中國化學工程學

《中國化學工程學》中國化工學會的前身組成部分之一。1930年由張洪沅及顧毓珍、杜長明、區嘉煒、吳魯強等發起，於1930年2月正式在美國波士頓成立。化學工業大規模地改變物料的化學組成及物理性質而獲得有用產品。化學反應是它的核心，化學學科是它的基礎。

基本介紹

• 中文名：中國化學工程學
• 時間：1930年
• 發起人：張洪沅及顧毓珍
• 地點：美國波士頓

中國化學工程學

中國化學工程學 Chinese Institute of Chemical Engineers中國化工學會的前身組成部分之一。1930年由張洪沅及顧毓珍、杜長明、區嘉煒、吳魯強等發起，於1930年2月正式在美國波士頓成立。程耀椿為會長,學會受到國內化工界的重視,侯德榜等聞訊申請參加。1930年9月在麻省理工學院舉行第一次年會，除宣讀論文、進行學術交流外，並作出決議，儘早將學會遷回中國。中國化學工程學會是以“研究化工學術，提倡化工事業”為宗旨，故在成立之初，即著手籌備編輯出版會刊，刊載中國化工科研論文，爭取國際地位。同時，組織會員編譯化工名詞。至1934年初，會員多已回國，學會在天津召開了平津座談會，決定出版刊物。會刊《化學工程》於1934年問世，年出兩期，自1935年起所有論文均用外文發表，同時在國外發行，1936年起改為季刊。在化工名詞的編譯方面,到1935年已整理出10種專業,計八千餘則專用名詞。學會的其他活動因當時國家正面臨外敵入侵的非常時期，僅1936年5月在杭州、1937年7月在太原、1944年9月在蘭州與其他一些學術團體聯合舉行過年會。中華人民共和國成立後，各分會先後恢復了活動。重慶分會於1951年8月舉行大會，選出新的理事。天津分會為了回響“向科學進軍”的號召，將《化學工程》全套重印，廣為流傳，並編輯出版《化學工業與工程》8期。1956年學會與中華化學工業會合併,籌建中國化工學會。

研究對象和任務

化學工業在大型設備中大批量連續化的生產所提出的技術間題，靠化學學科的知識是不夠的，它需要機械、電氣、儀表、控制等工程學科的理論支持和技術上的套用，因此化學工程學便應運而生了。

中國化學工程學始於19世紀末。當時主要研究對象是採用化學加工技術、涉及各種行業的化工生產工藝，研究內容涉及原料特點、生產原理、工藝流程、最適宜操作條件以及所用機械設備的構造與使用，開設的課程稱之為化學工藝學。20世紀初，明確認識到各行各業通用的物理操作的共性，提出了單元操作的概念，形成化工過程與設備課程，後稱為化工原理。此後20年，化學工程學主要是對單元操作，尤其是對於流體流動、傳熱、傳質等單元操作進行研究，把它們歸納於傳遞過程中。到了50年代形成了化學反應工程分支。化學反應工程研究反應器內傳遞過程和化學反應的相互關係和影響，以闡明工業反應過程的實質，目的在於控制生產規模下的化學反應過程，實現反應器的最佳設計。

70年代以後，化工生產日趨大型化、連續化以及計算機技術的迅速發展，研究已不再限於單個單元操作或化學反應過程，而是深入到整個工廠，甚至是整個行業的大系統，形成了化學系統工程，其主要任務是研究系統的設計、控制和管理。

研究方法

中國化學工程學成為一門學科，除有具體的研究對象外，還有統一的研究方法。化學工程學作為一門工程技術學科，面臨著真實的、複雜的化工生產過程—特定的物料在特定設備中進行特定的過程。對實際的化工生產過程，探求合理的研究方法是化學工程學科的重要方面。

化學工程學的歷史發展中形成了兩種基本的研究方法。一種是經驗歸納法，即對一些化工過程通過大量實驗歸納影響過程的變數之間的關係，常藉助於物理學的相似論和因次分析法的指導。例如，熱交換過程中的傳熱係數，不是從基礎理論出發來尋求各有關因素之間的數學關係，再經過數學方程的運算而求解，而是通過實驗測定歸納成量綱為一的相似特徵數的關係式予以確定的。另一種是演繹的模型法。它的研究主要借於數學模型法。所謂數學模型法是將複雜的研究對象合理地簡化為某個模型，這個簡化了的模型應該與原過程近似地等效。利用這個簡化模型，對其進行數學描述，即將過程中各變數間關係用數學語言表達，所得到的數學關係式便是原過程的一個近似等效的數學模型，然後通過求解或進行數值運算來研究原過程的特性。數學模型方法的核心是對複雜對象的簡化，實質是使複雜的工程問題簡化或分解為一個或若干個單純的問題。

數學模型方法套用於解決化工生產過程的實際問題，推動了化學反應工程的迅速發展，使化學工程學擺脫了單純從實驗數據歸納過程規律的傳統做法，例如，過濾，亦可使用數學模型法，將濾餅中的不規則網狀通道簡化成若干個平行的圓形細管，由此引入的一些修正係數則由實驗測定，從而建立起過濾過程的數學模型。

幾個基本概念

在化學工程研究、進行化工過程開發及設備的設計、操作時，經常運用物料衡算、能量衡算、平衡關係和過程速率等基本概念。

(1)物料衡算

</strong>物料衡算基於物質守恆定律，是對任一化工生產過程的進入物料量、排出物料量和累積物料量進行衡算，其衡算式為：

輸入物料量-輸出物料量=累積物料量

對於連續操作過程，若各物理量不隨時間改變，即處於穩定操作狀態，過程中無物料的積累。對間歇操作過程，物料一次加入，輸入物料量就是累積物料量。

物料衡算的範圍依衡算的目的而定，可以是一個設備或部分，還可以是一個生產過程的全流程。

通過物料衡算可確定原料、產品、副產品中某些未知的物料量，從而了解物料消耗，尋求減少副產品和廢料、提高原料利用率的途徑。物料衡算是化工計算的最基本、最重要的計算，它是其它化工計算的基礎。

(2)能量衡算

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能量衡算依據於能量守恆定律。它指出進入系統的能量與排出系統能量之差等於系統內積累能量。

能量可隨進、出系統的物料一起輸入、輸出，也可以分別加入與引出。

熱量衡算以物料衡算為基礎，它可確定有熱傳遞設備的熱負荷，進而確定傳熱面積以及加熱和冷卻載體的消耗量；還可以考察過程能量損耗情況，尋求節能和綜合利用熱量的途徑。

(3）平衡關係

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平衡是在一定條件下物系變化可能達到的極限。不論傳熱、傳質還是反應過程，在經過足夠的時間後，最終均能達到平衡狀態。例如，熱量從熱物體傳向冷物體，過程的極限是兩物體的溫度相等。

(4）過程速率

物系所處狀態與平衡狀態的偏離是造成這種過程進行的推動力，其大小決定著過程的速率。推動力越大，過程速率越大；物系越接近於平衡態，推動力和過程速率越小；當達到平衡，過程速率變為零。自然界任何過程的速率都可表示為：

過程速率=過程推動力/過程阻力

推動力和阻力的性質決定於過程的內容。傳熱過程推動力是溫度差，阻力為熱阻；傳質過程推動力是濃度差，阻力則為擴散阻力。阻力的具體形式與過程中物料特性和操作條件有關。

小 結

化工的含義通常有多方面，可指化學工業，也可指化學工程學，或者是它們的統稱。《化工基礎》課程應覆蓋化學工業和化學工程學，並以化學工業的基本情況和化學工程學的基本內容為講授對象。

化學工業概況，涉及化學工業的地位與作用、分類和特點、原料與產品，以及發展與現狀，力圖對化學工業的全貌作出概括性的闡述，以使讀者在全局上對化學工業有一了解。化工生產過程的分析則是對化學工業實質內涵的剖析，試圖使讀者了解化學與化工的聯繫與區別，明了化學類學生學習化工基礎的必要性。化學工程學是化學向實際生產的延伸，是化學與其它學科的結合與發展，它隨著化學工業的進步而演變，又反過來推動著化學工業發展。對該學科發展進行介紹，並涉及化學工程學的研究方法和學科通用的基本概念，在學習化學工程學內容的同時，注意工程技術學科的特有研究方法，在學習中知識和能力共同提高。