化工原理期末復(fù)習(xí)(07)課件

考試與復(fù)習(xí)總評(píng)期末期中55％25％20％12/28/20221☆題型1.單項(xiàng)選擇與填空題（每小題2分，共50分）2.計(jì)算題（共50分，3小題分值20、20、10分）12/28/20222①氣液平衡關(guān)系的表達(dá)式（亨利定律）③物料衡算(1)吸收②菲克定律☆主要公式12/28/20223⑤填料層高度基本計(jì)算公式填料層高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)

a)傳質(zhì)單元數(shù)反映吸收過程的難易程度b)傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度由過程條件決定12/28/20225

傳質(zhì)單元數(shù)求法：a．平均推動(dòng)力法b．脫吸因子素法12/28/20226（2）蒸餾①氣液平衡的表達(dá)方式A）拉烏爾定律

B）具體表達(dá)形式12/28/20227②物料衡算（A）全塔物料衡算：

（B）精餾段物料衡算（精餾段操作線方程）：式中，R=L/D為回流比

（C）進(jìn)料線方程（q線方程）

（D）提餾段物料衡算（提餾段操作線方程）：

式中

12/28/20228(3)干燥①濕空氣的性質(zhì)

濕度：

絕熱飽和溫度：

濕空氣的焓：

濕空氣的比容：②物料衡算12/28/202210（1）雙膜理論的基本論點(diǎn)有哪些？有何局限性？論點(diǎn)：①相界面間存在氣膜、液膜。②相界面處氣液平衡，界面上無傳質(zhì)阻力。③氣液相主體湍流，無濃度差。局限：對(duì)具有自由界面的兩相系統(tǒng)在高度湍動(dòng)情況下不適用?！顔栴}思考12/28/202212（3）動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞現(xiàn)象的比較項(xiàng)目動(dòng)量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞物理量的不均勻?qū)е聜鬟f速度梯度溫度梯度濃度梯度傳遞方向均為梯度的反方向高速度向低速度高溫向低溫高濃度向低濃度數(shù)學(xué)模型描述（傳遞現(xiàn)象規(guī)律的基本定律）牛頓粘性定律傅里葉定律菲克定律基本定律系數(shù)只是狀態(tài)的函數(shù)與傳遞的物理量或梯度無關(guān)粘度μ

為動(dòng)量傳遞物性常數(shù)，反映了流體的流動(dòng)特性，其值越大，流體產(chǎn)生的剪應(yīng)力越大，流動(dòng)阻力就越大導(dǎo)熱系數(shù)λ為熱量傳遞物性常數(shù)，反映了物質(zhì)的導(dǎo)熱能力，其值越大，導(dǎo)熱速率越快擴(kuò)散系數(shù)D為質(zhì)量傳遞物性常數(shù)，反映了物質(zhì)擴(kuò)散傳遞的特性，其值越大，傳遞能力越強(qiáng)12/28/202214（4）在連續(xù)精餾操作過程中，可從幾個(gè)方面進(jìn)行操作條件的優(yōu)化？①選擇最佳的進(jìn)料位置：兩操作線交點(diǎn)稍下的位置。②保持全塔物料平衡：③選擇適宜的塔頂回流：適宜的回流比及回流溫度。④選擇合適的進(jìn)料熱狀況：工業(yè)上多采用飽和液體進(jìn)料，以節(jié)省能耗。⑤在靈敏板進(jìn)行溫度控制。12/28/202215①恒速階段的干燥速率UC空氣溫度愈高、濕度愈低或流速愈快，則UC愈高，空氣條件一定時(shí)UC與物料的種類無關(guān)②臨界含水量XC通常吸水性的物料的XC比非吸水性的大；同一物料，UC愈大XC愈高；物料愈厚則XC愈高。③平衡含水量X*X*與物料的種類及空氣的狀態(tài)有關(guān)，非吸水性的物料的X*要低于吸水性物料的X*；同一物料，溫度一定時(shí)，空氣的相對(duì)濕度愈大X*愈高；空氣的相對(duì)濕度一定時(shí)，溫度愈高X*愈小。（5）簡(jiǎn)述干燥條件對(duì)干燥速率曲線的影響

12/28/202216(6)氣溫下降，應(yīng)添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好，還是穿在外面好？為什么？因?yàn)楸Ｅ院玫囊路?dǎo)熱系數(shù)小，熱阻大，熱損失小，所以把保暖性好的衣服穿在里面好。(7)若將一盤熱水和一盤冷水同時(shí)放在冰箱中，哪盤水冷卻快些？為什么？

熱水冷卻快些，因?yàn)闊崴c冰箱內(nèi)溫差大些，對(duì)流傳熱速率快些。12/28/202217典型例題【例1】在一逆流操作的吸收塔中，用清水吸收原料氣中的甲醇。已知原料氣中含甲醇0.5kg/5m3，處理氣量為0.278Hm3/s，吸收后的溶液中甲醇濃度5％（mol%）。設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下操作，吸收平衡關(guān)系為Y*＝1.15X，甲醇的回收率為98％，KYa=26.41mol/m3·s），塔內(nèi)氣體的空塔流速為0.5m/s，試求：

(1)水的用量；(2)塔徑；(3)填料層的高度。12/28/202218③求填料層高度Z

因?yàn)?/p>

所以用脫吸因素法算所得結(jié)果一致。12/28/202220【例2】將含苯5％（體積分率）的混合氣體（其余為空氣），用純煤油作吸收劑，經(jīng)一逆流吸收塔吸收。要求苯的回收率為90％（體積分率），入塔混合氣體流量為513m3/h。煤油的用量。已知該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為Y*=0.14X，氣相體積吸收總系數(shù)=0.014kmol/(m3·s·atm)，純煤油的平均分子量為170，塔徑D＝0.8m。操作溫度25℃,壓強(qiáng)2atm。試求：（1）煤油的實(shí)際用量(kg/h)；（2）出塔吸收液的飽和度；（3）填料層高度Z。(4)若混合氣體的處理量增加25%，則煤油用量如何變化才能保持相同吸收率？（假設(shè)）12/28/202221（2）出塔吸收液的飽和度由物料衡算得：（3）塔高Z

12/28/202223又

則

12/28/202224【例3】用一精餾塔分離某二元理想混合物，進(jìn)料量為200kmol/h，其中易揮發(fā)組分的摩爾分率為0.5，進(jìn)料為飽和液體，塔頂采用全凝器且為泡點(diǎn)回流，塔釜用間接蒸汽加熱。已知兩組分間的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.0，精餾段操作線方程為塔底產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率為0.05，試求：（1）操作回流比、塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率；（2）塔頂產(chǎn)品的流量和塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的回收率；（3）精餾段的氣相負(fù)荷、提餾段的液相負(fù)荷（kmol/h）；（4）實(shí)際回流比是最小回流比的多少倍；（5）提餾段操作線方程和q線方程；（6）塔頂?shù)?塊理論板上升蒸汽的組成；（7）若塔頂?shù)?塊實(shí)際板的液相默弗里板效率為0.6，求塔頂?shù)?塊實(shí)際板上升蒸汽的組成。12/28/2022261、

①②③④12/28/202227⑤⑦⑥

12/28/202228解：（1）求當(dāng)D＝1kmol/h時(shí)F為多少？已知xF=0.5，xD＝0.9，xW＝0.02，D＝1kmol/h，由全塔物料衡算可得：

代入已知量可得：可求出解出W＝0.83kmol/h，F(xiàn)＝1.83kmol/h。（2）求R/Rmin，已知①露點(diǎn)進(jìn)料q＝0，則yq＝xF＝0.5②由氣液平衡方程：12/28/202230③求Rmin，

④求R/Rmin，（倍）

（3）求上升到加料板上的氣相組成。因加料板是提餾段第一層板，故所求量為y2①露點(diǎn)進(jìn)料q＝0，已知F＝1.83kmol/h，W＝0.83kmol/h，xW＝0.02，x1＝0.5

kmol/h②提餾段操作線方程為：12/28/202231代入已知量：

即

③所求

（4）再沸器內(nèi)結(jié)垢，導(dǎo)致傳熱不良，↓，而F、D又不變。由

精餾段操作線斜率=R/（R+1）↓，

靠近平衡線，不利于分離，故

得R↓，12/28/202232【例5】常壓連續(xù)干燥器干燥處理量為1800kg/h的濕物料，要求濕物料含水量由8%降至1%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為溫度t0=25℃，濕度H0=0.011kg/(kg干空氣)的新鮮空氣?？諝饨?jīng)預(yù)熱器加熱至t1=110℃后進(jìn)入干燥器，經(jīng)過理想干燥過程后，在干燥器出口處空氣的濕度為0.023kg/(kg干空氣)。試求：（1）水分蒸發(fā)量及干燥產(chǎn)品量；（2）干燥器出口處空氣的溫度以及新鮮空氣的用量（m3/h）；解：

（1）蒸發(fā)水分量:干燥產(chǎn)品量:12/28/202233（2）由I1=I2,H1－H0=0.011kg/(kg干空氣)所以,出口空氣溫度t2=80℃干空氣用量:又因?yàn)闈癖热菟?新鮮空氣用量為12/28/202234【例6】某種濕物料在常壓氣流干燥器中進(jìn)行干燥，濕物料的流量為1kg/s，初始濕基含水量為3.5%，干燥產(chǎn)品的濕基含水量為0.5%?？諝鉅顩r為：初始溫度為25℃，濕度為0.005kg/kg干空氣，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)干燥器的溫度為140℃，若離開干燥器的溫度選定為60℃和40℃，(1)試分別計(jì)算需要的空氣消耗量及預(yù)熱器的傳熱速率。(2)又若空氣在干燥器的后續(xù)設(shè)備中溫度下降了10℃，試分析以上兩種情況下物料是否返潮？假設(shè)干燥器為理想干燥器。12/28/202235解:(1)因在干燥器內(nèi)經(jīng)歷等焓過程，℃℃

12/28/202236絕干物料量：絕干空氣量12/28/202237預(yù)熱器的傳熱速率℃

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