《化工原理傳熱設備》課件

化工原理傳熱設備課程簡介課程目標深入理解化工原理傳熱設備的基本原理，掌握典型傳熱設備的設計和計算方法，并能結合實際應用進行分析和判斷。課程內容涵蓋換熱器、蒸餾塔、干燥設備、提取設備、反應設備、吸收塔、冷卻設備等典型化工傳熱設備。學習方式課堂講授、案例分析、實驗操作等多種教學方式相結合，注重理論聯系實際。傳熱設備概述換熱器換熱器是用于將熱量從一種流體傳遞到另一種流體或從一種流體傳遞到另一流體的設備。蒸餾塔蒸餾塔是用于分離不同沸點的液體混合物的設備。干燥設備干燥設備是用于從固體或液體中除去水分的設備。傳熱基礎知識回顧1熱傳導熱量通過物質內部的分子運動傳遞，熱量傳遞方向從高溫區(qū)域到低溫區(qū)域。2熱對流熱量通過流體運動傳遞，熱量傳遞方向從高溫流體到低溫流體。3熱輻射熱量通過電磁波傳遞，熱量傳遞方向不受介質限制，可直接從高溫物體傳遞到低溫物體?；鳠嵩O備的分類換熱器將熱量從一種流體傳遞到另一種流體的設備，例如冷凝器和蒸發(fā)器。干燥設備用于去除物料中的水分或其他溶劑，常見的類型有噴霧干燥器和流化床干燥器。提取設備將一種物質從混合物中分離出來的設備，例如溶劑提取和蒸餾提取。反應設備進行化學反應的設備，例如反應釜和催化反應器。換熱器換熱器是化工生產中應用最廣泛的傳熱設備之一，它主要用于兩種或多種流體之間進行熱量交換，以達到加熱、冷卻或蒸發(fā)等目的。換熱器廣泛應用于石油化工、電力、冶金、食品等各個領域，是現代工業(yè)生產不可或缺的重要設備。換熱器的基本結構殼體換熱器的外殼，用于容納傳熱介質和固定管束。管束由許多平行排列的傳熱管組成，用于傳熱介質的流動。介質通道傳熱介質在換熱器內流動的通道，可分為管內和管外。封頭用于封閉管束兩端，并連接進出口管。換熱器的類型管式換熱器是最常見的類型，結構簡單，應用廣泛。板式換熱器具有傳熱效率高、占地面積小的特點。螺旋板換熱器適用于高粘度流體的換熱，具有耐腐蝕性。列管式換熱器適用于大型換熱系統(tǒng)，傳熱面積大。換熱器的選型1工藝要求傳熱量、溫度變化、介質性質、流量等2經濟因素成本、運行費用、維護成本等3安裝條件空間限制、運輸便利、安裝難度等蒸餾塔蒸餾塔是化工生產中常用的分離操作設備，通過利用不同組分沸點差異進行分離，實現混合物的分離提純。蒸餾塔廣泛應用于石油化工、精細化工、醫(yī)藥、食品等領域，在生產中發(fā)揮著重要的作用。蒸餾塔的基本原理分離原理利用不同物質沸點差異，將混合液分離成不同組分的純物質。操作步驟混合液加熱沸騰，生成蒸汽，蒸汽上升，進入冷凝器，冷凝成液體，收集不同組分的液體。蒸餾塔的結構組成塔體蒸餾塔的核心部分，用于容納和分離物料。塔盤用于提供氣液接觸面積，促進傳質過程。進料管將待分離的物料引入塔體?；亓鞴軐⒉糠炙旔s出液返回塔頂，以提高分離效率。蒸餾塔的設計計算物料衡算確定進料、餾出物和釜殘液的流量和組成。能量衡算計算蒸餾塔所需的熱量和冷量。塔板設計選擇合適的塔板類型和數量，以滿足分離要求。塔體設計確定塔體的直徑和高度，以滿足操作條件。設備選型根據設計參數選擇合適的蒸餾塔設備。干燥設備干燥設備在化工生產中起著至關重要的作用，其目的是去除物料中的水分或其他溶劑，以達到所需的干燥程度。干燥設備種類繁多，其選擇取決于物料的性質、干燥目的以及生產規(guī)模等因素。干燥基本原理水分去除干燥是一種將物質中的水分去除的過程，使物料的含水量降低到所需的水平。傳熱過程干燥過程通常涉及傳熱，其中熱量傳遞到物料表面，導致水分蒸發(fā)。傳質過程同時，水分從物料內部擴散到表面，然后蒸發(fā)到周圍環(huán)境中。常見干燥設備介紹噴霧干燥利用熱氣流將液體物料霧化成微小液滴，快速蒸發(fā)水分，形成干燥粉末。真空干燥在真空條件下，降低物料沸點，加速水分蒸發(fā)，適用于熱敏性物料。流化床干燥將固體物料置于熱氣流中，使物料處于流化狀態(tài)，提高傳熱效率，適用于顆粒狀物料。干燥設備的選型1物料特性物料性質、形狀、含水量等2工藝要求干燥速度、溫度、濕度等3經濟效益設備成本、運行成本等提取設備提取是指利用一種溶劑將混合物中的某一組分或某些組分從混合物中分離出來，從而實現分離純化的過程。提取設備是進行提取操作的裝置，根據提取方式的不同，提取設備可分為溶劑提取設備和蒸餾提取設備兩種。提取設備的分類固液提取利用溶劑從固體物料中提取目標成分的過程，如浸出、淋洗等。液液提取利用溶劑從液體混合物中提取目標成分的過程，如萃取、反萃取等。氣液提取利用溶劑從氣體混合物中提取目標成分的過程，如吸收、脫附等。溶劑提取設備浸出利用溶劑將目標物質從固體物料中分離出來，例如，用有機溶劑從植物中提取有效成分。萃取利用溶劑將目標物質從液體混合物中分離出來，例如，用有機溶劑從水溶液中提取金屬離子。反萃取將目標物質從溶劑中分離出來，例如，用酸或堿從有機溶劑中提取金屬離子。蒸餾提取設備基本原理利用不同物質的沸點差異，將混合物分離。工作流程加熱混合物，使沸點較低的物質汽化，然后冷凝收集。應用場景分離易揮發(fā)性物質，如酒精、醚等。反應設備反應設備是化工生產中不可或缺的組成部分，用于進行化學反應，實現物質轉化。反應設備的設計和選擇取決于反應的類型、反應條件和生產規(guī)模等因素。常見的反應設備包括反應釜、催化反應器等。反應設備概述反應設備是進行化學反應的核心裝置，用于將原料轉化為產品。反應設備的設計需要考慮溫度、壓力、物料性質、反應速率等因素。選擇合適的反應設備可以提高反應效率、降低能耗，并改善產品質量。反應釜不銹鋼反應釜廣泛應用于化工、制藥、食品等行業(yè)，具有耐腐蝕、耐高溫、耐壓等優(yōu)點。搪瓷反應釜具有耐腐蝕、耐高溫、易清洗等特點，適用于對反應物料純度要求較高的場合。催化反應設備1催化劑催化反應設備的核心是催化劑，它可以加速化學反應速率，提高反應效率。2反應器類型催化反應器類型多樣，包括固定床反應器、流化床反應器和移動床反應器等。3工藝控制催化反應設備需要嚴格控制溫度、壓力和流速等參數，以確保反應順利進行。吸收塔吸收塔是利用氣液兩相間的傳質過程，從混合氣體中分離出某種組分的設備。吸收塔通常由塔體、填料層、氣液分布器、液體收集器、進出口管等組成。吸收原理氣液傳質吸收過程基于氣液兩相之間的傳質現象，氣體中的溶質組分從氣相轉移到液相，達到分離和提純的目的。傳質速率傳質速率取決于氣液兩相的接觸面積、傳質阻力以及溶質的物理化學性質等因素。平衡關系氣液兩相的平衡關系決定了吸收過程的最終效果，可以用亨利定律、拉烏爾定律等描述。吸收塔的結構吸收塔通常為垂直圓柱形，分為塔體、填料層、進氣口、出氣口、進液口、出液口等。填料層是吸收塔的核心，用以增大氣液接觸面積，提高吸收效率。進氣口和出氣口用于氣體進出，進液口和出液口用于吸收液的進出。吸收塔的設計計算1物料衡算2傳質速率3塔高計算4設備選型吸收塔的設計計算主要包括物料衡算、傳質速率、塔高計算和設備選型等步驟。冷卻設備冷卻設備是化工生產中不可或缺的一部分，其主要作用是將生產過程中的熱量傳遞給周圍環(huán)境，以維持設備的正常運行和產品質量。冷卻設備的類型多樣，常用的有冷卻塔、冷卻器、冷凝器等。選擇合適的冷卻設備需要根據具體生產需求進行綜合考量，包括冷卻介質、冷卻量、冷卻溫度、環(huán)境條件等因素。冷卻的基本原理熱量傳遞冷卻過程涉及將熱量從高溫物體傳遞到低溫物體。這種傳遞通常通過熱傳導、對流或輻射發(fā)生。相變冷卻冷卻過程還可以通過相變來實現，例如蒸發(fā)或冷凝。當物質發(fā)生相變時，會吸收或釋放熱量，從而實現冷卻效果。冷卻介質冷卻過程中，通常使用冷卻介質來吸收熱量。常見的冷卻介質包括水、空氣和制冷劑。常見冷卻設備冷卻塔通過水蒸發(fā)來降低水溫，適用于大流量冷卻水。板式換熱器結構緊湊，傳熱效率高，適用于小流量冷卻水。管式換熱器結構簡單，適用范圍廣，適用于多種冷卻介質。冷卻設備的選型1工藝要求冷卻介質的溫度、流量和冷卻要求。2冷卻介質性質介質的化學性質、腐蝕性、粘度等。3環(huán)境條件氣溫、濕度、風速等環(huán)境因素。4經濟因素設備成本、運行成本、維護成本等?？偨Y與展望知識體系通過本課