化工原理期末總復(fù)習(xí) 濃縮的精華.ppt

1、1,第四章 傳熱 第五章 蒸發(fā) 第六章 蒸餾 第七章 干燥 第八章 液液萃取 第九章 結(jié)晶和膜分離,期末總復(fù)習(xí),2,第四章 傳熱,4.1 概述 4.2 熱傳導(dǎo) 4.3 對流傳熱 4.4 傳熱計算 4.5 輻射傳熱 4.6 換熱器,3,4.1.1 傳熱的三種基本方式 P205,一、熱傳導(dǎo) 物體中由于分子的振動，與相鄰分子發(fā)生碰撞而將熱量從高溫傳向低溫的傳遞方式。 特點：分子不發(fā)生宏觀運動，只發(fā)生在固體或靜止的流體中。在金屬中，則是由自由電子的運動。,4,三、熱輻射 有電磁波傳遞能量的形式,特點：中間不需介質(zhì)，真空中可傳遞,二、對流 由于流體質(zhì)點發(fā)生運動而傳遞熱量的形式。,自然對流：由于溫差而引起

2、密度差產(chǎn)生的對流。 強(qiáng)制對流：依靠機(jī)械施加外力使流體運動。,5,4.1.2 冷熱流體的接觸方式 P206,一、直接接觸式,傳熱效率高， 時間短， 但冷、熱介質(zhì)必須直接混合。,6,二、蓄熱式,優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)較簡單 耐高溫 缺點： 設(shè)備體積大 有一定程度的混合,低溫流體,高溫流體,7,三、間壁式,8,熱通量q：又稱傳熱速度，是指單位時間內(nèi)通過單位傳熱面積的熱量，單位 J/(s. m2)或W/m2。,4.1.4 傳熱速率和熱通量 P209,傳熱速率Q：又稱熱流量，是指單位時間內(nèi)通過傳熱面的熱量，單位 J/s或W。,9,1. 對流傳熱速率方程 P220,4.3.1 對流傳熱速率方程和對流傳熱系數(shù),Q 對

3、流傳熱速率，W； 平均對流傳熱系數(shù)，W/(m2)； S 總傳熱面積，m2。 t 流體與壁面間溫度差的平均值 R 對流傳熱熱阻/W,10,層流內(nèi)層 溫度梯度大， 熱傳導(dǎo)方式 湍流核心 溫度梯度極小， 對流方式 過渡區(qū)域 熱傳導(dǎo)和對流方式,4.3.2 對流傳熱機(jī)理簡介,1. 對流傳熱分析,11,化工中換熱器內(nèi)的冷熱流體都為湍流流動。,所以 u層流內(nèi)層厚度對流傳熱速率,由上分析可知： 對流傳熱是集熱對流和熱傳導(dǎo)于一體的綜合現(xiàn)象。對流傳熱的熱阻主要在層流內(nèi)層，因此，減薄層流內(nèi)層的厚度是強(qiáng)化對流傳熱的主要途徑。,12,無熱損失：,熱流體 W1, T1,cp1,H1,T2 H2,冷流體 W2, t1,cp

4、2,h1,t2 h2,4.4.1 熱量衡算,13,無相變時,熱量衡算：,Q 熱、冷流體放出或吸收的熱量，J/s； W1, W2 熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s； cp1, cp2 熱、冷流體的比熱容， J/(kg. ) ；,有相變時,冷凝液在飽和溫度下離開換熱器,r 熱流體的汽化潛熱，kJ/kg；,14,4.4.2 總傳熱速率微分方程和總傳熱系數(shù),一.總傳熱速率微分方程 P225,K 局部總傳熱系數(shù)，W/(m2. ） T 換熱器任一截面上熱流體的平均溫度， t 換熱器任一截面上冷流體的平均溫度，,15,Si、So、Sm- 分別為內(nèi)表面面積、外表面面積 和平均面積； Ki、Ko、Km- 分別為基

5、于內(nèi)表面積、外表面積 和平均面積的總傳熱系數(shù)；,K 和所選的傳熱面積相對應(yīng),16,2以管內(nèi)表面為基準(zhǔn),3以管內(nèi)外表面平均面積為基準(zhǔn),1以管外表面為基準(zhǔn),二.總傳熱系數(shù),17,5. 提高總傳熱系數(shù)的途徑,總熱阻總是由熱阻大的那一側(cè)的對流傳熱所控制。 當(dāng)兩個對流傳熱系數(shù)相差較大時，要提高K值，關(guān)鍵在于提高對流傳熱系數(shù)小的一側(cè)的對流傳熱系數(shù)。 當(dāng)兩個對流傳熱系數(shù)相差不大時，則必須同時提高兩側(cè)的對流傳熱系數(shù)。,18,K 平均總傳熱系數(shù)tm 平均溫度差,4.4.3 總傳熱速率方程和平均溫度差法,一.總傳熱速率方程,傳熱計算的出發(fā)點和核心：,19,1、恒溫傳熱 換熱器的間壁兩側(cè)流體均有相變化時，如一側(cè)是飽

6、和蒸汽冷凝，一側(cè)是液體沸騰，則兩者間溫度差處處相等。,2、變溫傳熱,二. 傳熱平均溫度差,逆流或并流,20,逆流,對數(shù)平均值,21,并流,22,傳熱涉及的計算：,熱流體消耗量 冷流體的消耗量 總傳熱系數(shù) 傳熱面積,求,23,求：管束的根數(shù),求：單根管束的長度,S管束外側(cè)的表面積 A單根管束的截面積 Vs管內(nèi)流體的體積流量,24,若傳熱面積S為58.38m2,選用38mm*3mm,長為3m 的無縫管為加熱管,熱流體走管內(nèi)，體積流量為100m3/h，流速為0.5m/s，選用26mm*3mm的無縫管為加熱管，求管子的根數(shù)。,25,【例】 有一碳鋼制造的套管換熱器，內(nèi)管為89mm3.5mm，流量為20

7、00kg/h的苯在內(nèi)管中從80冷卻到50。冷卻水在環(huán)隙從15升到35。苯的對流傳熱系數(shù)h=230W/（m2K），水的對流傳熱系數(shù)c=290W/（m2K）。忽略污垢熱阻。 試求：冷卻水消耗量； 并流和逆流操作時所需傳熱面積；,26,解： 冷卻水消耗量,水的平均溫度,苯的平均溫度,苯比熱容cph= 1.86103J/（kgK） 苯的流量Wh=2000kg/h，,水比熱容cpc= 4.178103J/（kgK）。 熱量衡算式為,（忽略熱損失）,27,熱負(fù)荷,冷卻水消耗量,28,以內(nèi)表面積Si為基準(zhǔn)的總傳熱系數(shù)為Ki，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)=45W/（mK）,本題管壁熱阻與其它傳熱阻力相比很小，可忽略不計。,

8、并流和逆流操作時所需傳熱面積,29,并流操作,8050 1535 65 15,傳熱面積,逆流操作,8050 3515 45 35,傳熱面積,因,30,三、流向的選擇,1當(dāng)兩側(cè)冷熱流體進(jìn)、出口溫度一定時,tm逆 tm并,由Q=KS tm,當(dāng)Q、K相同時，S m逆 S m并，采用逆流可節(jié)省設(shè)備費,當(dāng)K、S相同時，Q 逆 Q 并，采用逆流生產(chǎn)能力大,31,2由圖可看出：逆流，可t2 T2；并流 t2 T2,當(dāng)目的是為了加熱，Q=Wccpc(t2-t1)固定 由Q=Whcph(T1-T2) 如T1固定，采用逆流T2可更低，可節(jié)約熱流體Wh,32,當(dāng)目的是為了冷卻，Q=Whcph(T1-T2)固定 由Q

9、=Wccpc(t2-t1) 如t1固定，采用逆流t2可更高，可節(jié)約冷流體Wc,所以，換熱器盡可能采用逆流操作。,33,3對并流，冷、熱流體的出口溫度都受到對應(yīng)流體出口溫度的限制，因此，并流適合于熱敏物料的加熱或冷卻。,34,4. 當(dāng)換熱器一側(cè)流體發(fā)生相變，可能其溫度保持不變，此時就無所謂逆并流，不論何種流動形式，只要進(jìn)出口溫度相同，則tm均相等。,并流,TT t1t2,逆流,TT t2t1,35,總傳熱速率方程,總傳熱系數(shù), 傳熱平均溫度差,本章重要公式,36,選用換熱器中的有關(guān)問題：,(1) 流體流經(jīng)管程或殼程的選擇 P279,原則：傳熱效果好，結(jié)構(gòu)簡單，清洗方便,不潔凈和易結(jié)垢的流體走管內(nèi)

10、（管程） 腐蝕性或有毒的流體走管內(nèi) 壓強(qiáng)高的流體走管內(nèi) 飽和蒸汽走管間（殼程） 被冷卻的液體走管間 黏度大或流量小的流體宜走管間,37,蒸發(fā)概述 5.1 蒸發(fā)設(shè)備 5.2 單效蒸發(fā) 5.3 多效蒸發(fā),第五章 蒸發(fā),38,蒸發(fā)操作的特點,由于溶液含有不揮發(fā)性溶質(zhì)，因此，在相同溫度下，溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑男。簿褪钦f，在相同壓力下，溶液的沸點比純?nèi)軇┑母撸芤簼舛仍礁?，這種影響越顯著。,2、溶液沸點升高,一側(cè)蒸汽冷卻 一側(cè)液體沸騰,1、為兩側(cè)恒溫的傳熱過程,39,1. 中央循環(huán)管式（或標(biāo)準(zhǔn)式）蒸發(fā)器 P298,一. 循環(huán)型蒸發(fā)器,5.1 蒸發(fā)設(shè)備,自然循環(huán),2. 懸筐式蒸發(fā)器,3.外加熱式蒸發(fā)器

11、,二. 膜式蒸發(fā)器 P298,1. 升膜蒸發(fā)器,2. 降膜蒸發(fā)器,適于處理熱敏性物料,40,1. 溶液的沸點,溶液中由于有溶質(zhì)存在，因此其蒸氣壓比純水的低，所以一定壓強(qiáng)下水溶液的沸點比純水高。,例如：20的NaOH溶液常壓下其沸點為108.5,各種溶液的沸點由實驗確定，也可由手冊或本書附錄查取。,5.2.1 溶液的沸點和溫度差損失,41,2. 溫度差損失 P303,沸點升高又稱為溫度差損失,42,5.2.2 單效蒸發(fā)的計算,確定水的蒸發(fā)量W； 加熱蒸汽消耗量D； 蒸發(fā)器所需傳熱面積S。,43,1. 蒸發(fā)水量W的計算,水分蒸發(fā)量,完成液的濃度,物料衡算 溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個定態(tài)

12、過程，單位時間進(jìn)入和離開蒸發(fā)器的量相等，即,44,2. 加熱蒸汽消耗量D的計算,熱量衡算,原料升溫,蒸發(fā)水熱,熱損失,若溶液為沸點進(jìn)料 (tl=t0 ) ，忽略蒸發(fā)器熱損失,45,3. 傳熱面積的計算,46,例: 有一傳熱面積為30m2的單效蒸發(fā)器，將35，濃度為20%（質(zhì)量）的NaOH溶液濃縮至50%（質(zhì)量）。 已知：蒸發(fā)室內(nèi)壓力為19.6 kN/m2（絕壓）； 加熱飽和水蒸氣的壓力為294kN/m2（絕壓）； 加熱蒸氣的冷凝水在飽和溫度下排出； 溶液的沸點為100； 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1000W/m2k； 熱損失可取為傳熱量的3%。 試計算：加熱蒸氣消耗量D和料液處理量F。,47,(1)

13、 加熱蒸氣消耗量D,解:,294 kN/m2（絕壓）時， T=132.9 19.6 kN/m2（絕壓）時，T=59.7,48,cp0=4.187(1-0.2)+2.010.2=3.75kJ/kgk,F = 0.586kg/s,溶質(zhì)的比熱 cpB=2.01kJ/kgk,稀釋熱可忽略,49,5.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度 P313,1. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力,可用單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來表示。,Kg水/h,若為沸點進(jìn)料且忽略熱損失,50,2. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度,指單位時間單位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量。,Kg水/(m2.h),設(shè)備費用越省,若為沸點進(jìn)料且忽略熱損失,欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，必須設(shè)法

14、提高蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)和傳熱溫度差。,51,(1) 提高蒸發(fā)器的傳熱溫度差,(2) 提高總傳熱系數(shù),是提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的主要途徑。,總傳熱系數(shù)主要取決于對流傳熱系數(shù)和污垢熱阻。,52,目的: 為了減少加熱蒸汽的用量。 具體方法: 將前一效的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，以節(jié)省生蒸汽用量。,5.3 多效蒸發(fā),53,作業(yè)：P290 3、7、10 P322 1、2、3,例題：P310 例5-3,54,第六章 蒸餾 （ Distillation）,6.1 概述,6.2 兩組分理想物系的氣液平衡,6.4 兩組分連續(xù)精餾的計算,6.3 平衡蒸餾、簡單蒸餾、精餾原理與特點,55,易揮發(fā)組分A 難揮發(fā)組分B

15、 液相 x 1-x 氣相 y 1-y,56,1）溫度-組成（ t-x-y)圖,兩條線:,飽和液體線 飽和蒸氣線,三個區(qū)域:,泡點溫度 露點溫度,杠桿規(guī)則,兩組分理想溶液的氣液平衡相圖 P6,苯-甲苯混合液的t-x-y圖,t - x,t - y,y,x,57,2） 氣液平衡（ x-y）圖,對大多數(shù)溶液，兩相達(dá)平衡時，y總是大于x，故平衡線位于對角線上； 越大，平衡線偏離對角線愈遠(yuǎn)，表示溶液愈易分離。,58,精餾過程原理 P13,同時進(jìn)行 多次部分汽化 和 多次部分冷凝,氣相-多次部分冷凝-接近純的易揮發(fā)組分,液相-多次部分汽化-接近純的難揮發(fā)組分,59,x*n+1 表示與yn+1 成相平衡,溫度

16、差：tn+1tn-1 濃度差：xn-1x*n+1,n,在第n板 P14,液相組成： xn-1 氣相組成： yn+1,氣相進(jìn)行部分冷凝，使其中部分難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相；而氣相冷凝釋放出的潛熱傳給液相，使液相部分氣化，其中部分易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入氣相。,60,61,精餾連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行的條件,塔頂引入下降液流-冷凝器,塔底引入上升蒸汽流-再沸器,62,(3) 提餾段： 加料板以下的塔段（包括加料板）, 濃縮難揮發(fā)組分。,精餾塔,(1) 加料板：,(2) 精餾段：加料板以上的塔段, 濃縮易揮發(fā)組分。,63,離開該板的氣液兩相組成互相平衡。,6.4.1 理論板與恒摩爾流假定,1. 理論板,64,2.恒摩爾流假定,

17、(1) 恒摩爾氣流,(2) 恒摩爾液流,65,6.4.2 全塔的物料衡算,W, xw,總物料,易揮發(fā)組分,66,則：,1. 精餾段操作線方程,總物料,易揮發(fā)組分,回流比, 精餾段操作 線方程,n,6.4.3 操作線方程,n+1,，,67,對角線上點 a (xD，xD),y軸上點b (0，xD/(R+1),ab即為精餾段操作線,斜率 截距,68,2 .提餾段操作線方程,m,總物料,易揮發(fā)組分,提餾段操作線方程,m+1,69,70,冷液體進(jìn)料 q1 飽和液體進(jìn)料 q=1 氣液混合物進(jìn)料 0q1 飽和蒸汽進(jìn)料 q=0 過熱蒸汽進(jìn)料 q0,1. 進(jìn)料熱狀況（五種）,6.4.4 進(jìn)料熱狀況及q線方程,7

18、1,即精餾段操作線與提餾段操作線交點的軌跡方程,2. q 線方程 (進(jìn)料方程),過對角線上的點 e (xF，xF ),斜率,72,3.進(jìn)料熱狀況對q 線的影響,第一相線, q 1, 冷液體進(jìn)料； 垂直線, q = 1, 泡點進(jìn)料； 第二相線, 0 q 1, 氣液混合物進(jìn)料； 水平線, q = 0, 飽和蒸氣進(jìn)料； 第三相線, q 0, 過熱蒸汽進(jìn)料。,73,精餾段操作線方程,q 線方程(進(jìn)料方程),回流比,過對角線上的點 e (xF，xF ),對角線上點 a (xD，xD),y軸上點b (0，xD/(R+1),74,圖解法,（1） 作平衡線和對角線,對角線上點 a（xD，xD）,y軸上點b（0

19、，xD/(R+1)）;,ab即為精餾段操作線,（2） 作精餾段操作線ab,6.4.5 理論板數(shù)的求法,75,（3） 作進(jìn)料線ef,對角線上的點 e (xF，xF ),斜率,垂直線, q = 1, 泡點進(jìn)料； 水平線, q = 0, 飽和蒸氣進(jìn)料；,76,q 線與精餾段操作線相交于一點d，連接cd cd即為提餾段操作線,對角線上點 c (xW，xW),（4） 作提餾段操作線cd,77,(5) 作直角梯級,從a點開始在平衡線和操作線之間畫梯級，直至梯級跨過c,78,畫坐標(biāo)圖； 作平衡線和對角線 ； 作精餾線（ab線）； 作q線（ef線）； 作提餾線（cd線）； 作梯級 。,圖解過程,79,跨過交點

20、的階梯即代表適宜的加料板的位置。 因為如此作圖所需的理論塔板數(shù)最少（c）。,適宜的進(jìn)料板位置,加料板7 4 5,80,若塔頂上升的蒸汽冷凝后全部回流至塔內(nèi)稱為全回流 。,D=0，F(xiàn)=0，W=0，無精餾段和提餾段之分。 回流比R=L/D 。 精餾操作線為yn+1=xn 操作線在對角線上,全回流與最少理論塔板數(shù),所需理論塔板數(shù)最少，以Nmin表示。,81,第七章 干燥,7.1 濕空氣的性質(zhì)與濕焓圖,7.2 干燥過程的物料衡算與熱量衡算,7.3 干燥速率與干燥時間,7.4 干燥器,82,1. 濕度（濕含量）H,7.1.1 濕空氣的性質(zhì),2. 相對濕度, 越小，濕空氣偏離飽和程度越遠(yuǎn)， 干燥能力越大。

21、,當(dāng) =1時： pv = ps，濕空氣達(dá)飽和， 不可作為干燥介質(zhì)；,83,4. 濕空氣的比熱容（濕熱）,CH kJ/kg干氣,5.焓（熱含量）I kJ/(1kg干氣+Hkg水汽),規(guī)定：0時絕干空氣與液態(tài)水的焓值均為零。,84,A點：不飽和空氣：t tw= tas td B點：飽和空氣： t = tw =tas = td,干球溫度t 濕球溫度 tw 絕熱飽和溫度 tas 露點td,85,7.2.1 濕物料中含水量的表示方法,1. 濕基含水量 w kg水/kg濕物料,2. 干基含水量 X kg水/kg干物料,86,7.2.2 干燥過程的物料衡算,干 燥 流 程 圖,87,空氣預(yù)熱后，干燥能力提高

22、,預(yù)熱過程=等濕升溫,88,干燥過程的物料衡算,水分蒸發(fā)量W 空氣消耗量L、L 干燥產(chǎn)品的流量G2,89,例 在一連續(xù)干燥器中鹽類結(jié)晶，每小時處理濕物料為1000 kg，經(jīng)干燥后物料的含水量由40%減少至5%（均為濕基），以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度H1為0.009 kg水/kg絕干氣，離開干燥器時濕度H2為0.039 kg水/kg絕干氣，假定干燥過程中無物料損失，試求： （1）水分蒸發(fā)量W（kg水/h）； （2）空氣消耗量L（kg絕干氣/h），原濕空氣消耗量L（kg原空氣/h）; （3）干燥產(chǎn)品量。,90,解：水分蒸發(fā)量W（kg水/h）；,91,（2）空氣消耗量L（kg絕干氣/h），原濕空氣

23、消耗量L（kg原空氣/h）;,（3）干燥產(chǎn)品量,92,7.2.3 干燥系統(tǒng)的熱量衡算,外加總熱量 QQPQD,93,預(yù)熱器消耗的熱量 QP,單位：kJ/h,熱量衡算,94,例：空氣進(jìn)預(yù)熱器時t 020， H00.01kg 水汽/kg絕干氣；出預(yù)熱器時t 1120；絕干空氣的質(zhì)量流量為250kg/h。 求：預(yù)熱器的傳熱量QP（KJ/h）。,解：,95,7.3.1 物料中所含水分,平衡水分一定是結(jié)合水分。,平衡水分（X*）,不能用干燥方法除去的水分。,自由水分（XX*）,可用干燥方法除去的水分。,96,7.3.2 干燥時間的計算,D,97,CDE段： tW 熱量一部分汽化水分，一部分預(yù)熱物料 。,

24、AB段：預(yù)熱階段，X， 熱量用于一部分汽化水分，一部分預(yù)熱物料；,BC 段：=tW ，熱量全部用于汽化水分,直到物料中所含水分降至平衡含水量X*為止，干燥過程即終止。,98,AB：預(yù)熱階段 BC：恒速干燥階段 CDE：降速干燥階段,C點：臨界點 XC：臨界含水量 E點：平衡點 X*：平衡含水量,99,(1) 恒速干燥特點：,2) 物料表面溫度,1),(2) 降速干燥階段特點,1),2) 物料表面溫度,100,第八章 液液萃取,8.1 概述,8.2 三元體系的液-液相平衡,8.3 萃取過程的計算,8.4 其他萃取分離技術(shù),8.5 液-液萃取設(shè)備,101,一、 液-液萃取的基本原理,在液體混合物中

25、加入與其不完全混溶的液體溶劑（萃取劑），形成液-液兩相，利用液體混合物中各組分在兩液相中溶解度的差異而達(dá)到分離的目的。也稱溶劑萃取，簡稱萃取。,溶質(zhì)：混合液中被分離出的物質(zhì)，以A表示； 稀釋劑（原溶劑）：混合液中的其余部分，以B表示； 萃取劑：萃取過程中加入的溶劑，以S表示。 萃取劑S對溶質(zhì)A應(yīng)有較大的溶解能力， 對于稀釋劑B則不互溶或僅部分互溶。,8.1 概述,102,二、萃取操作的基本流程,1、單級萃取,103,原料液依次通過各級，新鮮溶劑則分別加入各級的混合槽中，萃取相和最后一級的萃余相分別進(jìn)入溶劑回收設(shè)備。 特點：萃取率比較高，但萃取劑用量較大，溶劑回 收處理量大，能耗較大。,2、多級

26、錯流萃取,萃取劑 Solvent,料液 Feed,萃取相 Extract,萃余相 Raffinate,1,2,3,N,104,3、多級逆流萃取,萃取劑 Solvent,原料液和萃取劑依次按反方向通過各級，最終萃取相從加料一端排出，并引入溶劑回收設(shè)備中，最終萃余相從加入萃取劑的一端排出，引入溶劑回收設(shè)備中。 特點：可用較少的萃取劑獲得比較高的萃取率，工業(yè)上廣泛采用。,料液 Feed,萃取相 Extract,萃余相 Raffinate,1,2,3,N,105,8.2.1 組成在三角形相圖上的表示方法 8.2.2 液液相平衡關(guān)系 8.2.3 杠桿規(guī)則 8.2.4 萃取劑的選擇,8.2 三元體系的液-

27、液相平衡,106,混合液分類 （1）I類物系 A、B及A、S完全互溶，B、S部分互溶或完全不互溶 （2）II類物系 A、S與B、S 形成兩對部分互溶物系 本章主要討論I類物系,8.2.1 組成在三角形相圖上的表示方法,107,A,B,S,0.8,0.6,0.4,0.2,0.8,0.6,0.4,0.2,0.2,0.4,0.6,0.8,E,M,E 點： xA =0.4， xB =0.6,M 點： xA =0.4，,xS =0.3,xB =0.3，,三個頂點 左下角代表稀釋劑B，左上角代表溶質(zhì)A， 右下角代表溶劑S 三個頂點代表三個純組分 三個邊 代表二元混合物 三角形內(nèi)部 代表三元混合物,三角形相

28、圖,108,1、 溶解度曲線和聯(lián)結(jié)線 實驗測定 查閱各種物性參數(shù)手冊 混溶點或分層點 共軛相 聯(lián)結(jié)線：,8.2.2 液液相平衡關(guān)系,109,1）雙結(jié)點溶解度曲線,R,E,M,單相區(qū),兩相區(qū),組成落在單相區(qū)的三元混合物形成一個均勻的液相；,共軛相：組成落在雙相區(qū)的三元混合物所形成的兩互成平衡的液相，其組成分別由 R 和 E 點表示；,聯(lián)結(jié)線 ：聯(lián)結(jié)E、R兩點的直線。,110,3）混溶點,對任何B、S的兩相混合物，當(dāng)加入A的量使混合液恰好變?yōu)榫嗟狞c稱為混溶點，也稱分層點。,d1,d2,E,R,d3,d4,溶解度曲線上所有的點都是混溶點， 既可能代表E相，也可能代表R相。,111,2、輔助曲線和臨

29、界混溶點 借助輔助曲線求取平衡相的組成。 臨界混溶點P：輔助曲線與溶解度曲線的交點。,R1,E1,P,R2,E2,E3,E4,R3,R4,已知共軛相中任一相的組成，可利用輔助線得出另一相的組成。,112,P點將溶解度曲線分為萃取相區(qū)域與萃余相區(qū)域。 一般臨界混溶點并不是溶解度曲線的最高點，其準(zhǔn)確位置的實驗測定也很困難。,臨界混溶點 P,R1,E1,M1,E,R,d,兩個共軛相組成相同時的混溶點。,P,113,R1,E1,M1,E,R,d,液液相平衡關(guān)系,溶解度曲線（實驗測定） 混溶點或分層點 共軛相R、E 聯(lián)結(jié)線RE 輔助曲線 臨界混溶點 P,R1,E1,P,R2,E2,E3,E4,R3,R4

30、,114,3、分配系數(shù)和分配曲線 1）分配系數(shù) kA越大萃取分離效果越好！,yA、yB -分別為組分A、B在萃取相E中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； x A、xB -分別為組分A、B在萃余相R中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。,Y -萃取相E中溶質(zhì)A的質(zhì)量比組成； X -萃余相R中溶質(zhì)A的質(zhì)量比組成； K -以質(zhì)量比表示相組成的分配系數(shù)。,是溫度、組成的函數(shù),S與B不互溶物系,一般 kA 不為常數(shù)，而隨溫度、溶質(zhì) A 的濃度變化。 在 A 濃度變化不大和恒溫條件下，kA 可視為常數(shù)，其值由實驗測得。,115,8.2.4 萃取劑的選擇,1、萃取劑的選擇性和選擇性系數(shù),要求：, 表示 S 對 A、B 組分溶解能力差別，即 A、B 的分

31、離程度。, =1，無分離能力； 組分B、S完全不互溶時，yB=0， 趨于無窮大。,與相對揮發(fā)度類似,116,8.3.1 單級萃取的計算 8.3.2 多級錯流接觸萃取的流程和計算 8.3.3 多級逆流接觸萃取的流程和計算 8.3.4 微分接觸逆流萃取,8.3 萃取過程的計算,117,8.3.1 單級萃取的計算,M點的位置由 杠桿規(guī)則確定 由M點的位置可以確定M點的組成 ME、MR點確定適宜萃取劑用量范圍 M的量,1、萃取過程在三角形相圖上的表示 （1）混合,118,P,R,E,F,M,（2）分層,未給出任一相組成，借助輔助曲線試差確定,119,若已知任一相組成，直接連線確定 組成由圖讀出 量由杠

32、桿規(guī)則確定,（2）分層,120,SE、SR線與AB邊的交點 組成由圖讀出 量由杠桿規(guī)則確定,（3） E、R點的確定,121,2 單級萃取的計算 已知原料液流量F、組成XF 規(guī)定萃余相組成xR或溶劑用量S 計算溶劑用量S或萃余相組成xR、萃取相組成yE、萃取相E和萃余相R的量.,122,根據(jù)平衡數(shù)據(jù)作出溶解度曲線及輔助線。,已知 xF, 在 AB 邊上定出 F 點，由萃取劑組成確定 S0 點。聯(lián)結(jié) FS0，代表原料液與萃取劑的混合液 M 點必在 FS0 線上。,R,E,E,R,F,由 xR（或 xR）定出 R 點（若知 R 點，連 SR 線與溶解度曲線的交點即為 R 點）。再由 R 點利用輔助曲

33、線求出 E 點，則 RE 與 F S0 線的交點即為混合液的組成點 M。,M,單級萃取圖解法,S0,（1）部分互溶物系計算方法（圖解法）,123,根據(jù)杠桿法則,yE、xM、xR 、xR、yE可由相圖讀出。,總物料衡算,124,問題提出 已知原料液流量F、組成xF 規(guī)定萃取劑用量S或萃余相組成xR 確定理論級數(shù)n、萃余相組成xR或萃取劑用量S 計算方法 三角形相圖或x-y相圖的圖解法 適用于B與S部分互溶物系 X-Y直角坐標(biāo)圖解法 適用于B與S不互溶物系 解析法 適用于B與S不互溶及部分互溶物系,8.3.3 多級逆流接觸萃取的流程和計算,125,物料衡算,萃取劑 S, yS,料液 F, xF,萃取相,萃余相,M1,M2,M3,Mn,E1,R1,E2,E3,En,R2,R3,Rn-1,