知识点3 进料热状况的影响.ppt

衡量传质推动力的大小，传质过程以两相达到相平 衡为极限；
气液相平衡是分析蒸馏原理和进行蒸馏设备计算
的理论基础。
一、相关概念及气液平衡图 1 相律 相律是研究相平衡的基本规律，它表示平衡物系中 自由度数、相数及独立组分数间的关系。
F = C-φ+2
式中 F——自由度数
C——独立组分数
φ——相数 2表示外界只有温度和压强可以影响物系的平衡关系。
精馏方法加以分离。
4 气液平衡图(Graph of G—L Equilibrium) (1) 温度–组成图（t – x – y图）
上曲线：平衡时汽相组
成与温度的关系，称为汽 相线（露点曲线）；
T
t4 t3 t2 t1 J A B H
t-y
下曲线：平衡时液相组
成与温度的关系，称为液 相线（泡点曲线）。
物料衡算： 热量衡算：
F+L+V = L+V
F,IF
' '
'
'
V,IV
L,IL
FIF +LIL +V I V' = VI V +LI L'
式中：
IF —— 原料液的焓，kJ/kmol；
加料板
V΄,IV΄ L΄,IL΄
IV、 IV΄ —— 分别为进料板上下处饱和蒸气的的焓， kJ/kmol；
IL 、IL΄ —— 分别为进料板上下处饱和液体的焓，kJ/kmol；
xn+1
xn
xn-1 >xn
yn >yn+1
塔内气液的流动
理论塔板 (Ideal plate) ：若 yn和xn满足气液平衡方程，

F ( H m , V − H m ,F ) = (L′ − L )( H m , V − H m , L )
L′ − L H m , V − H m , F = F H m, V − H m, L
令q = H m ,V − H m , F H m,V − H m , L
=
使原料从进料状况变为饱和蒸汽的摩尔焓变 原料由饱和液体变为饱和蒸汽的摩尔焓变
移项， 移项，得
(V − V ′)H m, V = FH m,F − (L′ − L )H m, L
QV − V ' = F − (L′ − L ) （进料板总物料衡算） 进料板总物料衡算）
[ F − (L′ − L )]H m, V = FH m ,F − (L′ − L )H m , L
整理， 整理，得
共用了n+m 次相平衡关系，因而全塔所需的 次相平衡关系， 共用了 理论板数N 包括再沸器）。 ）。再 理论板数 =n+m 块（包括再沸器）。再 沸器相当于一块理论板。 沸器相当于一块理论板。 ♫ 例：某精馏过程需要理论板数为 块（包 某精馏过程需要理论板数为10块 括再沸器），其塔板效率为50%，则实际板 括再沸器），其塔板效率为 ），其塔板效率为 ， 数为多少块（不包括再沸器）？ 数为多少块（不包括再沸器）？
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
作业
☼ P.120 7-8
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----
讨论（逐板计算法） 讨论（逐板计算法）
♫ 优点：结果准确 优点： ♫ 缺点：计算繁琐，需要计算机编程 缺点：计算繁琐， 计算
化工原理----精馏 化工原理----精馏 ----

（5）过热蒸气进料
q Cm' p (Ts tF ) < 0 rm
总物料衡算
液相分率 q L' L
F
V ’ ＝L’－W
L’=V’+W ①
L' L
q
②
F
L，=L+qF
V'=V+(q－1)F
提馏段物料衡算
q的引入，使提馏段上升蒸汽及下降液体流量的计算容易了。
联想恒摩尔流假设中V与V’，L与L’不 一定相等，那么什么情况下相等？
IL≈IL'
代入②式并 与①联立
V,IV
L,IL
V’, IV’ L’, IL’
（V－V'） IV =F IF－(L'－L) IL
IV I F L' L
IV IL
F
=q
q L' L F
液相分率
热状况
q
IV IV
IF IL
将1kmol原料变成饱和蒸汽所需热量 1kmol原料的汽化潜热
参数
三、q 线方程（进料方程）
Vy=Lx+DxD ① V'y=L'x－WxW ②
进料板连接着精馏段与提 馏段，因此组成相同，下 标省略！
① － ②：
1.0
（V'－V）y=(L'－L)x－(DxD+WxW)
q=1 q>1
a
0<q<1
（q－1)F y=q F x－F xF
y q x xF q 1 q 1 ——q线方程
W V'
xW
y
1.0
因为 L’=V’+W
而L’、 V’受进料温度状 况的影响，所以在学习 下面内容之前，无法分

(6－53)
式中： r——进料的摩尔汽化潜热； cpL——（tb +tF）/2下液体的比热容； 3、过热蒸汽q的计算式。
H H c ( t t ) F d H hF pV q H h H h c pV (t F td ) r
式中： cpV——（tF +td）/2下气体的比热容；
6.7.3 q线方程（进料方程） q线方程为精馏段操作线与提馏段操作线交 点(q点)轨迹的方程。 因此可以由精馏段操作线方程与提馏段操 作线方程联立求解得出q线方程。 精馏段操作线： Vyn1 Lxn DxD 提馏段操作线： V ' ym1 （6－37） （6-44）
L ' xm WxW
q值讨论： 1、根据定义式确定q值，有五种进料状态。
2、过冷液体q的计算式。 设进料温度为tF，进料组成下的泡点、露点 分别为tb、td， hF、H、 h分别为 原料液的焓、 离开加料板时饱和蒸汽的焓、饱和液体的焓。
H hF H hF h h q H h H h c pL (tb t F ) 1 r
图6－32 加料板示意图
式中：
H——饱和蒸汽的焓KJ/kmol； h——饱和液体的焓KJ/kmol； hF——原料液的焓KJ/kmol。
同时近似认为： hF-1=hF=h HF=HF+1=H
两式整理后得：
H hF L' L H h F
(6－48)
令：
H hF L' L q H h F
6.6.2 进料板物料恒算和热量恒算
一、对进料板作物料恒算和热量恒算，恒 算范围见图6－32。 物料恒算：
F+V'+L=V+L'