化工原理下册复习提纲课件.ppt

化原下册复习化原下册复习第八章第八章 吸收吸收一、吸收过程一、吸收过程二、气液相平衡二、气液相平衡 三、扩散和相际传质三、扩散和相际传质 四、对流传质理论四、对流传质理论 五、吸收塔的物料衡算五、吸收塔的物料衡算 操作线方程操作线方程 六、传质单元数和传质单元高度六、传质单元数和传质单元高度一、吸收过程一、吸收过程 目的：目的：分离气体依据：依据：混合气体中各组分在某溶剂中溶解度的差异较大溶解度、较好选择性、溶剂易于再生较大溶解度、较好选择性、溶剂易于再生2、溶剂选择：溶剂选择：3 3、吸收操作的经济性、吸收操作的经济性 吸收操作费用能量消耗气液两相运行的动力消耗溶剂损失溶剂的挥发和变质溶剂再生费用是吸收操作经济性的体现 1 1、二二 气液相平衡气液相平衡 1 1、溶解度曲线、溶解度曲线吸收剂、温度T、p 一定时，不同物质的溶解度不同。温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。对于同一种气体，温度T一定时，分压pA越大，溶解度越大。加压和降温对吸收操作有利加压和降温对吸收操作有利，而减压和升温则有利于解吸操作而减压和升温则有利于解吸操作2 2、亨利定律、亨利定律相平衡关系数学描述相平衡关系数学描述（1 1）三种表达形式）三种表达形式（1）（2）（3）E、m、H的数值越小，溶质的溶解度越大m除与温度有关外，还与总压有关E=f（t）H=f（t）E、H H、m t3 3、相平衡与吸收过程关系相平衡与吸收过程关系（1）、判断过程进行方向）、判断过程进行方向（2）、）、指明过程的极限指明过程的极限（3）、）、计算过程推动力计算过程推动力三三扩散和相际传质扩散和相际传质（1）费克定律）费克定律（2）等分子反向扩散等分子反向扩散JA=-JB或或JA+JB=0（3）净物流）净物流N主体流动主体流动NM与的关系与的关系N=JA+JB+NM(包含扩散流包含扩散流JA和主体流动携带的和主体流动携带的A的量的量)N=NA+NBN=NM物质传递的两种形式：物质传递的两种形式：1.分子扩散；分子扩散；2.对流传质对流传质注意几个物流注意几个物流之间的关系。之间的关系。（4）单向扩散单向扩散 漂流因子漂流因子（1）称为漂流因子，反映了主体流动使A的传递速率NA较等分子反向扩散速率JA增大的倍数，其值1；若1，表明无主体流动，为等分子反向扩散。（5）扩散系数扩散系数 P升高升高D下降（气体稠密）下降（气体稠密）T升高升高D升高（动能大）升高（动能大）升高升高D下降（液体稠密）下降（液体稠密）T升高，升高，D升高（分子间距大）升高（分子间距大）气体气体液体液体四、四、对流传质理论对流传质理论 1 1、有效膜理论、有效膜理论双膜论（1）在界面两侧存在气膜G及液膜L，传质阻力集中于两静止膜层内，膜中 传质是定态的分子扩散（2）界面上无阻力，达到相平衡。（3）总阻力=气相阻力+液相阻力 2 2、传质阻力控制、传质阻力控制 传质系数小的阻力大，为控制过程。总传质阻力=气相阻力+液相阻力（1）气相阻力控制（又称气膜控制）易溶气体易溶气体（2）液相阻力控制（又称液膜控制）难溶气体难溶气体五、五、吸收塔的物料衡算吸收塔的物料衡算 操作线方程操作线方程1、操作线操作线 2、最小液气比最小液气比 六、六、传质单元数和传质单元高度传质单元数和传质单元高度NOG与设备无关，只与浓度有关HOG与设备操作因素有关(1)(1)对数平均推动力法对数平均推动力法 传质单元数传质单元数N NOGOG的计算的计算（2）吸收因数法）吸收因数法（3 3）三因数数群关系图定性分析）三因数数群关系图定性分析解题要领：解题要领：（1）三个方程吸收塔的调节，塔顶控制与塔底控制问题（4）解吸计算）解吸计算解吸操作线方程：第九章第九章 精馏精馏一、双组分气液相平衡关系一、双组分气液相平衡关系二、精镏：物料衡算二、精镏：物料衡算三、四线及最小回流比三、四线及最小回流比四、理论板数四、理论板数N NT T及板效率及板效率五、其他蒸馏方式五、其他蒸馏方式一、双组分气液相平衡关系一、双组分气液相平衡关系（1 1）理想物系含义：）理想物系含义：（2 2）拉乌尔定律：）拉乌尔定律：（3 3）相图含义）相图含义泡泡（4）相对挥发度）相对挥发度 相平衡方程的大小可作为用蒸馏分离某一物系的难易程度标志。的大小可作为用蒸馏分离某一物系的难易程度标志。愈大则同一愈大则同一 液相组成液相组成x x对应的对应的y y值愈大，值愈大，=1=1时，时，y=xy=x，则汽液两相组成相同即，则汽液两相组成相同即y yA A=x=xA A，y yB B=x=xB B，这时用一般精馏方法无法分离。这时用一般精馏方法无法分离。平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏1 1、平衡蒸馏与简单蒸馏的根本区别：前者为连续定态，、平衡蒸馏与简单蒸馏的根本区别：前者为连续定态，后者为间歇非定态后者为间歇非定态 平衡蒸馏、简单蒸馏的依据均为利用两组分挥发度平衡蒸馏、简单蒸馏的依据均为利用两组分挥发度差异实现分离。因为二者均无回流，因而均不能实现有差异实现分离。因为二者均无回流，因而均不能实现有质有量有工程价值的高纯度分离。质有量有工程价值的高纯度分离。2 2、平衡蒸馏、简单蒸馏的相同点、平衡蒸馏、简单蒸馏的相同点平衡蒸馏分离效果不及简单蒸馏若冷凝率相等若冷凝率相等二、精镏：物料衡算二、精镏：物料衡算-杠杆定律杠杆定律总物料 F=D+W轻组分 Fxf=DxD+Wxw杠杆定律杠杆定律塔顶物料衡算得精镏线方程；塔顶物料衡算得精镏线方程；塔底物料衡算得提馏线方程。塔底物料衡算得提馏线方程。多次部分气化，部分冷凝多次部分气化，部分冷凝三、四线及最小回流比三、四线及最小回流比其中：其中：热状态参数q最小回流比最小回流比五种进料热状态五种进料热状态 q 线方程四、理论板数四、理论板数NT及板效率及板效率1 1、逐板计算法、逐板计算法第一块板：第一块板：y1=xD2 2、图解法、图解法：用于实际中用于实际中3 3、fenskefenske方程方程：计算全回流计算全回流NminNT计算计算最宜的进料位置最宜的进料位置、回流比及进料热状况的选择、回流比及进料热状况的选择（1 1）单板效率）单板效率（2 2）总板效率）总板效率五、其他蒸馏方式五、其他蒸馏方式1 1、直接蒸汽加热、直接蒸汽加热：精线相同，提线不同特征：F,xFD,xDW,xW加热蒸气SVLVL讨论讨论：直接蒸汽加热与间接蒸汽加热比较直接蒸汽加热与间接蒸汽加热比较2 2、多股加料、多股加料12W,xWF1,q1,xF1D,xD3F2,q2,xF2巧取控制体，根据物料衡算得操作线方程，判断点、斜率的变化。根据斜率得Rmin 3 3、侧线出料、侧线出料q123yDxD1.001.0 xy饱和蒸汽侧线出料xWzF饱和液体侧线出料q123xD1.001.0 xyxDxWzF物料衡算判断各段操作线斜率变化及挟点物料衡算判断各段操作线斜率变化及挟点4 4、回收塔、回收塔/提馏塔提馏塔F,xFD,xDW,xWQ特点：F充当回流液5 5、间歇精馏、间歇精馏第第10章章 气液传质设备气液传质设备一些基本概念一些常用的塔板与填料塔板负荷性能图及其改进第第11章章 液液萃取液液萃取三、完全不互溶物系萃取操作的计算三、完全不互溶物系萃取操作的计算一、液液相平衡一、液液相平衡二、部分互溶体系萃取过程的计算二、部分互溶体系萃取过程的计算 一、液液相平衡一、液液相平衡（1）三角形相图组成表示法）三角形相图组成表示法ABS0.80.60.40.20.20.40.60.8EM（2）溶解度曲线，平衡联结线）溶解度曲线，平衡联结线 两相区，临界混溶点两相区，临界混溶点P，和点，差点，共轭相和点，差点，共轭相ABSR1E1M1ERdP利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度差异实现分离。利用液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度差异实现分离。（3）部分互溶物系的相平衡；）部分互溶物系的相平衡；P点（褶点）,E和R辅助线的作法及E、R点的确定（4）分配系数与选择性系数）分配系数与选择性系数注意：kA 只反映S对A的溶解能力，不反映A、B的分离程度 表示S对A、B组分溶解能力差别，即A、B的分离程度kA可以.1kA1kA=1kA1（5）温度对互溶度影响）温度对互溶度影响互溶区缩小，两相区扩大，一般而言对萃取有利互溶区缩小，两相区扩大，一般而言对萃取有利FREME。R。DG二、部分互溶体系二、部分互溶体系萃取过程的计算萃取过程的计算（1）单级萃取：）单级萃取：杠杆定理，杠杆定理，萃取液的最大及最小浓度萃取液的最大及最小浓度（2 2）多级错流）多级错流萃余分率 ABSR1E1FM1多级错流萃取图解法S0E2R2M3M2E3R3（3）多级逆流萃取）多级逆流萃取：图解计算图解计算交替运用“平”、“操”关系直至 找出E和位置ABSE1FM多级逆流萃取图解法E2E3E4R1R4R2RnR3用分配曲线求解理论级数 三、完全不互溶物系萃取操作的计算；三、完全不互溶物系萃取操作的计算；解析法（操作线为直线）（K为分配系数）基准基准比质量分率，以比质量分率，以B，S为惰性组分为惰性组分单级萃取单级萃取萃取因数萃取因数多级错流萃取多级错流萃取所需理论级数为溶质A萃余百分数当当1、Z=0,溶剂中不含溶质；溶剂中不含溶质；2、K为常数，为常数，不随组成的变化而变化；不随组成的变化而变化；3、为常数，为常数，各级加入的溶剂量相等。各级加入的溶剂量相等。多级逆流多级逆流（级式接触）（级式接触）操作线方程操作线方程 若平衡线为一通过原点的直线，则精馏，解吸，萃取均可使若平衡线为一通过原点的直线，则精馏，解吸，萃取均可使用同一式子计算理论级（板）数用同一式子计算理论级（板）数 对萃取：对萃取：为萃取因数为萃取因数第第1414章章 固体干燥固体干燥六、干燥过程计算六、干燥过程计算一、湿空气性质一、湿空气性质 二、焓湿图二、焓湿图（I-HI-H图）图）及其应用及其应用三、空气状态变化过程三、空气状态变化过程 四、水分在气固两相间平衡四、水分在气固两相间平衡五、干燥速率影响因素五、干燥速率影响因素一、湿空气性质一、湿空气性质(2)水汽分压水汽分压(1)湿度湿度(3)相对湿度相对湿度(4)焓焓传热与传质方向的判断二、焓湿图二、焓湿图（I-HI-H图）图）及其应用及其应用(1)干球温度干球温度 t t（即气温）(2)湿球温度湿球温度(3)(3)绝热饱和温度绝热饱和温度 tas(4)露点露点 t td d 露点与水汽分压：测定水汽分压的实验方法是测量露点三、空气状态变化过程 1、温度对湿空气状态参数的影响2、总压对湿空气状态参数的影响四、水分在气固两相间平衡1、结合水与非结合水结合水与非结合水2、平衡水分和自由水分、平衡水分和自由水分 X XC C是划分两个阶段的标志是划分两个阶段的标志（恒速阶段与降速阶段）（恒速阶段与降速阶段）X1含水量（初始）X2含水量（干燥终了）X*平衡含水量Xmax结合水最大含量恒速阶段：X1X0 非结合水 降速阶段：X0X2 部分非结合水结合水 X1XmaxX*01.0X2XCAB区别：自由含水量：X1-X*临界含水量X0（包括X*）常用于分析 临界自由含水量：X0-X*常用于计算用于计算五、影响五、影响XC的因素的因素（物料本性、气固的接触状态、干燥介质）干燥介质（空气）干燥介质（空气）六、干燥过程计算六、干燥过程计算1 1、间歇过程的干燥时间、间歇过程的干燥时间=1+22、连续干燥过程的物料衡算、热量衡算和热效率、连续干燥过程的物料衡算、热量衡算和热效率（1）物料衡算（2）热量衡算 预热器 注：预热器等湿注：预热器等湿H0=H1，理想干燥器等焓，理想干燥器等焓I1=I2（3）热效率：理想干燥过程热效率影响因素湿空气密度（4）干燥湿比容 H（m3湿气/kg干气）（5）干、湿空气用量关系（6）干基、湿基的关系（7）干、湿料量的关系湿空气体积流量=V干H