《化工原理11》课程实施大纲.docx

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1、化工原理课程实施大纲目录1 .教学理念12 .课程介绍1课程的性质12.1. 课程在学科专业结构中的地位、作用1学习本课程的必要性23 .教师简介错误!未定义书签。3.1. 教师的职称、学历错误!未定义书签。3.2. 教育背景错误!未定义书签。3.3. 研究方向错误!未定义书签。4 .先修课程25 .课程目标26 .课程内容27 .课程实施4教学单元一47.1.1. 教学目标4教学内容47.1.2. 教学过程及方法4教学方法57.1.3. 安排5教学单元二57.1.4. 教学目标：5教学内容（含重点、难点）： 57.1.5. 教学过程：6教学方法：67.1.6. 作业安排6教学单元三64.两种

2、情况下的分子扩散（1）等分子反向扩散对气相因幺专=2，所以，a=/（Pa|-PA2） V KiKI o单向扩散（吸收）Na =-ca2）Cm =2,皿组=皿N=氏一幺2RT cbi Pbi PbmCm =2,皿组=皿N=氏一幺2RT cbi Pbi Pbm3 cBm对气相,1.4.教学方法结合生活中的例子引出分离操作的重要性，以以多媒体课件和板书相结合的方法介 绍分子扩散的菲克定律。6. L5 .作业安排课本pl48,习题42.教学单元二6.1.1. 教学目标：1 . 了解扩散系数2 .理解传质机理和相际传质理论6.22教学内容（含重点、难点）：内容：扩散系数；对流传质；相际传质理论重点：对流

3、传质；相际传质理论难点：对流传质；相际传质理论教学过程：一.扩散系数目前，扩散系数可由以下3种途径获得：（1）试验测得；（2）有的手册中查得；（3） 借助某些经验的或半经验的公式进行估算（查不到D又缺乏进行试验测定的条件时）。1 .组分在气体中的扩散系数及经验公式表2-2列出总压在101.3kpa下某些气体在空气中的扩散系数数值，由表可见气 体扩散系数的值约为101cm%。2 .组分在液体中的扩散系数液体中的扩散系数的数量级约为10%m2/s,为气相中的万分之一（气相约IO-13 cm2/s ） o二.对流传质通常传质设备中的流体都是流动的，流动流体与相界面之间的物质传递称为对流传 质（如前述

4、溶质由气相主体传到相界面及由相界面传到液相主体）。流体的流动加快了 相内的物质传递，分析层流及湍流两种流动加快传质的原因。三.三传（质量、动量、热量传递）类比三传之间彼此有些类似的规律可进行类比研究四.相际传质不同的研究者对过程的理解不同从而导出不同的模型，下面简要介绍三个重要的产 值模型。（1）双膜理论（惠特曼Whitman, 1923年）；（2）溶质渗透理论（希格比Higbie, 1935年）；（3）表面更新理论（丹克沃茨Danckwerts, 1951年）教学方法:多媒体课件和板书相结合的方法讲解.作业安排无6.3.教学单元三6.3.1. 教学目标了解吸收过程的简化理论，掌握吸收过程的速

5、率方程6.3.2. 教学内容内容：双膜理论，吸收速率方程式重点：双膜理论，吸收速率方程式教学过程及方法一.吸收过程的简化描述一一双膜理论这个理论是惠特曼（Whiteman）于1923年提出的，是最早的传质模型。它作 了以下的简化：（1） 两相相接触时，存在有稳定的相界面，界面两侧各有一很薄的停滞膜（有效膜）, 溶质人在两膜层内的传质只能以分子扩散的形式进行。 每相的传质阻力集中在这两侧假设的膜层内，推动力也集中在其中，湍流主体 的阻力相对而言可忽略不计，流体的强烈湍动使各处的浓度趋于一致，也无推 动力，这样，复杂的相际间的传质可简化为两停滞膜内的分子扩散。气液界面的阻力可以忽略，所以界面上的两

6、相浓度成平衡。二.单相传质速率方程气膜吸收速率方程当浓度用气相分压尸表示时：NA=（DG/RT6GKP/PRmXPG-Pi）令七=（口/农/生）（尸/尸.），则有：.=.（）= :工）式中：七一一推动力为分压差时对应的气相分传质系数，kmol/ms.kpao当浓度用气相摩尔分率y表示时：na =kG（PG-Pi）= kc-） = kGP（y-yi） = k/y-y式中心：推动力为气相摩尔分率差时对应的气相分传质系数，左婚（苏s&O,液膜分吸收速率方程：当浓度用液相摩尔浓度。表示时:Na=(D/况)(c/CsQ(q-Q)令 =（2 /五）（c/Cs7）,则有：NA =-。力）式中：如一推动力为液

7、相摩尔浓度差时对应的液相分传质系数,。当浓度用液相摩尔分率X表示时：Na = kl（?（- - -） = k, c（a-x） = kx （xz - %） ,c c式中心：推动力为液相摩尔分率差时对应的液相分传质系数，kmolKmsAx）,kx= kJ o（3） .界面浓度的求取在使用分吸收（传质）速率方程时，界面浓度&）,（/，）难于测定，常可用以 下两种方法求取：图解法计算法三.总吸收（传质）速率方程的建立以单向扩散为例，当系统的平衡关系可用亨利定律表示时： 以气相分压差（七一笈）表示的总吸收传质速率方程 以液相摩尔浓度差 屹Cl）表示的总吸收传质速率方程以气相摩尔分率差（YY*）表示的总吸

8、收传质速率方程（4） 以液相摩尔分率差（X*-X）表示的总吸收传质速率方程若系统的平衡关系不能用亨利定律表示时，则只能通过求取界面浓度来确定a的 大小。64教学单元U!6.4.1. 教学目标通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包 括填料的类型与性能评价、填料塔的流体力学性能与操作特性等）。6.4.2. 教学内容内容：传质分离方法的分类及选择；相组成的表示方法；吸收过程概述；亨利定律 重点：相组成的表示方法；亨利定律教学过程及方法一.相组成的表示方法介绍质量浓度与物质的量浓度，质量分

9、数与摩尔分数。二.吸收概述.吸收在工业上的应用1 .吸收的分类.吸收过程的极限及方向2 .吸收的流程.吸收剂选择及要求三.吸收过程的相平衡关系.平衡溶解度在一定温度下气液两相长期或充分接触后，两相趋于平衡。此时溶质组分在两相 中的浓度服从某种确定的关系，即相平衡关系。1 .亨利定律P； = Exap* _ a_c； =HPa 或者 A . Hy；二 明 或者 A m.相平衡关系的应用：1 .判别过程的方向2 .指明过程的极限3 .计算过程的推动力.教学方法结合生活中的例子引出分离操作的重要性及吸收过程和吸收相平衡关系，以以多媒体课件和板书相结合的方法介绍相平衡关系。6.4.4 .作业安排课本p

10、l48,习题1、26.5.教学单元五6.5.1. 教学目标通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包 括填料的类型与性能评价、填料塔的流体力学性能与操作特性等）。6.5.2. 教学内容填料吸收塔概述教学过程及方法一 .填料塔的结构及其结构特性1 .填料塔的结构图10-51填料塔的结构示意图塔克体,”液体分布器,A填料压板4-填料,5-液体再分布装爰；6-填料支承板如图所示为填料塔的结构示意图，填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件 的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填

11、料支承板，填料以乱堆或整砌 的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶 经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置(小 直径塔一般不设气体分布装置)分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料 表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成 沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐 渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质 效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段

12、，中间设置再分布装置。液体再分布 装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后, 送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料 表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料 等复杂精福不太适合等。2 .填料特性的评价(1)比表面积Q塔内单位体积填料层具有的填料表面积，m2/m3o填料比表面积的大小是气液传质 比表面积大小的基础条件。须说明两点：第一，操作中有部分填料表面不被润湿，以致 比

13、表面积中只有某个分率的面积才是润湿面积。据资料介绍，填料真正润湿的表面积只 占全部填料表面积的(2050) %o第二，有的部位填料表面虽然润湿，但液流不畅， 液体有某种程度的停滞现象。这种停滞的液体与气体接触时间长，气液趋于平衡态，在 塔内几乎不构成有效传质区。为此，须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。但 比表面积。仍不失为重要的参量。(2)空隙率塔内单位体积填料层具有的空隙体积，m2/m3o 为一分数。值大则气体通过填料 层的阻力小，故值以高为宜。对于乱堆填料，当塔径。与填料尺寸d之比大于8时，因每个填料在塔内的方位是随机的，填料层的均匀性较好，这时填料层可视为各向同性，填料层的空隙率

14、就是填 料层内任一横截面的空隙截面分率。当气体以一定流量过填料层时，按塔横截面积计的气速称为“空塔气速”（简称空 速），而气体在填料层孔隙内流动的真正气速为小。二者关系为：U1=ul。（3）塔内单位体积具有的填料个数根据计算出的塔径与填料层高度，再根据所选填料的n值，即可确定塔内需要的填 料数量。一般要求塔径与填料尺寸之比0/48 （此比值在815之间为宜），以便气、 液分布均匀。若。/d8,在近塔壁处填料层空隙率比填料层中心部位的空隙率明显偏 高，会影响气液的均匀分布。若值过大，即填料尺寸偏小，气流阻力增大。二 .气液两相在填料层内的流动填料塔的流体力学性能主要包括填料层的持液量、填料层的压

15、降、液泛、填料表面 的润湿及返混等。1 .填料层的持液量填料层的持液量是指在一定操作条件下，在单位体积填料层内所积存的液体体积, 以（n?液体）/（m3填料）表示。持液量可分为静持液量用、动持液量%和总持液量静 持液量是指当填料被充分润湿后，停止气液两相进料，并经排液至无滴液流出时存留于 填料层中的液体量，其取决于填料和流体的特性，与气液负荷无关。动持液量是指填料 塔停止气液两相进料时流出的液体量，它与填料、液体特性及气液负荷有关。总持液量 是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体总量。显然，总持液量为静持液量和动持 液量之和，即Ht=Ho+Hs填料层的持液量可由实验测出，也可由经验公式计算。

16、一般来说，适当的持液量对 填料塔操作的稳定性和传质是有益的，但持液量过大，将减少填料层的空隙和气相流通 截面，使压降增大，处理能力下降。2 .填料层的压降在逆流操作的填料塔中，从塔顶喷淋下来的液体，依靠重力在填料表面成膜状向下 流动，上升气体与下降液膜的摩擦阻力形成了填料层的压降。填料层压降与液体喷淋量 及气速有关，在一定的气速下，液体喷淋量越大，压降越大；在一定的液体喷淋量下, 气速越大，压降也越大。将不同液体喷淋量下的单位填料层的压降。尸与空塔气速的关系标绘在对数坐标纸上，可得到如图3-13所示的曲线簇。图10-53填料层的A尸/N关系在图片10-53中，直线0表示无液体喷淋（L=0）时，

17、干填料的u关系，称 为干填料压降线。曲线1、2、3表示不同液体喷淋量下，填料层的关系，称为 填料操作压降线。从图中可看出，在一定的喷淋量下，压降随空塔气速的变化曲线大致可分为三段: 当气速低于A点时，气体流动对液膜的曳力很小，液体流动不受气流的影响，填料表面 上覆盖的液膜厚度基本不变，因而填料层的持液量不变，该区域称为恒持液量区。此时 u为一直线，位于干填料压降线的左侧，且基本上与干填料压降线平行。当气速 超过A点时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用，使液膜增厚，填料层 的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。开始发生拦液现象时的空塔气速称为 载点气速，曲线上的转折点A,称为载

18、点。若气速继续增大，到达图中B点时，由于液 体不能顺利向下流动，使填料层的持液量不断增大，填料层内几乎充满液体。气速增加 很小便会引起压降的剧增，此现象称为液泛，开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速, 以“F表示，曲线上的点B,称为泛点。从载点到泛点的区域称为载液区，泛点以上的区 域称为液泛区。应予指出，在同样的气液负荷下，不同填料的以m关系曲线有所差异，但其基 本形状相近。对于某些填料，载点与泛点并不明显，故上述三个区域间无截然的界限。3 .液泛在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相变为连续相，而气相则由连续相变为 分散相，此时气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被大量带出塔顶，塔的

19、操 作极不稳定，甚至会被破坏，此种情况称为淹塔或液泛。影响液泛的因素很多，如填料 的特性、流体的物性及操作的液气比等。填料特性的影响集中体现在填料因子上。填料因子F值越小，越不易发生液泛现象。流体物性的影响体现在气体密度rv、液体的密度几和粘度mLo气体密度越小, 液体的密度越大、粘度越小，则泛点气速越大。操作的液气比愈大，则在一定气速下液体喷淋量愈大，填料层的持液量增加而空隙 率减小，故泛点气速愈小。4 .液体喷淋密度和填料表面的润湿填料塔中气液两相间的传质主要是在填料表面流动的液膜上进行的。要形成液膜, 填料表面必须被液体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决于塔内的液体喷淋密度及填 料材质的

20、表面润湿性能。液体喷淋密度是指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积，以。表示，单位 为m3/(m2.h)。为保证填料层的充分润湿，必须保证液体喷淋密度大于某一极限值，该 极限值称为最小喷淋密度，以Umin表示。最小喷淋密度通常采用下式计算，即“min = (Dmin式中 Umin最小喷淋密度，m3/ (m2-h)；(Lw)min最小润湿速率，m3/ (m-h)；a填料的比表面积，m2/m3o最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。其值 可由经验公式计算，也可采用经验值。对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润 湿速率(Lw)min为0.08 m3/ (m-h

21、)；对于直径大于75mm的散装填料，取(Lw)min =0.12 m3/ (m-h)o填料表面润湿性能与填料的材质有关，就常用的陶瓷、金属、塑料三种材质而言， 以陶瓷填料的润湿性能最好，塑料填料的润湿性能最差。实际操作时采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小，可采用增 大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料表面的充分润湿；也可采 用减小塔径予以补偿；对于金属、塑料材质的填料，可采用表面处理方法，改善其表面 的润湿性能。5 .返混在填料塔内，气液两相的逆流并不呈理想的活塞流状态，而是存在着不同程度的返 混。造成返混现象的原因很多，如：填料层内的气液分布不均；气体和液

22、体在填料层内 的沟流；液体喷淋密度过大时所造成的气体局部向下运动；塔内气液的湍流脉动使气液教学目标67.3.1. 教学内容7教学过程及方法7气膜吸收速率方程7液膜分吸收速率方程：7（3）.界面浓度的求取87.4. 教学单元四8教学目标87.4.1. 教学内容9教学过程及方法97.4.2. 教学方法9作业安排107.5. 教学单元五10教学目标107.5.1. 教学内容10教学过程及方法107.5.2. 教学方法18作业安排197.6. 教学单元六19教学目标197.6.1. 教学内容（含重点、难点）： 19教学过程：197.6.2. 教学方法：19安排197.7. 教学单元七19教学目标197

23、.7.1. 教学内容（含重点、难点）： 20教学过程：207.7.2. 教学方法：20 微团停留时间不一致等。填料塔内流体的返混使得传质平均推动力变小，传质效率降低。 因此，按理想的活塞流设计的填料层高度，因返混的影响需适当加高，以保证预期的分 禺效果。三.填料塔的传质1 .相际接触面积干填料比表面积为a,实际操作中润湿的填料比表面积为明,由于只有在润湿的填料表面才可能发生气、液传质，故a值具有实际意义。下面介绍计算区的恩田（Onda） a公式，该公式为:式中。液体表面张力，N/m；crc填料上液体铺展开的最大表面张力，N/m。要求。voc。oc的值见表7-3。Gl液体空塔质量通率，kg/（s

24、-m ,传质系数）；人，Pl液体的粘度，NWn?和密度，kg/m恩田（Onda）等关联了大量液相和气相传质数据，分别提出液、气两相传质系数的 经验关联式如下：（1）液相传质系数o表10-5不同填料材质的8值材质oc/ (mN/m)材 质。c/ (mN/m)碳56聚乙烯33陶瓷61钢75玻璃73涂石蜡的表面20聚氯乙烯40册(4严=0.0051 (-产(卫一产(防产氏 gPl A(10-45)式中 心液相传质系数，kmol/ (m2 s kmol/m3)；Dl溶液在液相中的扩散系数，m2/s；dP填料的名义尺寸，mo(2)气相传质系数组t=0(产(/严3)-2(10-46)“Z)GPg g式中

25、C系数，大于15mm的环形和鞍形填料为5.23,小于15mm的填料为2.0；kG气相传质系数，kmol/ (m2 s kPa)；R气体常数，8.314KJ/ (kmolK)；T气体温度，K；Dg溶质在气体中的扩散系数，m2/s；4G气体粘度，Pa s；pG气体密度，kg/m3 ；Gy气相的质量流速，kg/ (m2 s)；恩田提出的关联式(10-45)和式(10-46)是以式(10-44)计算的润湿表面积为基 准整理的。因此，将算出的七、七乘以式(10-44)算出的“w即得体积传质系数右。和 kGa,从而可进一步计算传质单元高度或填料塔高度。填料塔的传质速率也可以直接用体积传质总系数、传质单元高

26、度和等板高度表示。 关于这些表示方法的经验关联式很多，此处不再举例。四.填料塔的附属结构支承板支承板的主要用途是支承板内的填料，同时又能保证气液两相顺利通过。 支承板若设计不当，填料塔的液泛可能首先在支承板上发生。对于普通填料，支承板的 自由截面积应不低于全塔面积的50%,并且要大于填料层的自由截面积，常用的支承板 有栅板和各种具有升气管结构的支承板（图10-56）。液体分布器液体分布器对填料塔的性能影响极大。分布器设计不当，液体预分布 不均，填料层内的有效润湿面积减少而偏流现象和沟流现象增加I,即使填料性能再好也 很难得到满意的分离效果。据所述，填料塔内产生向壁偏流是因为液体触及塔壁之后，其

27、流动不再具有 随机性而沿壁流下。既然如此，直径越大的填料塔，塔壁所占的比例越小，向壁偏流现 象应该越小才是。然而，长期以来填料塔确实由于偏流现象而无法放大。现已基本搞清， 除填料本身性能方面的原因外，液体初始分布不均，特别是单位塔截面上的喷淋点数太 少，是产生上述状况的重要因素。近一、二十年来，许多直径几米至十几米的大型填料塔的操作实践表明，填料塔只 要设计正确，保证液体预分布均匀，特别是保证单位塔截面的喷淋点数与小塔相同填料 塔的放大效应并不显著，大型塔和小型塔将具有一致的传质效率。常用的液体分布器结构如图10-57所示。多孔管式分布器（图10-57a）能适应较大 的遗体流量波动，对安装水平

28、度要求不高，对气体的阻力也很小。但是，由于管壁上的 小孔容易堵塞，被分散的液体必须是洁净的。槽式分布器（图10-57b）多用于直径较大的填料塔。这种分布器不易堵塞，对气体 的阻力小，但对安装水平要求较高，特别是当液体负荷较小时。孔板型分布器（图10-57c）对液体的分布情况与槽式分布器差不多，但对气体阻力 较大，只适用于气体负荷不太大的场合。除以上介绍的几种分布器外，各种喷洒式分布器也是比较常用的（如莲蓬头），特 别是在小型填料塔内。这种分布器的缺点是，当气量较大时会产生较多的液沫夹带。液体再分布器 为改善向壁偏流效应造成的液体分布不均，可在填料层内部每隔一 定高度设置一液体分布器。每段填料层

29、的高度因填料种类而异，偏流效应越严重的填料, 每段高度越小。通常，对于偏流现象严重的拉西环，每段高度约为塔径的510倍。常用的液体再分布器为截锥形。如考虑分段卸出填料，再分布器之上可另设之承板 （图 10-58）。除沫器除沫器是用来除去填料层顶部逸出的气体中的液滴，安装在液体分布器上 方。当塔内气速不大，工艺过程由无严格要求时，一般可不设除沫器。除沫器种类很多，常见的有折板除沫器，丝网除沫器，旋流板除沫器。折板除沫器 阻力较小（50lOOPa）,只能除去50/初的微小液滴，压降不大于250Pa,但造价较高。旋流板除沫器压降为300Pa以下，其造价比丝网除沫器便宜，除沫效果比折板好。填料塔与板式

30、塔的比较对于许多逆流气液接触过程，填料塔和板式塔都是可以适用的，设计者必须根据具 体情况进行选用。填料塔和板式塔有许多不同点，了解这些不同点对于合理选用塔设备 是有帮助的。填料塔操作范围较小，特别是对于液体负荷变化更为敏感。当液体负荷较小时， 填料表面不能很好地润湿，传质就效果急剧下降；当液体负荷过大时，则容易产生液 泛。设计良好的板式塔，则具有大得多的操作范围。填料塔不宜于处理易聚合或含有固体悬浮物的物料，而某些类型的板式塔（如 大孔径筛板、泡罩塔等）则可以有效地处理这种物质。另外，板式塔的清洗亦比填料塔 方便。当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时，填料塔因涉及液体均不 问题而使结

31、构复杂化。板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。同理，当有侧线出料时， 填料塔也不如板式塔方便。 以前乱堆填料塔直径很少大于0.5m,后来又认为不宜超过1.5m,根据近10年 来填料塔的发展状况，这一限制似乎不再成立。板式塔直径一般不小于0.6m。关于板式塔的设计资料更容易得到而且更为可靠，因此板式塔的设计比较准确, 安全系数可取得更小。当塔径不很大时，填料塔因结构简单而造价便宜对于易起泡物系，填料塔更适合，因填料对泡沫有限制和破碎的作用。 对于腐蚀性物系，填料塔更适合，因可采用瓷质填料。对热敏性物系宜采用填料塔，因为填料塔内的滞液量比板式塔少，物料在塔内 的停留时间短。塔的压降比板式塔小，因而

32、对真空操作更为适宜。1.1.4. 教学方法结合图、动画等讲解吸收过程的相关理论和吸收速率。655.作业安排课本 P148-149,习题 4、7、8教学单元六6.6.1. 教学目标通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包 括填料的类型与性能评价、填料塔的流体力学性能与操作特性等）。6.6.2. 教学内容（含重点、难点）：内容：吸收塔的物料衡算与操作线方程重点：操作线方程教学过程：吸收塔内气、液组成沿塔高的变化受物料衡算式的约束，为求得逆流吸收塔任一截 面上相互接触的气液组成y与的关系，

33、可在塔顶与任一截面间作溶质A的物料衡算, 得Gy + Lx2 = Gy2 + LxfL （ L y或y x+%mG 12G J同理，在塔底与任一截面间作物料衡算，可得LL 、y=x+（yCrCr6.6.3. 教学方法：结合图讲解，以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。6.6.4. .作业安排课本pl49,第9题教学单元七6.6.5. 教学目标通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包括填料的类型与性能评价、填料塔的流体力学性能与操作特性等）。6.72教学内容（含重点、难点）：内容

34、：最小液气比和吸收剂用量的确定，塔径的计算重点：最小液气比和吸收剂用量的确定难点：最小液气比的计算6.7.3.教学过程：一.最小液气比与吸收剂用量的确定.最小液气比.吸收剂用量的确定最佳液气比须通过优化设计求出（在课程设计环节完成），为避免优化（须建立数 学模型用最优化方法编程求解）计算，可按下式确定适宜液气比，然后求出吸收剂用量 L：CjCj二.塔径的计算塔径：D =摩7 riu三.吸收系数.教学方法：结合图讲解，以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学。6.7.4 .作业安排课本pl49,第11、12题6.8.教学单元八6.8.1. 教学目标：通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸

35、收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包 括填料的类型与性能评价、填料塔的流体力学性能与操作特性等）。6.8.2. 教学内容（含重点、难点）:内容：填料层高度的基本计算公式，传质高度与传质单元数的概念，脱吸因数法和 对数平均推动力法计算传质单元数重点：填料层高度的基本计算公式，传质高度与传质单元数的概念，脱吸因数法和 对数平均推动力法计算传质单元数难点：传质高度与传质单元数的概念教学过程：一.填料层高度的基本计算公式 1 G pi dy H = ah = Jo（%丁一儿心工JoKaJx2 x-xpAv二,传质单元数与传质单元高

36、度H = HogNg=HlNol式中： %, %分别为气相、液相总传质单元高度，m；Ng，N分别为气相、液相总传质单元数，无因次。其中传质单元数Ng旷 dy 口 _ G9，“OG - T7-y2y %Kya全塔物料衡算式 相平衡方程式全塔物料衡算式 相平衡方程式三.吸收计算基本关系式G（y-%） =3-马）又=吠或又=如+人（直线）乂=/（刈（曲线）吸收过程基本方程式h = hognogh = hognogG ryi dyKyJy2 y券L pi dxKa 人2 x-xpAv四.传质单元数的计算.图解法1 .解析法（1）对数平均推动力法（平衡线为直线）（2）吸收因数法（平衡线为直线）（3）数值

37、积分法（平衡线为曲线）6.9. 教学单元九教学目标：通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包 括填料的类型与性能评价、填料塔的流体力学性能与操作特性等）。6.9.1. 内容：吸收系数教学过程：1 .吸收系数的测定2 .吸收系数的经验公式3 .量纲为1的吸收系数关联式教学单元十6.9.2. 教学目标：通过本章学习，掌握气体吸收的基本概念（包括吸收的基本原理与流程、吸收过程 的相平衡关系与速率关系等），低组成气体吸收过程的计算方法；填料塔的基本知识（包 括填料的类型与性能评价、填料塔的流

38、体力学性能与操作特性等）。6.9.3. 教学内容：其他条件下的吸收和脱吸6.103.教学过程：一.高含量气体吸收（进塔凹。）图8-32高含量气体吸收操作线图8-32高含量气体吸收操作线特点：（1） G、L沿塔高变化，操作线再y上为曲线（p46图8-32）。（2）吸收过程系非等温。图8-36绝热吸收平衡线的作法在高含量气体吸收过程中，被吸收的溶质量较多，琐产生的溶解热将使两相温度升 高，故应作热量衡算以确定流体温度沿塔高的分布。液体温度升高对相平衡产生不利影 响。P49图8-36中虚线所示，一般将热量衡算式与气液平衡关系合并求取塔内气液两相 的实际平衡曲线（即绝热吸收曲线，如图中实线所示）作为吸

39、收塔计算用。但水吸收高 含量S02,溶解热很小，近似当作等温处理。（3）传质系数与含量有关。P478与一!一 有关，6与y无关，塔高H积分式在p51式（8-111）（!-上述特点使高含量气体吸收计算比低含量气体吸收计算困难的多。许多研究者 发表大量文章探讨其算法，可去查阅。如绝热吸收曲线的计算就有许多方法。二.化学吸收化学吸收通常指溶质气体A溶于溶液后，即与溶液中不挥发的反应剂B组分进行 化学反应的过程：A+BUT,这是一种传质与反应同时进行的过程。由于在吸收的 同时液相伴有化学变化，使其中的溶质转化为反应产物，因而具有下述几个主要的优点:优点：化学反应提高了吸收的选择性；加快吸收速率，设备容

40、积I,设备投资图8-39 物理吸收与化学吸收的浓度分布图8-39 物理吸收与化学吸收的浓度分布费匕 反应增加了溶质在液相中的溶解度，吸收剂用 量I;反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻 底地除去气相中很少量的有害气体。缺点：解吸困难，解吸能耗t o若反应为不可 逆，反应剂不能循环使用，用途就大受限制。化学吸收时：溶质从气相主体到气液相界面的传质 机理和传质系数并未受影响，与物理吸收相同；液相中 反应对传质的影响可分为以下两个方面。（1）反应使液相主体中A组分浓度Cal）大为降低,从而使传质推动力（，Cal） T增大，在多数工业化学吸收中先趋于零；（2）一般溶质A与活性物质B的反应速率足够快

41、，溶质在液膜内即为反应所消耗。A组分的浓度。人在液膜中的分布不再为直线，界面处浓度梯度明显增大（如图中ab线 所示），表现为液相传质系数提高，加快了吸收速率。液相物理吸收传质速率Na =%l（Ca,Cal）液相物理吸收传质速率Ra 二夕发6称为增强因子，它取决于反应动力学（反应的类型、反应速率常数等）和物性， 使化学吸收研究中所需要解决的主要课题，有兴趣的同学可看教材介绍或查阅文献资料。775.作业安排20教学单元八207.8.1. 教学目标： 20教学内容（含重点、难点）： 217.8.2. 教学过程：21教学单元九227.8.3. 教学目标：22教学内容：吸收系数227.8.4. 教学过程

42、：22教学单元十227.8.5. 教学目标：22教学内容： 227.8.6. 教学过程： 23教学单元H-257.8.7. 教学内容（含重点、难点）：期中考试25作业安排：无257.9. 教学单元十二58教学目标：587.9.1. 教学内容（含重点、难点）： 58教学过程：587.9.2. 教学方法：59作业安排597.10. 教学单元十三59教学目标：597.10.1. 教学内容（含重点、难点）： 59教学过程：607.10.2. 教学方法： 62作业安排627.11. 教学单元十四62由于化学吸收速率Ra并非以（以,Cal）为推动力，难以定义化学吸收的液相传质系 数。只有在。立二条件下，夕

43、表示化学吸收速率与物理吸收速率之比，即广 Ra _化学吸收速率P /（Ca, -。）- Cal =。时的物理吸收速率只要知道增强因子，可用P60的方法计算化学吸收塔高。1.1.4. .作业安排：无教学单元十一6.1 LL教学内容（含重点、难点）：期中测验1.2.作业安排：无6.11. 教学单元十二教学目标：1 .熟悉非理想溶液的最低恒沸点及相应的最高蒸汽压和最高恒沸点及相应的最低 蒸汽压2 .掌握理想溶液及非理想溶液的挥发度和相对挥发度的定义，理想溶液的相对挥发 度随温度增加而略有减小3 .掌握简单蒸僭的计算教学内容（含重点、难点）：内容：纯组分和溶液中各组分的挥发度，理想溶液和非理想溶液中两

44、组分的相对挥 发度，非理想溶液的相图，最高恒沸点和最低恒沸点，简单蒸储的总物料衡算和微分物 料衡算。重点：理想溶液和非理想溶液相对挥发度的计算，简单蒸镭的总物料衡算和微分物 料衡算。难点：非理想溶液的最高恒沸点和最低恒沸点教学过程：一.蒸储过程的相平衡关系两组分理想物系的汽液平衡一拉乌尔定律(3)以相对挥发度表示的汽液平衡方程axy l + (a-l)x两组分非理想物系的汽液平衡实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。非理想物系可能有如下三种情况:(1)液相为非理想溶液，汽相为理想气体；(2)液相为理想溶液，汽相为非理想气体；(3)液相为非理想溶液，汽相为非理想气体。1 .汽液平衡相图正偏差

45、系负偏差系2 .汽液平衡方程二.平衡蒸储与简单蒸镭1 .平衡蒸储1 .平衡蒸储装置与流程2 .平衡蒸悟过程计算总物料衡算F = D+W易挥发组分衡算Fxf =璇q-q-.简单蒸馈1 .简单蒸储装置与流程2 .简单蒸馈的计算In = In + aln -W a- x2 -xF.教学方法:以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教学，课堂讲解为主。6125作业安排P73,习题 2, 3, 4思考：非理想溶液的最高恒沸点和最低恒沸点的意义？6.13. 教学单元十三教学目标：掌握平衡蒸储的计算，液相分率对汽液相组成的影响，比较平衡蒸储和简单蒸储的 分离效果，理解平衡级蒸储，精储的设备条件、回流条件和理论

46、板假设、恒摩尔流假设 6.132教学内容（含重点、难点）：内容：平衡蒸储，平衡蒸储与简单蒸储的比较，平衡级蒸镭，精储的设备条件、回 流条件和理论板假设、恒摩尔流假设重点：精储的设备条件、回流条件和理论板假设、恒摩尔流假设难点：简单蒸播与平衡蒸镭的分离效果比较，用例题讲解；为什么简单蒸镭的分离 效果好，结合t-x-y相图讲解。6.13.3. 教学过程：一.平衡蒸储与简单蒸储的比较例题1-2二.精储过程原理1 .多次部分汽化和多次部分冷凝2 .精福塔模型三.精微塔模型与精储塔简介四.精储操作流程3 .连续精储操作流程4 .间歇精微操作流程间歇精储与连续精储相比，有如下特点：1 .间歇精储为非定态过程，它有两种操作方式；即恒回流比操作和恒储出液 组成操作。2 .间歇精储只有精储段。6.13.4. 教学方法:结合图1-9讲解精微的原理和流程；以多媒体课件和板书相结合的方法进行课堂教 学。6.13.5. .作业安排思考：平衡蒸储与平衡级蒸储的区别是什么？6.14. 教学单元十教学目标：掌握回流比是精储设计中的核心因素，理论板假定与恒摩尔