有害蒸气的冷凝净化精选PPT.ppt

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1、关于有害蒸气的冷凝净化关于有害蒸气的冷凝净化第1页，讲稿共43张，创作于星期二冷冷凝凝方方法法在在理理论论上上可可以以达达到到很很高高的的净净化化程程度度，但但是是净净化化要要求求愈愈高高，则则需需冷冷却却的的温温度度愈愈低低，冷却所需费用也就愈大。冷却所需费用也就愈大。冷冷凝凝净净化化法法的的优优点点：是是所所需需设设备备和和操操作作条条件件比较简单；收得的物质比较纯净。比较简单；收得的物质比较纯净。第2页，讲稿共43张，创作于星期二n n第一节第一节 冷凝净化原理冷凝净化原理n n从从空空气气中中冷冷凝凝蒸蒸气气的的方方法法，可可以以是是移移去去热热量量，即即冷冷却却；也也可可以以是是增增

2、加加压压力力，使使蒸蒸气气在在压压缩缩时时凝结出来。凝结出来。n n冷冷凝凝净净化化，就就是是将将蒸蒸气气从从空空气气中中冷冷却却凝凝结结成成液液体收集起来，再加以利用的方法。体收集起来，再加以利用的方法。第3页，讲稿共43张，创作于星期二n n有机液体的饱合蒸气压与温度的关系有机液体的饱合蒸气压与温度的关系第4页，讲稿共43张，创作于星期二n n不同温度下饱和蒸气压不同温度下饱和蒸气压P饱饱可按下式计：可按下式计：lg P饱饱A/TB 式中：式中：P饱饱绝对温度绝对温度T时的饱和蒸气时的饱和蒸气 压，毫米汞柱；压，毫米汞柱；T有机液体的绝对温度，有机液体的绝对温度，K；A、B常数常数第5页，

3、讲稿共43张，创作于星期二第6页，讲稿共43张，创作于星期二n n例例4-1试试按按上上式式计计算算苯苯在在不不同同温温度度下下的的饱饱和蒸气压。和蒸气压。解解查查表表得得苯苯的的A值值为为1731、B值值为为7.783，苯在不同温度下的饱和蒸气压按上式：苯在不同温度下的饱和蒸气压按上式：lg P饱饱1731/T7.783 第7页，讲稿共43张，创作于星期二n n苯在不同温度下的饱和蒸气压计算数值与实测苯在不同温度下的饱和蒸气压计算数值与实测数值对照如下：数值对照如下：温度温度()实测数值实测数值(毫米汞柱毫米汞柱)计算数值计算数值(毫米汞柱毫米汞柱)15.46060.38207575.012

4、6.110099.0042.2200195.5560.6400392.7880.1760759.81第8页，讲稿共43张，创作于星期二n n已已知知空空气气中中某某种种有有机机蒸蒸气气的的分分压压（蒸蒸气气压压），相相当当于于这这个个分分压压数数值值为为饱饱和和蒸蒸气气压压的的温温度度，就就是是这这个个特特定定的的空空气气、蒸蒸气气混混合合体体的的露点温度露点温度。第9页，讲稿共43张，创作于星期二n n例例例例如如如如，空空空空气气气气中中中中含含含含二二二二硫硫硫硫化化化化碳碳碳碳蒸蒸蒸蒸气气气气分分分分压压压压为为为为600600毫毫毫毫米米米米汞汞汞汞柱柱柱柱时时时时，查查查查有有有有

5、机机机机液液液液体体体体的的的的饱饱饱饱合合合合蒸蒸蒸蒸气气气气压压压压与与与与温温温温度度度度的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线图图图图中的第中的第中的第中的第2条曲线，可知其露点为条曲线，可知其露点为40。n n也也也也可可可可用用用用温温温温度度度度与与与与饱饱饱饱和和和和蒸蒸蒸蒸气气气气压压压压公公公公式式式式反反反反算算算算，代代代代入入入入二二二二硫硫硫硫化化化化碳碳碳碳的的的的A A、B B值和值和P饱饱（600毫米汞柱），可得：毫米汞柱），可得：T=A/(BT=A/(BlgPlgP饱饱饱饱)=1446/(7.41)=1446/(7.412.778)=312.22.778)

6、=312.2KK即露点为即露点为39.2（312.227339.2）。）。第10页，讲稿共43张，创作于星期二n n对于这样的空气、蒸气混合体，只有将其对于这样的空气、蒸气混合体，只有将其冷却到露点温度以下，才能将蒸气冷凝出冷却到露点温度以下，才能将蒸气冷凝出来。否则，与蒸气的实际浓度相当的蒸气来。否则，与蒸气的实际浓度相当的蒸气压，没有超过饱和蒸气压，蒸气是不会凝压，没有超过饱和蒸气压，蒸气是不会凝结出来的。结出来的。n n用冷却方法从空气中使蒸气冷凝成液体，用冷却方法从空气中使蒸气冷凝成液体，其极其极限是冷却温度的饱和蒸气压。限是冷却温度的饱和蒸气压。第11页，讲稿共43张，创作于星期二n

7、 n已已知知混混合合气气中中的的蒸蒸气气分分压压，则则空空气气中中的的蒸蒸气浓度可按下式计算：气浓度可按下式计算：C=(P/760)273/(273t)(1000/22.4)M (克/米3)即即：C=(16MP)/(273t)(克/米3)式中：式中：C空气中的蒸气浓度，克空气中的蒸气浓度，克/米米3；P空气中蒸气的分压，毫米汞柱；空气中蒸气的分压，毫米汞柱；t空气与蒸气混合物的温度，空气与蒸气混合物的温度，；M蒸气的克分子量，克。蒸气的克分子量，克。第12页，讲稿共43张，创作于星期二n n 例例4-2试试计计算算苯苯、甲甲苯苯和和二二硫硫化化碳碳在在2020时时饱饱和蒸气压时的浓度。和蒸气压

8、时的浓度。解解解解 查查查查得得得得苯苯苯苯2020时时时时的的的的饱饱饱饱和和和和蒸蒸蒸蒸气气气气压压压压P饱饱饱饱=75=75毫毫毫毫米米米米汞汞汞汞柱柱柱柱，苯的苯的苯的苯的M=78M=78，代入上式得：代入上式得：C苯苯(16MP)/(273MP)/(273t)t)(16 7878 75)/(27320)20)320(克克克克/米米3)第13页，讲稿共43张，创作于星期二第14页，讲稿共43张，创作于星期二查得甲苯查得甲苯查得甲苯查得甲苯2020时时P饱饱22.322.3毫米汞柱，毫米汞柱，毫米汞柱，毫米汞柱，M=92M=92，得：得：得：得：C甲苯甲苯(16(16MP)/(273MP

9、)/(273t)(1692 22.3)/(27322.3)/(27320)20)112(克克克克/米米3 3)查查得得二二硫硫化化碳碳20时时P饱饱饱饱=298=298毫毫米米汞汞柱柱，M=76，得：得：得：得：C C二硫化碳二硫化碳(16(16MP)/(273t)t)(16(167676298)/(27320)1237(克克/米米米米3 3)第15页，讲稿共43张，创作于星期二n n冷冷冷冷凝凝凝凝净净净净化化化化的的的的关关关关键键键键是是是是冷冷冷冷却却却却温温温温度度度度。冷冷冷冷却却却却温温温温度度度度愈愈愈愈低低低低，净净净净化化化化程程程程度也愈高。度也愈高。度也愈高。度也愈高。

10、n n为为了了强强化化冷冷却却，可可以以使使用用冰冰、冷冷冻冻混混合合物物、固固体体二氧化碳二氧化碳(干冰干冰)及其他制冷方法。及其他制冷方法。及其他制冷方法。及其他制冷方法。n n用用用用于于于于冷冷冷冷凝凝凝凝净净净净化化化化的的的的冷冷冷冷却却却却方方方方法法法法，可可可可分分分分为为为为直直接接法法与与与与间间接接法法两类。两类。两类。两类。第16页，讲稿共43张，创作于星期二n n第二节第二节 直接冷却法直接冷却法接触冷凝器接触冷凝器 在接触冷凝器中，冷却剂与要冷凝的蒸气在接触冷凝器中，冷却剂与要冷凝的蒸气直接接触，冷却剂是冷水即用冷水洗涤要直接接触，冷却剂是冷水即用冷水洗涤要冷凝回

11、收的空气蒸气混合物，并且冷却剂、冷凝回收的空气蒸气混合物，并且冷却剂、蒸气和冷凝液是立即混合的。蒸气和冷凝液是立即混合的。第17页，讲稿共43张，创作于星期二第18页，讲稿共43张，创作于星期二直接冷却法的特点：直接冷却法的特点：n n接接接接触触触触冷冷冷冷凝凝凝凝器器器器结结结结构构构构简简简简单单单单，安安安安装装装装方方方方便便便便，使使使使用用用用灵灵灵灵活活活活，并并并并由由由由于于于于冷冷冷冷水水水水的的的的洗洗洗洗涤涤涤涤和和和和稀稀稀稀释释释释作作作作用用用用，可可可可以以以以承承承承担担担担较较较较大大大大量量量量的的的的空空空空气气气气净净净净化化化化任务。任务。任务。任

12、务。n n但但但但是是是是，用用用用水水水水量量量量大大大大，如如如如果果果果不不不不采采采采取取取取凉凉凉凉水水水水塔塔塔塔循循循循环环环环使使使使用用用用办办办办法法法法，不仅耗水多，而且废水污染问题也不易解决。不仅耗水多，而且废水污染问题也不易解决。不仅耗水多，而且废水污染问题也不易解决。不仅耗水多，而且废水污染问题也不易解决。第19页，讲稿共43张，创作于星期二n n含有高湿臭气的直接冷却净化系统：含有高湿臭气的直接冷却净化系统：第20页，讲稿共43张，创作于星期二使用密闭热水池分离不凝气体的冷凝使用密闭热水池分离不凝气体的冷凝-燃烧净化系统燃烧净化系统第21页，讲稿共43张，创作于星

13、期二n n可以假定为平衡，用热量衡算来解决。可以假定为平衡，用热量衡算来解决。n n蒸气冷凝所释放出的汽化热及冷凝液进一步蒸气冷凝所释放出的汽化热及冷凝液进一步冷却的热量冷却的热量q热热，都由冷却水来吸收，都由冷却水来吸收q冷冷。即即q热热q冷冷，称为热量衡算式，称为热量衡算式n n热负荷热负荷q qL L的计算，根据工艺特点，可分两种情的计算，根据工艺特点，可分两种情况：况：接触冷凝器的有关热计算接触冷凝器的有关热计算第22页，讲稿共43张，创作于星期二（1 1）流体在热交换过程中发生了相变化（蒸气冷凝成冷凝液）：）流体在热交换过程中发生了相变化（蒸气冷凝成冷凝液）：）流体在热交换过程中发生

14、了相变化（蒸气冷凝成冷凝液）：）流体在热交换过程中发生了相变化（蒸气冷凝成冷凝液）：q qL L=D=DA AHHA A （千卡千卡千卡千卡/时）时）时）时）式中：式中：式中：式中：q qL L热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡/时；时；时；时；D DA A流体流体流体流体A A的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤/时；时；时；时；H HA A流体流体流体流体A A的冷凝热，千卡的冷凝热，千卡的冷凝热，千卡的冷凝热，千卡/公斤。公斤。公斤。公斤。（2 2）流流流流体体体体在在在在热热热热交交交交换换换换过过过过程程程程中中中中无无无无相相相相变变变变化化化化（

15、冷冷冷冷凝凝凝凝液液液液进进进进一一一一步步步步冷冷冷冷却却却却）：q qL L=G=GA AC CPAPA(t(tA2A2t tA1A1)（千卡千卡千卡千卡/时）时）时）时）式中：式中：式中：式中：q qL L热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡/时；时；时；时；G GA A流体流体流体流体A A的重量流量，公斤的重量流量，公斤的重量流量，公斤的重量流量，公斤/时；时；时；时；C CPAPA流流流流体体体体A A在在在在进进进进、出出出出口口口口温温温温度度度度范范范范围围围围内内内内的的的的平平平平均均均均比比比比热热热热，千千千千卡卡卡卡/公斤公斤公斤公斤；t tA2A2、t

16、 tA1A1流流流流体体体体A A进进进进、出出出出冷冷冷冷凝凝凝凝器器器器（换换换换热热热热器器器器）的的的的温温温温度度度度，。第23页，讲稿共43张，创作于星期二n n从从真真空空干干燥燥炉炉排排出出的的高高湿湿恶恶臭臭气气体体，含含水水蒸蒸气气95%，温温温温度度度度90，压压压压力力力力0.80.8公公斤斤/厘厘厘厘米米米米2，最最大大蒸蒸发发量为量为10001000公斤公斤/时。时。时。时。n n在在接接触触冷冷凝凝器器中中，蒸蒸气气在在90冷冷凝凝，并并冷冷却却至至6565。系统用一抽风机维持干燥炉一定的负压。系统用一抽风机维持干燥炉一定的负压。n n试计算试计算15冷却水的需用

17、量和最后冷凝液的总量。冷却水的需用量和最后冷凝液的总量。冷却水的需用量和最后冷凝液的总量。冷却水的需用量和最后冷凝液的总量。例例4-3第24页，讲稿共43张，创作于星期二n n解解解解查查查查水水水水蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽表表表表9090时时水水蒸蒸气气的的汽汽化化热热为为545.4545.4千千千千卡卡卡卡/公斤。公斤。公斤。公斤。（1）水蒸气冷凝放出的热量：）水蒸气冷凝放出的热量：q qL L水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气=D DA AHHA （千卡千卡/时）时）q qL热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡/时；时；时；时；D DA流体流体流体流体A A的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤的冷凝量

18、，公斤的冷凝量，公斤/时；时；时；时；HHA流体流体A A的汽化热，千卡的汽化热，千卡的汽化热，千卡的汽化热，千卡/公斤。公斤。q qL水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气=DAHHA A=1000 545.4545.4545400 （千卡千卡千卡千卡/时）时）时）时）第25页，讲稿共43张，创作于星期二（2 2）冷凝液冷却放出的热量：）冷凝液冷却放出的热量：）冷凝液冷却放出的热量：）冷凝液冷却放出的热量：qL L冷凝液冷凝液=GACPA(tA2t tA1A1)（千卡千卡/时）时）时）时）qL热负荷，千卡热负荷，千卡/时；时；时；时；G GA A流体流体流体流体A A的重量流量，公斤的重量流量，公斤/时；

19、时；CPAPA流流流流体体体体A在在进进、出出口口温温度度范范围围内内的的平平均均比比热热，千卡千卡/公斤公斤；tA2、tA1流流体体A A进进、出出冷冷凝凝器器（换换热热器器）的的温温度度，。水的平均比热为水的平均比热为1 1千卡千卡千卡千卡/公斤公斤公斤公斤；q qL L冷凝液冷凝液冷凝液冷凝液=GA AC CPA(tA2A2tA1)=1000 =10001（90906565）25000（千卡千卡千卡千卡/时）时）时）时）第26页，讲稿共43张，创作于星期二（3）冷却放出的总热量）冷却放出的总热量qL总总=qL水蒸气水蒸气qL冷凝液冷凝液 54540025000 570400（千卡（千卡/

20、时）时）第27页，讲稿共43张，创作于星期二（4 4）冷却水需用量）冷却水需用量）冷却水需用量）冷却水需用量G G水水根据热量衡算关系得：根据热量衡算关系得：G水水C CP P水水(t t水水水水2t水水1)q qL L总总G水水水水 q qL L总总总总/C CP P水水水水(t t水水2t水水1)570400/1/1(65(6515)15)=11408(公斤公斤/时时时时)=11.408(吨吨吨吨/时时)第28页，讲稿共43张，创作于星期二（5）冷却水和冷凝液总量）冷却水和冷凝液总量 G总总114081000 12408(公斤公斤/时时)=12.408(吨吨/时时)（6）管管道道、热热水水

21、池池及及有有关关设设备备的的尺尺寸寸设设计。计。第29页，讲稿共43张，创作于星期二n n第三节第三节 间接冷却法间接冷却法表面冷凝器表面冷凝器 列管式换热器，或称管壳型换热器。图所列管式换热器，或称管壳型换热器。图所示浮头式冷凝器，是列管式换热器中的一示浮头式冷凝器，是列管式换热器中的一种。种。第30页，讲稿共43张，创作于星期二单程列管式换热器1 外壳 2管束 3、4接管 5封头 6管板 7挡板 第31页，讲稿共43张，创作于星期二双程列管式换热器1壳体 2管束 3挡板 4隔板 第32页，讲稿共43张，创作于星期二 翅翅片片管管式式冷冷凝凝器器带带有有翅翅片片，这这些些翅翅片片既既增增加加

22、了了传传热热面面积积，又又增增加加了了气气体体流流动动时时的的湍湍流流程程度度。如图如图。第33页，讲稿共43张，创作于星期二第34页，讲稿共43张，创作于星期二n n 在冷凝气中可能回收有机溶剂的最大量为：在冷凝气中可能回收有机溶剂的最大量为：在冷凝气中可能回收有机溶剂的最大量为：在冷凝气中可能回收有机溶剂的最大量为：G=16MV/(273G=16MV/(273t t1 1)P)P1 1(760(760P P1 1)/(760)/(760P P饱饱饱饱)P P饱饱饱饱 式中：式中：式中：式中：G G可能回收溶剂的最大量，克可能回收溶剂的最大量，克可能回收溶剂的最大量，克可能回收溶剂的最大量，

23、克/时时时时 M M蒸气的克分子量，克。蒸气的克分子量，克。蒸气的克分子量，克。蒸气的克分子量，克。V V空气蒸气混合气体流量，米空气蒸气混合气体流量，米空气蒸气混合气体流量，米空气蒸气混合气体流量，米3 3/时；时；时；时；P P1 1，t t1 1冷凝前蒸气分压及空气温度冷凝前蒸气分压及空气温度冷凝前蒸气分压及空气温度冷凝前蒸气分压及空气温度，毫米汞柱，毫米汞柱，毫米汞柱，毫米汞柱，；P P饱饱饱饱冷凝后饱和蒸气压，毫米汞柱。冷凝后饱和蒸气压，毫米汞柱。冷凝后饱和蒸气压，毫米汞柱。冷凝后饱和蒸气压，毫米汞柱。第35页，讲稿共43张，创作于星期二第36页，讲稿共43张，创作于星期二n n冷凝

24、液在与大气接触前要求冷却到冷凝液在与大气接触前要求冷却到60或或更低。更低。可以用以下方法降低冷凝液的温度：可以用以下方法降低冷凝液的温度：（1）增加一个单独的冷凝液冷却器；）增加一个单独的冷凝液冷却器；（2）使使冷冷凝凝液液积积于于底底层层，如如果果冷冷却却水水从从低低层层管管子子处处进进入入，低低层层管管子子处处于于低低温温，则则使使冷凝液的温度降低。冷凝液的温度降低。第37页，讲稿共43张，创作于星期二第38页，讲稿共43张，创作于星期二n n表面冷凝器的有关热计算：表面冷凝器的有关热计算：蒸蒸气气在在壁壁面面冷冷凝凝时时，根根据据冷冷凝凝液液能能否否湿湿润润冷冷却壁面，有：却壁面，有：

25、膜状冷凝膜状冷凝与与滴状冷凝滴状冷凝两种不同的机理。两种不同的机理。第39页，讲稿共43张，创作于星期二n n膜膜膜膜状状状状冷冷冷冷凝凝凝凝，是是冷冷凝凝液液能能润润湿湿壁壁面面，而而形形成成一一层层完完整整的的冷冷凝凝液液膜膜，这这层层液液膜膜愈愈结结愈愈厚厚，多多余余的的冷冷凝凝液液自自壁壁面面坠坠落落，但但壁壁面面上上所所覆覆盖盖着着的的液液膜膜却却始始终终存存在在，使使壁壁面面与与冷冷凝凝蒸蒸气气之之间间的的传传热热必必须须克克服服液液膜的热阻力。膜的热阻力。n n滴状冷凝滴状冷凝，是冷凝液不能润湿冷却壁面，而结成滴状，是冷凝液不能润湿冷却壁面，而结成滴状，是冷凝液不能润湿冷却壁面，

26、而结成滴状，是冷凝液不能润湿冷却壁面，而结成滴状小液珠，最后从壁面落下，让出新的冷凝面，来直接小液珠，最后从壁面落下，让出新的冷凝面，来直接小液珠，最后从壁面落下，让出新的冷凝面，来直接小液珠，最后从壁面落下，让出新的冷凝面，来直接冷凝蒸气。滴状冷凝无须克服液膜的热阻力，冷凝蒸气。滴状冷凝无须克服液膜的热阻力，冷凝蒸气。滴状冷凝无须克服液膜的热阻力，冷凝蒸气。滴状冷凝无须克服液膜的热阻力，传传传传热系热系数可比膜状冷凝大几倍以至几十倍。数可比膜状冷凝大几倍以至几十倍。n n表面冷凝器的设计计算，一般还是以膜状冷凝为表面冷凝器的设计计算，一般还是以膜状冷凝为依据。依据。第40页，讲稿共43张，创

27、作于星期二n n换换热热器器在在单单位位时时间间内内所所能能交交换换的的热热量量称称为为传热速率，以传热速率，以q表示，其单位为千卡表示，其单位为千卡/时。时。n n传传热热速速率率的的大大小小与与热热流流体体和和冷冷流流体体之之间间的的传热面积传热面积F及温度差及温度差tm成正比，即：成正比，即：n n q=KFtmn n则则 F=q/Ktm式中：式中：q传热速率，千卡传热速率，千卡/时；时；qqL（热负荷，热负荷，千卡千卡/时）时）F传热面积，米传热面积，米2；tm平均温度差，平均温度差，。K传热系数，千卡传热系数，千卡/米米2时时。第41页，讲稿共43张，创作于星期二传热速率传热速率传热

28、速率传热速率q q的计算的计算的计算的计算：qqL L（热负荷）热负荷）热负荷）热负荷）（1 1）流体在热交换过程中发生了相变化：）流体在热交换过程中发生了相变化：）流体在热交换过程中发生了相变化：）流体在热交换过程中发生了相变化：q qL L=D=DA AHHA A （千卡千卡千卡千卡/时）时）时）时）式中：式中：式中：式中：q qL L热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡/时；时；时；时；D DA A流体流体流体流体A A的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤的冷凝量，公斤/时；时；时；时；H HA A流体流体流体流体A A的冷凝热，千卡的冷凝热，千卡的冷凝热，千卡的冷凝热

29、，千卡/公斤。公斤。公斤。公斤。（2 2）流体在热交换过程中无相变化：）流体在热交换过程中无相变化：）流体在热交换过程中无相变化：）流体在热交换过程中无相变化：q qL L=G=GA AC CPAPA(t(tA2A2t tA1A1)（千卡千卡千卡千卡/时）时）时）时）式中：式中：式中：式中：q qL L热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡热负荷，千卡/时；时；时；时；G GA A流体流体流体流体A A的重量流量，公斤的重量流量，公斤的重量流量，公斤的重量流量，公斤/时；时；时；时；C CPAPA流流流流体体体体A A在在在在进进进进、出出出出口口口口温温温温度度度度范范范范围围围围内内内内的的的的平平平平均均均均比比比比热热热热，千千千千卡卡卡卡/公斤公斤公斤公斤；t tA2A2、t tA1A1流体流体流体流体A A进、出冷凝器（换热器）的温度，进、出冷凝器（换热器）的温度，进、出冷凝器（换热器）的温度，进、出冷凝器（换热器）的温度，。第42页，讲稿共43张，创作于星期二感谢大家观看第43页，讲稿共43张，创作于星期二