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电子教案与课件：化工原理(下册)——化工传质与分离过程(第三版) 21. 第六章(02)

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化工分离过程PPT课件

化工分离过程PPT课件
B 交错采出的逆 C 序流程
D
第37页/共45页
C个组分，采用C-1个塔，分离序数为：
SC
C 1
S j SC j 或：SC
i1 (6 28)
[（2 C 1）]！ C！(C 1)!(6
29)
用（6—28）或（6—29）计算结果列入表6—2。
对于特殊精馏： 例萃取精馏：加质量分离剂，且数目多。
第28页/共45页
返回
第29页/共45页
返回
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返回
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返回
6.2.4 设置中间冷凝器和中间再沸器的精馏 1. 使操作向可逆精馏方向趋近 2. 采用中等温度的再沸器和冷凝器 图6—13 SRV蒸馏
特点：沿全塔布置的换热元件能大大降低塔 顶、塔釜负荷
提馏段：蒸汽流率自下而上稳定增加 精馏段：液体回流量自上而下稳定增加
出
n j[ xi, j ln（ i, j xi, j )] （6 11）
进
二元混合物分离成纯组分：
Wmin,T RT nF [ x A,F ln（ A,F x A,F） xB,F ln（ B,F xB,F）] （6 12）
例6-1； 例6-2
第7页/共45页
传热速率： Q nk Hk n j H j Wmin，T
第19页/共45页
使净功降低的方法：
降低压差 减少温差 减少浓度与平衡浓度差 1）塔设备
若N越多，使△P↑，不可逆性越大 可使：气速↓，液层高度↓；使△P ↓ 但是：气速↓，生产能力不变时D ↑，投资费↑
液层高度↓，板效率↓ 改进方式：1. 选择合适的塔径、液层高度
2. 改板式塔为高效填料塔
第20页/共45页
第15页/共45页

化工原理(下册)教学课件

化工原理(下册)教学课件
基本操作方式：①馏出液组成恒定， 回流比不断加大。②回流比恒定，馏 出液浓度不断变小。
回流比恒定时的间歇精馏计算
1.理论板层数
①先计算最小回流比，最确定R
Rm in
xD1 yF yF xF
R 1.1 ~ 2Rmin
②图解理论板层数
2.操作每一瞬间如下图所示 3.各参数关系式
ln F xF dxW
NA
JA
D z
cA1
cA2
非等分子扩散：
NA
D RTz
P pBm
(
p A1
pA2 )
pBm
Hale Waihona Puke pB2 pB1 ln pB2
pB1
NA
D z
C cBm
(cA1
cA2 )
cBm
cB2 ln
cB1 cB2
cB1
单相内的对流传质
涡流扩散
JA
D
DE
dcA dz
对流传质
NA
Dp RTzG pBm
pA
pAi
N A kG ( pA pAi )
N A kL (cAi cA )
pAi
cAi H
2.3.5 板式塔
板式塔中的理论板概念与精馏塔中相同。
塔高
理论板层数 全塔效率
板间距
Z
NT ET
HT
一、 理论板层数的计算
1.梯级求解法 下图表示一逆流操作的板式吸收塔 BT为操作线 OE为平衡线
CD cSml
(Re
L
)0.67
(
ScL
)0.33
(Ga
)0.33
式中：特征尺寸l为填料直径m。
㈣ 经验公式

化工原理第三版(讲课用)PPT课件

化工原理第三版(讲课用)PPT课件

七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算

化工原理全套精品课件 第三版

化工原理全套精品课件 第三版
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
武汉工程大学化工原理课件
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
化工原理
全套精品课件
武汉工程大学化工原理课件
0 绪论
一、化工生产过程 1. 化工生产过程：对原料进行化学加工获得有用产品 的过程称为化工生产过程。
武汉工程大学化工原理课件
聚氯乙烯生产
CH2=CH2+Cl2 CH2Cl—CH2Cl
CH2Cl—CH2Cl CHCl=CH2+HCl
2CH2=CH2+2HCl+O2
武汉工程大学化工原理课件
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
武汉工程大学化工原理课件
五、 化工过程计算的理论基础
V=10-5cm3 分子数目N=2.7×1014个
武汉工程大学化工原理课件
3. 连续性假定 ① 内容
流体由无数的彼此相连的流体质点组成，是一种连 续性介质，其物理性质和运动参数也相应连续分布。
② 适用范围 绝大多数情况适用，但高真空下的气体不适用。
武汉工程大学化工原理课件

15-16学时 一、传质单元数法 《化工传质与分离过程》教学课件-文档资料

15-16学时 一、传质单元数法 《化工传质与分离过程》教学课件-文档资料
令
H OG V KY a
气相总传质 单元高度
N OG
dY 气相总传 Y2 Y Y * 质单元数

Y1
Z HOG N OG
一、传质单元数法
令
H OL L K X a
液相总传质 单元高度 液相总传 质单元数
N OL

X1
X2
dX X *X
Z H OL N OL
填料的有效比表面积 a 很难确定，通常将 KY a 及KX a 作为一体
吸收塔的理 论级模型
二、等板高度法
设完成指定分离任务所需理论级为NT，则所需 的填料层高度可按下式计算：
Z N T HETP
理论 级数 等板 高度
填料层等板高度的意义：分离效果与一个理论 级的作用相当的填料层高度。
二、等板高度法
2. 理论级数的确定 (1) 逐级计算法 平衡关系 Y * mX 操作关系 由 YI =Y2 ( a)

A
A 1
A
克列姆塞尔方程
二、等板高度法
溶质的吸收率
Y1 Y2 A Y1
溶质的最大吸收率
溶质的相对吸收率
ln NT
A,max
Y1 Y2* Y1

A,max


Y1 Y2 Y1 Y2*
代入整理得
A 1 1 ln A
克列姆塞尔方程
克列姆塞尔算图
关系曲线图
练 习 题 目
思考题 1.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？ 2.气相总体积吸收系数与气相总吸收系数有何不同 之处？ 3.脱吸因数和吸收因数有何物理意义？ 4.吸收塔计算中的理论级表示何种含义？ 5.填料层的等板高度表示何种含义？ 作业题: 7、8、9

传质概述 - 化工原理第三版王志魁编课程课件

传质概述 - 化工原理第三版王志魁编课程课件

二、相平衡 --------相际间传质的最终状态
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两相浓度 pG
不相等。
气相主体
▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡。
相界面 pi Ci
空气+氨气
水 液相主体
传质方向 CL
吸收
三、相组成的表示方法
摩尔分率
四．传质方式
分 子 扩 散 ： 静 止 的 或 层流 流 动 的 流 体 中 ，
传
质
方
式对
流
传
质
：
靠分子运动来 在 湍 流 流 动中 ，
进
行
传
质的
方
式

靠 流 体 质 点 的 脉 动 来 进行 传 质 的 方 式
第六章 吸 收
重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程 难点：双膜理论
第二节 物质传递机理
物质传递的三个步骤：
1 扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散）； 2 在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质）；
3 进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的 扩散）；
界面
气相 组分 主体
组分
液相 主体
物质在单相中的扩散
物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩 散有分子扩散和对流扩散两种。
2、亨利定律
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
p* =E·x
式中: p* ---------溶质在气相中的平衡分压, kPa； x----------溶质在液相中的摩尔分率 E----------享利系数， kPa

电子教案与课件：化工原理(下册)——化工传质与分离过程(第三版) 19. 第五章(02)


xn1
xn
En yn
多级错流萃取流程示意图
多级错流萃取的总溶剂用量为各级溶剂用量 之和，当各级溶剂用量相等时，达到一定的分离 程度所需的总溶剂用量最少。
二、多级错流萃取的计算
1. B与 S部分互溶物系 已知： 原料量 F
原料组成 xF
各级萃取剂用量 Si
规定：最终萃余相组成 xn
计算： 萃取级数 n
Y1 YS
B S
(
X
1
X
F
)
二、多级错流萃取的计算
第 n 级作溶质 A的质量衡算
Yn
YS
B S (Xn
X n1 )
操作线方程Байду номын сангаас
斜率 过点
直角坐标图图解法
B S
( X n1,YS )
Y1
Y2 Y3
YS
N
M
斜率 –B/S
L
X3 X2
X1
XF
X n计算 ≤ X n规定
n=3
多级错流萃取直角坐标图图解计算
三角形相图图解法
F
xF
R1
R2
M1 M2
E1 E2
E3
多级错流萃 取三角形相 图图解计算
R3
M3
x x n计算 ≤ n规定
S1 S2 S3
n=3
二、多级错流萃取的计算
2. B与 S不互溶物系 (1) 直角坐标图解法
设 S S1 S2 • • • Sn 第 1 级作溶质 A的质量衡算
BX F SYS BX1 SY1 整理得
二、多级错流萃取的计算
(2) 解析法
设平衡关系为 Y KX
第一级的相平衡关系为
Y1 KX1

传质分离过程原理PPT课件

起运动时的导数，又称Laplace （拉普拉斯）导数。
D
D
ux
x
uy
y
uz
z
25
在进行微分能量衡算时，可采用拉格朗日方法。根 据热力学第一定律：
热力学能的变化=外界输入微元的热量+外界对微元做的功
其中外界对微元做的功可以用表面应力对微元做的 功表示。得到以焓表示的能量方程（拉普拉斯算 子）。
9
10
平衡分离过程的基础是相平衡。对于一个含n个组分、P个相的系统， 当其温度、压力和各组分的浓度不再变化时，即达到了平衡。一般地， 把相平衡定义为各组分在各相中的化学势µ或逸度ƒ(物质迁移时的推动
力或逸散能力 )相等：
（1-3）
或
fia fib fiP
(i 1,2,3,, n)
（1-4）
12
1.2.4 速率分离过程
速率分离过程是指借助某种推动力，如浓度差、压力差、 温度差、电位差等作用，某些情况下在选择性透过膜的配合下， 利用各组分扩散速度的差异而实现混合物的分离操作。这类过 程的特点是所处理的物料和产品通常属于同一相态，仅有组成 的差别。
Miscible 易混合1的3 ；
速率分离可分为膜分离和场分离两大类。
场分离的基础是粒子的迁移速度差，因此，产生速度 差的场强成为分离中的重要因素。电渗析、静电除尘 器等；
另一方面，即使有足够的速度差，若速度太小，实现 分离所需要的场的面积就很大，使分离失去实用价值。
此外，分离所需的能量W是作用力F与移动距离L的乘 积。若想减少能耗，就要尽量使用较小的力，尽量缩 短移动的距离，而后者等价于使场的几何厚度变薄， 这就是膜的物理概念。
对固体，若无内热源，摩擦热又可以忽略不计，简 化为用于热传导的普遍化方程——Fourier第二定律：

传质分离过程 课件


讲授内容
第5章 传质分离过程的严格模拟计算 建立通用模型，求解三对角矩阵（泡点法，流率加合 法）。 第7章 分离过程的节能优化与集成 分离过程最小功和热力学效率，精馏的节能技术，分 离流程优化和集成
第一章 绪 论
第一章 绪 论 Chapter 1 Introduction
1.1 传质分离过程的分类 Classes of Separation Operation 1.2 分离过的研究和技术开发 Study on Separation Process and Development
What is Separation?
纯组分变成混合物，是熵增自发过程，反之， 混合物变成纯净物则需作功。
Mixing is inherent in nature: The increase in entropy associated with the randomness of a mixture lowers the Gibbs free energy. To “unmix” a solution we must overcome the entropic driving force to mix.
Separation of oxygen from air and of CO2 from blood in the lungs Selective removal of water and waste products of metabolism from blood in the kidneys Selective absorption of nutrients in the intestines.
?principles?applications?calculations精品文档chemicalseparationprinciplescontents?chapter1separationprocesses?chapter2thermodynamicsofseparationoperations?chapter3masstransferanddiffusion?chapter4singerequilibriumstagesandflashcalculations?chapter5cascades?chapter6absorptionandstrippingofdilutemixtures?chapter7distillationofbinarymixtures?chapter8liquidliquidextractionwithternarysystems精品文档?chapter9approximatemethodsformulticomponentmultistageseparations?chapter10equilibriumbasedmethodsformulticomponentabsorptionstrippingdistillationandextration?chapter11enhancedpproximatemethodsformulticomponentmultistageseparations?chapter12ratebasedmodelsfordistillation?chapter13batchdistillation?chapter14membraneseparations?chapter15adsorptionionexchangeandchromatographycontentscontd精品文档传质分离过程?第11章绪论?第22章传质分离过程的热力学基础?第33章气液传质分离过程?第4章液液传质分离过程?第55章传质分离过程的严格模拟计算?第6章气固液固传质分离过程?第77章分离过程的节能优化与集成??????????精品文档教学目标objective利用已学的物理化学化工原理化工热力学传递过程等课程中有关相平衡热力学和动力学机理传热传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术

学时一传质单元数法化工传质与分离过程教学PPT课件


Y2* Y1*
A
为直线
A L mV
吸收 吸收因数为操作线斜率 因数 与平衡线斜率的比值
第10页/共29页
计算吸 收剂用
量
S
计算填料 层高度
NOG
计算尾 气浓度
NOG～
Y1 Y2* Y2 Y2*
Y2
关系曲线图
第11页/共29页
一、传质单元数法
② 对数平均推动力法
由于
S
m V L
Y1* Y2* X1 X2
第5页/共29页
一、传质单元数法
HOG 的物理意义
H OG
1 KY a
KY
HOG
N
N A KY (Y Y*)
HOG 是反映A 吸收速率大小因数，HOG 越小，吸
收速率越大。
第6页/共29页
一、传质单元数法
NOG 的物理意义
Z HOG NOG HOG 一定
～ NOG
Z
～ 吸收分离的难度
NOG 是反映吸收分离难易程度的因数，NOG 越
气相总传 质单元数
Z HOG NOG
第4页/共29页
一、传质单元数法
令
H OL
L K X a
液相总传质 单元高度
X1 dX
NOL X2 X *X
液相总传 质单元数
Z HOLNOL
填料的有效比表面积 a 很难确定，通常将 KY a 及KX a 作为一体
KY a 气相总体积吸收系数 kmol/(m3·s) KX a 液相总体积吸收系数
b
S L
脱吸 脱吸因数为平衡线斜率 因数 与操作线斜率的比值
则
Y1
dY
NOG Y2 1 S Y (SY2 Y2*)
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pv
H
已知 t ～td 求其他参数
二、 H －I 图的应用
练习 湿空气参数间的关系
1. 对于一定湿度的湿空气，若总压 一定，干球温度
升高，则湿球温度tW A ，露点温度td B ，焓 值I A。
A. 增加； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。
2.下面哪一对湿空气的参数不是独立的，不能用来
确定空气的状态点 B 。
则 I2 I0 cg (t2 t0) Iv2 (H2 H0 )
一、热量衡算基本方程
以0 ℃为基准
Iv2 r0 cvt2
r0 2490
cv 1.88 cg 1.01
故 I2 I0 1.01(t2 t0) (2490 1.88t2 )(H2 H0 )
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
Q L(I1 I0 ) QD L(I2 I0 ) G(I2 I1) QL L(I1 I0 ) L(I2 I0 ) I1 I2
L(I1 I0 ) L(I2 I0 ) I2 I1
二、非等焓干燥过程
1.非等焓干燥过程的状态变化
实际 干燥
I1
t1
t0
C BC
C
A
t2 t1 I2 I1 I2 I1
H0 H1
等温 干燥
升焓 干燥
降焓 干燥
二、非等焓干燥过程
2.非等焓干燥过程的条件
讨论 降焓干燥的条件
❖ 不向干燥器补充热量 ❖ 干燥器的热损失不能忽略 ❖ 物料进出干燥器的焓不相等
一、等焓干燥过程
2.等焓干燥过程的条件
讨论 等焓干燥的条件
❖ 不向干燥器补充热量
ＱD=0
❖ 干燥器的热损失可忽略 ＱL=0
❖ 物料进出干燥器的焓相等 I2 I1
Q QP QD L(I2 I0 ) G(I2 I1) QL Q L( I1 I0 ) QD L(I2 I0 ) G(I2 I1) QL
1.水分蒸发量
W G(X1 X 2 ) L(H2 H1) kg/s
2.空气消耗量
绝干空气消耗量
L G(X1 X 2 ) W H2 H1 H2 H1
kg绝干气/s
二、干燥系统的物料衡算
新鲜空气消耗量
L0 L(1 H1)
新鲜空气体积消耗量
V LvH
单位空气消耗量
l L 1 W H2 H1
I1 cm1
I2 cm2
湿物料的平 均比热容
绝干料的平 均比热容
I2 I1 cm (2 1)
cm cs Xcw cs 4.187X
水的比 热容
一、热量衡算基本方程
由 Q QP QD L(I2 I0) G(I2 I1) QL
整理得
Q 1.01L(t2 t0) Gcm (2 1) W (2490 1.88t2) QL
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
❖ 湿度 H ❖ 相对湿度 ❖ 温度
❖焓I ❖ 水汽分压 pv
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
I
A % t
tW tas td
pv
H
已知状态点求湿空气的参数
思考 露点温度和绝热饱和冷却温度的确定？
加热 空气
加热 物料
蒸发 损失 水分 热量
二、干燥系统的热效率
干燥系统的热效率定义
蒸发水分所需的热量
100 %
向干燥系统输入的总热量
W (2490 1.88t2 ) 100%
Q
一、等焓干燥过程
1.等焓干燥过程的状态变化
理想干燥 绝热干燥
I1
B
t1
C
t2 A t0
I1 I2
H0 H1 H2
kg新鲜气/s m3新鲜气/s kg绝干气/ kg 水
二、干燥系统的物料衡算
3.湿物料处理量及干燥产品流量 绝干料衡算
G G2 (1 w2 ) G1(1 w1) 湿物料处理量
G1
G2 (1 w2 ) 1 w1
kg/s
干燥产品流量
G2
G1(1 w1) 1 w2
kg/s
一、热量衡算基本方程
新 鲜
A. H 和 t ； C. t 和 tW ；
B. D.
H
和 和
td
t
； 。
一、湿物料含水量的表示方法
1.湿基含水量 湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。
湿物料中水分质量
w
湿物料的总质量
kg / kg湿物料
注意
工业上通常用湿基含水量表示湿含量。
一、湿物料含水量的表示方法
2.干基含水量
干基含水量是指湿物料中水分质量与绝干物料 的质量比。
L t0
空 I0H0
气
预热器
QP
L t1
I1 H1
干燥器
干
燥
产
品
G
2
I
2
QD
干燥器热量衡算示意图
QL
L t2 废
气
I2H2 湿
G 1
物 料
I1
Qp— 预热器消耗热量，kW
QD— 干燥器补充热量，kW QL— 热损失速率，kW
一、热量衡算基本方程
预热器热量衡算
LI0 Qp LI1 干燥器热量衡算
ＱD=0 ＱL> 0
I2 I1
Q L(I1 I0 ) QD L(I2 I0 ) G(I2 I1) QL
L(I1 I0 ) L(I2 I0 ) I1 I2
二、非等焓干燥过程
讨论 升焓干燥的条件
❖ 需向干燥器补充热量 且 QD G(I2 I1) QL ❖ 干燥器的热损失不能忽略 ＱL> 0 ❖ 物料进出干燥器的焓不相等 I2 I1
湿物料中水分质量
X
湿物料中绝干物料质量
两种含水量之间的关系
w X 1 X
X w 1 w
kg / kg绝干料
二、干燥系统的物料衡算
绝干空 气流量
绝干物 料流量
新鲜空气 L H1 W 干燥器 L H2 废气
干燥产品
G G2
Xw22
湿物料
G G1
wX11
干燥产 品流量
干燥器物料衡算示意图
湿物料 处理量
二、干燥系统的物料衡算
QP L I1) QL
整个系统热量衡算
Q QP QD L(I2 I0 ) G(I2 I1) QL
一、热量衡算基本方程
由 I Ig HI v cgt HI v
绝干空 气的焓
水汽 的焓
I0 cgt0 H0Iv0 I2 cgt2 H2Iv2 设 Iv0 Iv2
二、 H －I 图的应用
2.由两个独立参数确定其他参数 已知两个独立参数可由 H-I 图确定湿空气的状
态点，继而求出湿空气的各参数值。
通常给出独立参数
❖ 温度 t－湿球温度 tW ❖ 温度 t－露点 td
I
t
tW tas td
A %
pv
H
已知 t ～tw 求其他参数
I
t tW tas
td
A %