过程原理与设备-复习课件.ppt
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- 过程 原理 设备 复习 课件
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1、绪 论1/第一章第一章YANTAI UNIVERSITY为研究单元操作过程始末和过程中各为研究单元操作过程始末和过程中各股物料的数量、组成之间的关系及吸收和股物料的数量、组成之间的关系及吸收和释放的能量,必须作出释放的能量,必须作出物料衡算物料衡算和和能量衡能量衡算算常用基本概念与方法常用基本概念与方法传热的三种基本方式传热以温差(压)为推动力,凡是有温差的地方就有热量的传递。没有外功输入时,高温低温。物体内部和物体之间。1.热传导(导热):Conduction2.对流传热(热对流):Convection3.热辐射:Radiation热源与冷源用于加热或冷却的物料或手段。冷却剂(介质):水加热
2、剂(介质):饱和蒸汽YANTAI UNIVERSITY化工原理课件导热系数(热导率):dqtn=dQtdSn=数值上等于单位温度降度下的热通量。标志物质的导热性能,是物性之一;=f(组成,结构,形态,T,p,湿度);一般,金属导热系数最大,非金属固体次之,液体较小,气体最小;来源:实验测定,查有关手册。通过平壁的稳态热传导 通过平壁的稳态热传导 热阻热阻推动力推动力对照:平壁:对照:平壁:=AbttQ 21四、通过圆筒壁的稳态热传导四、通过圆筒壁的稳态热传导 思考:思考:气温下降,应添加衣服,应把保暖性好的衣服穿在气温下降,应添加衣服,应把保暖性好的衣服穿在里面好,还是穿在外面好?里面好,还是
3、穿在外面好?bb 1 2Qbb 2 1Q 21 8对流传热速率方程对流传热速率方程 u 牛顿冷却定律只是一种推论,一个实验定律,即假设 Qt,并非从理论上推导的结果。u QAt一定时,和u 复杂问题简单化表示牛顿冷却定律只是给出了计算传热速率简单的数学牛顿冷却定律只是给出了计算传热速率简单的数学表达式,并未简化问题本身,只是把诸多影响过程表达式,并未简化问题本身,只是把诸多影响过程的因素都归结到了的因素都归结到了 当中当中如何确定如何确定 及增强换热的措施是对流换热的核心问题及增强换热的措施是对流换热的核心问题对流传热系数(给热系数),W/m2K92.6 传热过程分析与计算2.6 2.6 间壁
4、式换热器的传热过程计算间壁式换热器的传热过程计算 2.6.1 2.6.1 总传热速率方程总传热速率方程 2.6.2 Q2.6.2 Q的计算的计算 2.6.3 K2.6.3 K的计算的计算 2.6.4 2.6.4 t tm m的计算的计算 10dAKtTdAdAbdAtTdAttdAbtTdATTdQxmwmwww1111122112211=总热阻总推动力式中 A 可取 A1、Am、A2等。mxtKAtdAKQ=出出进进-总传热速率方程平均传热温差2.6 间壁式换热器的传热过程计算间壁式换热器的传热过程计算2.6.1 总传热速率方程总传热速率方程总传热系数,单位W/m2K T Tw tw t T
5、1T2t1t2dA11mtKAQ=12p2s221p1s1ttcmTTcmQ=2.6 间壁式换热器的传热过程计算间壁式换热器的传热过程计算-称为总传热热阻KA12.6.2 Q的计算的计算 T Tw tw t T1T2t1t2dA12T Tw tw t 以冷、热流体均为等温变化为例。221122111111AAbAtTAttAbtTATTQmwmwww =T1T2t1t2TtTtT Tw tw t 2.6 间壁式换热器的传热过程计算间壁式换热器的传热过程计算2.6.3 K的计算的计算132211111AAbAKAm =222111111ARaAbRaAKAm =T Tw tw t 考虑到实际传热
6、时间壁两侧还有污垢热阻,则上式变为:14 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 Am1212tKAttlnttKAQ=1212lntttttm =其中其中-对数平均温差2.6.4 tm的计算的计算(逆、并流)(逆、并流)1516LMTD法法-对数平均温差法对数平均温差法 小小 结结1212mttlnttt=(逆、并流)173.2 单效蒸发器的计算单效蒸发器的计算已知:已知:F、x0、t0、x计算内容:计算内容:L、W、加热蒸汽量、加热蒸汽量D、加热面积、加热面积 二次蒸汽 W,T 料液 蒸发室 F,x0,t0 加热室 完成液 L,x,t一、物料衡算一、物料衡算 =0FxLxWFL
7、=xxFW01DA18由于溶液沸点升高,则 与蒸发纯水相比 t必然会降低,故沸点升高又叫温差损失。t纯溶剂纯溶剂 t溶液溶液=(T T)(T t)=t-T=有效的传热温差:t溶液溶液=t纯溶剂纯溶剂 稀溶液或有机胶体溶液的较小,无机盐溶液的较大。影响因素:浓度、蒸发器中液柱高度 、蒸汽流动阻力 。3.3 单效蒸发器的有效传热温差单效蒸发器的有效传热温差加入溶质,蒸汽压降低,沸点升高。第四章 质量传递基础对对气气体体,还还可可以以用用Ap表表示示浓浓度度传质概述传质概述相组成的表示方法相组成的表示方法第四章 质量传递基础分子扩散:静止的或层流流动的流体中,靠分子运动来进行传质的方式传质方式对流传
8、质:在湍流流动中,靠流体质点的脉动来进行传质的方式传质方式传质方式第四章 质量传递基础dzdCDJAABzA=,相相界界面面 气气相相 液液相相 传传质质方方向向 扩扩散散通通量量,kmol/m2 s表示扩散方向与浓度梯度方向相反表示扩散方向与浓度梯度方向相反A 在在 B 中中的的扩扩散散系系数数 m2/s 一费克定律一费克定律 4.2 分子扩散分子扩散费克定律的其它表达形式:费克定律的其它表达形式:dzdpRTDdzRTpdDdzdxCDJAABAABAABzA=,第四章 质量传递基础 三双组分、一维、稳态分子扩散过程举例三双组分、一维、稳态分子扩散过程举例 1等分子反向扩散等分子反向扩散第
9、四章 质量传递基础所所谓谓单单向向扩扩散散是是指指组组分分 A 通通过过停停滞滞(或或不不扩扩散散)组组分分 B 的的分分子子扩扩散散,0,=zBN特特点点:NB=0NAA相相界界面面 单向扩散常数常数=zBzAJJ,BAABDD=zAAzAzANxJN,=传传质质方方程程化化简简为为:zAAzAJxN,)1(=dzdCDA=2单向扩散单向扩散 三双组分、一维、稳态分子扩散过程举例三双组分、一维、稳态分子扩散过程举例 zBzAAzAzANNxJN,=zBzABzBzBNNxJN,=传递过程与单元操作第五章 气体吸收24/43 A A+B S (气体)(气体)(液体)(液体)所所有有独独立立变变
10、量量:温温度度、总总压压、气气相相组组成成、溶溶解解度度等等 AApPTfC,=在在几几个个大大气气压压以以内内、温温度度一一定定条条件件下下,AApfC=或或 AACgp=(溶溶解解平平衡衡)5.2 气液相平衡气液相平衡 一溶解度一溶解度 AC AC一定操作温度和压力下,平衡状态溶质在气一定操作温度和压力下,平衡状态溶质在气相中的分压称为相中的分压称为平衡分压或饱和分压平衡分压或饱和分压,相应,相应的液相浓度称为的液相浓度称为平衡浓度平衡浓度传递过程与单元操作第五章 气体吸收25/43 5.2 气液相平衡气液相平衡传递过程与单元操作第五章 气体吸收26/43条件:(1)不同气体的溶解度差异很
11、大)不同气体的溶解度差异很大AApHC=溶解度系数,kmol/(m3Pa)(2)对于稀溶液,有)对于稀溶液,有亨利定律是物性,通常由实验测定。可从有关手册中查得。是物性,通常由实验测定。可从有关手册中查得。H越大,表明溶解度越大,越易溶越大,表明溶解度越大,越易溶H随温度变化而变化,一般地,随温度变化而变化,一般地,T,H 5.2 气液相平衡气液相平衡亨利定律:亨利定律:传递过程与单元操作第五章 气体吸收27/43 =CCHCpAAAEx=AAAxPEPpy=Amx=相平衡常数,无因次亨利定律的其他形式:亨利定律的其他形式:E,m随温度、总压变化而变化,随温度、总压变化而变化,5.2 气液相平
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