注冊化工工程師職業(yè)資格考試化工原理復(fù)習(xí)總結(jié)

化工原理課程知識結(jié)構(gòu)模塊圖化工原理課程重要理論基礎(chǔ)1質(zhì)量平衡1、氣液相平衡過程速率表達(dá)式、斗工口、擊號 過程推動力dMV f(X)過程速率qm qmyi i\入i丿過速 過程阻力inoutd2、汽液相平衡2、機(jī)械能平衡Vi (Xi)E1he E2hf3、氣固相平衡3、熱量平衡(系統(tǒng)中無機(jī)械能時)pi (Xi)(qmH) Qin(qmH)QfMi \八i丿inout4、液液相平衡4、動量守恒yE,i f(XR,i)F (qmU)(qmU)outin5、液固相平衡5、牛頓第二定律l .“duFMd1r化工過程及單元操作1流體流動過程單相流動：流體流動、流體輸送兩相流動：1)流體通過顆粒層的流動：過濾、固定床2)顆粒的沉降運(yùn)動：沉降、固體流態(tài)化2、 傳熱過程加熱、冷卻、冷凝、沸騰、蒸發(fā)3、 傳質(zhì)過程吸收、精餾、萃取、吸附、干燥化工設(shè)備流體輸送及機(jī)械分離設(shè)備換熱設(shè)備傳質(zhì)設(shè)備泵、風(fēng)機(jī)過濾機(jī)重力沉降分離器、離心沉降分離器固定床、流化床、氣力輸送換熱器蒸發(fā)器吸收塔、精餾塔萃取塔、吸附塔干燥器主要符號說明:qm—質(zhì)量流率，kg/s； M—控制體中物料的質(zhì)量，kg；—時間，s—時間，s；E—流體的機(jī)械能，J/kg；Qf—熱量損失，J/s; F—外加力，N；u—流體的流速，m/s; yi—組分i在氣相（或汽相）中的濃度，摩爾分率;xi—組分i在液相中的濃度，摩爾分率；Pi—組分i在氣相中的濃度，分壓； Xi—組分i在固相中的濃度，質(zhì)量分率；yE,i—組分i在液相E中的濃度，質(zhì)量分率；Xr」一組分i在液相R中的濃度，質(zhì)量分率化工原理各章內(nèi)容結(jié)構(gòu)模塊圖第1章流體流動流體流動基本參數(shù)1、流體密度:kg1、流體密度:kg3m2、流體壓強(qiáng)：P，3、流體粘度:3、流體粘度:4、體積流量：qv5、體積流速：5、體積流速：u3mm2mss6、當(dāng)量直徑：d4流通截面積de 潤濕周邊流體流動基本原理1、機(jī)械能守恒P1 U12he2Z2g hf2對于不可壓縮流體， Zjg對于可壓縮流體,G2lnAk P2k P1k1v1k1P2亍P11 2d°20適用條件：（1）穩(wěn)定流動；（2）無熱能交換。2、連續(xù)性方程對于穩(wěn)定流動，.2qv d14—d|Const.43、動量守恒在某一方向上,Fgu)gu)out in當(dāng)u=0時，流體靜力學(xué)乙gR7 P2一Z2g一或F>2 P1 g(Z2Z1)適用條件：（1）靜止流體；（2）不可壓縮流體；（3）同種流體內(nèi)。流體靜力學(xué)應(yīng)用1、 壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差測定；2、 液位測定；3、 液封高度計算。流體動力學(xué)方程的應(yīng)用流體流動內(nèi)部結(jié)構(gòu)及阻力計算1、流體流動內(nèi)部結(jié)構(gòu)圓管內(nèi)流體穩(wěn)定流動剪應(yīng)力分布（P1乙g）（P2Z2g） r2L圓管內(nèi)牛頓型流體穩(wěn)定流動流速分布層流：Z1g)(P24LI(R2r2)流體動力學(xué)方程的應(yīng)用(P1乙g)(P2Z2g)2umax R4L2層流速度分布式：uu 1丄maxR管中心最大流速:1、設(shè)計型問題（1）確定流體輸送所需要的外加機(jī)械能Pe。He和有效功率PeHeqvg，s（2）確定流體輸送所需要的起始條件，如 Z1或P1。（3）確定完成規(guī)定輸送流量所需要的管徑 d。2、 操作型問題（1） 對于已有的管路系統(tǒng)確定所能達(dá)到的流量。（2） 對于已有的管路系統(tǒng)，為保證所需的流量，確定局部阻力的限定值。3、 流量測定（1）畢托管，（2）孔板流量計，（3）轉(zhuǎn)子流量計。湍流：(1r)numaxR2、阻力計算L u2Jhf—— d 2kg層流時:湍流時:主要符號說明:乙、Z2—基于同一水平基準(zhǔn)面的位高，m；Pi、P2—截面1、截面2上的絕對壓或表壓，苓；mui、U2—截面1、截面2上的平均體積流速,64Re仁）h」體輸送機(jī)械對于流體的外加能量，kghf—流體自截面1流至截面2的過程中所產(chǎn)生的機(jī)械能損失， —；kgG—流體質(zhì)量流速，kg—摩擦系數(shù);k—?dú)鈶B(tài)流體的多變指數(shù);—管件的阻力系數(shù)。G—流體質(zhì)量流速，kg—摩擦系數(shù);k—?dú)鈶B(tài)流體的多變指數(shù);—管件的阻力系數(shù)。第2章流體輸送機(jī)械(一)液體輸送機(jī)械主要性能參數(shù)1、離心泵在一定轉(zhuǎn)速下(1)流量qv，(2)有效壓頭 He，m(3)軸功率(3)軸功率Pa，W(4)有效功率 Pe，Pe Heqvg，W(5)效率， PePa在一定轉(zhuǎn)速下后彎葉片離心泵的特性曲線qv2、往復(fù)泵往復(fù)泵的性能參數(shù)同離心泵，但是，往復(fù)泵的流量取決于其泵體尺寸和操作轉(zhuǎn)速。單吸泵：qv D2Ln4雙吸泵：qv—（2D2d2）Ln4往復(fù)泵的壓頭理論上來說可以達(dá)到很大， 在管路中提供的壓頭取決于管路情況。 往復(fù)泵的效率高安裝特點(diǎn)1離心泵的安裝高度根據(jù)泵的必需汽蝕余量（NPSH）r計算泵的最大允許安裝高度HPpHgsvHfseNPSHr0.5gg2、往復(fù)泵的安裝（1） 也應(yīng)考慮安裝高度，原理與離心泵相同。（2） 有自吸作用，啟動時不需要灌泵。操作與調(diào)節(jié)i、離心泵使用離心泵時一個最顯著的特點(diǎn)是在啟動泵之前先灌泵。管路的特性曲線方程式： He（Z2Z1管路的特性曲線方程式： He（Z2Z1）-2一P1Le2gd2qv管路的特性曲線方程式簡寫為He(Z2Z1)PiKq；4d2泵的工作點(diǎn)是泵的特性曲線和管路的特性曲線的交點(diǎn)HeHeqv泵的調(diào)節(jié)就是根據(jù)生產(chǎn)上的需要改變泵的工作點(diǎn)。如果是較長時間的改變，可以通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速而改變泵的特性曲線；如果是短時間的改變，一般是通過調(diào)節(jié)泵出口管上閥門的開度（改變局部阻力）而改變管路的特性曲線?？梢岳帽玫慕M合來達(dá)到更大范圍的調(diào)節(jié)。通常是兩臺相同的泵進(jìn)行組合。若單臺泵的特性曲線方程： Heabq：

則兩臺串聯(lián)泵的特性曲線方程： He2a2bq：則兩臺并聯(lián)泵的特性曲線方程： Heabq24使用組合泵時的工作點(diǎn)（流量、壓頭）通過組合泵的特性曲線方程與管路特性曲線方程聯(lián)立求解。2、往復(fù)泵往復(fù)泵所提供的壓頭取決于管路， 流量取決于泵體相關(guān)尺寸和轉(zhuǎn)速。 因此，工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)方法是:（1）若調(diào)節(jié)用戶管路的流量，進(jìn)行旁路調(diào)節(jié)，或者改變轉(zhuǎn)速，或者調(diào)節(jié)活塞行程。（2）泵所提供的壓頭取決于流量和管路特性曲線。分類與選型1、 分類：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、其它泵。性能特點(diǎn)見教材及相關(guān)手冊介紹。2、 選型(1)根據(jù)輸送任務(wù)確定流量qv，根據(jù)管路系統(tǒng)，計算所需的壓頭 H⑵(3)選擇適宜型號的泵；計算所需的軸功率，選配合適功率的電機(jī)。（二）氣體輸送機(jī)械（2）泵所提供的壓頭取決于流量和管路特性曲線。分類與選型1、 分類：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵、其它泵。性能特點(diǎn)見教材及相關(guān)手冊介紹。2、 選型(1)根據(jù)輸送任務(wù)確定流量qv，根據(jù)管路系統(tǒng)，計算所需的壓頭 H⑵(3)選擇適宜型號的泵；計算所需的軸功率，選配合適功率的電機(jī)。（二）氣體輸送機(jī)械1、 分類：離心風(fēng)機(jī)、往復(fù)壓縮機(jī)、介紹。2、 選型（僅以離心風(fēng)機(jī)為例）分類與選型旋轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)（羅茨風(fēng)機(jī)） 、真空泵。性能特點(diǎn)見教材及相關(guān)手冊根據(jù)氣體輸送管路和輸送流量q3m-，計算達(dá)到預(yù)定的輸送量所需的全風(fēng)壓sNPT 2 。m進(jìn)行全風(fēng)壓數(shù)值的校正:PT0Pt根據(jù)qv和Pto選擇適宜型號的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)實(shí)際的有效功率為： PePTqv主要符號說明：D—?dú)飧變?nèi)徑，m；d—活塞桿直徑，m；L—活塞行程，m;n—轉(zhuǎn)速，rps；Ps—起始輸送液面的壓強(qiáng),Pv—被輸送液體在輸送溫度下的飽和烝汽壓，N2；mHf,se—泵吸入管段中的機(jī)械能損失， m；—被輸送液體的密度， 里m00—空氣在1物理大氣壓，20C時的密度,1.2佟m第4章流體通過顆粒層的流動基本原理顆粒床層的簡化模型為保持簡化后的物理模型與原真實(shí)模型的等效性，必須有細(xì)管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部自由表面積；所有細(xì)管的供流體流動的空間等于顆粒床層的空隙容積流體通過細(xì)管的壓降即為流體通過顆粒床層的壓降hfPhfPfLeu「de22uPfLe 1LL 4a12PfLea12'a1L8L-u流體通過顆粒床層的壓降

Pf 'a1 2 uL入’被稱為模型參數(shù)，必須由實(shí)驗(yàn)測定。定義Re定義Re‘ dm u4a1K'=,稱為康采尼（Kozeny）對模型參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果為， Re<2,入K'=,稱為Kozeny常數(shù)。將模型參數(shù)的表達(dá)式代入到床層壓降的表達(dá)式中PfL歐根（Ergun）在較寬的Re'范圍內(nèi)，Re'0.17~420，獲得了關(guān)系式4.17Re'4.17Re'0.29代入到床層壓降的表達(dá)式中PfL4.17PfL4.1710.291u2特性參數(shù)1、顆粒的比表面積2m1、顆粒的比表面積2m3m2、顆粒床層的空隙率3m3m23、 顆粒床層的比表面積aB,,aBa（1 ）m4、 床層的表觀流速u5、床層顆?？障吨械牧魉賣1,u1u過濾原理在壓差的作用下，懸浮液中的液體穿過濾餅中的空隙流出，濾餅兩端的壓差即為壓降定義過濾速率為dV定義過濾速率為dVu—Ad根據(jù)康采尼（Kozeny）公式，過濾速率就是該式中的床層表觀流速dVAd1a2K'可以發(fā)現(xiàn)，在濾液粘度和床層特性不變時,單位過濾面積上的過濾速率dVPAdL在濾液粘度、床層特性和過濾壓差不變時,在濾液粘度、床層特性和過濾壓差不變時,總過濾面積上的過濾速率濾餅厚度L、懸浮液中顆粒體積分率、濾餅空隙率與單位過濾面積上的濾液體積量q的關(guān)系式為單位過濾面積上過濾速率的表達(dá)式則為3L1q1定義：ra2K'，r稱為濾餅的比阻。則過濾速率表達(dá)式為或者dqddV PAAd r V考慮過濾介質(zhì)的阻力后，過濾速率為dVP1A P2A(P1 P2)AdVAdrVr Ve r(V V。)AdPi P2定義過濾常數(shù)：2PKr自開始即進(jìn)行恒壓過濾，則K為常數(shù)，并且0時，q0（V 0），過濾時間F與累計濾液體積量VF（單位面積上累計濾液體積量qF）的關(guān)系22Vf22VfV°KAff或 qF2qFqeKf過濾設(shè)備及操作1板框式壓濾機(jī)在保持洗滌水粘度與濾液粘度相同，洗滌操作時的壓差與過濾操作時的壓差相同時,總面積上的洗滌速率與過濾終了時過濾的速率之間的關(guān)系以單位時間濾液體積量表示生產(chǎn)能力為V以單位時間濾液體積量表示生產(chǎn)能力為VfdVdwdVd F,end1橫穿流洗法， 1；置換洗法，14洗滌時間w與過濾時間F的關(guān)系2JwF一個生產(chǎn)周期的時間 c， cF wD最佳時間分配:FDw2、旋轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速n,rps轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速n,rps，轉(zhuǎn)筒浸入濾液中的角度占360°的分率為 ，如果過濾介質(zhì)的阻力可以忽略（qe0），轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)一周，在單位過濾面積上所得到的濾液量為轉(zhuǎn)筒上濾餅的厚度qFL1轉(zhuǎn)筒上濾餅的厚度qFL1qF單位時間內(nèi)總過濾面積上所得到的濾液量QAnqF3、過濾問題分類1?設(shè)計型問題：給定qe,K,△P,V(或t)，生產(chǎn)能力，設(shè)備類型，計算過濾面積A，選擇或設(shè)計設(shè)備。2?操作型問題：已知設(shè)備尺寸和有關(guān)參數(shù)， qe,K,△P核算設(shè)備生產(chǎn)能力：或已知設(shè)備尺寸和有關(guān)參數(shù)，qe,r,①，口規(guī)生產(chǎn)能力，求取操作條件。固定床固定床設(shè)備：催化反應(yīng)器、吸附器、干燥器、離子交換器等，在生產(chǎn)中需要進(jìn)行計算：(1)床層壓降計算，應(yīng)用康采尼公式或歐根公式；(2)起始流化速度Umf，即保持固定床的最大速度，根據(jù)歐根公式和流化床壓降公式可以得到適用于工業(yè)上一般顆粒床層的計算公式UmfUmfde(p)g1650de為顆粒的平均直徑。第5章顆粒的沉降運(yùn)動和固體流態(tài)化重力沉降速度顆粒在重力場中自由沉降，當(dāng)達(dá)到勻速沉降時，則在垂直方向上處于力平衡狀態(tài)當(dāng)Rep2時為層流,當(dāng)Rep2時為層流,顆粒的層流沉降速度24Rep24

dpUtUtd2p(p)g18—d36p.3pg6dpg2.2Utdp4p204gdp(p)Ut3阻力系數(shù)是沉降運(yùn)動'雷諾數(shù)的函數(shù)，fdpUt重力降塵室顆粒隨同氣體在降塵室中水平方向上的運(yùn)動速度qvU顆粒隨同氣體在降塵室中水平方向上的運(yùn)動速度qvU水平BH顆粒隨同氣體在降塵室中水平方向上的停留時間r u水平顆粒得以沉降(分離)的條件:在停留時間內(nèi)，顆粒最大的沉降距離是降塵室的高度，其最大的沉降時間為恰好滿足臨界分離條件的顆粒 dpc的沉降速度為utc，其最大的沉降時間為Hut,maxUtc如果r t,max，則滿足臨界分離條件的顆粒dpc能夠100%被沉降(分離)下來，即LqvBH UtcqvqvBHutcd；(p)g18或者dpc18 q或者dpc18 qvpgBHqvBHqv(n1)BHqvBHqv(n1)BHUtedpc18pg(n1)BHqv在降塵室內(nèi)均勻地加n塊水平隔板而稱為(n+1)層降塵室，此時的臨界分離條件為1 Hn1UtcqVqV與不加隔板時qv的比(1)若保持沉降(分離)要求不變，加隔板后的生產(chǎn)處理能力qv n1qv(2)若保持生產(chǎn)處理能力相同，加隔板后能夠 100%沉降的顆粒直徑dpe與不加隔板時dpc的比ddpc的比dpc'n1

粒級效率在塵粒中，dpdpc的顆粒，i100%dpddpdpc的顆粒,dPdpc分離器的總效率：in0 Xii1Xi為進(jìn)口氣體中各粒度級顆粒的質(zhì)量分率。離心沉降速度顆粒在離心加速度為ar的離心力場中沿著離心力的方向作自由沉降， 當(dāng)達(dá)到勻速沉降時,則在沉降方向上處于力平衡狀態(tài)6dppar6dpar26dppar6dpar2Ur4dpUt4a「dp(p). 3阻力系數(shù)是沉降運(yùn)動雷諾數(shù)的函數(shù),dpUr當(dāng)Rep2時為層流,24Rep24

dpUr顆粒的層流沉降速度d顆粒的層流沉降速度d：(p )arUr 18旋風(fēng)分離器顆粒隨同氣流在切線方向上進(jìn)入旋風(fēng)分離器，可以視在旋轉(zhuǎn)的過程中顆粒與氣流的切線速度相同，并且始終等于進(jìn)口時的速度比。旋風(fēng)分離器的矩形進(jìn)口寬度為B，高度為A，UiUiqvAB顆粒沉降（分離）的條件:能夠100%離心沉降的顆粒的沉降距離為 B，沉降時間為.22dpUi停留時間為UiU停留時間為UiUi2能夠100%離心沉降的顆粒的粒徑為式中，n=3?5圈。粒級效率：在塵粒中，dpdpc的顆粒，i100%dpdpc的顆粒,dPdpc能夠100%離心沉降的顆粒的粒徑為式中，n=3?5圈。粒級效率：在塵粒中，dpdpc的顆粒，i100%dpdpc的顆粒,dPdpc分離器的總效率：in0 Xii1Xi為進(jìn)口氣體中各粒度級顆粒的質(zhì)量分率。高速離心管離心分離因素：同一顆粒所受離心力與重力之比。顆粒由Ra沉降至Rb所需要的沉降時間為t218 2lnRB2(p)dp Ra顆粒隨同流體在離心管內(nèi)的停留時間為(rBrA)hqv當(dāng)符合臨界分離條件時,H2(p)d2crBrAqv18Ra流化床原理顆粒的重力沉降速度Ut為相對于顆粒周圍介質(zhì)運(yùn)動的速度，對于一定的顆粒來說為確定值。在顆粒之間介質(zhì)向上的運(yùn)動速度為UiO規(guī)定向下的速度為正，顆粒相對于固定參照點(diǎn)的絕對速度為Up UpUtUj顆粒之間介質(zhì)向上的運(yùn)動速度ui、床層表觀流速U和床層空隙率之間的關(guān)系為UUi

當(dāng)介質(zhì)向上的流速較小時，顆粒的絕對速度 Up為正，即為固定床。增加介質(zhì)流量，當(dāng)一旦出現(xiàn)UiUt時，顆粒的絕對速度Up則為負(fù)，顆粒向上運(yùn)動，此時即為起始流化狀態(tài)。隨著介質(zhì)流量的逐漸增加，顆粒床層膨脹，ui的數(shù)值忽大忽小，up的數(shù)值忽正忽負(fù)。逐漸達(dá)到穩(wěn)定的流化狀態(tài)。當(dāng)介質(zhì)流量增加到一定值時，會出現(xiàn)始終uiut，則顆粒的絕對速度Up始終為負(fù)，顆粒一直向上運(yùn)動，此時，床層為氣流床。因此臨界帶出速度為UiUt第6章傳熱溫度場：溫度在時間、空間中的分布第6章傳熱溫度場：溫度在時間、空間中的分布熱傳導(dǎo)tf(x,y,z,)穩(wěn)定的溫度場：不隨時間而變化的溫度場。 tf（x,y,z）在一維的（例如x方向）、穩(wěn)定的溫度場中，溫度的分布函數(shù)為 tf（x）Fourier）定律描述熱流密度為在一維的（例如xFourier）定律描述熱流密度為dt

dx通過單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo):t1t2t通過單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo):t1t2t1t2通過三層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo):t1 t4At1 t41 2 3各層兩側(cè)的溫度差與各層中的熱阻值成正比關(guān)系12t1t2:t2 t3:t3t4 ——

通過單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo):通過三層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo):TOC\o"1-5"\h\zt1 t2通過單層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo):通過三層圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo): ln—2Lr1J tq\o"CurrentDocument"1 ,r2 1 ,r3 1 , r4 In— In— ln——2Li ri 2L2 「2 2L3d在選取的保溫層厚度相同時，導(dǎo)熱系數(shù) 數(shù)值小，并且貼近半徑小的內(nèi)圈使用，則能夠形成數(shù)值更大的熱阻，從而有效地減小導(dǎo)熱量。熱對流若Tw若TwTA(TwT)Tw)與對流傳熱有關(guān)的準(zhǔn)數(shù):努塞爾特準(zhǔn)數(shù)Nu反映總熱傳遞分子熱傳遞的相對大小。雷諾準(zhǔn)數(shù)ReLu反映粘性力的相對大小。普蘭特準(zhǔn)數(shù)PrCp反映動量擴(kuò)散的相對大小。格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)GrgL努塞爾特準(zhǔn)數(shù)Nu反映總熱傳遞分子熱傳遞的相對大小。雷諾準(zhǔn)數(shù)ReLu反映粘性力的相對大小。普蘭特準(zhǔn)數(shù)PrCp反映動量擴(kuò)散的相對大小。格拉斯霍夫準(zhǔn)數(shù)GrgL3—反映因不同區(qū)域密度差而引起的自然對流狀態(tài)。（無相變對流流體橫向流過管外廠強(qiáng)制湍流對流傳熱過渡流層流0.023Re0.8Prnd液體沸騰有相變對流V有相變對流V「垂直管外.水平管外管內(nèi)強(qiáng)制湍流時，對流傳熱系數(shù)（亦稱傳熱膜系數(shù)），與流速管內(nèi)強(qiáng)制湍流時，對流傳熱系數(shù)（亦稱傳熱膜系數(shù)），與流速u和管徑d的關(guān)系為u08

d0.2傳熱過程的計算原理間壁式換熱器微元長度上單位時間內(nèi)所傳遞的熱量dQTTw1i2ndiTdQTTw1i2ndiTw t12diw.roinritwt1o2r°dlTt1Ko2rodi在整個傳熱面積范圍內(nèi),o,K為同樣的值。1K1K°r°ri或者1Kor。roinr或者1Kor。roinrori1Kodoidi*in2dodi考慮壁兩側(cè)的污垢熱阻考慮壁兩側(cè)的污垢熱阻1doK1doKoididodoindo

di 2diRo間壁式換熱器微元長度上單位時間內(nèi)所傳遞的熱量dQ—T間壁式換熱器微元長度上單位時間內(nèi)所傳遞的熱量dQ—T1t1Ko2rodi間壁式換熱器整個傳熱面積上單位時間內(nèi)所傳遞的熱量1Ko2roi整個傳熱面積上平均傳熱速率，又稱為傳熱基本方程式QKo2rQKo2roi仃t)mKAtm對于有多根換熱管的列管式換熱器對于有多根換熱管的列管式換熱器平均傳熱溫度差tm平均傳熱溫度差tm:逆流換熱t(yī)mt2T2t1T1 t2in T2t1并流換熱t(yī)m并流換熱t(yī)mT1 t1 T2 t2T1t1inT2 t2換熱過程中的熱量平衡qm1Cp1換熱過程中的熱量平衡qm1Cp1(T1T2)qm2Cp2(t2 t1)在qm1Cp1、qm2Cp2中，假如qm1Cp1數(shù)值小，則換熱器的換熱效率為對于逆流換熱對于并流換熱NTU1Ti T2T1ti1expNTU1(1R1)

R1expNTU,1R1)對于逆流換熱對于并流換熱NTU1Ti T2T1ti1expNTU1(1R1)

R1expNTU,1R1)1expNTU1(1R1)R1KAqm1Cp1qm1Cp1R1qm2Cp2在qm1Cp1、qm2Cp2中，假如qm2Cp2數(shù)值小，則換熱器的換熱效率為t2t1T1t1對于逆流換熱1expNTU2(1R2)

R2expNTU2(1R2)對于并流換熱1expNTU2(1R2)1R2NTUKAqm2Cp2R2qm2Cp2qm1Cp1非定態(tài)傳熱過程：一定質(zhì)量為m的流體自溫度t1始，被恒溫?zé)嵩碩加熱，傳熱面積為A，任何時刻的熱流密度與加熱位置無關(guān)，傳熱系數(shù)為K。將流體溫度加熱到t2所需要的時間為mCpTt1 In KATt2傳熱過程的強(qiáng)化強(qiáng)化傳熱速率：（1）增加K值（值）；（2）增加傳熱溫度差。換熱器的計算問題1、 設(shè)計型問題設(shè)計任務(wù)：將一定流量的熱流體進(jìn)行冷卻，或?qū)⒁欢髁康睦淞黧w進(jìn)行加熱。下面以熱流體進(jìn)行冷卻為例。設(shè)計條件：已知qm1Cp1、T1、T2，可供使用的冷卻劑及其溫度t10計算目的：確定經(jīng)濟(jì)上合理的傳熱面積及換熱器其他有關(guān)尺寸。設(shè)計型問題適宜采用傳熱基本方程式解法。2、 操作型問題第一類操作型問題：

給定條件：換熱器的傳熱面積 A以及有關(guān)尺寸d,l,n,，冷、熱流體的性質(zhì)和流量qm1Cpl、qm2Cp2、T1、t1，流動方式。計算目的：冷、熱流體的出口溫度 t2、t2第一類操作型問題最適宜采用 NTU法。第二類操作型問題：給定條件：換熱器的傳熱面積A以及有關(guān)尺寸d,l,n,，熱流體的性質(zhì)和流量qm1Cp1、T1、T2、t1，流動方式。計算目的：冷流體的流量qm2和出口溫度t2。第二類操作型問題仍然利用傳熱基本方程式解法，并且需要試差求解。熱輻射絕對黑體：絕對黑體的輻射能力符合 Stefan---Boltzmann定律，絕對黑體對于輻射能的吸收率為100%。灰體：能夠以相等的吸收率吸收所有波長輻射能的物體?；殷w也是理想物體，但是大多數(shù)的材料，在工業(yè)上應(yīng)用最多的熱輻射(波長在- 20口m)范圍，其吸收率隨波長變化不大，因而可視為灰體。Kirchhoff定律：在同一溫度下，灰體的吸收率等于黑度。兩灰體定常態(tài)相互輻射傳熱速率的計算T4T4100Q一AC0一J1114100112灰體1被灰體2所包圍時的輻射傳熱速率Q1 A11 A2A1Q1 A11 A2A1C01

-12T1100100灰體1被灰體2所包圍，并且A2A1時的輻射傳熱速率:QAC014T1100T2100第8章氣體吸收吸收操作原理一、氣液相平衡1相平衡關(guān)系在總壓P、溫度T一定時，達(dá)到氣液相平衡，溶質(zhì)A在氣相及在液相中的濃度關(guān)系由實(shí)驗(yàn)測定。在低濃度氣液相平衡體系中，這種相平衡關(guān)系即為亨利定律。亨利定律有三種表達(dá)形式：PaPaExa；PaHCa；yA,e mXA在吸收操作計算中,yA,emx在吸收操作計算中,yA,emxA的形式應(yīng)用方便，相平衡常數(shù)m與亨利系數(shù)E之間的轉(zhuǎn)換計算為2、相平衡關(guān)系的應(yīng)用（1）判斷傳質(zhì)的方向：若組成為yA的氣相與組成為XA的液相相接觸,如果yA如果yAyA,emXa或XA,e仏Xa，傳質(zhì)的方向?yàn)槲?m傳質(zhì)的方向?yàn)榻馕鼀a傳質(zhì)的方向?yàn)榻馕绻鹹A yA,e mXA或XA,e—Xam（2）表示傳質(zhì)過程的推動力吸收： 目AyA,e或XA,eXA解吸： yA,eyA或XaXA,e（3）表示傳質(zhì)過程的極限達(dá)到相平衡狀態(tài)是傳質(zhì)過程的極限。二、吸收傳質(zhì)速率傳質(zhì)的機(jī)理分為三種：（1）膜理論；（2）溶質(zhì)滲透理論；（3）表面更新理論。理解起來最為直觀的是膜理論。1等分子反向擴(kuò)散速率NaJaNaJadCADABdzCA22、單向擴(kuò)散和主體流動（分子擴(kuò)散+同方向上緩慢的總體流動）速率引起緩慢的總體流動的原因：溶質(zhì)A不斷在氣液相界面上發(fā)生溶解， 自氣相中消失，使得氣液相界面附近的氣相中產(chǎn)生空穴位，因此，弓I起緩慢的總體流動來補(bǔ)充所產(chǎn)生的空穴位。Nnet,Nnet,aJANm因?yàn)镹mNnet,ANaCMDlnCB2CB1CmDCaiCa2DCmCB2CB1 CBmCB2ln CB1CA1CA2如果是在氣相中的傳質(zhì)，組分的濃度可以用分壓表示，則NadPlnPB2RTPb1DP因?yàn)镹mNnet,ANaCMDlnCB2CB1CmDCaiCa2DCmCB2CB1 CBmCB2ln CB1CA1CA2如果是在氣相中的傳質(zhì)，組分的濃度可以用分壓表示，則NadPlnPB2RTPb1DPPa1 Pa2PBmRT3、對流傳質(zhì)集總參數(shù)法表示傳質(zhì)速率氣膜中的傳質(zhì)速率 Naky(yAyA,i)或NakG(PAPA,i)液膜中的傳質(zhì)速率Nakx(XA,iXa)或Nak1(CA,icA)式中，ky PkG，kxPkl包括氣膜和液膜的總傳質(zhì)速率NaKy(yA yA,e)或NaKx(XA,eXa)式中，KxmKy，1Kxkxkym'1Kykykx解吸操作，包括氣膜和液膜的總傳質(zhì)速率NaKy(yA,eyA)或NaKx(XaXA,e)4、傳質(zhì)控制如果mkx1 ,則Kkyky，傳質(zhì)過程為氣膜阻力控制,如果1mky1kx，則Kxkx，傳質(zhì)過程為液膜阻力控制。三、物料衡算1、全塔物料衡算G(yiY2)L(XiX2)全塔物料衡算式反映氣液流率、氣相進(jìn)出口濃度、液相進(jìn)出口濃度等之間的確定關(guān)系。2、塔頂至塔內(nèi)任一橫截面范圍內(nèi)的物料衡算G(yy2)L(xX2)塔內(nèi)任一橫截面上氣相組成y與液相組成x之間的關(guān)系式，即操作線方程式:Lygx操作線方程式的應(yīng)用:反映y與x的關(guān)系；反映傳質(zhì)推動力的大??；在氣體流量一定時，反映液體流量的大小對于傳質(zhì)推動力、出口濃度的影響;反映極限出口濃度、最大吸收率。3、填料塔單位橫截面積微元填料高度 dh范圍內(nèi)的物料衡算GdyNaadhKya(yye)dhLdxNAadhKxa(xex)dh吸收問題計算已知：G,y已知：G,y「y2(或吸收率),x2，相平衡關(guān)系，求解：吸收劑用量L和填料層高度H。1、的計算最小液氣比:y1y2最小液氣比:y1y2minX1,eX2X1,e是與y1呈平衡的濃度，此時填料層高度為無限咼。操作液氣比:,n=~2倍L和G的單位同時為min操作液氣比:,n=~2倍L和G的單位同時為minkmol亠kmol 或——2 。sms實(shí)際塔底流出液體的組成:X1X2G(yiy2)2、填料層高度的計算2、填料層高度的計算根據(jù)填料塔單位橫截面積微元填料高度dh范圍內(nèi)的物料衡算GdyNAadh Kya(yye)dhLdxNAadhKxa(xex)dh自塔頂端到塔底端積分，得到填料層高度H的表達(dá)式為yiGdyNAadh Kya(yye)dhLdxNAadhKxa(xex)dh自塔頂端到塔底端積分，得到填料層高度H的表達(dá)式為yiGH——Kyay2ydy—和yeX1L1dxKxaX2Xe傳質(zhì)單元高度：HogKyaOLLKxa計算時一定要注意各物理量的單位， G和l的單位為kmomsKya和Kxa的單位為kmol3msHOG與HOL的關(guān)系:HoGKyaHoGKyaLmGmKyaLKx%HOLyi傳質(zhì)單元數(shù)： NOGdyy2yyNolXidxX2Xe yi傳質(zhì)單元數(shù)： NOGdyy2yyNolXidxX2Xe X傳質(zhì)單元數(shù)的主要求解方法:（1）對數(shù)平均推動力法

氣相傳質(zhì)單元數(shù)：Nogyi」2ymyiy2(yi yi,e) (y2 y2,e)lnyi yiey2 y2,e該方法適用于在所涉及到的濃度范圍內(nèi)，相平衡關(guān)系為線性關(guān)系。若相平衡關(guān)系可以用亨利定律yemx表示出來，對數(shù)平均推動力法的另一表達(dá)形式為（2）吸收因數(shù)法氣相傳質(zhì)單元數(shù):NOG1,彳11111'A液相傳質(zhì)單元數(shù)：i1Nolln1OLA1A可以看出，NogANolX1,eXiInX2,eX2L1yimx21，吸收因數(shù)AG0Ay2mx2Amyimx211yimxi—或NolIny2mx2AA1y2mx2iInyimxiimLGy2mx2NOG液相傳質(zhì)單元數(shù):Xix2Xm(Xi,eXi)(X2,eX2Xm（3）數(shù)值積分法（略）利用板式塔進(jìn)行吸收操作，所需理論板數(shù)的計算式:K11,,1yimx21N In1——InAAy2mx2A等板高度HETP的定義：分離作用等同于一塊理論板的實(shí)際填料層的高度。所以，根據(jù)理論板數(shù)和等板高度計算實(shí)際填料層高度的計算式為HNHETP當(dāng)吸收因數(shù)A=i時，N=Nog,Hog=HETP。二、解吸塔設(shè)計型計算已知：L,Xi,X2,y2，相平衡關(guān)系，求解：解吸氣用量 G,解吸塔填料層高度H

(1)解吸氣用量的計算最小氣液比GLminxix2yi,e y?式中yi,e是與Xi相平衡的氣相濃度。若相平衡關(guān)系可以用亨利定律來表示yemx，則yi,emXi0實(shí)際氣液比GLmin,n=~2倍0L和G的單位同時為kmo1或kmo1(1)解吸氣用量的計算最小氣液比GLminxix2yi,e y?式中yi,e是與Xi相平衡的氣相濃度。若相平衡關(guān)系可以用亨利定律來表示yemx，則yi,emXi0實(shí)際氣液比GLmin,n=~2倍0L和G的單位同時為kmo1或kmo1 0sms出塔氣體實(shí)際濃度yiy2L(Xi X2)G(2)解吸塔填料層高度的計算HOLNOLOGNOG傳質(zhì)單元高度:KyaHOLKxa。計算時一定要注意各物理量的單位， G和L的單位為kmol—2—mKya和Kxa的單位為kmol—3 0ms傳質(zhì)單元數(shù):NolXix2XmXiX2X2,e)Xi Xi,eIn X2 X2,e(Xi Xi,e)(X2xiNoldxX2XXemxiyimx2y2OGyiy2ymyi y2(yi,e yi)g y?)lnyi，e yiy2,e y2NOGyi.dyy2yeyiiniiAmxiyimx2y2傳質(zhì)強(qiáng)化吸收塔操作型問題一、操作型計算命題方式:i、第一類操作型問題已知：填料層高度H及相關(guān)尺寸，流動方式，相平衡關(guān)系，G,yi,L,x2,Kya或Kxa,

計算目的：y2,Xr2、第二類操作型問題已知：填料層高度H及相關(guān)尺寸，流動方式，相平衡關(guān)系， Kya或Kxa,G,y1,y2,x2，計算目的：L,x1第一類操作型問題采用吸收因數(shù)法計算最為方便。第二類操作型問題的計算需要試差求解。二、吸收塔的調(diào)節(jié)為了滿足吸收率或吸收量提高的要求，在填料層高度一定的情況下，可以考慮改變吸收劑的流量L、入塔濃度x2、溫度to1、適當(dāng)增加吸收劑的流量 1、適當(dāng)增加吸收劑的流量 L，根據(jù)NgiIniiyimx2i—分析,Ay2mx2AX2勺丫2X2勺丫2）減小’傳質(zhì)推2、減小入塔濃度X2，塔內(nèi)任意截面上液相的濃度 x動力增加，從而y2o3、適當(dāng)降低吸收劑的溫度t，使得溶質(zhì)在溶劑中的平衡溶解度增加，傳質(zhì)推動力增加,從而y2 o三、吸收塔最大吸收率分析假如填料層高度無限高，塔內(nèi)傳質(zhì)可以達(dá)到平衡，即操作線與平衡線可以出現(xiàn)交點(diǎn)，分析可以達(dá)到的最大吸收率，即為分析可以達(dá)到的氣相出口最小濃度，因?yàn)閙axyi maxyi y2,minyi分如下兩種情況來分析:1、如果吸收操作的液氣比小于平衡線的斜率,1、如果吸收操作的液氣比小于平衡線的斜率,Gm'塔內(nèi)傳質(zhì)在塔底達(dá)到平衡’操作線與平衡線在塔底出現(xiàn)交點(diǎn)此時Xi,maxXi,e作線與平衡線在塔底出現(xiàn)交點(diǎn)此時Xi,maxXi,emy2,minyiL(Xi,maxX2)G2、如果吸收操作的液氣比大于平衡線的斜率，作線與平衡線在塔頂出現(xiàn)交點(diǎn)，此時y2、如果吸收操作的液氣比大于平衡線的斜率，作線與平衡線在塔頂出現(xiàn)交點(diǎn)，此時y2,minGm，塔內(nèi)傳質(zhì)在塔頂達(dá)到平衡，操mx2o四、吸收劑再循環(huán)問題的分析有吸收劑再循環(huán)與無吸收劑循環(huán)時比較，有以下兩點(diǎn)不同： （i）吸收劑入塔時的實(shí)際濃度增加了；（2）因?yàn)閷?shí)際入塔吸收劑量的增加，塔內(nèi)操作線的斜率稍有增加。因此，如果平衡關(guān)系不變，即平衡線不變，則吸收傳質(zhì)推動力一般要減小。

遇到如下兩種情況應(yīng)采用溶劑再循環(huán):吸收過程有顯著的熱效應(yīng)，大量吸收劑再循環(huán)可降低吸收劑出塔溫度，平衡線發(fā)生明顯的向下移動，盡管操作線向下移動，但是，塔內(nèi)傳質(zhì)的推動力增大。吸收的目的在于獲得較濃的液相產(chǎn)物，按物料衡算所需的新鮮吸收劑量過少，以至于不能保持塔內(nèi)填料良好的潤濕，吸收劑再循環(huán)，傳質(zhì)表面積增加，傳質(zhì)系數(shù)增大。吸收設(shè)備一、填料塔流體力學(xué)特性In0.2LgV'確定了塔內(nèi)的液泛速度LIn0.2LgV'確定了塔內(nèi)的液泛速度Luf后再確定操作氣速，或者根據(jù)所允許的壓降確定操作氣速,從而可以計算所需要的塔徑二、填料的容積傳質(zhì)系數(shù)K二、填料的容積傳質(zhì)系數(shù)Kya或Kxa在一定操作條件下的Kya或Kxa數(shù)值的大小，反映了填料的傳質(zhì)性能，可以通過吸收傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定。在吸收實(shí)驗(yàn)中，已知填料層高度，操作條件下的相平衡關(guān)系，流動方式，測定：G,y!,y2,L,x2,X!，首先計算出傳質(zhì)單元數(shù)，再計算出傳質(zhì)單元高度，從而可求得Kya或Kxa擴(kuò)展延伸

1高濃度體系吸收。2、 多組分吸收。1高濃度體系吸收。2、 多組分吸收。3、 化學(xué)吸收。4、 非等溫吸收。第9章液體精餾精餾操作原理、相平衡關(guān)系相平衡關(guān)系的表示方法:0Pa一X1由t~x(y)圖轉(zhuǎn)換的y~x圖。0Pa一X2、理想物系：x2、理想物系：xAooPa Pb3、相對揮發(fā)度:vA，對于理想物系,0Pa3、相對揮發(fā)度:vA，對于理想物系,0Pa一0 ，yAPbXao1 ( 1)XA4、相平衡常數(shù)K:yAKxao二、物料衡算及熱量衡算1、全塔物料衡算塔釜間接蒸汽加熱FDW塔釜直接蒸汽加熱FSDW全塔輕組分A的衡算FxfDxD WXWVb塔釜間接蒸汽加熱時塔頂產(chǎn)品采出率Xf XwXd Xw2、無進(jìn)料和無出料塔板的物料衡算及熱量衡算物料衡算Vi1 Li1Vi Li輕組分A的衡算Vi1yi1Li1Xi1ViyiLix熱量衡算Vi1Ii1Li1ii1 ViIi LiiiIiii ri如果忽略相鄰塔板液相焓的差異，同時， rArB，則得到恒摩爾流的結(jié)論，即在無進(jìn)

料無出料的塔段內(nèi)，相鄰塔板上的汽相流量相等，同時，相鄰塔板上的液相流量也相等。3、理論進(jìn)料板上的物料衡算及熱量衡算物料衡算FVLVL熱量衡算FifVIf1Lif1VILi忽略相鄰塔板的汽相焓的差異、相鄰塔板的液相焓的差異，得到LLIif—F—I—廠定義進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q q-——匕IiTOC\o"1-5"\h\z定義精餾操作的回流比R RLD精餾段內(nèi)的汽相流量（即冷凝器負(fù)荷量）精餾段內(nèi)的液相流量 LRD精餾段內(nèi)汽相流與液相流的關(guān)系 V提餾段內(nèi)的汽相流量（即塔釜負(fù)荷量）提餾段內(nèi)的液相流量 L提餾段內(nèi)的汽相流量與液相流量的關(guān)系如果泡點(diǎn)進(jìn)料（飽和液體進(jìn)料）q=1如果露點(diǎn)進(jìn)料（飽和蒸汽進(jìn)料）q=0rfCptsrfCptstF

rfVR1DLDVV1qFLqFLVWVVLLyLDxDRxXdxVVR1R1提餾段輕組分衡算）FDXwR1D1qF1-DFXwr提y餾LxV段操WxwV作線RD方qF程 （R1D1xqFRD—q即FyDxR1—1qRF進(jìn)料線方程（q線方程）4、精餾裝置熱量衡算QbQbQfQcQdQwQi精餾裝置的熱量衡算式是分析進(jìn)料熱狀態(tài)、塔釜加熱負(fù)荷、操作回流比等與所需要理論塔板數(shù)關(guān)系的重要理論依據(jù)。精餾設(shè)計型問題計算精餾設(shè)計型問題的命題方式：已知 F,Xf，規(guī)定分離要求Xd,Xw或者Xd和輕組分Dx的回收率0FXfD 主要求解：（1）操作回流比R；（的回收率0FXf1回流比的確定首先確定操作線與平衡線的夾緊點(diǎn)坐標(biāo)（Xe,Ye）o若夾緊點(diǎn)出現(xiàn)在精餾段上或進(jìn)料板上，則RiXD yeminYeXeRminRminXdYqRminRmin 1XD Xq（Xq,yq）為此時的精餾段操作線、提餾段操作線及進(jìn)料線的交點(diǎn)坐標(biāo)。操作回流比的確定R(1.2~2)R操作回流比的確定R(1.2~2)Rmin操作回流比R數(shù)值的大小與塔內(nèi)的汽液流量、塔頂冷凝器負(fù)荷、塔釜加熱負(fù)荷及達(dá)到預(yù)定分離要求所需要的理論塔板數(shù)均有關(guān)系。2、理論塔板數(shù)的確定確定理論塔板數(shù)及最適宜進(jìn)料位置的方法有： 1）逐板計算法；2）圖解法；3）簡捷操作回流比R數(shù)值的大小與塔內(nèi)的汽液流量、塔頂冷凝器負(fù)荷、塔釜加熱負(fù)荷及達(dá)到預(yù)定分離要求所需要的理論塔板數(shù)均有關(guān)系。2、理論塔板數(shù)的確定確定理論塔板數(shù)及最適宜進(jìn)料位置的方法有： 1）逐板計算法；2）圖解法；3）簡捷計算法。在全回流R算式：（塔開工階段）的情況下，達(dá)到預(yù)定分離程度所需最少理論板數(shù)的計NminInXAXbXBDXAwIn精餾段的最少理論板數(shù)的計算式:Nmin,iIn XA XBXBDXAqInXAq是精餾段操作線方程式、提餾段操作線方程式的交點(diǎn)坐標(biāo)值。掌握了芬斯克公式，再應(yīng)用吉利蘭關(guān)聯(lián)式，是求理論板數(shù)的簡捷計算法。3、單板效率及總板效率以汽相組成變化來表示的單板效率Emv,iyiyii以液相組成變化來表示的單板效率EmL,iXi1Xi以液相組成變化來表示的單板效率EmL,iXi1XiXi1Xi塔的總板效率EoNt

Np4、塔徑的確定根據(jù)塔內(nèi)汽相的實(shí)際體積流量及流速計算塔徑Vs■4U汽相流速根據(jù)Smith曲線確定的汽相負(fù)荷因子進(jìn)行確定。精餾操作型問題精餾操作型問題的命題方式：已知塔內(nèi)所具有的理論板數(shù)和進(jìn)料位置、進(jìn)料流量、組成和熱狀態(tài)、操作回流比、產(chǎn)品分配比，求解：塔頂產(chǎn)品組成 XD、塔底產(chǎn)品組成Xw以及各塔板上汽相組成及液相組成。求解方法：1）先設(shè)Xw（或者XD），根據(jù)物料衡算式FXfDXdWXw計算XD（或者Xw）；2）從塔頂開始逐板計算，計算所得到的 Xw值與假設(shè)值進(jìn)行比較，若相吻合，則結(jié)束計算；若相差較大，則以所得到的XW值作為假設(shè)值，重復(fù)以上的計算，直至計算所得到的XW值與假設(shè)值相吻合為止。幾個典型操作型問題：TOC\o"1-5"\h\z1）操作回流比R增加，Xd,Xw 。2）進(jìn)料組成xf，xD,xw 。_ D3） 塔釜汽化速率V—定，塔頂產(chǎn)品采出率一，Xd,Xw。F4）塔釜汽化速率V—定，進(jìn)料溫度增加，則操作回流比 R增加，xd,xw。5）操作回流比R一定，進(jìn)料溫度增加，則塔釜汽化速率V減小，Xd,Xw。擴(kuò)展延伸根據(jù)連續(xù)精餾的基本原理，可以解決如下形似特殊的精餾問題。1、回收塔（只有提餾段的塔）適用于對塔頂產(chǎn)品Xd要求不高，但是對塔釜產(chǎn)品Xw要求較高的情況。因?yàn)閺乃斶M(jìn)料，故一般不再塔頂回流，并且多采用泡點(diǎn)進(jìn)料。米用泡點(diǎn)進(jìn)料q=1時，物流量的關(guān)系為 LF,VD。采用冷液體進(jìn)料q1時，物流量的關(guān)系為 LqF,VD(1q)F2、 只有精餾段的塔(簡稱精餾塔)適用于對塔釜產(chǎn)品xw要求不高，但是對塔頂產(chǎn)品Xd要求較高的情況。氣態(tài)原料加入到塔釜內(nèi)的液面之下一定深度之處，故通常塔釜不再需要間接或直接的加熱蒸汽。若飽和蒸汽q=0進(jìn)料，物流量的關(guān)系為VF,LW若過熱蒸汽q0進(jìn)料，物流量的關(guān)系為VqF,LW(1q)F3、 冷回流生產(chǎn)上大多采用冷回流，而不是泡點(diǎn)回流，此情況下，將回流液當(dāng)作是塔的進(jìn)料。回流液的熱狀態(tài)參數(shù)qR的計算應(yīng)根據(jù)塔頂?shù)?塊板上的飽和汽相焓I、飽和液相焓I及回流液焓Ir進(jìn)行計算 qR1iRIi精餾段液體流量L與回流液的量Lo的關(guān)系為LqRL0精餾段汽體流量V與出塔汽相流量V1的關(guān)系為VV1 (1qR)Lo4、 水蒸氣直接加熱的蒸餾若所要分離的物系為輕組分和水(重組分)的混合物，則便可以在塔釜采用水蒸氣直接加熱。直接蒸汽加熱與間接釜式加熱相比較，分為兩種情況：設(shè)計規(guī)定同樣的加料條件xf、q,同樣的xd，輕組分的回收率相同，回流比R相同。比較直接蒸汽加熱與間接釜式加熱所需理論板數(shù)和能耗。

因?yàn)镈、xd、R相同，上升蒸汽量V(R1)D,VV(1q)F相同，能耗相同兩種加熱方式下精餾段、提餾段的液汽比相同，則直接蒸汽加熱時提餾段的操作線只是將間接加熱時的提餾段的操作線延長至橫坐標(biāo) Xw，比較結(jié)果為Xw直接Xw間接，W直接W間接，Nt直接 Nt間接。設(shè)計規(guī)定同樣的加料條件Xf、q,同樣的xd、Xw，回流比R相同。比較直接蒸汽加熱與間接釜式加熱所需理論板數(shù)、能耗及輕組分的回收率。間接蒸汽加熱時可見，直接蒸汽加熱時的D產(chǎn)品小于間接蒸汽加熱時的間接蒸汽加熱時可見，直接蒸汽加熱時的D產(chǎn)品小于間接蒸汽加熱時的D產(chǎn)品，輕組分的回收率有所減SFDW1SXfXwFXdXw直接蒸汽加熱時總物料衡算直接蒸汽加熱時 DFXfXwXdXw少?；亓鞅认嗤瑒t直接蒸汽加熱時的上升蒸汽量 V(R1)D,VV(1q)F小于間接蒸汽加熱時的上升蒸汽量，故能耗有所減小。根據(jù)總物料衡算，可見W產(chǎn)品增加了直接蒸汽加熱時所需的塔板數(shù)有所減少。5、平衡蒸餾為只有1塊理論板的連續(xù)蒸餾操作。所得汽相組成 y與液相組成x的關(guān)系，既符合相平衡關(guān)系yX1 ()X平衡關(guān)系yX1 ()X又符合物料衡算關(guān)系yqq1XXfq1(1q)為汽化率根據(jù)X或y可以確定平衡閃蒸溫度te。根據(jù)如下的熱量平衡式確定原料的預(yù)熱溫度FCp(Tte) (1q)Fr6、 簡單蒸餾為只有1塊理論板的間歇蒸餾，為非定常態(tài)操作。7、 間歇精餾為非定常態(tài)精餾操作。操作方式：餾出液組成保持恒定，不斷增加回流比；設(shè)計時應(yīng)以操作終了時的釜液組成 xw為計算基準(zhǔn)。釜內(nèi)為沸騰狀態(tài)的液體，故屬于泡點(diǎn)XdRend 1XdRend 1操作終了時塔內(nèi)的操作方程Rend,minXd Ywyw xwRend(1.2?2)Rend,minRendRend1逐板計算法或圖解法得到所需要的理論塔板數(shù)。在相同的理論塔板數(shù)條件下，圖解試差法得到操作初期的回流比。在蒸餾釜的汽化速率為V(kmol/h)的條件下，每批料液F(kmol)的蒸餾操作時間為F(XdXfXF(XdXfXf)XwR(Xd1x)2dx蒸餾過程中，每一釜液組成x必對應(yīng)一回流比R，利用數(shù)值積分進(jìn)行上式求解回流比恒定，餾出液組成不斷減小。設(shè)計時可以操作的初態(tài)為基準(zhǔn)，必須假設(shè)最初的餾出液組成 xD始大于所規(guī)定的蒸餾產(chǎn)品平均組成值Xd始 YfYfXfR (1.2?2)Rmin操作初態(tài)塔內(nèi)的操作方程R操作初態(tài)塔內(nèi)的操作方程RXd x R1R1逐板計算法或圖解法得到所需要的理論塔板數(shù)。Xd始的驗(yàn)算：與簡單蒸餾相似， F,Xf,W,Xw這4個量之間的關(guān)系為Xf,F dxIn_ w xwXD x蒸餾過程中，理論塔板數(shù)和回流比固定，每一釜液組成 x必與一餾出液組成Xd相對應(yīng),利用數(shù)值積分進(jìn)行上式求解。蒸餾實(shí)際所得餾出液的平均組成由全過程得物料衡算確定，即

XdXdFXfWxwFW此計算值大于等于蒸餾規(guī)定餾出液組成值時，上述設(shè)計計算過程有效，否則，需要重新設(shè)XD始的值更大些處理一批料液塔釜的總蒸發(fā)量為G(R1)D(R1)(FW)在蒸餾釜的汽化速率為V(kmol/h)的條件下，每批料液F(kmol)的蒸餾操作時間為GV8、 水蒸氣蒸餾對易于分解(或沸點(diǎn)較高)而又與水不互溶的物料進(jìn)行蒸餾時，為降低其沸點(diǎn)，可以應(yīng)用水蒸氣蒸餾(水汽蒸餾)。水汽蒸餾能夠降低蒸餾沸點(diǎn)的溫度的原理是：互不相溶的液體混合物，其蒸氣壓為各純組分的蒸氣壓之和。PsystemPoil Pw Pout有水蒸汽時的沸點(diǎn)低于純油在 Pout條件下的沸點(diǎn)。9、 恒沸精餾VA為了有效地增加A與B之間的相對揮發(fā)度 ABv ，加入第3個組分C，其與A或B、或者AB形成具有最低恒沸點(diǎn)的恒沸物， 該恒沸物的揮發(fā)度與B或A產(chǎn)生了明顯的差異，再通過精餾得以分離。10、 萃取精餾VA為了有效地增加A與B之間的相對揮發(fā)度ABv ，加入第3個組分S，其與VBA或B、或者AB形成具有最高恒沸點(diǎn)的恒沸物， 該恒沸物的揮發(fā)度與B或A產(chǎn)生了明顯的差異，再通過精餾得以分離。11、 多組分精餾在精餾中對于多組分混合物的分離仍然是基于各個組分揮發(fā)性能的差異，將組分分為輕組分、輕關(guān)鍵組分、重關(guān)鍵組分、重組分。理論塔板數(shù)的計算方法為簡捷計算法。

塔板上的氣液接觸狀態(tài)（1） 鼓泡接觸狀態(tài)（2） 泡沫接觸狀態(tài)：（3） 噴射接觸狀態(tài)：入口安定區(qū)受液區(qū)塔板橫截面分區(qū)圖氣相為分散相,塔板上的氣液接觸狀態(tài)（1） 鼓泡接觸狀態(tài)（2） 泡沫接觸狀態(tài)：（3） 噴射接觸狀態(tài)：入口安定區(qū)受液區(qū)塔板橫截面分區(qū)圖氣相為分散相,氣相為連續(xù)相,液相為連續(xù)相。液相為分散相。plX表示重組分的摩爾分?jǐn)?shù)'當(dāng)dx0時，稱為正系統(tǒng)。正系統(tǒng)：液滴或液膜穩(wěn)定性皆好，宜采用泡沫接觸狀態(tài);負(fù)系統(tǒng)：液滴或液膜穩(wěn)定性皆差，宜采用噴射接觸狀態(tài)。氣體通過塔板的阻力損失（希望液膜穩(wěn)定）。（希望液滴不穩(wěn)定）hfPgLghdhi2Uo

2Uo

Cohd2gL塔板上氣液兩相的非理想流動1、 液沫夾帶導(dǎo)致液沫夾帶的因素有兩個：（1） 沉降速度小于液層上部空間中的氣流速度的小液滴，其具有向上的絕對速度。（2） 氣流沖擊或氣泡破裂而彈濺出的液滴，其具有向上的初速度。板間距越小，彈濺到上層板的液滴量會越多。2、 氣泡夾帶流入降液管的液體含有大量氣泡，同時，液體落入降液管時又卷入一些氣體產(chǎn)生新的泡沫。故設(shè)出口安定區(qū)。（1） 夾帶液泛（2） 溢流液泛P2影響降液管內(nèi)液位高度的因素由下式可以看出:2Ul2g3、漏液2Ul2g3、漏液干板阻力設(shè)計值合理，較為大時，板壓降hf（反映自下向上的壓差）高于液面波峰處當(dāng)量清液層高度（產(chǎn)生自上向下的壓力），各個孔均有上升氣體，塔板不會漏液。塔板效率的各種表示方法HdhwhowP2Pl（1）點(diǎn)效率（2） 板效率（默費(fèi)里板效率）（3） 濕板效率（實(shí)際操作狀態(tài)下的單板效率）（4） 全塔效率塔板的負(fù)荷性能圖1、 汽體上限線1受液沫夾帶量的限制，塔板開孔率較大時，汽體上限的值可以較大2、 汽體下限線2受漏液量的限制，塔板開孔率較大時，汽體下限的值則要大。3、 降液管液泛線3受液相量、汽相量、降液管橫截面積、板間距等的限制。4、 液體下限線4受堰上最小清液層厚度的限制。5、 液體上限線5受降液管內(nèi)液體停留時間、降液管液泛的限制。V/m3V/m3/hL/m3/h填料塔與板式塔的比較：1、填料塔操作范圍小，特別是對于液體負(fù)荷的變化更為敏感

2、 填料塔不宜處理易聚合或含有固體懸浮物的物料。3、 當(dāng)氣液接觸過程中需要換熱時；或需要有側(cè)線出料、進(jìn)料時，不宜采用填料塔4、亂堆填料塔直徑一般認(rèn)為不宜超過 ，而板式塔直徑一般不小于 。5、 板式塔的設(shè)計比較準(zhǔn)確，安全系數(shù)可取得更小。6、 填料塔造價便宜。7、 填料對泡沫有限制和破碎的作用，對易起泡物系填料塔更適合8、 對腐蝕性物系，填料塔更適合。9、 對熱敏性物系，填料塔更適合，因塔內(nèi)滯液量比板式塔少。10、 填料塔的壓降比板式塔小，因而對真空操作更為適宜。第12章固體干燥固體干燥原理一、 固體干燥的方法（1）對流干燥；（2）傳導(dǎo)干燥；（3）輻射干燥；（4）介電干燥。工業(yè)生產(chǎn)中常用對流干燥，固體物料中的濕分常為水分，氣流為熱空氣流。二、 濕空氣的性質(zhì)參數(shù)1、絕對濕度H與水汽分壓pw的關(guān)系2、相對濕度PsPt時,PsPt時,2、相對濕度PsPt時,PsPt時,3、濕球溫度tw0.622Pw