化工單元操作推薦課件

1、2021/8/221化工工藝操作培訓(xùn)2021/8/222第一章 緒 論n1.化工工藝的定義化工工藝的定義n化工工藝即化工技術(shù)或化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)也叫化工生產(chǎn)技術(shù)，指將原料物主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程,包括實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的全部措施。n具體到實際應(yīng)用中又可概括為化工生產(chǎn)，將煤、石油、天然氣、礦石、水、空氣等經(jīng)過一系列化學(xué)變化或化學(xué)處理手段，改變其性質(zhì)狀態(tài)、組成，得到目的產(chǎn)物的過程。n而如何實現(xiàn)和組織這一過程，即是化工生產(chǎn)（工藝）的基本任務(wù)。2021/8/223n2.化工生產(chǎn)的基本任務(wù)化工生產(chǎn)的基本任務(wù)n研究化工生產(chǎn)的基本過程和反應(yīng)原理n確認化工生產(chǎn)的工藝流程和最佳工藝條件。n生產(chǎn)中運用的主要設(shè)

2、備的構(gòu)造、工作原理及強化生產(chǎn)的方法。2021/8/224第二章 化工生產(chǎn)與單元操作n1、化工單元操作、化工單元操作n一個化工產(chǎn)品的生產(chǎn)是通過若干個物理操作與若干個化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)的。盡管化工產(chǎn)品千差萬別，生產(chǎn)工藝多種多樣，但這些產(chǎn)品的生產(chǎn)過程所包含的物理過程并不是很多，而且是相似的。比如，流涕輸送不論用來輸送何種物料，其目的都是將流體從一個設(shè)備輸送至另一個設(shè)備；加熱與冷卻的目的都是得到需要的操作溫度；分離提純的目的都是得到指定濃度的混合物等。因此把這些包含在不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，因此把這些包含在不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，發(fā)生同樣物理變化，遵循共同的物理學(xué)規(guī)律，使用相發(fā)生同樣物理變化，遵循共同的物理

3、學(xué)規(guī)律，使用相似設(shè)備，具有相同功能的基本物理操作，稱為單元操似設(shè)備，具有相同功能的基本物理操作，稱為單元操作。作。2021/8/225化工生產(chǎn)與單元操作2 . 單元操作（單元操作（Unit Operation） 單元操作按其遵循的基本規(guī)律分類：（1）遵循流體動力學(xué)基本規(guī)律的單元操作：包括流體輸送、沉降、過濾、固體流態(tài)化等；（2）遵循熱量傳遞基本規(guī)律的單元操作：包括加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等；（3）遵循質(zhì)量傳遞基本規(guī)律的單元操作：包括蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、干燥、膜分離等；2021/8/226化工生產(chǎn)與單元操作 單元操作的基本原理； 單元操作典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)； 單元操作設(shè)備選型設(shè)計計算。內(nèi)容 高效率

4、、低能耗、環(huán)保； 開發(fā)新的單元操作 單元操作集成工藝與技術(shù)。方向3 單元操作的內(nèi)容與方向：單元操作的內(nèi)容與方向：2021/8/227第三章第三章 流體流動流體流動流體流動規(guī)律是化工原理課程的重要基礎(chǔ)，主要原因有以下三個方面：（1）流動阻力及流量計算（2）流動對傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的影響（3）流體的混合效果2021/8/2281.1.1 重要概念n一一. 密度密度n定義: 單位體積流體的質(zhì)量稱為密度.公式: n式中 -流體的密度，kg/m3； n m -流體的質(zhì)量，kg； n V -流體的體積，m3。在研究流體流動時，若壓力與溫度變化不大時，則可認為液體的密度為常數(shù)。密度為常數(shù)的流體稱為不可壓縮

5、流體。 n 嚴格說來，真實流體都是可壓縮流體,不可壓縮流體只是在研究流體流動時，對于密度變化較小的真實流體的一種簡化。本章中如不加說明均指不可壓縮流體。2021/8/2291.1.1 重要概念n二二. 氣體密度氣體密度n 一般來說氣體是可壓縮的，稱為可壓縮流體。但是，在壓力和溫度變化率很小的情況下，也可將氣體當作不可壓縮流體來處理。 n 當氣體的壓力不太高，溫度又不太低時，可近似按理想氣體狀態(tài)方程來計算密度。由 計算n p - 氣體的絕對壓強，kPa或kN/m2； n M - 氣體的摩爾質(zhì)量，kg/kmol； n T - 氣體的絕對溫度，K； n R - 氣體常數(shù)，8.314 kJ/(kmol

6、 K)。 2021/8/22101.1.2 流體的靜壓強 n一一. 靜壓強靜壓強 n流體垂直作用于單位面積上的力，稱為壓強，或稱為靜壓強。其表達式為 n n n式中 p - 流體的靜壓強，Pa； n FV- 垂直作用于流體表面上的力，N； n A - 作用面的面積，m2。 2021/8/22111.1.2 流體的靜壓強n二二. 靜壓強的單位靜壓強的單位n1 按壓強的定義，壓強是單位面積上的壓力，其單位應(yīng)為Pa，也稱為帕斯卡。n其105倍稱為巴（bar），n 即1bar = 105 Pa。常用單位有：Pa、 KPa、 Mpa。 n2 直接以液柱高表示：mH2O、cmCCl4、mmHg等。 n3.

7、 以大氣壓強表示：atm（物理大氣壓）、at（工程大氣壓） n 1atm=1.013105 Pa=10.33 mH2O=760mmHg n 1at=9.81104 Pa=10 mH2O=735mmHg2021/8/22121.1.2 流體的靜壓強三三. 靜壓強的表示方法靜壓強的表示方法絕對壓強絕對壓強（ata）：以絕對真空為基準量得的壓強； 表壓強表壓強（atg）：以大氣壓強為基準量得的壓強。 真空度真空度 表壓強以大氣壓為起點計算，所以有正負，負表壓強就稱為真空度，其相互關(guān)系如下圖所示。注意符號: atm - 物理大氣壓； at - 工程大氣壓； ata - 絕對壓強； atg - 表壓強。

8、2021/8/22131.2.1 流量n 單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體量稱為流量。若流體量用體積來計算，稱為體積流量，以Vs表示，其單位為m3/s；若流體量用質(zhì)量來計算，則稱為質(zhì)量流量，以ws表示，其單位為kg/s。 n體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系為：ws = Vs n式中 - 流體的密度，kg/m3。 n注意，流量是一種瞬時的特性，不是一段時間的累計量。2021/8/22141.2.2 1.2.2 流速流速n單位時間內(nèi)流體在流動方向上所流經(jīng)的距離稱為流速。以u表示，其單位為m/s。 n 流體流過管路時，在管路任一截面上各點的流速沿管徑而變n化，即在管截面中心處流速最大，越靠近管壁流速就越小，

9、在管n壁處的流速為零。流體在管截面上各點的流速分布規(guī)律較為復(fù)n雜，在工程中為簡便起見，流速通常采用整個管截面上的平均流n速，即用流量相等的原則來計算平均流速。其表達式為： n n式中 A - 與流動方向相垂直的管路截面積，m2 。 n 流量與流速的關(guān)系為：ws = Vs= uA n 2021/8/22151.2.2 1.2.2 流速流速n由于氣體的體積流量隨溫度和壓強而變化，因而氣體的流速亦隨之而變。因此采用質(zhì)量流速就較為方便。 n質(zhì)量流速即單位時間內(nèi)流體流過管路截面積的質(zhì)量，以G表示，其表達式為：n n式中G - 質(zhì)量流速，亦稱質(zhì)量通量；kg/m2 s 。2021/8/22161.2.3 1

10、.2.3 管路直徑的估算及選擇管路直徑的估算及選擇一般管路的截面均為圓形，若以d表示管路內(nèi)徑，則 于是 。 n所以流體輸送管路的直徑可根據(jù)流量及流速進行計算，所以選擇的u越小，則d越大，那么對于相同的流量，所用的材料就越多，所以材料費、檢修費等基建費也會相應(yīng)增加。相反，選擇的u越大，則d就越小，材料費等費用會減少，但由于流體在管路中流動的阻力與u 成正比，所以阻力損失會增大，即操作費用就會增加。所以應(yīng)綜合考慮，使兩項費用之和最小。 n通常流體流動允許壓強降：水24.5kpa/100m管 n 空氣 5.1kpa/100m管 n可以此來衡量所選擇的管徑是否合適。對于長距離與大流量輸送流體，d應(yīng)按前

11、述的經(jīng)濟核算原則進行選擇；而對于車間內(nèi)部，通常管道較短，也不太粗，這時可根據(jù)經(jīng)驗來選擇d。n一般液體流速為0.53m/s，氣體為1030m/s，蒸汽為2050m/s。2021/8/2217某些流體在管路中常用流速范圍某些流體在管路中常用流速范圍 2021/8/2218第四章第四章 流體輸送機械流體輸送機械n一、為什么要流體輸送機械？一、為什么要流體輸送機械？n n化工生產(chǎn)中大都是連續(xù)流動的各種物料或產(chǎn)品。由于工藝需要常需將流體由低處送至高處；由低壓設(shè)備送至高壓設(shè)備；或者克服管道阻力由一車間（某地）水平地送至另一車間（另一地）。為了達到這些目的，必須對流體作功以提高流體能量，完成輸送任務(wù)。這就需

12、要流體輸送機械。 2021/8/2219二、為什么要用不同結(jié)構(gòu)和特性的輸送機械？二、為什么要用不同結(jié)構(gòu)和特性的輸送機械？ n這是因為化工廠中輸送的流體種類繁多： n 1、流體種類有強腐蝕性的、高粘度的、含有固體懸浮物的、易揮發(fā)的、n易燃易爆的以及有毒的等等； n 2、溫度和壓強又有高低之分； n 3、不同生產(chǎn)過程所需提供的流量和壓頭又各異。 n 所以需要有各種結(jié)構(gòu)和特性的輸送機械。 n三、化工流體輸送機械分類三、化工流體輸送機械分類n 一般可分為四類：即離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體動力作用式。這四種類型機械均有國產(chǎn)產(chǎn)品，且大多數(shù)已成為系列化產(chǎn)品。 2021/8/22202-1-1 2-1-1

13、離心泵的工作原理離心泵的工作原理n在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時，在葉輪中心處形成真空。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則浸沒在輸送的液體內(nèi)，在液面壓力（常為大氣壓）與泵內(nèi)壓力（負壓）的壓差作用下，液體經(jīng)吸入管路進入泵內(nèi)，只要葉輪的轉(zhuǎn)動不停，離心泵便不斷地吸入和排出液體。由此可見離心泵主要是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪所產(chǎn)生的離心力來輸送液體，故名離心泵。 2021/8/2221離心泵2021/8/22222-1-2 2-1-2 離心泵的工作原理離心泵的工作原理n離心泵若在啟動前未充滿液體，則泵內(nèi)存在空氣，由于空氣密度很小，所產(chǎn)生的離心力也很小。吸入口處所形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)，雖啟

14、動離心泵，但不能輸送液體，這種現(xiàn)象就稱為“氣縛”。所以離心泵啟動前必須向殼體內(nèi)灌滿液體，在吸入管底部安裝帶濾網(wǎng)的底閥。底閥為止逆閥，防止啟動前灌入的液體從泵內(nèi)漏失。濾網(wǎng)防止固體物質(zhì)進入泵內(nèi)?？拷贸隹谔幍膲撼龉艿郎涎b有調(diào)節(jié)閥，供調(diào)節(jié)流量時使用。 2021/8/2223液體物理性質(zhì)對離心泵特性的影響液體物理性質(zhì)對離心泵特性的影響 n（1）密度的影響 n 由離心泵的基本方程式可知，離心泵的壓頭、流量均與液體的密度無關(guān)，所以效率也不隨液體的密度而改變，但軸功率會隨著液體密度而變化。 n（2）粘度的影響 n 所輸送的液體粘度越大，泵內(nèi)能量損失越多，泵的壓頭、流量都要減小，效率下降，而軸功率則要增大。2

15、021/8/2224離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié) n一、工作點一、工作點 n 離心泵的特性曲線是泵本身固有的特性，它與外界使用情況無關(guān)。但是，一旦泵被安排在一定的管路系統(tǒng)中工作時，其實際工作情況就不僅與離心泵本身的特性有關(guān)，而且還取決于管路的工作特性。所以，要選好和用好離心泵，就還要同時考慮到管路的特性。 n 在特定管路中輸送液體時，管路所需壓頭He隨著流量Qe的平方而變化。將此關(guān)系繪在坐標紙上即為相應(yīng)管路特性曲線。 2021/8/2225離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)若將離心泵的特性曲線與其所在管路特性曲線繪于同一坐標紙上，如上圖上圖所示，此兩線交點M稱

16、為泵的工作點工作點。選泵時，要求工作點所對應(yīng)的流量和壓頭既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又正好是離心泵所提供的，即Q = Qe，H = He。 2021/8/2226離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)n二、流量調(diào)節(jié)二、流量調(diào)節(jié) n1）改變閥門的開度 n 改變離心泵出口管線上的閥門開關(guān)，其實質(zhì)是改變管路特性曲線。如圖圖所示，當閥門關(guān)小時，管路的局部阻力加大，管路特性曲線變陡，工作點由M移至M1，流量由QM減小到QM1。當閥門開大時，管路阻力減小，管路特性曲線變得平坦一些，工作點移至M2，流量加大到QM2。n用閥門調(diào)節(jié)流量迅速方便，且流量可以連續(xù)變化，適合化工連續(xù)生產(chǎn)的特點。所以應(yīng)用十分廣泛

17、。缺點是閥門關(guān)小時，阻力損失加大，能量消耗增多，不很經(jīng)濟。 2021/8/2227離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)n2）改變泵的轉(zhuǎn)速 n改變泵的轉(zhuǎn)速實質(zhì)上是改變泵的特性曲線。泵原來轉(zhuǎn)速為n，工作點為M，如下圖圖所示，若把泵的轉(zhuǎn)速提高到n1，泵的特性曲線 HQ往上移，工作點由M移至M1，流量由QM加大到QM1。若把泵的轉(zhuǎn)速降至n2，工作點移至M2，流量降至QM2。 n這種調(diào)節(jié)方法需要變速裝置或價格昂貴的變速原動機，且難以做到連續(xù)調(diào)節(jié)流量，故化工生產(chǎn)中很少采用。2021/8/2228離心泵的安裝高度離心泵的安裝高度 n一、汽蝕現(xiàn)象一、汽蝕現(xiàn)象 n在如圖所示的管路中，在液面00與泵進

18、口附近截面11之間無外加能量，液體靠壓強差流動。因此，提高泵的安裝位置，葉輪進口處的壓強可能降至被輸送液體的飽和蒸汽壓，引起液體部分汽化。2021/8/2229汽蝕現(xiàn)象汽蝕現(xiàn)象n實際上，泵中壓強最低處位于葉輪內(nèi)緣葉片的背面，當泵的安裝位置高至一定距離，首先在該處發(fā)生汽化并產(chǎn)生汽泡。含汽泡的液體進入葉輪后，因壓強升高，汽泡立即凝聚，汽泡的消失產(chǎn)生局部真空，周圍液體以高速涌向汽泡中心，造成沖擊和振動。尤其是當汽泡的凝聚發(fā)生在葉片表面附近時，眾多液體質(zhì)點猶如細小的高頻水錘撞擊著葉片；另外汽泡中還可能帶有氧氣等對金屬材料發(fā)生化學(xué)腐蝕作用。泵在這種狀態(tài)下長期運轉(zhuǎn)，將會導(dǎo)致葉片的過早損壞，這種現(xiàn)象稱為泵的

19、汽蝕。 n離心泵在產(chǎn)生汽蝕條件下運轉(zhuǎn)，泵體振動并發(fā)出噪音，流量、揚程和效率都明顯下降，嚴重時甚至吸不上液體。為了避免汽蝕現(xiàn)象，泵的安裝位置不能太高，以保證葉輪中各處的壓強高于液體的飽和蒸汽壓。 2021/8/2230 氣體輸送機械 n氣體輸送機械的結(jié)構(gòu)和原理與液體輸送機械大體相同。但是氣體具有可壓縮性和比液體小得多的密度（約為液體密度的千分之一左右），從而使氣體輸送具有某些不同于液體輸送的特點。 n氣體輸送機械根據(jù)它所能產(chǎn)生的進、出口壓強差或壓強比（稱為壓縮比）進行如下分類： 1）通風(fēng)機：出口壓強不大于1.47104Pa（表壓），壓縮比為 11.15； 2）鼓風(fēng)機：出口壓強為（1.4729.4

20、）104Pa（表壓），壓縮比小于4； n（3）壓縮機：出口壓強為29.4104Pa（表壓）以上，壓縮比大于4； n（4）真空泵：用于減壓，出口壓力為1大氣壓，其壓縮比由真空度決定。 n 此外，氣體輸送機械按其機構(gòu)與工作原理又可分為離心式、往復(fù)式、旋轉(zhuǎn)式和流體作用式。 2021/8/2231 第五章第五章 機械分離和固體流態(tài)化機械分離和固體流態(tài)化 2021/8/22323.13.1概述概述n混合物可以分為兩大類。凡物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻，且不存在相界面者，稱為均相混合物。凡物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在，且界面兩側(cè)物料性質(zhì)截然不同者，稱為非均相混合物或非均相物系。n非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物

21、質(zhì)，如懸浮液中的固體顆粒、乳濁液中的液滴、泡沫液中的氣泡，稱為分散相或分散物質(zhì)；包圍著分散物質(zhì)的流體，則稱為連續(xù)相或分散介質(zhì)。n由于非均相物系中分散相和連續(xù)相具有不同的物理性質(zhì)，工業(yè)上一般采用機械方法將兩相進行分離。工業(yè)上分離非均相混合物的目的是：2021/8/22331）回收有價值的分散物質(zhì) 例如從某些類型干燥器出來的氣體及從結(jié)晶機出來的晶漿中都帶有一定量的固體顆粒，必須回收這些懸浮的顆粒作為產(chǎn)品。2）凈化分散介質(zhì)以滿足后繼生產(chǎn)工藝的要求 例如某些催化反應(yīng)的原料氣中夾帶有會影響催化劑活性的雜質(zhì)，因此，在氣體進入反應(yīng)器之前，必須除去其中塵粒狀的雜質(zhì)。3）環(huán)境保護和安全生產(chǎn) 為了保護人類生態(tài)環(huán)境

22、，要求排放的廢氣或廢液濃度達到排放標準；很多含碳物質(zhì)及金屬細粉與空氣形成爆炸物，必須除去這些物質(zhì)以消除隱患。2021/8/22343.2.1 3.2.1 離心分離設(shè)備 2021/8/22353.3 3.3 流體通過顆粒床層的流動流體通過顆粒床層的流動n3.3.2 過濾及過濾基本方程過濾及過濾基本方程n一、概述過濾操作如圖所示。實現(xiàn)過濾操作的外力可以是重力、壓強差或慣性離心力。n1過濾方式n工業(yè)上過濾基本方式有兩種：深層過濾和濾餅過濾。n在深層過濾操作中，顆粒尺寸比過濾介質(zhì)孔徑小，顆粒附著在孔道壁面上，過濾在過濾介質(zhì)內(nèi)部進行。濾餅過濾中，固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面上，形成一顆粒層，稱為濾餅。2

23、021/8/22363.3.3 3.3.3 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 n1板框壓濾機 2021/8/2237第六章 傳熱2021/8/22381.1 1.1 概述概述n傳熱是由于溫度差引起的能量的轉(zhuǎn)移，又稱熱量傳遞過程。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，凡是存在溫度差就必然導(dǎo)致熱量自發(fā)的從高溫處向低溫處傳遞，因此傳熱是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中普遍存在的一種傳遞現(xiàn)象。在化工生產(chǎn)中，傳遞過程的應(yīng)用更是十分廣泛。在化學(xué)工業(yè)中幾乎所有的化工生產(chǎn)過程均伴有傳熱操作。n化工生產(chǎn)中對傳熱的要求通常有以下兩種情況：一種是強化傳熱，比如各種換熱設(shè)備中的傳熱；另一種是削弱傳熱過程，如設(shè)備和管道的保溫。n學(xué)習(xí)傳熱的目的主要是能夠分析影響傳

24、熱速率的因素，掌握控制熱量傳遞速率的一般規(guī)律，以便根據(jù)生產(chǎn)要求來強化或削弱熱量的傳遞，正確地計算和選擇適宜的傳熱設(shè)備和保溫措施。2021/8/22391.2 1.2 換熱器的類型換熱器的類型n列管式換熱器na.固定管板式n結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉但由于殼程不易清洗和檢修，因此殼方流體應(yīng)是較潔凈且不易起垢的nb.U型管換熱器n結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，適用于高溫和高壓的場合。n其主要缺點是管內(nèi)清洗比較困難，因此管內(nèi)流體必須潔凈。管板的利用率較差。nc.浮頭式換熱器n優(yōu)點：可以補償熱膨脹，便于清洗和檢修。n缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、金屬耗量較多、造價較高。2021/8/2240換熱器2021/8/22411.3 1.3

25、換熱器的類型換熱器的類型n板式換熱器n(1)夾套式換熱器n廣泛應(yīng)用于反應(yīng)過程的加熱和冷卻。n結(jié)構(gòu)簡單，但其加熱面受容器壁面限制，總傳熱系數(shù)也不高。n可在釜內(nèi)安裝攪拌器以提高總傳熱系數(shù)，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管以補充傳熱面的不足。n板式換熱器n優(yōu)點：由于流體在板片間流動湍動程度高，而且板片又薄，故總傳熱系數(shù)K大。板片間隙小(一般為4-6mm)，結(jié)構(gòu)緊湊，金屬耗量可減少一半以上。具有可拆結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要調(diào)整板片數(shù)目以增減傳熱面積。操作靈活性大，檢修清洗也很方便。n缺點：允許操作的壓強和溫度比較低。通常操作壓強不超過2MPa，壓強過高易滲漏。操作溫度受墊片材料的耐熱性限制，一般不超過2502021/8/

26、22421.4 1.4 列管式換熱器的選用列管式換熱器的選用n列管式換熱器選用時應(yīng)注意的問題：n1.冷、熱流體流動通道的選擇 n在列管式換熱器內(nèi)，冷、熱流體流動通道可根據(jù)以下原則進行選擇。n (1)不潔凈和易結(jié)垢的液體宜走管程，因為管內(nèi)清洗方便；n (2)腐蝕性的流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕；n (3)壓強高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體承受壓力； 2021/8/22431.5 1.5 列管式換熱器的選用列管式換熱器的選用n(4)飽和蒸汽宜走殼程，因為飽和蒸汽比較清凈，對流傳熱系數(shù)與流速無關(guān)且冷凝液易排出；n(5)被冷卻的液體宜走殼程，便于散熱；n(6)若兩流體溫差較大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱

27、器，宜將對流傳熱系數(shù)大的流體通入殼程，可減少熱應(yīng)力；n (7)流量小而粘度大的液體一般宜走殼程，因在殼程Re100即可達到湍流，但這不是絕對，如流動阻力損失允許，將這種流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，反而能得到更多的對流傳熱系數(shù)。2021/8/2244第七章第七章 蒸餾蒸餾2021/8/22451.11.1概述概述n蒸餾時分離液體混合物的典型單元操作。這種操作是利用液體混合物中各組份揮發(fā)度不同的特性實現(xiàn)分離的目的。例如，加熱乙醇水溶液，使之部分汽化，由于乙醇的沸點較水低，即其揮發(fā)度較水高，故汽化出來的蒸汽中，乙醇的組成（即濃度），必然比原來溶液的要高。若將汽化的蒸汽全部冷凝，則可得到乙醇含量較高

28、的冷凝液，從而使乙醇和水得到初步分離。通常，將沸點低的組分稱為易揮發(fā)組分，沸點高的組分稱為難揮發(fā)組分。多次進行部分氣化或部分冷凝以后，最終可以在氣相中得到較純的易揮發(fā)組分，而在液相中得到較純的難揮發(fā)組分。這就叫精餾。2021/8/2246n二、蒸餾的分類二、蒸餾的分類n1、間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。n2、簡單蒸餾，平衡蒸餾，精餾和特殊精餾。n3、常壓蒸餾，加壓蒸餾，減壓蒸餾。n4、雙組份蒸餾，多組份蒸餾。2021/8/22471.2 1.2 簡單蒸餾和平衡蒸餾異同點簡單蒸餾和平衡蒸餾異同點n共同：料液經(jīng)一次汽化冷凝，只能是液體混合物得到初步分離n不同：簡單蒸餾是間歇不穩(wěn)定操作n 平衡蒸餾是連續(xù)穩(wěn)定操

29、作n 若汽化率相同，簡單蒸餾較平衡蒸餾可獲得更好的分離效果，及流出液組成更高。2021/8/22481.3 1.3 簡單蒸餾和平衡蒸餾異同點簡單蒸餾和平衡蒸餾異同點n1.3.1 平衡蒸餾（閃蒸）平衡蒸餾（閃蒸）n 平衡蒸餾（閃蒸）是一種單級蒸餾操作，既可以間歇又可以連續(xù)進行上圖所示為連續(xù)操作的平衡蒸餾裝置。n 平衡蒸餾計算所應(yīng)用的基本關(guān)系是物料衡算、熱量衡算和汽液平衡關(guān)系。n 物料衡算： F=D+Wn FxF = DxD + Wxw n令 (液化率)2021/8/22491.3 1.3 簡單蒸餾和平衡蒸餾異同點簡單蒸餾和平衡蒸餾異同點n1.3.2 簡單蒸餾（微分蒸餾）簡單蒸餾（微分蒸餾）202

30、1/8/22501.4 1.4 精餾原理精餾原理n采用設(shè)備：采用設(shè)備：n篩板塔篩板塔2021/8/2251精餾原理精餾原理n板式精餾塔板式精餾塔 2021/8/22521.5 1.5 間歇蒸餾間歇蒸餾n間歇蒸餾流程圖間歇蒸餾流程圖n 2021/8/2253間歇蒸餾間歇蒸餾n間歇蒸餾與連續(xù)蒸餾不同點：n 1) 原料在操作前一次加入釜中，釜液中輕組分濃度隨著操作的進行而不斷降低，待釜液組成降至規(guī)定值后一次排出。因此，各層板上氣液相的濃度也相應(yīng)地隨時在改變，所以間歇蒸餾屬于非穩(wěn)態(tài)操作。n 2) 間歇蒸餾只有精餾段沒有提餾段。n 間歇蒸餾可以按兩種方式進行：n 1) 保持餾出液濃度恒定而相應(yīng)地不斷改變

31、回流比。n 1) 保持回流比恒定，而餾出液組成逐漸降低。2021/8/22541.61.6 板式塔板式塔n1.6.1塔板結(jié)構(gòu)塔板結(jié)構(gòu)2021/8/22551.7 1.7 板式塔板式塔n1)氣相通道 n塔板上均勻地開有一定數(shù)量供氣相自下而上流動的通道。氣相通道的形式很多，對塔板性能的影響極大，各種形式的塔板主要區(qū)別就在于氣相通道的形式不同。n結(jié)構(gòu)最簡單的氣相通道為篩孔（如圖中所示）。篩孔的直徑通常是38mm.目前大孔徑（1225mm）篩板也得到相當普遍的應(yīng)用。n2)溢流堰n在每層塔板的出口端通常裝有溢流堰（weir），板上的液層高度主要由溢流堰決定。最常見的溢流堰為弓形平直堰，起高度為hw，長度

32、為lw（如圖中所示）。n3)降液管n降液管（downcomer）是液體自上層塔板流到本層塔板的通道。液體經(jīng)上層板的漿液灌流下，橫向經(jīng)過塔板，翻越溢流堰，進入本層塔板的降液管載流向下層塔板。n為充分利用塔板的面積，降液管一般為弓形。降液管的下端離下層塔板應(yīng)有一定高度（圖中所示h0），使液體能通暢流出。為防止氣相竄入降液管中，h0應(yīng)小于堰高hw。2021/8/2256第八章干燥第八章干燥 2021/8/22571.1 基本概念n在化工、食品、制藥、紡織、采礦、農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)，常常需要將濕固體物料中的濕分除去，以便于運輸、貯藏或達到生產(chǎn)規(guī)定的含濕率要求。n除濕的方法很多，常用的有：n1.機械分離法

33、即通過壓榨、過濾和離心分離等方法去濕。這是一種耗能較少、較為經(jīng)濟的去濕方法，但濕分的除去不完全。n2.吸附脫水法即用固體吸附劑，如氯化鈣、硅膠等吸去物料中所含的水分。這種方法去除的水分量很少，且成本較高。n3.干燥法即利用熱能，使?jié)裎锪现械臐穹謿饣竦姆椒ā８稍锓ê哪茌^大，工業(yè)上往往將機械分離法與干燥法聯(lián)合起來除濕，即先用機械方法盡可能除去濕物料中的大部分濕分，然后在利用干燥方法繼續(xù)除濕。2021/8/22581.1物料中含水量的表示方法n1）濕基含水量 n濕物料中所含水分的質(zhì)量分率稱為濕物料的濕基含水量。 n濕物料中水分的質(zhì)量/濕物料總質(zhì)量 n2）干基含水量 n不含水分的物料通常稱為絕對

34、干料.濕物料中的水分的質(zhì)量與絕對干料質(zhì)量之比,稱為濕物料的干基含水量。 nX濕物料中的水分的質(zhì)量/濕物料中絕對干料質(zhì)量 n兩者的關(guān)系為 nX（） n X（X）2021/8/22591.2 干燥的分類n按照熱能供給濕物料的方式，干燥可分為：n1.傳導(dǎo)干燥熱能通過傳熱壁面以傳導(dǎo)方式傳給物料，產(chǎn)生的濕分蒸汽被氣相(又稱干燥介)質(zhì))帶走，或用真空泵排走。例如紙制品可以鋪在熱滾筒上進行干燥。n2.對流干燥使干燥介質(zhì)直接與濕物料接觸，熱能以對流方式加入物料，產(chǎn)生的蒸汽被干燥介質(zhì)帶走。n3.輻射干燥由輻射器產(chǎn)生的輻射能以電磁波形式達到物體的表面，為物料吸收而重新變?yōu)闊崮埽瑥亩節(jié)穹謿饣?。例如用紅外線干燥法將自行車表面油漆烘干。n4.介電加熱干燥將需要干燥電解質(zhì)物料置于高頻電場中，電能在潮濕的電介質(zhì)中變?yōu)闊崮埽?/p>