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        ■新譯通化學工程翻譯公司 

        化學工程是研究化學工業和其他過程工業 (process industry) 生產中所進行的化學過程和物理過程共同規律的一門工程學科。這些工業包括石油煉制工業、冶金工業、建筑材料工業、食品工業、造紙工業等。它們從石油、煤、天然氣、鹽、石灰石、其他礦石和糧食、木材、水、空氣等基本的原料出發,借助化學過程或物理過程,改變物質的組成、性質和狀態,使之成為多種價值較高的產品,如化肥、汽油、潤滑油、合成纖維、合成橡膠、塑料、燒堿、純堿、水泥、玻璃、鋼、鐵、鋁、紙漿等等;瘜W過程是指物質發生化學變化的反應過程,如柴油的催化裂化制備高辛烷值汽油是一個化學反應過程。物理過程系指物質不經化學反應而發生的組成、性質、狀態、能量變化過程,如原油經過蒸餾的分離而得到汽油、柴油、煤油等產品。至于其他一些領域 , 諸如礦石冶煉 , 燃料燃燒,生物發酵,皮革制造,海水淡化等等,雖然過程的表現形式多種多樣,但均可以分解為上述化學過程和物理過程。實際上,化學過程往往和物理過程同時發生。例如催化裂化是一個典型的化學過程,但輔有加熱、冷卻和分離,并且在反應進行過程中,也必伴隨有流動、傳熱和傳質。所有這些過程,都可通過化學工程的研究,認識和闡釋其規律性,并使之應用于生產過程和裝置的開發、設計、操作,以達到優化和提高效率的目的。   

        上述工業生產的共同特點是,從實驗室到工業生產特別是大規模的生產,都要解決一個裝置的放大問題。生產規模擴大和經濟效益提高的重要途徑是裝置的放大,以節省投資,降低消耗,減少占地 , 節約人力。但是 , 在大裝置上所能達到的某些指標,通常低于小型試驗結果,原因是隨著裝置的放大,物料的流動、傳熱、傳質等物理過程的因素和條件發生了變化。這種起源于放大過程的效應,長期以來被籠統地稱作“放大效應”,它包含了很多已查明或未查明的物理因素(或稱工程因素)的影響;瘜W工程的一個重要任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應,特別是在放大中的效應,以解決關于過程開發、裝置設計和操作的理論和方法等問題。它以物理學、化學和數學的原理為基礎,廣泛應用各種實驗手段,與化學工藝相配合,去解決工業生產問題。   

        化學工程包括單元操作、化學反應工程、傳遞過程、化工熱力學、化工系統工程、過程動態學及控制等方面。

        化學工程的研究對象通常是非常復雜的,主要表現在:   

        ①過程本身的復雜性:既有化學的,又有物理的,并且兩者時常同時發生 , 相互影響。   

        ②物系的復雜性 : 既有流體(氣體和液體),又有固體,時常多相共存。流體性質可有大幅度變化,如低粘度和高粘度、牛頓型和非牛頓型等。有時,在過程進行中有物性顯著改變,如聚合過程中反應物系從低粘度向高粘度的轉變。   

        ③物系流動時邊界的復雜性:由于設備(如塔板、攪拌槳、檔板等)的幾何形狀是多變的,填充物(如催化劑、填料等)的外形也是多變的,使流動邊界。

        由于化學工程對象的這些特點,使得解析方法在化學工程研究中往往失效。也從而形成了自己的研究方法(化學工程研究方法),其中有些方法并非首創,而由別的領域移植而來。   

        ●早期的研究方法 化學工程初期的主要方法是經驗放大,通過多層次的、逐級擴大的試驗,探索放大的規律。這種經驗方法耗資大、費時長、效果差,人們一直努力試圖擺脫這種處境。但是時至今日,對于一些特別復雜,人們迄今尚知之甚少的過程,還不得不求助于或部分求助于此法。   

        ●20 世紀初的研究方法 相當盛行的是相似論和因次分析,其特點是將影響過程的眾多變量通過相似變換或因次分析歸納成為數較少的無因次數(無量綱)群形式,然后設計模型試驗,求得這些數群的關系。用這兩種方法歸納實驗結果,甚為有效。 對于反應過程,逐級的經驗方法沿用了很長時間。由于不可能在滿足幾何相似和物理量相似的同時滿足化學相似條件,用無因次數群關聯實驗結果以獲得反應過程規律的思路歸于無效。   

        ●50 年代以后的研究方法 直至 50 年代,才在化學反應工程領域中廣泛應用數學模型方法。這一方法的影響波及到化學工程的其他分支,使研究方法出現了一個革新。但即使采用了這個方法 , 實驗工作仍占重要地位 , 基礎數據要依靠實驗測定,模型要通過實驗得到鑒別,模型參數要由實驗求取,模型可靠性要由實驗驗證。   

        各種化學工程研究方法的基礎是實驗工作,不論采用哪一種研究方法,都應力求使實驗工作有效、可靠和簡易可行。各種理論、各種方法以及計算機的應用,目的都是為使實驗工作更能揭示事物的規律,更為節省時間、人力和費用。在上述方法的應用中,多方面體現了過程分解(將一個復雜過程分解為兩個或幾個較簡單過程),過程簡化(較復雜過程忽略次要因素而以較簡單過程簡化處理)和過程綜合(在分別處理分解了的過程后,再將這些過程綜合為一)的思想。

         

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