化工原理-下--复习课课件.ppt

1、12各章的各章的基础理论基础理论，基本相同，基本相同物料守恒，能量守恒，相平衡和传质速率方程物料守恒，能量守恒，相平衡和传质速率方程各章各章基本方法基本方法，基本相同，基本相同解决问题解决问题 1、相平衡：有关于传质极限和方向、相平衡：有关于传质极限和方向 2、传质速率方程：、传质速率方程：传质快慢，控制步骤传质快慢，控制步骤 3、物料守恒，能量守恒：、物料守恒，能量守恒：计算的基础计算的基础各章都有独自的重点和方法各章都有独自的重点和方法蒸馏蒸馏：相平衡，物料恒算和热量恒算：相平衡，物料恒算和热量恒算吸收吸收：传质速率方程，相平衡，物料恒：传质速率方程，相平衡，物料恒算算萃取萃取：物料恒算，

2、相平衡：物料恒算，相平衡干燥干燥：物料恒算，热量守恒，相平衡：物料恒算，热量守恒，相平衡 3精馏塔模型精馏塔模型进出总物料平衡，组分平衡进出总物料平衡，组分平衡精馏段塔板精馏段塔板物料平衡，物料平衡，热量平衡热量平衡相平衡相平衡塔整体塔整体塔局部塔局部提馏段塔板提馏段塔板物料平衡，物料平衡，热量平衡热量平衡相平衡相平衡进料进料釜液釜液馏出液馏出液精精馏馏段段提提馏馏段段冷凝器冷凝器再沸器再沸器理论板理论板(平衡级平衡级)回回流流加加料料板板第一章第一章4要求：要求：1.掌握基本概念，熟悉基本公式掌握基本概念，熟悉基本公式 2.熟练进行精馏的基本运算熟练进行精馏的基本运算1.汽液平衡方程汽液平衡

3、方程000BABAPPPPxPpyAAPxPAA0PxpyBBB0一、相平衡一、相平衡纯组分纯组分：用饱和蒸汽压用饱和蒸汽压 表示其挥发的难易程度。表示其挥发的难易程度。0ip 平衡分压与液相组成的比值为液相平衡分压与液相组成的比值为液相混合物的挥发度混合物的挥发度。混合物：混合物：iiixpv AAAxpvoAp5ABvv相对挥发度：相对挥发度：任意挥发组分与基准组分挥发度的比值，任意挥发组分与基准组分挥发度的比值，用表示。ABBAxpxpoBoABAppvv理想组分：理想组分：xxy)1(162.相图相图 txy，xy两条线，三种点，三个区两条线，三种点，三个区泡点曲线，露点曲线泡点曲线，

4、露点曲线液相区，气相区，两相区液相区，气相区，两相区泡点，露点，沸点泡点，露点，沸点7（1）组成均以）组成均以易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方（2）平衡线上不同点代表一个气、液平衡状态，即对应一组）平衡线上不同点代表一个气、液平衡状态，即对应一组x、y、t，且，且y(或或x)越大，越大，t 愈低。愈低。（4）平衡线距对角线越远，物系越易分离。）平衡线距对角线越远，物系越易分离。（3）对理想体系，每条平衡线对应一个相对挥发度）对理想体系，每条平衡线对应一个相对挥发度，越越大，大，平衡线距对角线越远。平衡线距对角线越远。81、精馏、精馏 精馏是利

5、用回流手段、经过多次平衡级过程，使物系实现精馏是利用回流手段、经过多次平衡级过程，使物系实现高纯度分离的操作。高纯度分离的操作。精馏设备的结构精馏设备的结构二、精馏塔二、精馏塔回流的作用：回流的作用：提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的必要条件。提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的必要条件。实现了气液相间的质量传递。实现了气液相间的质量传递。塔板的作用塔板的作用易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。1、传质方向、传质方向 2、热量传递过程、热量传递过程9a、全塔物料衡算全塔物料衡算 对总物料：对总物料：WDF对于易挥发组分：

6、对于易挥发组分：WDFWxDxFxb、精馏段操作线方程、精馏段操作线方程 111DnnxRyxRR精馏操作线方程精馏操作线方程LRD回流比回流比-汽液关系汽液关系1VLDRD1、精馏计算、精馏计算10WDWFxxxxFD采出率：WDFDxxxxFDFW1塔顶易挥发组分回收率：易挥发组分从塔顶采出的量占全塔顶易挥发组分回收率：易挥发组分从塔顶采出的量占全部进料量中轻组分的百分数。部进料量中轻组分的百分数。%100FDDFxDx塔底难挥发组分回收率：塔底难挥发组分回收率：%100)1()1(FWWxFxWc、提馏段操作线方程、提馏段操作线方程wmmxWqFLWxWqFLqFLy1-汽液关系汽液关系

7、LVW114、进料热状况对操作的影响、进料热状况对操作的影响 a 定义式定义式FLLqLVFVIIII所以：所以：FkmolqC ttrLLrF泡进料变成饱和蒸汽所需的热量原料液的千摩尔汽化热12b）q线方程线方程11qxxqqyFq线方程或进料方程线方程或进料方程（2）对于饱和蒸汽进料）对于饱和蒸汽进料 0q LLFVV（3）对于冷液进料）对于冷液进料 1q LFLL LVV LFLVV（1）对于泡点进料）对于泡点进料 1q（4）汽液混合物进料）汽液混合物进料 01qqFLLFqVV)1(（5）过热蒸汽进料）过热蒸汽进料 0q VLL VFVV 13c）进料热状况对）进料热状况对q线及操作线

8、的影响线及操作线的影响 过冷液体：过冷液体：q1,01qq，ef1（）饱和液体：饱和液体：q=1,1qq，ef2（）汽液混合物汽液混合物：0q1,01qq，ef3（）饱和蒸汽：饱和蒸汽：q=0,01qq，ef4（）过热蒸汽：过热蒸汽：q0,01qq，ef5（）14f1f2f3f4f515mwwDDxxxxNlog11log1min 芬斯克方程芬斯克方程 回流比回流比R=：全回流：全回流塔板数塔板数N=：最小回流：最小回流qqqDxyyxRmin适宜回流比适宜回流比min)0.22.1(RRopt16单板效率单板效率*11nnnnMLxxxxE 11*nnnnMVyyyyE注意：单板效率不等于全

9、塔效率，即使各板的效率相当，注意：单板效率不等于全塔效率，即使各板的效率相当，全塔效率也不等于板效率。全塔效率也不等于板效率。点效率点效率1n1nOVyyyyE意义：反映了整个塔分离的综合性能意义：反映了整个塔分离的综合性能实际板数理论板数pTNNET17V，Y2V，Y1L，X2L，X1XY1Y2X1X2ABVL)(*XfY Y181.掌握吸收过程的基本概念掌握吸收过程的基本概念2.熟练进行吸收塔的计算熟练进行吸收塔的计算一一.要求要求二二.主要公式主要公式稀溶液：亨利定律稀溶液：亨利定律Exp*AHcpA*Amxy*mXY*pEm SSEMH1-xXx溶解度溶解度，E,H E,H,m,m 1

10、9扩散通量扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量，扩散的物质量，J表示，表示，kmol/(m2s)。表征扩散过程进行的快慢。表征扩散过程进行的快慢 单相内物质传递的机理：单相内物质传递的机理：分子扩散，对流传质分子扩散，对流传质吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤：吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤：溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程；生的溶解过程

11、；溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。a、两相间分子扩散的步骤、两相间分子扩散的步骤20b、分子扩散现象、分子扩散现象分子扩散在气相、液相、固相中均能发生。分子扩散在气相、液相、固相中均能发生。分子扩散分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。zcDJddAABA负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降低负

12、号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降低的方向进行的方向进行 温度、总压一定，组分温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一在扩散方向上任一 点处的扩散通点处的扩散通量与该处量与该处A的浓度梯度成正比。的浓度梯度成正比。21气相中的稳态分子扩散气相中的稳态分子扩散分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。1 1等分子反向扩散及速率方程等分子反向扩散及速率方程 等分子反向扩散：等分子反向扩散：zpRTDJddAABAzpRTDJddBBAB对于单纯的扩散过程，对于单纯的扩散过程，NJ2单向扩散及速率方程单向扩散及速率方程液体只吸收混合气体中的

13、液体只吸收混合气体中的A组分，对组分，对B组分不吸收。组分不吸收。22 气相主体与界面间产生的微小压差所促使的混合气体向界气相主体与界面间产生的微小压差所促使的混合气体向界面流动就称为主体流动。面流动就称为主体流动。)p(ppRTDpNiAAGBmGA、BmppB2B1BmB2B1lnppppp漂流因数23（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩散方式通过气膜和以分子扩散方式通过气膜和液膜。液膜。（2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。（3）

14、有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。形式传质。双膜模型也称为双膜阻力模型双膜模型也称为双膜阻力模型 4、双膜模型的基本论点双膜模型的基本论点24)cc(kNALiALA)pp(kNiAAGGA)(*ALAGGAppKN5、吸收速率方程、吸收速率方程GLG1 1 1kHkKGLL 1 1kHkK.pAIpAicAcAi.ApAipAcAic256.物料衡算物料衡算 V V（Y Y2 2Y Y1 1）=L L（X X1 1X X2 2）全塔全塔22()LLYXYXVV11()LLYXYXVV塔顶与塔任一截面塔顶与塔任一截面塔底

15、与塔任一截面塔底与塔任一截面121211()V YYYYVYYX1=X2V（Y1Y2）/LY2=Y1（1）回收率回收率吸收液浓度吸收液浓度26液气比液气比定义：定义：min(1.12.0)SSBBLLVV12min12YYLVY mX12*min12YYLVXX1212YYLVXX27a.传质单元高度传质单元高度 aKVHYOG，m。7.塔高计算塔高计算Z=HOGNOG28b.传质单元数传质单元数 对数平均推动力法对数平均推动力法OGNm21YYY2121mYlnYYYY 吸收因数法吸收因数法SYYYYSSN2221OG1ln11的意义：反映了的意义：反映了A吸收率的高低。吸收率的高低。222

16、1YYYYYYY参数参数 SMV/L 的意义：反映了吸收过程推动力的大小，的意义：反映了吸收过程推动力的大小，其值为平衡线斜率与吸收操作线斜率的比值。其值为平衡线斜率与吸收操作线斜率的比值。291S21yy1y1S1S21yy21yy1y1y1ey1ey1eyAAABBB2y2y2y2ey2ey2ey2x2x2x1x1x1xEEE1y2y1y2y2y1yc、S 值对塔内推动力的影响值对塔内推动力的影响30 塔塔 板板 的的 负负 荷荷 性性 能能 图图VG GVL L54321O 漏液线液泛线正正常常操操作作区区操作弹性操作弹性=气量上限气量上限/气量下限气量下限操操作作弹弹性性要要求求大大于

17、于 2331雾沫夹带线（气体流量上限线）液泛线雾沫夹带线（气体流量上限线）液泛线液相负荷上限线液相负荷上限线漏液线（气体流量下限线漏液线（气体流量下限线4）液相负荷下限线液相负荷下限线1）负荷性能图中各线的意）负荷性能图中各线的意义义 1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在五条线所包围的区域，既是一定物系在一定的结构尺寸塔板上正常操作区。一定的结构尺寸塔板上正常操作区。32操作弹性操作弹性:两极限的气体流量之比两极限的气体流量之比 操作点位于操作区内的适中位置操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果可获得稳定良好的操作效果 同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的

18、因素也不同同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的因素也不同 物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，增加降液管截面积可使液相负荷上限线右移，增加降液管截面积可使液相负荷上限线右移，减少塔板开孔率可使漏液线下移。减少塔板开孔率可使漏液线下移。33第四章第四章在液体混合物中加入与其不互溶或部分互溶的溶剂（萃取在液体混合物中加入与其不互溶或部分互溶的溶剂（萃取剂），形成液剂），形成液-液两相，利用液体混合物中各组分在两液相中溶液两相，利用液体混合物中各组

19、分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的。也称溶剂萃取，简称萃取。解度的差异而达到分离的目的。也称溶剂萃取，简称萃取。1、三角形相图：、三角形相图：顶点、边、相点的意义、杠杆原理、和点、差点顶点、边、相点的意义、杠杆原理、和点、差点选择性系数选择性系数 分配系数分配系数ki分配曲线分配曲线共轭线（联结线）共轭线（联结线）萃余液萃余液萃取液萃取液萃余相萃余相萃取相萃取相min FSMKBAS 操作点操作点 萃取因数萃取因数最小溶剂比最小溶剂比溶剂比溶剂比理论级理论级342、相图的数据标绘及各区的状态、相图的数据标绘及各区的状态 溶解度曲线溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线，称为溶解度曲线；各平

20、衡组成点连成一条曲线，称为溶解度曲线；联结线联结线:各对共轭相组成点之间的联线，称为联结线；各对共轭相组成点之间的联线，称为联结线；混溶点混溶点:曲线内为两相区，曲线外为单相区，曲线上的点称曲线内为两相区，曲线外为单相区，曲线上的点称 为混溶点；为混溶点；临界混溶点临界混溶点(褶点褶点):共轭相的组成相同，其位置和物系有关；共轭相的组成相同，其位置和物系有关；萃取相和萃余相萃取相和萃余相:以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为 主的相称为萃取相。主的相称为萃取相。35BS与 部分互溶时：图解法2、单级萃取：、单级萃取：ABSREMERFEmaxEmaxAEAF

21、ARxxx确定和点确定和点M，根据溶剂比，根据溶剂比确定确定E，R的量及组成的量及组成确定萃取液与萃余液的组成及量确定萃取液与萃余液的组成及量最小溶剂用量和最大溶剂用量最小溶剂用量和最大溶剂用量萃取液的最大浓度萃取液的最大浓度SMFMFS36试差法：先定出试差法：先定出 R 点，再由点，再由 R 点利用辅助曲线求出点利用辅助曲线求出 E 点，则点，则 RE 与与 F S 线的交点即为混合液的组成点线的交点即为混合液的组成点 M。如果不对，再次假设如果不对，再次假设R点。点。yE、xM、xR、xR、yE可由相图读出。可由相图读出。MERSFMERsFMxEyRxSyFxABSREERFM单级萃取

22、图解法S0确定确定E，R的量及组成的量及组成MEmERMRmEMRmmm若知若知 R 点，连点，连 SR 线与溶解线与溶解度曲线的交点即为度曲线的交点即为 R 点点37SMMFyxxxFMSMFFS)(RERMxyxxMREMRME)(REMExyxyMR)(ERFERFyExRFxRERFxyxxFERFRFE)(REFExyxyFR)(c)确定萃取液与萃余液的组成及量确定萃取液与萃余液的组成及量ABSREERFM单级萃取图解法S38BS与 完全不互溶时：图解法、解析法)()(FXXBYYSSSYXSBXSBYF单级系统的物料衡算：单级系统的物料衡算：单级萃取操作的操作线方程单级萃取操作的操

23、作线方程 3、多级萃取：、多级萃取：平衡关系：)(XfY)()(1nnSnnXXBYYS任一级系统的物料衡算：设：BKSAm)ln()1ln(1KYXKYXANSnsFm39多级逆流：图解法，解析法1)11ln(ln1mSnSFmmAKYXKYXAAN设：BKSAm解析计算就是各个单元和总物料平衡方程和相平衡方程40第五章第五章1.1.对流干燥的特点及条件对流干燥的特点及条件2.2.湿空气参数的定义，含意及影响因素湿空气参数的定义，含意及影响因素 1 1）t t，H H，p p，V VH H，I IH H，t tw w，t td d 2 2）四个温度）四个温度 t td d，t tw w，t

24、tasas，t t如何定义？如何定义？4.4.干燥过程，空气为什么要预热？干燥过程，空气为什么要预热？5.5.物料中水分的分类及含意物料中水分的分类及含意6.6.干燥过程的机理，衡速段，降速段的特点？干燥过程的机理，衡速段，降速段的特点？一、基本概念一、基本概念41二、主要公式二、主要公式湿湿空空气气参参数数0.622wwpHPp0.622sSspHPp0.622sspHPp100%vspp1.01 1.88HcH(1.01 1.88)2490HIH tH52731.0133 100.772 1.244273HtvHP)(0HHcrttasHas42物物料料恒恒算算XXw1wwX1211211wwGG2112XXGHHLW1221HHXXGL12HHWHVL v热量热量恒算恒算QLmQGctWttL1220288.1249001.110010(1.01 1.88)pQL IILHtt干燥干燥时间时间cCXXSUG11XXXXUXXSGCcc22ln