化工原理下册复习概要PPT课件

-,1,吸收复习,1、吸收定义：,回收或捕获有用物质；除去气体中有害成分，净化气体。,2、吸收目的：,依据：,混合物各组分在某种溶剂中溶解度的不同,分离气体混合物的一种单元操作。,-,2,溶剂的选择,（1）溶质有较大的溶解度。（）较高的选择性。（）溶质溶解度应对温度的变化比较敏感。（）溶剂的蒸气压要低。（）应有较好的化学稳定性。（）较低的粘度。（7）价廉、易得、无毒、不易燃烧等。,-,3,亨利定律,EHm数值越小，溶解度越大，溶解能力越大。,-,4,升压利于吸收降温利于吸收,-,5,判别过程的方向,解吸过程：,吸收过程,平衡：,指明过程的极限,x1max=x1e=y1/m,-,6,计算过程的推动力,-,7,物质传递的机理：,分子扩散,对流传质,单相扩散主体流动,等分子反相扩散,-,8,组分在气体中的扩散系数,组分在液体中的扩散系数,-,9,对流传质速率,一、气相传质速率式,二、液相传质速率式,-,10,相际传质速率方程,以气相摩尔分数差（y-ye）为推动力的总传质系数，kmol/(sm2)。,以液相摩尔分数差（xe-x）为推动力的总传质系数，kmol/(sm2)。,-,11,气相传质阻力控制与液相传质阻力控制,当1kym/kx时，Kyky此时传质阻力主要集中于气相，过程称为气相传质阻力控制过程。,当1/mky1，冷液加料2、q=1，泡点加料(饱和液体进料）3、0qtd,-,41,I=（1.01+1.88H）t+2500H,kJ/kg绝干气）,kJ/(kg绝干气.),m3/kg绝干气,cpH=f（H）,I=f（t，H）,vH=f（t，H，P）,-,42,2、焓湿图（H-I）图（总压一定）,不是所有参数都能确定状态点：(td，H)，(td，p)，(tw，I)，(tas，I)，(p，H),两参数可确定两条独立的直线即可确定状态点,-,43,二、物料中的水分,注意：（1）平衡水分与物料及空气的有关（2）结合水与物料有关（3）非结合水一定是自由水分（4）平衡水分一定是结合水分,临界自由含水量XC与前四种水分无关,-,44,三、干燥速率和干燥时间,kg/(m2.s),恒定干燥条件：干燥介质（空气）的温度及湿度一定干燥介质（空气）的流速一定干燥介质（空气）与物料的接触方式一定,-,45,（1）恒速段物料表面温度等于湿球温度tw（2）干燥达到的极限（3）两段分界点,-,46,恒速段,降速段,-,47,四、物料衡算和热量衡算,kg水/kg绝干料,W=Gc（X1-X2）=V（H2-H1）kg/s,kg绝干气/s,kg绝干气/kg水分,1、物料衡算,-,48,2、热量衡算,预热器：Q=V(I1-I0),-,49,1、双组分气体混合物中，组分A的扩散系数是_。(1)系统的物质属性；(2)组分A的物质属性；(3)只取决于系统的状态；(4)以上三者皆不是。,课堂练习,(1),2、吸收塔设计中，最大吸收率max与_无关。(A)液气比；(B)液体入塔浓度x2；(C)相平衡常数m；(D)吸收塔型式,D,3、对解吸因数1/A0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系ymx，当塔高为无穷大时，若系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体入口组成y1将_ye。(A)大于(B)小于(C)等于(D)不确定,C,-,50,课堂练习,4、精馏塔设计时采用的参数F、xf、q、D、xD、R均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则所需理论板数。（1）增大（2）减小（3）不变（4）不确定,2,5、用连续精馏方法分离双组分理想混合液，原料中含易挥发组分0.40，馏出液中含易挥发组分0.90（以上均为摩尔分率），溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为2，则料液的热状况参数q=_。(1)0.48(2)0.38(3)0.3(4)0.5,2,6、操作中的精馏塔，保持F、xF、q、V不变，减少D，则塔顶易挥发组分回收率。（1）变大（2）变小（3）不变（4）不确定,2,-,51,课堂练习,7、物料中的平衡水分随温度升高而_。（A）增大（B）减小（C）不变（D）不一定，还与其它因素有关。,D,8、在某常压连续干燥器中采用废气循环操作,即由干燥器出来的一部分废气(tB,HB)和新鲜空气(t0,H0)相混合,混合气(tM,HM)经预热器加热到tN、HN状态后送入干燥器进行等焓干燥过程。已知水分蒸发量为W,则根据对整个干燥系统的物料衡算可得绝干空气量L为_。(A)L=W/(HB-HN)；(B)L=W/(HB-HM)；(C)L=W/(HB-H0)；(D)L=W/(HMH0)。,C,-,52,课堂练习,1、在某填料塔中，用清水逆流吸收某溶液，如果被吸收下来的溶质量为NA时，可使出塔溶液达到平衡，其组成为x1e，则此时溶剂用量最小，其值Lmin_。,2、对气膜控制的系统，气体流量越大，则气相总传质系数Ky_，气相总传质单元高度HOG_。,越大,越大,3、低浓度液膜控制系统的逆流吸收，在塔操作中，若其他操作条件不变，而入塔气量有所增加，则液相总传质单元数NOL将_，气相总传质单元数NOG将_，操作线斜率将_。,基本不变,减小,变小,-,53,4、平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于_。,前者为稳态过程，后者为非稳态过程,5、最小回流比是指_,为达到指定的分离要求，所需理论板数为无穷多时的回流比。,6、在精馏塔设计中，若xF、xD、R、q、xW相同，则直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，NT,间NT,直；,7、当原料组成、料液量、压力和最终温度都相同时，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏（闪蒸）的结果比较是：馏出物浓度xD简xD平；残液浓度xw简xw平；馏出物总量D简D平。,=,课堂练习,-,54,112.7,课堂练习,-,55,1、今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000m3/h（标准状态），原料气中含甲醇100g/m3），吸收后的水溶液中含甲醇量等于与进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为Y=1.15X,KY=0.5kmol/m2h（以上均为摩尔比关系），塔内单位体积填料的有效气体传质面积为190m2/m3，取塔内的气体空塔流速为0.5m/s。试求：水用量；塔径；填料层高度。（甲醇分子量为32）,课堂练习,-,56,y1=(10010-3/32)/(1/22.4)=0.07,Y1=y1/(1-y1)=0.07/(1-0.07)=0.0753,Y2=Y1(1-)=0.0753(1-0.98)=0.001505,X1e=Y1/m=0.0753/1.15=0.0655,X1=0.67X1e=0.0439,G1=1000/22.4=44.64kmol/h,G=44.64(1-0.07)=41.52kmol/h,L=G(Y1-Y2)/X1=41.52(0.0753-0.001505)/0.0439,=69.8kmol/h,课堂练习,-,57,qv=1000/3600=0.278m3/sD=(4qv/(u)0.5=(40.278/(0.5)0.5=0.841mL/G=(Y1-Y2)/X1=(0.0753-0.001505)/0.0439=1.6811/A=m/(L/G)=1.15/1.681=0.684NOG=1/(1-1/A)Ln(1-1/A)Y1/Y2+1/A=8.87HOG=G/Kya=41.52/(0.5190(/4)0.8412)=0.787mH=HOGNOG=6.98m。,课堂练习,注：1、物料衡算、平衡关系、理想气体状态方程的应用；2、体积流量、摩尔流量，流体流动；3、吸收因数、解吸因数，NOG、HOG、H的计算；,-,58,2、由一层理论板及塔釜组成的常压连续回收塔，每小时加入甲醇水溶液100kmol，其中甲醇含量为0.3（摩尔分率，下同），要求塔顶得到甲醇含量为0.6的馏出液。塔顶采用全凝器，泡点进料，塔内只有一层理论板，料液就在这一板上加入，且不用回流。在操作范围内，相对挥发度=5.8。试求：（1）釜液组成；（2）馏出液量（kmol/h）。,课堂练习,-,59,又,（1）,（2）,课堂练习,-,60,且,（3）,将式2、3代入式1得：,解之得：,（舍去）,（2）,将xw=0.0914代入式3得：D=41.01kmol/h,课堂练习,-,61,3、用精馏塔分离某二元理想溶液，相对挥发度为2.5，泡点进料，xF=0.3（摩尔分率），若D/F=20%，R=3时，理论板数为无穷多，则塔底残液浓度最低可达多少？并写出二段操作线方程。,解：当理论板数为无穷多时，则夹紧点出现的可能性有三：可能一：夹紧点出现在塔底处，即xw=0，此时,这是不可能的。,课堂练习,-,62,可能二：夹紧点出现在进料处，即两段操作线与q线、相平衡曲线四线相交处，此时,代入精馏段操作线方程得：,课堂练习,-,63,即,xD=1.1681故也不可能。可能三：夹紧点出现在塔顶处，即xD,max=1，此时,于是精馏段操作线方程为：,课堂练习,-,64,提馏段操作线方程为：,课堂练习,-,65,4、在常压干燥器中将某湿物料从湿基含水量为4%干燥到25，干燥产品流量1200kg/h，物料进出干燥器的温度为25、60。温度为20、相对湿度为60%的湿空气经预热器加热到90后再进入干燥器，离开干燥器时的温度为30。若绝干物料比热为0.36kJ/（kg绝干料）。干燥器的热损失为10kW，干燥系统无热量补充。试求绝干空气的流量。,【解】干燥过程所需的绝干空气用量本可通过物料衡算式LW/(H2H1)来解决。只因本题为非等焓过程，空气出口状态仅给出一个温度参数而不能确定，即物料衡算式中L及H2均为未知数，因此就需要列出一个热量衡算式，两式联立求解可得绝干空气流量。,物料衡算：,课堂练习,-,66,查饱和水蒸汽表得t020，ps2.334kPa,将以上数据代入物料衡算式，L(H20.0087)47.6,热量衡算,-,67,将以上数据代入热量衡算式得：,QL10kW36000kJ/h,化简得L(83.72544H2)46420,联立求解、两式得H20.0262kg/kg绝干气，L2731kg/h,讨论：由以上计算可知，空气既是载热体又是载湿体。空气的消耗量既要满足挟带物料含水量的要求，又要满足整个干燥系统热量消耗的要求，空气消耗量是由物料与热量衡算来确定的。,课堂练习,-,68,5、在常压干燥器中,将某物料从含水量3.7%干燥到0.2%(均为湿基)，干燥产品流量为1000kg/h。温度25、相对湿度55%的原空气经过预热器加热到85后再进入干燥器，离开干燥器时的温度为30，物料进、出干燥器时的温度分别为24和60，绝干物料比热为0.36kJ/kg绝干料，假设干燥器的热损失为9.05kw，试求:(1)绝干空气流量(kg绝干气/h)；(2)预热器中的传热量(kJ/h)。(25时水的饱和蒸汽压=3.168kPa)。,课堂练习,-,69,物料衡算:L(H2-H1)=Gc(x1-x2)=WGc=G2(1-w2)=1000(1-0.002)=998kg绝干料/hx1=0.037/(1-0.037)=0.0384x2=0.002/(1-0.002)=0.002W=Gc(x1-x2)=998(0.0384-0.002)=36.33kg水/h已知25时水的饱和蒸气压ps=3.168kPap=ps=0.553.168=1.7424kPaH0=H1=0.622p/(P-p)=0.6221.7424/(101.33-1.7424)=0.0109kg水/kg绝干气,课堂练习,-,70,L(H2-0.0109)=36.33(a)热量衡算:L(I1-I2)=Gc(I2-I1)+QL又:QP=L(I2-I0)其中:I0=(1.01+1.880.0109)25+24900.0109=52.9kJ/kg绝干气I1=(1.01+1.880.0109)85+24900.0109=114.7kJ/kg绝干气I2=(1.01+1.88H2)30+2490H2=30.3+2546H2湿物料的焓I=(cR+xcW)I1=(0.36+4.1870.0384)24=12.5kJ/kg绝干料I2=(