注化化工原理輔導(dǎo)02

1、化工原理復(fù)習(xí)化工原理復(fù)習(xí)本科本科曳力系數(shù)曳力系數(shù) Re2 Re=2500 Re=50021052.4 自由沉降自由沉降1沉降速度沉降速度ut 顆粒在重力、曳力、浮力達(dá)到平衡時的相對顆粒在重力、曳力、浮力達(dá)到平衡時的相對運(yùn)動速度。運(yùn)動速度。 為一般計算式為一般計算式第五章第五章 顆粒的沉降和流態(tài)化顆粒的沉降和流態(tài)化pRe24 6 . 0Re5 .18p 44. 0 3)(4 pptgduRe2時時, 斯托克斯區(qū)斯托克斯區(qū)得得 ut是顆粒與流體的綜合特性是顆粒與流體的綜合特性改進(jìn)判據(jù)：改進(jìn)判據(jù)： 由由 和和恰當(dāng)組合，消去待求變量恰當(dāng)組合，消去待求變量組成新判據(jù)組成新判據(jù) Re2可消去可消去ut /

2、Re2可消去可消去dptpppudgd 3)(63 18)(2gduppt tpud Re23)(4tppugd 3 沉降分離設(shè)備沉降分離設(shè)備3.1 重力降塵室重力降塵室降塵室的處理能力降塵室的處理能力 qV=A底底u(yù)tmin 影響因素分析影響因素分析與沉降面積成正比與沉降面積成正比, 與高度無關(guān)與高度無關(guān)加隔板加隔板 qV=(n+1)A底底u(yù)tmin除塵效率除塵效率 粒級效率粒級效率進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)CCC iiiiCCC進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn) 若小顆粒在斯托克斯區(qū)沉降，則若小顆粒在斯托克斯區(qū)沉降，則t,氣氣,故氣體先除塵后加熱比先加熱后除塵好故氣體先除塵后加熱比先加熱后除塵好當(dāng)當(dāng)dpdpmin時時,若在斯

3、區(qū)沉降若在斯區(qū)沉降 18)(2mingdAqppV 底底2minmin ppttidduu 3.2 離心沉降離心沉降離心分離因素離心分離因素旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器1.評價性能的主要指標(biāo)：評價性能的主要指標(biāo)：分離效率分離效率總效率總效率粒級效率粒級效率分割直徑分割直徑dpci=50%的的 顆粒直徑顆粒直徑gr2 重重力力離離心心力力進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn)CCC 0 iiiiCCC進(jìn)進(jìn)出出進(jìn)進(jìn) 壓降壓降P P u, 沉降有利沉降有利, 但但P P4 固體流態(tài)化固體流態(tài)化4.1 流化床的操作分析流化床的操作分析1 uumf ，固定床，固定床2umf uut, 流化床流化床3 uut ，載流床，顆粒輸送，載流床，

4、顆粒輸送(廣義流態(tài)化廣義流態(tài)化)起始流化速度起始流化速度umf固定床向流化床轉(zhuǎn)變點(diǎn)氣速固定床向流化床轉(zhuǎn)變點(diǎn)氣速帶出速度帶出速度ut床內(nèi)顆粒被吹走的速度床內(nèi)顆粒被吹走的速度22u P2操作壓降操作壓降 P P與與流速流速u無關(guān)無關(guān)Amgp)1( PgLp)(1( 3實際流化床實際流化床兩種流化現(xiàn)象兩種流化現(xiàn)象 散式流化散式流化常見于液固系統(tǒng)常見于液固系統(tǒng) 聚式流化聚式流化常見于氣固系統(tǒng)常見于氣固系統(tǒng)兩者區(qū)別在于：兩者區(qū)別在于： 是否會出現(xiàn)空穴是否會出現(xiàn)空穴(不同于氣泡不同于氣泡)4.3 流化床的主要特性流化床的主要特性1液體樣特性液體樣特性 會流動會流動, 會噴射出來會噴射出來2固體混合均勻固體

5、混合均勻 溫度均勻溫度均勻 適用于強(qiáng)放熱催化反應(yīng)適用于強(qiáng)放熱催化反應(yīng)3恒定的壓降恒定的壓降 P P=L(1-)(p-)g L, 但但L(1-)不變不變4氣固接觸的不均勻性氣固接觸的不均勻性 空穴空穴(氣泡相氣泡相)中氣速快中氣速快, 乳化相中氣速慢乳化相中氣速慢 可導(dǎo)致不正常現(xiàn)象可導(dǎo)致不正?，F(xiàn)象騰涌騰涌溝流溝流5 氣力輸送氣力輸送1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：密閉密閉 不受地形的限制不受地形的限制 連續(xù)化連續(xù)化 結(jié)合其它操作結(jié)合其它操作 稀相輸送：固氣比小稀相輸送：固氣比小 密相輸送：固氣比大密相輸送：固氣比大第六章第六章 傳熱傳熱1.2傳熱機(jī)理傳熱機(jī)理傳導(dǎo)傳導(dǎo)分子熱運(yùn)動分子熱運(yùn)動(自由電子遷移自由電子遷移)

6、 接觸接觸對流對流流體宏觀遷移引起載熱流體宏觀遷移引起載熱 接觸接觸輻射輻射電磁波電磁波 不接觸不接觸1.3冷熱流體接觸方式冷熱流體接觸方式蓄熱式蓄熱式直接接觸式直接接觸式間壁式間壁式2 一維平壁熱傳導(dǎo)一維平壁熱傳導(dǎo)RtAttQ /21多層平壁導(dǎo)熱多層平壁導(dǎo)熱條件：定態(tài)一維串聯(lián)過程，速率一致條件：定態(tài)一維串聯(lián)過程，速率一致結(jié)果：溫差按熱阻大小分配結(jié)果：溫差按熱阻大小分配2.3 圓筒壁導(dǎo)熱圓筒壁導(dǎo)熱在蒸汽管道外包兩層同樣厚度的保溫材料在蒸汽管道外包兩層同樣厚度的保溫材料 12, 應(yīng)將哪層包在里面？應(yīng)將哪層包在里面？21212211RRttRtRtQ 1212122112212/ln/ln2rrL

7、rrrrttrrttLQ 3對流給熱對流給熱研究范圍：研究范圍：1. 自然對流自然對流: u自然對流的冷源、熱源應(yīng)放在恰當(dāng)?shù)奈恢米匀粚α鞯睦湓?、熱源?yīng)放在恰當(dāng)?shù)奈恢?牛頓冷卻定律牛頓冷卻定律tgLp 22)(TTqw 3.4 無相變對流無相變對流經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式1. 圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流圓形直管內(nèi)強(qiáng)制湍流 b=0.4流體被加熱流體被加熱, b=0.3流體被冷卻流體被冷卻)(tTKq bdPrRe023. 08 . 0 湍湍通常通常的大小順序：的大小順序： W/m2氣氣,自然對流自然對流 510 氣氣,強(qiáng)制對流強(qiáng)制對流 10100 液液,自然對流自然對流 501000液液,強(qiáng)制對流強(qiáng)制對流 5

8、00104 蒸汽冷凝蒸汽冷凝 1033104 液體沸騰液體沸騰 10361044.1 沸騰給熱沸騰給熱1. 大容積飽和沸騰大容積飽和沸騰沸騰條件沸騰條件過熱度過熱度(t-tS)汽化核心汽化核心2沸騰曲線沸騰曲線安全問題安全問題: 恒恒q設(shè)備，設(shè)備，qcr特別重要特別重要4.2 冷凝給熱冷凝給熱1.膜狀冷凝與滴狀冷凝膜狀冷凝與滴狀冷凝滴狀滴狀約為約為膜狀膜狀的的10倍倍工業(yè)上滴狀工業(yè)上滴狀不能持久不能持久，安全起見，按，安全起見，按膜狀膜狀計計413213. 1 tLgr 垂垂直直2.水平圓管外液膜層流的水平圓管外液膜層流的冷凝冷凝：不凝性氣體要排除不凝性氣體要排除過熱蒸汽怎么計算過熱蒸汽怎么計

9、算如如pV=101.3kPa,TV=120(TS=100 )當(dāng)當(dāng)TW5.9時時, 水平水平垂直垂直41)(64. 00dL 垂垂直直水水平平 5熱輻射熱輻射黑體黑體吸收率吸收率a =1的物體的物體, 是一種理想化物體是一種理想化物體1. 黑體的輻射能力黑體的輻射能力斯蒂芬斯蒂芬-波爾茲曼定律波爾茲曼定律 C0=5.67W/m2K42. 實際物體輻射能力實際物體輻射能力黑度黑度3. 灰體灰體灰體灰體對各波長具有相同吸收率的理想物體對各波長具有相同吸收率的理想物體克希荷夫定律克希荷夫定律 a =40)100(TCEb 黑黑體體輻輻射射能能力力實實際際物物體體輻輻射射能能力力 bEE 6 傳熱過程計

10、算傳熱過程計算以內(nèi)壁面為基準(zhǔn)以內(nèi)壁面為基準(zhǔn)以外壁面為基準(zhǔn)以外壁面為基準(zhǔn)(較常用較常用)注意：實際考慮污垢注意：實際考慮污垢212111111ddddKm 221212111 mddddK2211111 RRK6.2 傳熱阻力控制問題傳熱阻力控制問題K比比1、2中較小的一個中較小的一個還小還小當(dāng)當(dāng)12，則，則K2 強(qiáng)化傳熱須從強(qiáng)化傳熱須從小的一側(cè)入手小的一側(cè)入手壁溫計算：壁溫計算： /0， TW=tW結(jié)論：壁溫總是接近結(jié)論：壁溫總是接近值大的一邊流體溫度值大的一邊流體溫度21111 K)()(21ttTTqww 6.3 傳熱過程基本方程式傳熱過程基本方程式思考：思考： t1=t2時時, tm =

11、？當(dāng)當(dāng)t1為有限值，為有限值， t2 0時，時，tm？T1,T2,t1,t2一定時一定時,是按并流方式操作的是按并流方式操作的tm大還大還是逆流的是逆流的tm大？大？ tm受小的一端溫差影響大些受小的一端溫差影響大些)()(21222111ttCpqTTCpqQmm mtKAQ 2121lntttttm 設(shè)計計算中的選擇設(shè)計計算中的選擇1.評價換熱器好壞的主要指標(biāo)：評價換熱器好壞的主要指標(biāo)：p, K2.冷卻水出口溫度選擇：冷卻水出口溫度選擇： t2選大了選大了, 易結(jié)垢易結(jié)垢, tm小小, A, 設(shè)備費(fèi)用大；設(shè)備費(fèi)用大； t2選小了選小了, qm2用量大用量大, 操作費(fèi)用大。操作費(fèi)用大。 經(jīng)濟(jì)

12、上權(quán)衡定經(jīng)濟(jì)上權(quán)衡定t2。一般。一般tm 10。3.t1的確定的確定,如用河水如用河水,冬天冬天t1低低,夏天夏天t1高高,取哪個？取哪個？4.選流向：逆流：選流向：逆流：tm大大,qm2用量小用量小, 溫度范圍寬；溫度范圍寬；并流：壁溫較均勻并流：壁溫較均勻,出口溫度出口溫度t2不會過高不會過高,適合于熱適合于熱敏性物料、高粘性液體敏性物料、高粘性液體5. 選流速：選流速：K和和p的權(quán)衡的權(quán)衡. 例：單管程改雙管程例：單管程改雙管程 , 管程、殼程都盡量達(dá)到湍流管程、殼程都盡量達(dá)到湍流6. 選結(jié)構(gòu)：選結(jié)構(gòu)： 固定管板式固定管板式溫差較小時用溫差較小時用; 溫差溫差m/kx ，氣相阻力控制，氣

13、相阻力控制 Kyky， 如水吸收如水吸收NH3,HCl當(dāng)當(dāng)1/kym/kx ，液相阻力控制，液相阻力控制 Kykx/m如水吸收如水吸收H2,CO2,O2)(1eyxyeAyyKkmkyyN 5 低濃度氣體吸收低濃度氣體吸收當(dāng)氣體濃度當(dāng)氣體濃度Lmin 最小液氣比最小液氣比通常，取通常，取 為設(shè)計型計算專有，實際操作時，為設(shè)計型計算專有，實際操作時，若若 ，則，則y2達(dá)不到要求達(dá)不到要求2121min)(xxyyGLe min)(21 . 1GLGL min)(GLmin)(GLGL 5.8 吸收塔的操作和調(diào)節(jié)吸收塔的操作和調(diào)節(jié)吸收劑進(jìn)塔條件對吸收操作結(jié)果的影響吸收劑進(jìn)塔條件對吸收操作結(jié)果的影響

14、A. L,y2 ,x1 .B. t, m , y2 , x1 .C. y1,m , y2 ,x1 .P,結(jié)果如何結(jié)果如何? G,結(jié)果如何結(jié)果如何7.1 化學(xué)吸收特點(diǎn)化學(xué)吸收特點(diǎn)(與物理吸收相比與物理吸收相比)：提高了選擇性提高了選擇性;提高了吸收速率提高了吸收速率(ky不變不變, Ky增加增加, 溶解度增大溶解度增大);減少了吸收劑用量減少了吸收劑用量;可較徹底除去微量物質(zhì)可較徹底除去微量物質(zhì).7.2 反應(yīng)對相平衡的影響反應(yīng)對相平衡的影響不可逆反應(yīng)：不可逆反應(yīng)：A(氣氣)A(液液) AB(液液)， 溶解度溶解度=; m=0可逆反應(yīng)：可逆反應(yīng)：A(氣氣) A(液液)游離態(tài)游離態(tài) AB(液液) 相

15、平衡相平衡 化學(xué)平衡化學(xué)平衡A的溶解度的溶解度=A+ABBB 第九章第九章 液體精餾液體精餾1 概述概述1.1 蒸餾的目的蒸餾的目的 分離液體混合物分離液體混合物1.2 基本依據(jù)基本依據(jù)(原理原理) 液體中各組分揮發(fā)度的不同液體中各組分揮發(fā)度的不同2 雙組分溶液的汽液相平衡雙組分溶液的汽液相平衡2.1 理想物系汽液相平衡理想物系汽液相平衡 雙組份汽液平衡的自由度雙組份汽液平衡的自由度 F = N + 2 組分?jǐn)?shù)組分?jǐn)?shù) 相數(shù)相數(shù)F=2, P, t 一定一定, 組成就定了組成就定了 P, x 一定一定, t 就定了就定了 泡點(diǎn)線泡點(diǎn)線(液相線液相線)露點(diǎn)線露點(diǎn)線(汽相線汽相線)yx的近似表達(dá)式的近

16、似表達(dá)式相平衡方程相平衡方程)()()(000tPtPtPPxBABA )()()(0000tPtPtPPPPyBABAA xxy)1(1 3 平衡蒸餾與簡單蒸餾平衡蒸餾與簡單蒸餾3.1 平衡蒸餾平衡蒸餾(閃蒸閃蒸)物料衡算物料衡算 F=D+W Fxf=Dy+Wx定義定義同時，同時，y 與與 x 滿足相平衡滿足相平衡FWq 11 qxxqqyfxxy)1(1 3.2 簡單蒸餾簡單蒸餾非定態(tài)非定態(tài) y(t), x(t)當(dāng)當(dāng) 時，時，當(dāng)簡單蒸餾中當(dāng)簡單蒸餾中 與平衡蒸餾與平衡蒸餾中中q相等時，分離程度哪個大？相等時，分離程度哪個大？ 2121xxWWxydxWdWxxy)1(1 11lnln11l

17、n122121xxxxWW 212211WWxWxWy 12WW4 精餾精餾4.1 精餾原理精餾原理4.2 全塔物料衡算全塔物料衡算 F=D+W Fxf=DxD+WxW已知已知 ，求，求 以以xW為支點(diǎn)，為支點(diǎn)， 已知已知 (塔頂采出率塔頂采出率), 求：求：WDfxxx,FWFD,WDWfxxxxFD FDFW 1FDxxDf,FWxW,FDFW 1FWFDxxWDxFxxDfDfW/ 已知已知 ，輕組分回收率，輕組分回收率 A( )，求：求： ，Dfxx ,fDFxDx FWxW,DfAxxFD FDFW 1AfWFxWx 1FWxxfAW/)1( 4.3 回流比和能耗回流比和能耗 定義：

18、回流比定義：回流比 ，R, L, xD, 分離能力提高分離能力提高,但塔釜蒸汽量但塔釜蒸汽量DLR 4.5 過程的數(shù)學(xué)描述過程的數(shù)學(xué)描述恒摩爾流假定恒摩爾流假定成立的條件：成立的條件：兩組分摩爾汽化潛熱相近兩組分摩爾汽化潛熱相近 rn+1=rn沸點(diǎn)差別不太大，忽略顯熱差別沸點(diǎn)差別不太大，忽略顯熱差別 in+1=in=in-1=i代回后代回后 (Vn+1-Vn)r=(Vn+Ln-Vn+1-Ln-1)i=0結(jié)論：結(jié)論： Vn+1=Vn ， Ln=Ln-1 汽液相摩爾流率不變汽液相摩爾流率不變理論板理論板離開塔板的汽液兩相達(dá)到傳質(zhì)、離開塔板的汽液兩相達(dá)到傳質(zhì)、 傳熱平衡傳熱平衡nnnxxy)1(1 實際板與理論板的差別實際板與理論板的差別板效率板效率默弗里板效率默弗里板效率 其中其中理論加料板的描述理論加料板的描述 定義定義 理理想想增增濃濃實實際際增增濃濃 11*nnnnmVyyyyEnnnxxy)1(1* mmmmfxLVyLxyVFx 11iIiIqf 兩相流量關(guān)系兩相流量關(guān)系q為加料熱狀態(tài)參數(shù)為加料熱狀態(tài)參數(shù)(液化率液化率)q=0 飽和蒸汽加料飽和蒸汽加料0q1 冷液加料冷液加料q0 過熱蒸汽加料過熱蒸汽加料精餾塔內(nèi)的汽液