在這些條件下，單元操作以不同的過程進(jìn)行，同時其復(fù)雜性來自于限制條件，如由反應(yīng)物質(zhì)的物化特征所規(guī)定的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)備的設(shè)計。近年來，對新技術(shù)的不斷理解以及古老但很少使用的分離技術(shù)的采用，引起了分離、處理操作或生產(chǎn)過程步驟上的數(shù)量不斷增加，在多種操作中，這些操作步驟在使用時不要大的改變。（3）蒸發(fā)這是傳熱中的一種特例，涉及到的是在溶液中揮發(fā)性溶劑從不揮發(fā)性的溶質(zhì)（如鹽或其他任何物質(zhì)）的揮發(fā)。（7）膜分離該操作涉及到液體或氣體中的一種溶質(zhì)通過半透膜向另一種流中的擴(kuò)散（8）液液萃取在該操作中，（液體）溶液中的一種溶質(zhì)通過與該溶液相對不互溶的另一種液體溶劑相接觸而加以分離。這些物理方法，如過濾、沉降、粒分，通常歸為分離單元操作。在設(shè)計那些能夠制造、能組合、能操作、能維修的設(shè)備時，必須要將理論和實踐結(jié)合起來。在連續(xù)操作中，操作中通常沒有物料的積累，物料平衡簡單地由所有的進(jìn)入的物料和所有的離開的物料組成，這種方式與會計所用方法相同。能量恒算相似地，要確定操作一操作所需的能量或維持所需的操作條件時，可以對任何工廠或單元操作進(jìn)行能量衡算。在多數(shù)情況下，達(dá)到平衡條件的速率如此之快或所需時間足夠長，以致每一次接觸都達(dá)到了平衡條件。由于這種原因，速率操作，例如能量傳遞速率、質(zhì)量傳遞速率以及化學(xué)反應(yīng)速率，是極其重要而有趣的。用這種簡單的概念解決傳熱或傳質(zhì)中的速率問題時，主要的困難是對阻力的估計，阻力一般是通過不同條件下許多傳遞速率的確定式（determination）的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式加以計算。在執(zhí)行一個建模設(shè)計時，設(shè)計者需要考慮過程所有重要參數(shù)的特性、它們對過程的影響以及每個參數(shù)如何能夠用定量的公式定義，也就是說，模擬者必須確定重要的變量和它們各自的作用，實際上可能對整個過程有強(qiáng)烈的相互影響。性能上的任何差別然后可以用來進(jìn)一步重新定義或精修模型，直至獲得好的一致性。模擬和經(jīng)驗方法的比較列在下面。，設(shè)計實驗確定模型的參數(shù)。缺點：開發(fā)模型需要時間 （通用特性）在開發(fā)任何模型時一個重要的階段是建立合適的質(zhì)量和能量平衡方程。然而，模型越復(fù)雜，找到增加參數(shù)值的困難越大。這個過程被稱為模擬，即證實模型以及合適的參數(shù)值是正確的。（2）。模型也可用于相對復(fù)雜的控制系統(tǒng)，通?？梢孕纬煽刂扑惴ǖ囊粋€整體部分。這些效應(yīng)可以用計算機(jī)容易地演示，但是在實際中進(jìn)行演示通常是困難和昂貴的。所有相關(guān)的理論必須結(jié)合實際的經(jīng)驗進(jìn)行評估，可能需要開發(fā)、考察可選的物理模型。（3）已經(jīng)開發(fā)了一個模型，然后必須求解這些方程。（3）已經(jīng)開發(fā)了一個模型，然后必須求解這些方程。現(xiàn)在可提供許多快速有效的數(shù)值積分規(guī)則，以至許多數(shù)值模擬語言能夠替代積分程序。4）計算機(jī)預(yù)測的有效性必須進(jìn)行檢驗，步驟（1）到（3）通常將需要間隔一段時間進(jìn)行修正。然后在這些情況下，通常需要作簡化假設(shè)，接下來可以去掉或優(yōu)化這些假設(shè)，并獲得較好的接受。應(yīng)該注意的是：由于有時數(shù)據(jù)與過程只是定性一致可能足夠了，模型不必與數(shù)據(jù)有精確的一致。由于廢物處理過程很大程度上并不是為了解決這個問題，而是簡單地把廢物從一個地方挪到另外一個地方，因此，這些依賴的廢物處理方法通常并不適當(dāng)。首先進(jìn)行反應(yīng)器的設(shè)計。根據(jù)這個體系，在設(shè)計的最后階段，經(jīng)常要考慮的是安全、健康和環(huán)境。廢棄物較少的系統(tǒng)將不需要復(fù)雜的處理系統(tǒng)。在選擇反應(yīng)器時，最重要的是原材料的效率（考慮材料結(jié)構(gòu)、安全等）。因此，隨著設(shè)計過程進(jìn)行，必須回到反應(yīng)器對照一下。相分離一般比較簡單，需要在首先進(jìn)行。分離低分子量物質(zhì)時，另一個常用來代替蒸餾的方法是吸收。在反應(yīng)器設(shè)計中，過量反應(yīng)物、稀釋劑或加熱載體的使用對流程圖中的循環(huán)結(jié)構(gòu)具有很重要的影響。在許多情況下，沒有必要同時解決這些問題。這就需要根據(jù)熱回收問題對冷熱蒸汽進(jìn)行定義了?？偟臒峤粨Q面積、操作單元數(shù)量、管板熱交換器的板數(shù)也必須進(jìn)行設(shè)定。（6）經(jīng)濟(jì)權(quán)衡。進(jìn)行優(yōu)化時，必須考慮熱交換網(wǎng)絡(luò)的能量和資本費用目標(biāo)。另一方面，相比之下熱交換網(wǎng)絡(luò)的能量和資本費用目標(biāo)更容易產(chǎn)生。如果廢棄物的處理特別有問題的話，這就可能需要一些基本設(shè)計變化去減少或改變廢棄物的本質(zhì)。初步分餾塔（有無熱電偶）也可以用來替代直接或間接蒸餾塔。剩下的工作就是設(shè)計熱交換網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)常在兩個方向反復(fù)進(jìn)行。當(dāng)流程圖嚴(yán)格定義時，詳細(xì)過程（管道和儀表圖）和設(shè)備的機(jī)械設(shè)計才能進(jìn)行。并且所有的設(shè)計單位都要有正式的處理項目信息和文件的相關(guān)程序。（4）特殊設(shè)備圖：比如熱交換器和泵。結(jié)合流程圖，他們?yōu)檫^程提供了一個完整的技術(shù)描述。操作手冊也能為操作者提供指導(dǎo)并進(jìn)行培訓(xùn)，并用于制作正式工廠的操作指導(dǎo)。而發(fā)動機(jī)潤滑油是合成的多組分液體，可維持很長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)的潤滑性。材料科學(xué)和工程的革命為化學(xué)工程師帶來了機(jī)會，也帶來了挑戰(zhàn)。如果化學(xué)工程師要為這些新材料設(shè)計新產(chǎn)品和工藝就必須了解并且學(xué)會控制這些現(xiàn)象。然而了解這些高分子是怎樣被合成并加工以最大限度地具備理論性質(zhì)仍然是研究的前沿領(lǐng)域。它的自由取向是由所選擇的加工條件以及芳香族聚酰胺的高度剛性的線性分子結(jié)構(gòu)所決定的。.除了這些可以得到具有特別高性能的材料的加工過程，化學(xué)工程師們還設(shè)計一些新的工藝過程以生產(chǎn)低成本的聚合物。后者是根據(jù)一向微結(jié)構(gòu)加固的原理，通過不連貫的、拉伸支撐電纜線或電纜條達(dá)到目的。它是用任意取向的短玻璃纖維進(jìn)行強(qiáng)化的。因為比較輕的機(jī)身使飛行巡航范圍增大。例如，一種聚合復(fù)合材料制成的汽車車棚比用鋁質(zhì)的輕一點，比鋼鐵的輕兩倍，但這種方法所需能量比鋼鐵的低一點，比鋁的低20%。這些復(fù)合材料以及從對它們的研究中獲得的信息使人類進(jìn)入到生產(chǎn)第二代聚合復(fù)合材料的階段，即以高強(qiáng)度纖維如芳香族聚酰胺為基礎(chǔ)的復(fù)合材料。傳統(tǒng)的陶瓷是用天然的原料如粘土或硅石制成的。在很多情況下，現(xiàn)代陶瓷并未直接成為最終產(chǎn)品，而是組合在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中成為優(yōu)良性能的關(guān)鍵部分。這與同樣的物質(zhì)直接嵌入在大塊陶瓷上相比較所產(chǎn)生裂紋較少。陶瓷復(fù)合材料的強(qiáng)度、硬度和韌性主要取決于強(qiáng)化纖維，但是基質(zhì)也會對這些性質(zhì)產(chǎn)生影響。與現(xiàn)代陶瓷的產(chǎn)生一樣，化學(xué)反應(yīng)在陶瓷復(fù)合材料的加工制造中也充當(dāng)了關(guān)鍵的角色。復(fù)合液體是高結(jié)構(gòu)液體，以懸浮液、表面活性劑、液晶相或其它大分子與固體微?；蛞旱谓M成?；瘜W(xué)工程師長期涉足材料科學(xué)和工程學(xué)研究工作。他們還將用新方法解決構(gòu)造的問題，修復(fù)復(fù)雜的材料系統(tǒng)。化學(xué)工程與工藝，將發(fā)揮越來越重要的角色，發(fā)展前景無限廣闊。主要學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)、化工單元操作、化學(xué)反應(yīng)工程、化工工藝與過程、化工優(yōu)化與模擬等化工基本原理、研究方法和管理知識，受到化學(xué)與實驗技能、工程制圖能力、工藝設(shè)計方法、電子與電工技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用、外語能力、科學(xué)研究方法的基本訓(xùn)練。主要課程：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工工藝學(xué)、工業(yè)催化反應(yīng)工程、化工儀表、分離工程等。通過本科四年學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化，掌握化學(xué)分析與現(xiàn)代分析儀器的理論、操作方法、分析技能與各個領(lǐng)域的發(fā)展趨向，具有選擇擬定和改進(jìn)分析方案，研究有關(guān)工業(yè)分析方面問題的能力。精細(xì)化工包括：合成洗滌劑、表面活性劑、助劑、染料、顏料、涂料、香精、色素、合成藥物、食品添加劑方面。高聚物包括合成橡膠、合成樹J旨、合成纖維、塑料以及油漆、涂料、粘合劑等產(chǎn)品。就業(yè)范圍：可從事有關(guān)高聚物合成的生產(chǎn)、設(shè)計科研部門和高聚物加工部門{塑料、纖維生產(chǎn)工廠及研究部門)以及有關(guān)應(yīng)用單位工作。進(jìn)行新工藝、新設(shè)備和新產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)以及能源清潔利用的研究，以維持整個社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的要求。就在這次天津舉行的亞洲石化科技大會上，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會會長李勇武表示，中國石油和化學(xué)工業(yè)在“十一五”期間發(fā)展迅速，多種石化產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界前列。多種石化產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界前列，乙烯產(chǎn)量1419萬噸。綜合國內(nèi)外精細(xì)化工發(fā)展現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)，我國精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)，市場廣闊，發(fā)展?jié)摿薮?。它們從煤化工起家，?0世紀(jì)50年代以前，以煤化工為原料的占80%左右，但由于煤化工的工藝路線和效益不佳，1970年起以石油為原料的化工產(chǎn)品比例猛增到80 % 以上。這與國外發(fā)達(dá)國家相比差距較大。結(jié)論：化學(xué)工程與工藝專業(yè)前途廣闊，我們要繼續(xù)努力，有計劃有目標(biāo)的培養(yǎng)自己，培養(yǎng)設(shè)計、優(yōu)化與管理能力，具有從事科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)的能力，更有研發(fā)和應(yīng)用能力。本專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)的課程有：無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)、工程制圖、電工技術(shù)基礎(chǔ)、化工儀表及自動化。