51-52學(xué)時(shí)--其他傳質(zhì)過(guò)程ppt課件

1、1第七章 其他傳質(zhì)與分離過(guò)程 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，了解結(jié)晶的基本概念；結(jié)晶過(guò)程的熱力學(xué)與結(jié)晶過(guò)程的動(dòng)力學(xué)。學(xué)習(xí)目的與要求2一 、結(jié)晶單元操作及其特點(diǎn) 固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從溶液、熔融混合物或蒸氣中析出的過(guò)程稱為結(jié)晶。 應(yīng)用示例氯化鉀水氯化鉀溶液結(jié)晶間二氯苯對(duì)二氯苯對(duì)二氯苯熔融結(jié)晶三聚氰胺尿素氨氣三聚氰胺降華結(jié)晶3一 、結(jié)晶單元操作及其特點(diǎn)結(jié)晶過(guò)程的特點(diǎn)v 適用于共沸物系、同分異構(gòu)體物系以及熱敏性 物系的分離v 操作溫度低，能耗低v 三廢排放少v 便于產(chǎn)品的包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用4二、結(jié)晶過(guò)程的分類結(jié)晶過(guò)程溶液結(jié)晶 熔融結(jié)晶升華結(jié)晶沉淀結(jié)晶反應(yīng)結(jié)晶 鹽析結(jié)晶噴射結(jié)晶冰析結(jié)晶5三、晶體的概念1.晶體 在固

2、體物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)元（原子、離子或分子）作三維有序規(guī)則排列即形成晶體。NaCl晶體結(jié)構(gòu)模型62.晶格與晶系 各質(zhì)點(diǎn)元（原子、離子或分子）間由于力的作用，在固定平衡位置振動(dòng)，彼此之間保持一定的距離，稱為晶格。晶體按其晶格結(jié)構(gòu)分為不同晶系四方晶系立交晶系立方晶系三斜晶系單斜晶系六方晶系三方晶系三、晶體的概念7晶體的七種晶系83.晶習(xí) 晶體的外部宏觀形狀稱為晶習(xí)。晶習(xí)是產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。影響晶習(xí)的因素v 物料性質(zhì)v 結(jié)晶條件v 物理環(huán)境三、晶體的概念9四、結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程成核產(chǎn)生微小晶粒作為結(jié)晶的核心晶核。晶體成長(zhǎng)晶核長(zhǎng)大宏觀的晶體。溶液結(jié)晶晶漿晶體溶液過(guò)濾晶體產(chǎn)品母液10一、相平衡與溶解度溶

3、解度曲線固體物質(zhì)與其溶液相接觸溶液未飽和固體溶解溶液過(guò)飽和固體析出溶解速率析出速率=溶液恰好達(dá)到飽和液固相平衡11某些無(wú)機(jī)鹽在水中的溶解度曲線溫度升高溶解度增大溫度升高溶解度基本不變正溶解度特性溫度升高溶解度減小逆溶解度特性變態(tài)點(diǎn)12含有超過(guò)飽和量溶質(zhì)的溶液。結(jié)晶過(guò)程的推動(dòng)力過(guò)飽和度過(guò)飽和溶液定義過(guò)飽和度定義過(guò)飽和溶液與相同溫度下的飽和溶液的濃度之差。二、溶液的過(guò)飽和與介穩(wěn)區(qū)13溶液的過(guò)飽和與超溶解度曲線GABCDEGG 不穩(wěn)區(qū)介穩(wěn)區(qū)穩(wěn)定區(qū)EFG冷卻法GFE蒸發(fā)法GFE 真空絕熱蒸發(fā)法(冷卻蒸發(fā)法)FFF 超溶解度曲線溶解度曲線14一、晶核的形成1.晶核產(chǎn)生 溶液中快速運(yùn)動(dòng)的溶質(zhì)元素(原子、離

4、子或分子)線體單元 相互碰撞線體單元增長(zhǎng)晶胚 晶胚增長(zhǎng)晶核 晶胚分解晶核直徑：數(shù)十納米至幾微米 152.初級(jí)成核與二級(jí)成核 沒(méi)有晶體存在的過(guò)飽和溶液中自發(fā)產(chǎn)生晶核的過(guò)程初級(jí)成核有晶體（晶種）存在過(guò)飽和溶液中產(chǎn)生晶核的過(guò)程二級(jí)成核初級(jí)成核速率二級(jí)成核速率超細(xì)粒子制造初級(jí)成核大粒子制造二級(jí)成核一、晶核的形成16 晶體成長(zhǎng)系指過(guò)飽和溶液中的溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在過(guò)飽和度推動(dòng)力作用下，向晶核或加入晶種運(yùn)動(dòng)并在其表面上層層有序排列，使晶核或晶種微粒不斷長(zhǎng)大的過(guò)程。 二、晶體的成長(zhǎng)17晶體成長(zhǎng) 擴(kuò)散過(guò)程 溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)以擴(kuò)散方式由液相主體穿過(guò)靠近晶體表面的靜止液層轉(zhuǎn)移至晶體表面。 表面反應(yīng)過(guò)程 到達(dá)晶體表面的溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)按一定

5、排列方式嵌入晶面，使晶體長(zhǎng)大并放出結(jié)晶熱。 傳熱過(guò)程 放出的結(jié)晶熱傳導(dǎo)至液相主體。 二、晶體的成長(zhǎng)18晶體成長(zhǎng)示意圖晶體正在成長(zhǎng)晶面ic溶液主體c液膜擴(kuò)散推動(dòng)力c表面反應(yīng)推動(dòng)力191.晶粒大小的影響v 對(duì)個(gè)別物系，原晶粒的初始粒度越大，其成長(zhǎng) 速率越快v 對(duì)多數(shù)物系，晶體的成長(zhǎng)與原晶粒的初始粒度 無(wú)關(guān)v 低溫結(jié)晶為表面反應(yīng)控制v 高溫結(jié)晶為擴(kuò)散控制2.結(jié)晶溫度的影響三、影響晶體成長(zhǎng)的因素20v 改變?nèi)芤旱慕Y(jié)構(gòu)或溶液的平衡飽和濃度v 改變晶體與溶液界面處液層的特性而影響溶質(zhì) 質(zhì)點(diǎn)嵌入晶面。 v 通過(guò)本身吸附在晶面上，而阻擋溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)嵌入 晶面3.雜質(zhì)的影響三、影響晶體成長(zhǎng)的因素21習(xí)題課（2）22

6、 某化工廠現(xiàn)有一板式精餾塔，內(nèi)裝25層泡罩塔板，用來(lái)分離某二元混合液。已知原料液流量為100 kmol/h，組成為0.5，要求餾出液的組成為0.96，易揮發(fā)組成的回收率為96；操作條件下的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.4?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得該板式塔的操作空塔氣速為0.85m/s，全塔效率為52，每層塔板的壓降為0.85 kPa，汽相平均密度為2.785kg/m3。氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題23 現(xiàn)因工藝要求，將該板式塔改為填料塔，以降低塔釜溫度和提高處理量。擬采用350Y金屬孔板波紋填料，已知該填料在操作條件下的等板高度為0.285m，單位高度填料層壓降為0.35 kPa/m，氣相動(dòng)能因子為1.8。試計(jì)算改為填料塔后

7、：（1）塔釜溫度降低多少；（2）塔處理量提高多少倍。注： 設(shè)塔頂操作壓力為常壓。 設(shè)再沸器內(nèi)汽液兩相處于平衡狀態(tài)。 易揮發(fā)組分的安托尼方程為24.22035.1206023. 6lg0tpA的單位為 kPa0Ap氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題24氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題kmol/h100FCQ50. 0Fx96. 0DxWxWDBQ%96D%52TEm/s85. 0u4 . 2kPa85. 0iP3kg/m785. 2V125原工況：板式塔25氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題新工況：填料塔kmol/h100FCQ50. 0Fx96. 0DxWxWDBQ%96Dm285. 0HETPkPa/m35. 0/ZP)m/

8、s()(kg/m8 . 15 . 03 F26先進(jìn)行物料衡算 %96%10050. 010096. 0%100DFxDxFDDWDFWxDxFxWx0 .500 .5096. 050. 0100解出 kmol/h0 .50Dkmol/h0 .50W解出 04. 0Wx解: 氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題27分析 )(WWPftPPPDW需求kPa58.12225.2133.101WP1.求WtPkPa25.2185. 025P氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題采用板式塔 28WxWBQWtWy04. 0Wx氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題由 WWWxxy) 1(1091. 004. 0) 14 . 2(104. 04 .

9、2kPa15.1158.122091. 0WWAPypkPa75.27804. 015.110AAAxpp2924.22035.1206023. 6lg0tpA解得氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題由 94.116Wt （板式塔）TNHETPZZP35. 0采用填料塔 需求Z需求TN1352. 025TPTENN30m705. 313285. 0Z氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題kPa63.10230. 133.101WPkPa30. 1705. 335. 0PkPa34. 963.102091. 0WWAPypkPa5 .23304. 034. 90AAAxpp3124.22035.1206023. 6lg0tp

10、A解得氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題由 84.109Wt （填料塔）1 . 784.10994.116Wt 2.求板填,ssVaV填填uDVs2,4板板uDVs2,4未變D板填板填uuVVss,32氣液傳質(zhì)設(shè)備綜合練習(xí)題27. 185. 0079. 1,板填ssVVm/s85.0板u對(duì)于規(guī)整填料VuFm/s079.1785.28 .1填VFu板填,27. 1ssVV33 在直徑1.2m、長(zhǎng)度6m的轉(zhuǎn)筒干燥器中，常壓下干燥溫度24 、濕含量0.037（濕基，下同）的濕物料，經(jīng)干燥后，物料的溫度60 、濕含量0.002，干燥產(chǎn)品的流量1000 kg/h 。干燥介質(zhì)為溫度25 、相對(duì)濕度55的新鮮空氣，空氣

11、進(jìn)、出干燥器的溫度分別為85 和30 。預(yù)熱器中采用180 kPa的飽和水蒸汽加熱，預(yù)熱器的熱損失可忽略。已知25水的飽和蒸汽壓3168.4 Pa。絕干料比固體物料的干燥綜合練習(xí)題34熱容1.507 kJ/(kg絕干料 ) ，干燥器外壁與空氣的總傳熱系數(shù)35 kJ/(m2h ) 。 1. 計(jì)算鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量； 2. 計(jì)算加熱蒸汽的消耗量； 3. 計(jì)算干燥系統(tǒng)的熱效率。 固體物料的干燥綜合練習(xí)題35干燥器 PQ241預(yù)熱器 250t851t302t602LQ %550Pa4 .31680sp 002. 02w 037. 01wm2 . 1m0 . 6kg/h10002G507. 1SckJ / (

12、kg絕干料) 180kPa 飽和水蒸氣加熱干燥器有熱損失非等焓干燥過(guò)程固體物料的干燥綜合練習(xí)題361.求解: V HLvV 273273)244. 1772. 0(00tHvH需求0H00000622. 0sspPpH0109. 04 .316855. 01013254 .316855. 0622. 0kg / kg絕干氣固體物料的干燥綜合練習(xí)題857. 027325273)0109. 0244. 1772. 0(Hvm3 / kg絕干氣37固體物料的干燥綜合練習(xí)題12HHWL需求21HHW、0109. 001 HHkg / kg絕干氣33.36)002. 00384. 0(0 .998)(2

13、1XXGW0384. 0037. 01037. 01111wwXkg / kg絕干料002. 0002. 01002. 01222wwXkg / kg絕干料0 .998)002. 01 (1000)1 (22wGGkg 絕干料/ hkg / h38固體物料的干燥綜合練習(xí)題WHHL)(12LQIGLIIGLI2211物料衡算)(33.36)0109. 0(2aHL熱量衡算11112490)88. 101. 1 (HtHI7 .1140109. 0249085)0109. 088. 101. 1 (kJ / kg絕干氣)(2HfL 111)(XccIwS0 .4024)0384. 0187. 45

14、07. 1 (kJ / kg絕干料39固體物料的干燥綜合練習(xí)題222)(XccIwS9 .9060)002. 0187. 4507. 1 (kJ / kg絕干料)02)(21tttDLtSQL總總6 .25716)2523085()62 . 114. 3(35kJ / h6 .257169 .900 .9980 .400 .9987 .1142LIL)(2IfL )(8 .765147 .1142bLIL40固體物料的干燥綜合練習(xí)題22222490)88. 101. 1 (HtHI22249030)88. 101. 1 (HH)(3 .304 .254622cHI)(22HfI 聯(lián)立(a)、(b)、(c)式，解得12.892IkJ / kg絕干氣0231. 02Hkg / kg絕干氣0 .2984Lkg / h41固體物料的干燥綜合練習(xí)題0 .2557857. 00 .2984 HLvVm3 / h2.求蒸汽wrQPw蒸汽需求PQ)(01IILQP00002490)88. 101. 1 (HtHI9 .520109. 0249025)0109. 088. 101.