化工原理复习资料(天大版)PPT课件.ppt

第一章蒸馏 一 重要概念 1 什么是蒸馏 利用各组分挥发度的差异将液体混合物加以分离的单元操作 2 什么是挥发度 对于纯液体 可以用蒸汽压p0表示其挥发度 对于混合液中的某一组分i 挥发度 i定义为 3 什么是相对挥发度 1 第一章蒸馏 4 精馏原理及流程 精馏是利用回流手段 经过多次平衡级 使物系实现高纯度分离的操作 塔顶液体回流和塔底上升蒸汽回流是精馏过程连续进行的必要条件 根据精馏原理可知 单有精馏塔尚不能完成精馏操作 还必须有提供回流液的塔顶冷凝器 提供上升蒸汽流的塔底再沸器及其它附属设备 将这些设备进行安装组合 即构成了精馏操作流程 5 理论板概念和恒摩尔流假定 所谓理论板是指离开该板的汽液两相互成平衡 塔板上各处的液相组成均匀一致的理想化塔板 在精馏塔内 从精馏段或提馏段每层塔板上升的汽相摩尔流量 下降的液相摩尔流量分别相等 但两段上升的汽相摩尔流量 下降的液相摩尔流量不一定相等 2 第一章蒸馏 3 第一章蒸馏 4 第一章蒸馏 5 第一章蒸馏 例1 在一连续精馏塔内分离某理想二元混合物 已知进料组成为0 4 易挥发组分的摩尔分率 下同 泡点进料 馏出液组成为0 9 塔顶易挥发组分的收率为90 塔顶采用全凝器 操作回流比为最小回流比的1 5倍 操作条件下物系的平均相对挥发度为2 5 试计算 1 釜残液组成 2 精馏段操作线方程 6 第一章蒸馏 解 已知xF 0 4xD 0 9 D 0 9q 1R 1 5Rmin 2 5 1 釜残液组成 D 0 4FW 0 6F 7 第一章蒸馏 2 精馏段操作线方程 先求最小回流比 由 对于泡点进料 有 由汽液平衡方程 精馏段操作线方程为 8 第二章吸收 一 重要概念 1 什么是吸收 利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来分离气体混合物的操作称为吸收 2 溶解度及溶解度曲线 气液达到相平衡时 液相中的溶质浓度称为溶解度 溶解度曲线 在一定温度 压力下 平衡时溶质在气相和液相中的浓度的关系曲线 9 第二章吸收 3 相平衡关系在吸收过程中的应用 1 判断传质进行的方向 2 确定传质的推动力 若系统气 液相浓度 y x 在平衡线上方 则体系将发生从气相到液相的传质 即吸收过程 若系统气 液相浓度 y x 在平衡线下方 则体系将发生从液相到气相的传质 即解吸过程 若系统气 液相浓度 y x 处于平衡线上 则体系从宏观上讲将不会发生相际间的传质 即系统处于平衡状态 用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际传质过程的推动力 10 第二章吸收 3 指明传质过程进行的极限 对吸收而言 若保持液相浓度x不变 气相浓度y最低只能降到与之相平衡的浓度y 即ymin y 若保持气相浓度y不变 则液相浓度x最高也只能升高到与气相浓度y相平衡的浓度x 即xmax x 对解吸而言 若保持液相浓度x不变 气相浓度y最高只能升到与之相平衡的浓度y 即ymax y 若保持气相浓度y不变 则液相浓度x最低也只能降到与气相浓度y相平衡的浓度x 即xmin x 11 第二章吸收 双膜模型的要点 4 传质机理 双膜理论 当气液两相相互接触时 在气液两相间存在着稳定的相界面 界面的两侧各有一个很薄的停滞膜 气相一侧的称为 气膜 液相一侧的称为 液膜 溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散 在气液相界面处 气液两相处于平衡状态 在气膜 液膜以外的气 液两相主体中 由于流体的强烈湍动 各处浓度均匀一致 12 第二章吸收 二 公式 1 相平衡关系 亨利定律的三种形式 13 第二章吸收 2 吸收塔的计算 操作线方程 填料层高度计算式 14 第二章吸收 例2 在常压逆流吸收塔中 用清水吸收混合气体中溶质组分A 进塔气体组成为0 03 摩尔比 下同 吸收率为99 出塔液相组成为0 013 操作压力为101 3kPa 温度为27 操作条件下的平衡关系为Y 2X Y X均为摩尔比 已知单位塔截面上惰气流量为54kmol m2 h 气相总体积吸收系数为1 12kmol m3 h kPa 试求所需填料层高度 15 第二章吸收 解 已知X2 0Y1 0 03 A 0 99X1 0 013P 101 3kPat 27 Y 2XV 54kmol m2 h KG 1 12kmol m3 h kPa 16 第二章吸收 m m 17 第5章干燥 一 湿空气性质及湿度图 18 第5章干燥 二 湿物料性质 三 干燥计算 物料衡算 热量衡算 等焓干燥 19 第5章干燥 热效率 等焓干燥过程 20 第5章干燥 四 干燥动力学概念 平衡水分自由水分结合水分非结合水分恒定干燥条件干燥的两个阶段临界含水率XC 公式 干燥曲线可近似作为直线时 斜率 恒速段 降速段 21 第5章干燥 例3 某常压空气干燥器 其操作参数如附图所示 湿物料的平均比热容为3 28kJ kg绝干料 忽略预热器的热损失 干燥器的热损失为1 2kW 试求 1 水分蒸发量W 2 新鲜空气消耗量L0 3 若风机装在预热器的空气入口处 求风机的风量 4 预热器消耗的热量Qp 5 干燥系统消耗的总热量Q 6 向干燥器补充的热量QD 7 干燥系统的热效率 22 第5章干燥 解 1 水分蒸发量W kg水分 h 新鲜空气消耗量L0 20 水的饱和蒸汽压为2 3341kPa kg kg绝干气 绝干空气消耗量 kg kg绝干气 新鲜空气消耗量为 kg新鲜空气 h 23 第5章干燥 3 风机的风量V 首先计算新鲜湿空气的比容 m3新鲜空气 h m3新鲜空气 h 24 第5章干燥 4 预热器中消耗的热量Qp kJ h 43 11kW 5 干燥系统消耗的总热量Q kg绝干物料 h 2 812 105k