注化化工原理輔導02

化工原理復習

本科曳力系數(shù)ζRe<2Re=2~500Re=500~2×1052.4自由沉降1．沉降速度ut顆粒在重力、曳力、浮力達到平衡時的相對運動速度。為一般計算式第五章顆粒的沉降和流態(tài)化Re<2時,斯托克斯區(qū)得

ut是顆粒與流體的綜合特性改進判據(jù)：由和恰當組合，消去待求變量組成新判據(jù)

ζRe2可消去ut

ζ/Re2可消去dp3沉降分離設備3.1重力降塵室降塵室的處理能力

qV=A底utmin

影響因素分析①與沉降面積成正比,與高度無關加隔板qV=(n+1)A底utmin除塵效率粒級效率②若小顆粒在斯托克斯區(qū)沉降，則t↑,μ氣↑,故氣體先除塵后加熱比先加熱后除塵好③當dp<dpmin時,若在斯區(qū)沉降3.2離心沉降離心分離因素旋風分離器1.評價性能的主要指標：①分離效率總效率粒級效率分割直徑dpc—ηi=50%的顆粒直徑②壓降ΔPu↑,沉降有利,但ΔP↑4固體流態(tài)化4.1流化床的操作分析1．u≤umf，固定床2．umf<

u<ut,流化床3．u≥ut，載流床，顆粒輸送(廣義流態(tài)化)起始流化速度umf—固定床向流化床轉變點氣速帶出速度ut—床內顆粒被吹走的速度2．操作壓降ΔP與流速u無關3．實際流化床兩種流化現(xiàn)象①散式流化—常見于液固系統(tǒng)②聚式流化—常見于氣固系統(tǒng)兩者區(qū)別在于：是否會出現(xiàn)空穴(不同于氣泡)4.3流化床的主要特性1．液體樣特性會流動,會噴射出來2．固體混合均勻溫度均勻適用于強放熱催化反應3．恒定的壓降

ΔP=L(1-ε)(ρp-ρ)gL↑,ε↑,但L(1-ε)不變4．氣固接觸的不均勻性空穴(氣泡相)中氣速快,乳化相中氣速慢可導致不正?，F(xiàn)象①騰涌②溝流5氣力輸送1．優(yōu)點：①密閉②不受地形的限制③連續(xù)化④結合其它操作稀相輸送：固氣比小密相輸送：固氣比大第六章傳熱1.2傳熱機理①傳導—分子熱運動(自由電子遷移)接觸②對流—流體宏觀遷移引起載熱接觸③輻射—電磁波不接觸1.3冷熱流體接觸方式①蓄熱式②直接接觸式③間壁式2一維平壁熱傳導多層平壁導熱條件：定態(tài)一維串聯(lián)過程，速率一致結果：溫差按熱阻大小分配2.3圓筒壁導熱在蒸汽管道外包兩層同樣厚度的保溫材料λ1<λ2,應將哪層包在里面？3對流給熱研究范圍：1.自然對流:u∝自然對流的冷源、熱源應放在恰當?shù)奈恢?．牛頓冷卻定律3.4無相變對流α經驗關聯(lián)式1.圓形直管內強制湍流αb=0.4流體被加熱,b=0.3流體被冷卻通常α的大小順序：W/m2℃α氣,自然對流5~10α氣,強制對流10~100α液,自然對流50~1000α液,強制對流500~104

α蒸汽冷凝103~3×104

α液體沸騰103~6×1044.1沸騰給熱1.大容積飽和沸騰沸騰條件①過熱度(t-tS)②汽化核心2．沸騰曲線安全問題:恒q設備，qcr特別重要4.2冷凝給熱1.膜狀冷凝與滴狀冷凝α滴狀約為α膜狀的10倍工業(yè)上滴狀不能持久，安全起見，按α膜狀計2.水平圓管外液膜層流的α冷凝：不凝性氣體要排除過熱蒸汽怎么計算如pV=101.3kPa,TV=120℃(TS=100℃)當TW<TS冷凝,如TW=90℃,膜溫差仍為Δt=TS-TWr用r+Cp汽(TV-TS)代管外冷凝,管子水平放還是垂直放好：當L/d>5.9時,α水平>α垂直5熱輻射黑體—吸收率a=1的物體,是一種理想化物體1.黑體的輻射能力斯蒂芬-波爾茲曼定律C0=5.67W/m2K42.實際物體輻射能力黑度3.灰體灰體—對各波長具有相同吸收率的理想物體克希荷夫定律a=ε6傳熱過程計算以內壁面為基準以外壁面為基準(較常用)注意：實際考慮污垢6.2傳熱阻力控制問題①K比α1、α2中較小的一個α還?、诋敠?>>α2，則K≈α2強化傳熱須從α小的一側入手③壁溫計算：∵δ/λ≈0，∴TW=tW結論：壁溫總是接近α值大的一邊流體溫度6.3傳熱過程基本方程式思考：①Δt1=Δt2時,Δtm=？②當Δt1為有限值，Δt2→0時，Δtm→？③T1,T2,t1,t2一定時,是按并流方式操作的Δtm大還是逆流的Δtm大？④Δtm受小的一端溫差影響大些設計計算中的選擇1.評價換熱器好壞的主要指標：Δp,K2.冷卻水出口溫度選擇：t2選大了,易結垢,Δtm小,A↑,設備費用大；t2選小了,qm2用量大,操作費用大。經濟上權衡定t2。一般Δtm≮10℃。3.t1的確定,如用河水,冬天t1低,夏天t1高,取哪個？4.選流向：逆流：Δtm大,qm2用量小,溫度范圍寬；并流：壁溫較均勻,出口溫度t2不會過高,適合于熱敏性物料、高粘性液體5.選流速：K和Δp的權衡.例：單管程改雙管程,管程、殼程都盡量達到湍流6.選結構：固定管板式—溫差較小時用;溫差<50℃溫差大時考慮熱脹冷縮:膨脹節(jié),浮頭式,U形管式7.選通道：易結垢的、腐蝕性的、高壓的流體走管程；蒸汽冷凝走殼程，流量小粘度大的走殼程6.7換熱器操作型問題設計時，主要變動A操作時，主要變動K,Δtm1.操作調節(jié)可調節(jié)t1,qm2Cp2①qm2↑,t2

,T2

,K

,Q

。②t1↓,t2

,T2

,Q

。

1.1吸收的目的分離氣體混合物1.2吸收過程的依據(jù)(原理)氣體中各組分在溶劑中的溶解度的不同1.3解吸方法：升溫、吹氣、減壓1.4溶劑選擇：1．對溶質的溶解度要大；2．選擇性要高；3．再生方便；1.5物理吸收與化學吸收第八章氣體吸收2氣液相平衡2.1溶解度曲線物化中所學相平衡fV=fl,分壓與溫度、濃度有關低濃度時，近似為直線，服從亨利定律：

pe=Ex

x為摩爾分率

pe=HC

C為摩爾濃度ye=mx

y為氣相摩爾分率溫度上升，E,H,m如何？總壓上升，E,H,m如何？3擴散和單相傳質對于A組分，擴散速率方程3.2擴散速率方程應用①等分子反向擴散NA=-NB濃度線性分布②單向擴散NB=0濃度非線性分布漂流因子≥1,

低濃度吸收3.3對流傳質NA=ky(y-yi)=kx(xi-x)3.5傳質理論①有效膜理論k∝D定態(tài)②溶質滲透理論、表面更新理論k∝D0.5非定態(tài)4相際傳質步驟：①氣相→界面②界面溶解③界面→液相4.1相際傳質速率方程4.2阻力控制當1/ky>>m/kx，氣相阻力控制Ky≈ky，如水吸收NH3,HCl當1/ky<<m/kx，液相阻力控制Ky≈kx/m如水吸收H2,CO2,O25低濃度氣體吸收當氣體濃度<5~10%時,有三個基本特點:①流率G,L沿塔為常量.G,L單位kmol/m2s②吸收過程是等溫的③傳質系數(shù)為常量，

kx,ky沿塔不變HOG的物理意義5.4傳質單元數(shù)的計算方法①對數(shù)平均推動力法②吸收因數(shù)法5.6吸收塔的設計型計算物料衡算G(y1-y2)=L(x1-x2)相平衡y=mx過程基本方程技術限制L>Lmin最小液氣比通常，取為設計型計算專有，實際操作時，若，則y2達不到要求5.8吸收塔的操作和調節(jié)②吸收劑進塔條件對吸收操作結果的影響A.L↑,y2

,x1

.B.t↑,m

,y2

,x1

.C.y1↑,m

,y2

,x1

.P↑,結果如何?G↑,結果如何7.1化學吸收特點(與物理吸收相比)：①提高了選擇性;②提高了吸收速率(ky不變,Ky增加,溶解度增大);③減少了吸收劑用量;④可較徹底除去微量物質.7.2反應對相平衡的影響不可逆反應：A(氣)→A(液)→AB(液)，溶解度=∞;m=0可逆反應：A(氣)A(液)游離態(tài)AB(液)相平衡化學平衡A的溶解度=[A]+[AB]第九章液體精餾1概述1.1蒸餾的目的分離液體混合物1.2基本依據(jù)(原理)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2.1理想物系汽液相平衡雙組份汽液平衡的自由度F=N–Φ+2組分數(shù)相數(shù)F=2,P,t一定,組成就定了

P,x一定,t就定了①泡點線(液相線)②露點線(汽相線)③y~x的近似表達式相平衡方程3平衡蒸餾與簡單蒸餾3.1平衡蒸餾(閃蒸)①物料衡算F=D+WFxf=Dy+Wx定義同時，y與x滿足相平衡3.2簡單蒸餾非定態(tài)y(t),x(t)當時，當簡單蒸餾中與平衡蒸餾中q相等時，分離程度哪個大？4精餾4.1精餾原理4.2全塔物料衡算F=D+WFxf=DxD+WxW①已知，求以xW為支點，②已知(塔頂采出率),求：③已知，輕組分回收率ηA()，求：，∵∴4.3回流比和能耗定義：回流比，R↑,L↑,xD↑,分離能力提高,但塔釜蒸汽量↑4.5過程的數(shù)學描述恒摩爾流假定成立的條件：⑴兩組分摩爾汽化潛熱相近rn+1=rn⑵沸點差別不太大，忽略顯熱差別in+1=in=in-1=i代回后(Vn+1-Vn)r=(Vn+Ln-Vn+1-Ln-1