化工原理下冊概念復(fù)習(xí)

PAGEPAGE4第五章

氣體吸收氣體吸收操作的主要目的是分離氣體混合物的組分。氣體吸收是氣體溶解于液體的過程。解吸操作中溶質(zhì)氣體的轉(zhuǎn)移方向是自液相至氣相。吸收?解吸對一定的氣、液體系，溫度升高，氣體溶解度減小。有利于吸收有利于解吸五、溶劑的選擇p229吸收操作對吸收劑的要求是對欲吸收的溶質(zhì)氣體的溶解度大，選擇性好，溶解度隨溫度改變的變化大，揮發(fā)度小，無毒，價(jià)廉易得。5.2氣液相平衡亨利定律稀溶液p*=Exp*=c/Hy*=mxm=E/P如總壓1atm（絕壓），20℃的空氣與水長期接觸，則水中O2的摩爾分?jǐn)?shù)x=5.24×10-6，E=4.01×104atm，空氣中O2的摩爾分?jǐn)?shù)y=如含有79％（體積）N2的空氣與水接觸，溫度為25℃，總壓為100kPa，查得亨利系數(shù)E＝8.76×105kPa,則液相中N2的平衡濃度C*＝5.01×10-4kmol/m3。5.2.2

相平衡與吸收過程的關(guān)系（y－y*）以氣相濃度差表示的吸收推動力；若相平衡常數(shù)為m，塔內(nèi)某截面的氣液相含易溶組分的摩爾分?jǐn)?shù)為y及x，當(dāng)以y-y*表示總推動力，y*=mx。（x*-x）以液相濃度差表示的吸收推動力。對塔內(nèi)任一氣液濃度分別為y,x的截面，相際傳質(zhì)推動力為(x*-x)，x*＝y(tǒng)/m5.3分子擴(kuò)散費(fèi)克定律T、P一定的一維定態(tài):對于二元物系，設(shè)A為溶質(zhì)氣體，B為惰氣，二者摩爾濃度之和為常量，CA＋CB＝恒值，則分子擴(kuò)散系數(shù)DAB與DBA的關(guān)系是DAB=DBA，由費(fèi)克定律算出A與B的分子擴(kuò)散速率JA與JB。二者關(guān)系是=。非電解質(zhì)稀溶液，液相分子擴(kuò)散系數(shù)DAB與絕對溫度的1次方成正比對非電解質(zhì)稀溶液，液相分子擴(kuò)散系數(shù)D與黏度的1次方成反比。氣體分子擴(kuò)散系數(shù)5.3.2分子擴(kuò)散傳質(zhì)速率等分子反向擴(kuò)散等摩爾相向擴(kuò)散體現(xiàn)在氣體解吸操作中分子擴(kuò)散單向傳質(zhì)1主體流動吸收中分子擴(kuò)散單向傳質(zhì)的物質(zhì)擴(kuò)散過程須考慮“主體流動”。在分子擴(kuò)散的氣體吸收過程中，除了有溶質(zhì)氣體A分子與惰氣B分子的等摩爾相向擴(kuò)散外，尚存在著氣相的主體流動。漂流因子:氣體吸收過程中，由于有主體流動，溶質(zhì)氣體的傳質(zhì)速率須考慮“漂流因子”。“漂流因子”值恒大于1。當(dāng)氣相中溶質(zhì)氣體的濃度愈高則“漂流因子”的值愈大。在分子擴(kuò)散的氣體吸收過程中，按費(fèi)克定律算得的A的分子擴(kuò)散速率為JA，實(shí)際A的傳質(zhì)速率為NA,二者關(guān)系是NA>JA5.4.2對流傳質(zhì)理論一、雙膜理論雙膜論的要點(diǎn)是①在緊鄰氣液界面的兩側(cè)，流體均為層流②可把層流層適當(dāng)延伸，使湍流、過渡流的傳質(zhì)阻力折合為當(dāng)量的層流傳質(zhì)阻力，倂入原層流層，形成“有效層流膜”③過程定態(tài)雙膜論假設(shè)氣液兩相接觸且流動時(shí)，在界面兩側(cè)均存在著層流，這一論點(diǎn)已被實(shí)驗(yàn)否定5.4.4總傳質(zhì)系數(shù)NA=Ky(y-y*)1/Ky=1/ky+m/kx1/Ky:兩膜總阻力1/ky：氣膜阻力m/kx：液膜阻力易溶氣體氣膜控制：Ky≈kyNA=Kx(x*-x)1/Kx=1/mky+1/kx1/Kx:兩膜總阻力1/mky：氣膜阻力1/kx：液膜阻力難溶氣體液膜控制：Kx≈kx必須知道ky、kx及m，才能判斷某吸收過程屬氣相或液相控制。如ky＝0.013kmol/(s.m2)，kx=0.026kmol/(s.m2),相平衡常數(shù)m=100,則氣相阻力占總阻力的多少?（1/ky）/（1/Ky）=1.96％5.5低濃度氣體吸收低濃度氣體吸收的特點(diǎn)是全塔L、V不變，等溫，、不變。5.5.3物料衡算全塔物料衡算G(y1-y2)=L(x1-x2)溶質(zhì)吸收率：η=(y1-y2)/y1操作線方程逆流：G(y-y2)=L(x-x2)y=L/G(x1-x2)+y2直線吸收劑用量的確定(L/G)min＝(y1-y2)/(x1*-x2)5.5.4填料層高度計(jì)算氣膜控制體系HOG=G/Kya氣相總傳質(zhì)單元高度，單位mkya的單位是kmol/(s.m3)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因此H=HOG*NOG液膜控制體系HOL=L/Kxa液相總傳質(zhì)單元高度，單位m液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次H=HOL*NOL5.5.6傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算∴R=L/D=∞R/(R+1)=1精餾段操作線、提餾段成直線、對角線三線重合操作線為：yn+1=xnyn=αxn/[1+(α-1)xn]全回流操作α＝3.0，yn=0.40,則yn-1=0.667若已知xn＝0.30，則yn-1=0.7232)最小回流比Rmin定義：p286NT＝∞y=αx/[1+(α-1)x]y=qx/(q-1)-zf/(q-1)→（xe,ye）6.4.3基本型精餾塔的操作型計(jì)算精餾塔加料板位置從最佳加料板位置上移上一塊，維持D/W不變，XD會減少若降低操作壓強(qiáng)，其它操作條件不變，xD會增大若飽和液體加料改為過冷液體加料，則XD增大若回流比R加大，則xD增大6.4.4雙組分精餾的其它類型塔頂部分冷凝精餾操作中，塔頂全凝器與分凝器二者中，分凝器起一塊理論板的作用。因?yàn)榉帜鳎浩浩胶猓喈?dāng)于一塊理論板。帶分凝器的精餾塔，其精餾段操作線方程是由物料衡算導(dǎo)出的，其控制體包括精餾段上部，分凝器及全凝器冷液回流R/R’=L/L0=qR精餾操作中，若塔頂采用全凝器且過冷液回流，回流液qR>1,則精餾段液相流量L為回流的液相流量LR的qR倍，L與LR的單位都是kmol/s間歇精餾有哪兩種典型的操作類型有恒XD與恒R兩種。第七章塔設(shè)備一、填料塔結(jié)構(gòu)及作用常用填料環(huán)形（拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)）二、板式塔常見的作為氣液傳質(zhì)設(shè)備的板式塔類型有篩板塔，浮閥塔。篩板塔篩板塔的液流形式有三種，即單流型，雙流型，與U形流型。在篩板塔操作中，液相是靠重力由塔頂流至塔底，氣相則是靠壓差由塔底流至塔頂。篩板塔的主要結(jié)構(gòu)：P332篩孔：提供氣體上升的通道；篩板塔的篩孔直徑d0＝3～8mm。篩板塔上孔心距t與孔徑d0之比一般為3~4。篩板塔的篩板上通常按正三角形規(guī)則鉆孔。入口安定區(qū)：傾向性漏夜（液層厚）。篩板塔在液相離開降液管剛?cè)牒Y板時(shí)，設(shè)置有一狹長的不開孔的安全區(qū)，目的是防止傾向性漏液。出口安定區(qū)：排氣。篩板塔在靠近溢流堰處設(shè)置狹長的不開孔的安全區(qū)，其目的是防止進(jìn)降液管的液相中含氣泡過多固定區(qū)：不開孔2.溢流堰：維持塔板上一定高度的液層，以保證在塔板上氣液兩相有足夠的接觸面積；為了使篩板塔的塔板上液流均勻，要求溢流堰頂?shù)囊毫骱穸萮ow6mm。篩板塔的溢流堰長與塔徑之比lw/D＝0.6~0.8。3.降液管：作為液體從上層塔板流至下層塔板的通道。當(dāng)篩板塔操作時(shí)液流量超過液流量上限時(shí)，會產(chǎn)生如下后果液體在降液管中停留時(shí)間不足，氣泡分離差。篩板塔正常操作的液流量上限是根據(jù)液相在降液管內(nèi)停留時(shí)間不足，不足以分離氣體，造成軸向混合，降低塔板效率的考慮而確定的。液泛定義：液體進(jìn)塔量大于出塔量，結(jié)果使塔內(nèi)不斷積液，直至塔內(nèi)充滿液體，破壞塔內(nèi)正常操作，稱為液泛。篩板塔操作，若液流量小于液流量下限，會發(fā)生液泛。篩板塔操作，若液流量在正常操作區(qū)而氣流量高出正常操作的上限，會發(fā)生過量液沫夾帶或溢流液泛溢流液泛即降液管內(nèi)液位升至上層塔板的溢流堰頂，其后果是淹塔。造成溢流液泛的原因，從結(jié)構(gòu)上看降液管截面積太小，其下端堵塞，篩孔孔徑小，孔數(shù)少，板間距小都是易發(fā)生溢流液泛的因素，操作上氣、液負(fù)荷太大亦是主要的因素。漏液篩板塔操作，對一定的液流量L，若氣流量V過小，會發(fā)生漏液現(xiàn)象。當(dāng)氣體孔速過小或氣體分布不均勻時(shí)，使有的篩孔無氣體通過，從而造成液體短路，大量液體由篩孔漏下。篩板塔的液沫夾帶現(xiàn)象是用每kg干氣所夾帶的由下一塔板升至上一塔板的液體kg數(shù)值定量描述的。過量液沫夾帶的下限是=0.1篩板塔的負(fù)荷性能圖有①液流量下限線②液流量上限線③漏液線④過量液沫夾帶線⑤溢流液泛線5條線。在吸收或精餾操作中，塔器中發(fā)生的軸向混合對傳質(zhì)分離是不利因數(shù)。第八章

固體干燥8.1概述對流干燥過程的特點(diǎn)：熱質(zhì)同時(shí)傳遞熱氣對流給熱給濕物料，濕物料對流傳質(zhì)給氣流。氣流干燥器僅適用于對顆粒狀濕物料的干燥。8.2濕空氣的性質(zhì)和濕度圖8.2.1、濕空氣的性質(zhì)一、濕空氣的性質(zhì)基準(zhǔn)：1㎏絕干空氣。1．濕度（濕含量、絕對濕度）HH=0.622

pw/(P-pw)㎏水/㎏絕干氣濕空氣呈飽和狀態(tài)：HS=0.622ps/(p-ps)已知總壓p=101.3kPa，濕空氣的露點(diǎn)td=40℃，40℃水的飽和蒸汽壓ps=7.377kPa，該濕空氣的濕度已知總壓p=1atm，濕空氣的露點(diǎn)td=40℃，濕空氣的濕度H=0.0489kg/kg干氣,40℃2．相對濕度φ定義φ=pW/ps

(p=1atm,t<100℃)

衡量濕空氣的不飽和程度t↑→ps↑→φ↓若濕度H不變，溫度升高，則相對濕度減小。5．焓IHkJ/㎏絕干空氣定義：IH=Ia+HIV0℃干空氣的焓為0℃液態(tài)水的焓為IH=(1.01+1.88H)t+2500H6．干球濕度t7．濕球溫度tw采用測濕空氣的干球與濕球溫度來確定濕空氣的狀態(tài)。8．絕熱飽和溫度tasp383絕熱增濕過程(或等焓過程)。若濕空氣中濕分是水蒸汽，則該濕空氣的濕球溫度與絕熱飽和溫度溫度在數(shù)值上可近似看成相等。tas=tw9．露點(diǎn)td在總壓為1atm時(shí)，某濕空氣狀態(tài)變化過程中露點(diǎn)不變，則其濕度不變。不飽和空氣t>tw(tas)>td

飽和空氣t=tw(tas)=td

二．濕度圖1．冷卻與加熱：等H2.

絕熱增濕過程：等I濕空氣經(jīng)歷過恒溫、增濕過程，其相對濕度值必增大。8.3干燥過程的物料衡算和熱量衡算8.3.1濕物料中含水量的表示方法濕基含水量，干基含水量XX=w/(1-w),w=X/(1+X)濕物料處理量G1kg/h蒸發(fā)水量Wkg/h干燥產(chǎn)品量G2=G1-Wkg/h絕干物料量GC=G1(1-w1)=G2(1-w2)kg絕干料/h絕干空氣流量Lkg絕干氣/h8.3.2物料衡算蒸發(fā)水量：W=GC(X1-X2)=L(H2-H1)kg/s絕干空氣流量:L=W/(H2-H1)kg絕干氣/s干燥產(chǎn)品量：G2=G1-W=G1(1-w1)/(1-w2)8.3.3熱量衡算預(yù)熱器的傳熱速率：QP=L(I1-I0)

（忽略預(yù)熱器熱損失）I1=(1.01+1.88H0)t1+2500H0I0=(1.01+1.88H0)t0+2500H08.3.4空氣通過干燥器時(shí)的狀態(tài)變化一．等焓干燥過程（絕熱干燥過程）理想干燥過程。（理想干燥器）理想干燥過程氣體經(jīng)歷了等焓的過程8.4.1物料的平衡濕含量p394平衡水份指在一定熱氣體狀態(tài)下，濕物料與之接觸所達(dá)到的最低含水量。濕物料的平衡水份一定是結(jié)合水份。8.4.2物料的干燥速率恒定干燥條件：干燥介質(zhì)(熱風(fēng))的溫度、濕度、流速、物料的接觸方式不變2）干燥曲線2、干燥速率曲線（1）AB段:物料預(yù)熱段（2）BC段：恒速干燥階段恒速干燥階段的濕物料表面的特點(diǎn)是潤濕，溫度為濕空氣的tw。（3）CDE段：降速干燥階段濕物料進(jìn)入降速干燥階段時(shí)，濕物料的特點(diǎn)是表面局部或全部的水分已消失，表面溫度高于熱風(fēng)的tw,過程為內(nèi)部水份擴(kuò)散控制。在恒定干燥條件下，若濕物料經(jīng)歷了恒速干燥與降速干燥兩階段，恒速干燥階段，濕物料表面潤濕，其表面溫度為空氣的