化工原理復習資料(天大版)PPT課件.ppt

第一章蒸餾 一 重要概念 1 什么是蒸餾 利用各組分揮發(fā)度的差異將液體混合物加以分離的單元操作 2 什么是揮發(fā)度 對于純液體 可以用蒸汽壓p0表示其揮發(fā)度 對于混合液中的某一組分i 揮發(fā)度 i定義為 3 什么是相對揮發(fā)度 1 第一章蒸餾 4 精餾原理及流程 精餾是利用回流手段 經(jīng)過多次平衡級 使物系實現(xiàn)高純度分離的操作 塔頂液體回流和塔底上升蒸汽回流是精餾過程連續(xù)進行的必要條件 根據(jù)精餾原理可知 單有精餾塔尚不能完成精餾操作 還必須有提供回流液的塔頂冷凝器 提供上升蒸汽流的塔底再沸器及其它附屬設備 將這些設備進行安裝組合 即構(gòu)成了精餾操作流程 5 理論板概念和恒摩爾流假定 所謂理論板是指離開該板的汽液兩相互成平衡 塔板上各處的液相組成均勻一致的理想化塔板 在精餾塔內(nèi) 從精餾段或提餾段每層塔板上升的汽相摩爾流量 下降的液相摩爾流量分別相等 但兩段上升的汽相摩爾流量 下降的液相摩爾流量不一定相等 2 第一章蒸餾 3 第一章蒸餾 4 第一章蒸餾 5 第一章蒸餾 例1 在一連續(xù)精餾塔內(nèi)分離某理想二元混合物 已知進料組成為0 4 易揮發(fā)組分的摩爾分率 下同 泡點進料 餾出液組成為0 9 塔頂易揮發(fā)組分的收率為90 塔頂采用全凝器 操作回流比為最小回流比的1 5倍 操作條件下物系的平均相對揮發(fā)度為2 5 試計算 1 釜殘液組成 2 精餾段操作線方程 6 第一章蒸餾 解 已知xF 0 4xD 0 9 D 0 9q 1R 1 5Rmin 2 5 1 釜殘液組成 D 0 4FW 0 6F 7 第一章蒸餾 2 精餾段操作線方程 先求最小回流比 由 對于泡點進料 有 由汽液平衡方程 精餾段操作線方程為 8 第二章吸收 一 重要概念 1 什么是吸收 利用氣體混合物中各組分在液體溶劑中溶解度的差異來分離氣體混合物的操作稱為吸收 2 溶解度及溶解度曲線 氣液達到相平衡時 液相中的溶質(zhì)濃度稱為溶解度 溶解度曲線 在一定溫度 壓力下 平衡時溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關系曲線 9 第二章吸收 3 相平衡關系在吸收過程中的應用 1 判斷傳質(zhì)進行的方向 2 確定傳質(zhì)的推動力 若系統(tǒng)氣 液相濃度 y x 在平衡線上方 則體系將發(fā)生從氣相到液相的傳質(zhì) 即吸收過程 若系統(tǒng)氣 液相濃度 y x 在平衡線下方 則體系將發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì) 即解吸過程 若系統(tǒng)氣 液相濃度 y x 處于平衡線上 則體系從宏觀上講將不會發(fā)生相際間的傳質(zhì) 即系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 用氣相或液相濃度遠離平衡的程度來表征氣液相際傳質(zhì)過程的推動力 10 第二章吸收 3 指明傳質(zhì)過程進行的極限 對吸收而言 若保持液相濃度x不變 氣相濃度y最低只能降到與之相平衡的濃度y 即ymin y 若保持氣相濃度y不變 則液相濃度x最高也只能升高到與氣相濃度y相平衡的濃度x 即xmax x 對解吸而言 若保持液相濃度x不變 氣相濃度y最高只能升到與之相平衡的濃度y 即ymax y 若保持氣相濃度y不變 則液相濃度x最低也只能降到與氣相濃度y相平衡的濃度x 即xmin x 11 第二章吸收 雙膜模型的要點 4 傳質(zhì)機理 雙膜理論 當氣液兩相相互接觸時 在氣液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面 界面的兩側(cè)各有一個很薄的停滯膜 氣相一側(cè)的稱為 氣膜 液相一側(cè)的稱為 液膜 溶質(zhì)A經(jīng)過兩膜層的傳質(zhì)方式為分子擴散 在氣液相界面處 氣液兩相處于平衡狀態(tài) 在氣膜 液膜以外的氣 液兩相主體中 由于流體的強烈湍動 各處濃度均勻一致 12 第二章吸收 二 公式 1 相平衡關系 亨利定律的三種形式 13 第二章吸收 2 吸收塔的計算 操作線方程 填料層高度計算式 14 第二章吸收 例2 在常壓逆流吸收塔中 用清水吸收混合氣體中溶質(zhì)組分A 進塔氣體組成為0 03 摩爾比 下同 吸收率為99 出塔液相組成為0 013 操作壓力為101 3kPa 溫度為27 操作條件下的平衡關系為Y 2X Y X均為摩爾比 已知單位塔截面上惰氣流量為54kmol m2 h 氣相總體積吸收系數(shù)為1 12kmol m3 h kPa 試求所需填料層高度 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 濕空氣性質(zhì)及濕度圖 18 第5章干燥 二 濕物料性質(zhì) 三 干燥計算 物料衡算 熱量衡算 等焓干燥 19 第5章干燥 熱效率 等焓干燥過程 20 第5章干燥 四 干燥動力學概念 平衡水分自由水分結(jié)合水分非結(jié)合水分恒定干燥條件干燥的兩個階段臨界含水率XC 公式 干燥曲線可近似作為直線時 斜率 恒速段 降速段 21 第5章干燥 例3 某常壓空氣干燥器 其操作參數(shù)如附圖所示 濕物料的平均比熱容為3 28kJ kg絕干料 忽略預熱器的熱損失 干燥器的熱損失為1 2kW 試求 1 水分蒸發(fā)量W 2 新鮮空氣消耗量L0 3 若風機裝在預熱器的空氣入口處 求風機的風量 4 預熱器消耗的熱量Qp 5 干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q 6 向干燥器補充的熱量QD 7 干燥系統(tǒng)的熱效率 22 第5章干燥 解 1 水分蒸發(fā)量W kg水分 h 新鮮空氣消耗量L0 20 水的飽和蒸汽壓為2 3341kPa kg kg絕干氣 絕干空氣消耗量 kg kg絕干氣 新鮮空氣消耗量為 kg新鮮空氣 h 23 第5章干燥 3 風機的風量V 首先計算新鮮濕空氣的比容 m3新鮮空氣 h m3新鮮空氣 h 24 第5章干燥 4 預熱器中消耗的熱量Qp kJ h 43 11kW 5 干燥系統(tǒng)消耗的總熱量Q kg絕干物料 h 2 812 105k