化工原理总复习.ppt

总复习 第一章流体流动 1 混合物的密度液体混合物 1 m xmi i 气体混合物 m xvi i 2 静压强的表示方法3 流体静力学方程p2 p1 g Z1 Z2 4 流量与流速5 连续性方程u1 u2 d2 d1 26 粘度及牛顿粘性定律7 流动类型及判别 第一章流体流动 8 柏努利方程 当能量用液柱高度表示时 上式可改写成 当能量用压力表示时 柏氏方程可改写成 柏努利方程可用于计算 各处的压力 流速 泵的功率等 例 用泵将贮槽中密度为1200kg m3的溶液送到蒸发器内 贮槽内液面维持恒定 其上方压强为101 33 103Pa 蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa 真空度 蒸发器进料口高于贮槽内液面15m 进料量为20m3 h 溶液流经全部管路的能量损失为120J kg 求泵的有效功率 管路直径为60mm 例4附图1 贮槽 2 泵 3 蒸发器 解 取贮槽液面为1 1截面 管路出口内侧为2 2截面 并以1 1截面为基准水平面 在两截面间列柏努利方程 式中Z1 0 Z2 15m u1 0 p1 0 表压 p2 26670Pa 表压 hf 120J kg 将上述各项数值代入 则有 泵的有效功率 Ne We ms We Vs 246 9 20 3600 1200 1647 w 实际上泵所作的功并不是全部有效的 故要考虑泵的效率 实际上泵所消耗的功率 称轴功率 N Ne 泵的效率 一般在0 65左右 9 流体阻力 直管阻力 层流 64 Re 湍流 1 经验公式计算2 查图表 局部阻力 查表得出le或 l d 代入上式计算 总阻力 直管阻力与局部阻力之和 即 第二章流体输送机械 1 离心泵的工作原理2 离心泵的主要性能参数3 流体密度 粘度 叶轮直径 转速等对泵流量和压头的影响4 离心泵的气缚和气蚀5 离心泵的安装与调节 第五章传热 1 传热的基本方式2 传热的基本方程3 傅里叶定律及热传导的计算4 对流传热的计算温度差的计算 传热系数的计算 传热量和传热面积计算5 辐射传热的基本概念6 斯蒂芬 波尔茨曼定律7 克希霍夫定律 第七章蒸发 1 蒸发的基本概念2 蒸发的分类及各类的特点3 常见蒸发器4 蒸发的相关计算蒸发量及相关浓度的计算 传热量及蒸汽用量的计算5 引起温差损失的原因 第九章蒸馏 1 理想物系的基本概念2 蒸馏的概念与原理3 蒸馏的相关计算塔顶 塔底产品浓度和产量的计算 各组份收率的计算 塔板数的计算 热负荷的计算4 进料状态的影响5 回流比的影响与选择 第十二章萃取 液 液萃取的基本原理 在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂 萃取剂 形成液 液两相 利用液体混合物中各组分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的 也称溶剂萃取 简称萃取 溶质 混合液中被分离出的物质 以A表示 稀释剂 原溶剂 混合液中的其余部分 以B表示 萃取剂 萃取过程中加入的溶剂 以S表示 萃取剂对溶质应有较大的溶解能力 对于稀释剂则不互溶或仅部分互溶 液 液萃取过程的分类 按性质可分为物理萃取和化学萃取 按萃取对象可分为有机物萃取和无机物萃取 萃取操作的基本流程 分级接触式 单级多级错流多级逆流 按溶液与萃取剂的接触方式 单级萃取 微分接触式连续接触式 单级萃取最多为一次平衡 故分离程度不高 只适用于溶质在萃取剂中的溶解度很大或溶质萃取率要求不高的场合 萃取相Extract 萃余相Raffinate 料液A BFeed 萃取剂Solvent 混合澄清槽Mixer settler 多级错流萃取 萃取剂Solvent 原料液依次通过各级 新鲜溶剂则分别加入各级的混合槽中 萃取相和最后一级的萃余相分别进入溶剂回收设备 回收溶剂后的萃取相称为萃取液 用E 表示 回收溶剂后的萃余相称为萃余液 用R 表示 特点 萃取率比较高 但萃取剂用量较大 溶剂回收处理量大 能耗较大 料液Feed 萃取相Extract 萃余相Raffinate 1 2 3 N 多级逆流萃取 萃取剂Solvent 原料液和萃取剂依次按反方向通过各级 最终萃取相从加料一端排出 并引入溶剂回收设备中 最终萃余相从加入萃取剂的一端排出 引入溶剂回收设备中 特点 可用较少的萃取剂获得比较高的萃取率 工业上广泛采用 料液Feed 萃取相Extract 萃余相Raffinate 1 2 3 N 一液相为连续相 另一液相为分散相 分散相和连续相呈逆流流动 两相在流动过程中进行质量传递 其浓度沿塔高呈连续微分变化 两相的分离在塔的上下两端进行 微分接触式 连续接触式 一般为塔式设备 喷淋塔 填料塔 转盘塔 振动筛板塔等 轻液出口LightLiquidoutlet 轻液进口Lightliquidinlet 重液出口Heavyliquidoutlet 重液进口Heavyliquidinlet 萃取操作的适用范围 萃取过程本身并未完全完成分离任务 而只是将难于分离的混合物转变成易于分离的混合物 要得到纯产品并回收溶剂 必须辅以精馏 或蒸发 等操作 萃取操作是两相间的传质过程 需要研究两液相间的平衡关系和相际间的传质速率问题 萃取操作一般用于 1 混合液中各组分的沸点很接近或形成恒沸混合物 用一般精馏方法不经济或不能分离 2 混合液中含热敏性物质 受热易分解 聚合或发生其它化学变化 3 混合液中需分离的组分浓度很低 采用精馏方法须将大量的稀释剂汽化 能耗太大 萃取分离效果及其主要影响因素 萃取率 提取率 E 萃取剂的选择 分配系数 Distributioncoefficient 一般kA不为常数 而随温度 溶质A的浓度变化 在A浓度变化不大和恒温条件下 kA可视为常数 平衡常数m 其值由实验测得 一定温度下 A组分在互成平衡的两液相中的浓度比 注意 kA只反映S对A的溶解能力 不反映A B的分离程度 萃取剂的选择 选择性系数 Selectivitycoefficient kA kB 表示S对A B组分溶解能力差别 即A B的分离程度 kB一定 kA kA一定 kB 两相平衡时 萃取相E中A B组成之比与萃余相R中A B组组成之比的比值 选择与稀释剂互溶度小的溶剂 可增加分离效果 萃取剂的选择 化学稳定性 1 溶解度 萃取剂在料液相中的溶解度要小 2 密度 密度差大 有利于分层 不易产生第三相和乳化现象 两液相可采用较高的相对速度逆流 3 界面张力 界面张力大 有利于液滴的聚结和两相的分离 另一方面 两相难以分散混合 需要更多外加能量 由于液滴的聚结更重要 故一般选用使界面张力较大的萃取剂 4 粘度 低粘度有利于两相的混合与分层 流动与传质 对萃取有利 对大粘度萃取剂 可加入其它溶剂进行调节 萃取剂应不易水解和热解 耐酸 碱 盐 氧化剂或还原剂 腐蚀性小 在原子能工业中 还应具有较高的抗辐射能力 物理性质 萃取剂的选择 回收的难易 无毒或毒性小 无刺激性 不易燃 闪点高 难挥发 沸点高 蒸气压小 来源丰富 价格便宜 循环使用中损耗小 为了获得纯产品及使溶剂循环使用 必须将萃取相及萃余相中的溶剂进行回收 萃取过程中 溶剂回收是费用最多的环节 有的萃取剂虽有许多良好的性质 但因回收困难而不被采用 溶剂回收常用的方法是蒸馏 蒸发 反萃取等 其它因素 在选择具体的萃取剂或几种溶剂组成