第5章 吸附和吸收处理空气原理与方法
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第一章绪论1、答:分为三类。
动量传递:流场中的速度分布不均匀(或速度梯度的存在);热量传递:温度梯度的存在(或温度分布不均匀);质量传递:物体的浓度分布不均匀(或浓度梯度的存在)。
2、解:热质交换设备按照工作原理分为:间壁式,直接接触式,蓄热式和热管式等类型。
1) 间壁式又称表面式,在此类换热器中,热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务,彼此不接触,不掺混。
2) 直接接触式又称混合式,在此类换热器中,两种流体直接接触并且相互掺混,传递热量和质量后,在理论上变成同温同压的混合介质流出,传热传质效率高。
3) 蓄热式又称回热式或再生式换热器,它借助由固体构件(填充物)组成的蓄热体传递热量,此类换热器,热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道,热流体先对其加热,使蓄热体壁温升高,把热量储存于固体蓄热体中,随即冷流体流过,吸收蓄热体通道壁放出的热量。
4) 热管换热器是以热管为换热元件的换热器,由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中,中隔板与热管加热段,冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道,热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。
3、解:顺流式又称并流式,其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动,即冷、热两种流体由同一端进入换热器。
1) 逆流式,两种流体也是平行流体,但它们的流动方向相反,即冷、热两种流体逆向流动,由相对得到两端进入换热器,向着相反的方向流动,并由相对的两端离开换热器。
2) 叉流式又称错流式,两种流体的流动方向互相垂直交叉。
3) 混流式又称错流式,两种流体的流体过程中既有顺流部分,又有逆流部分。
4) 顺流和逆流分析比较:在进出口温度相同的条件下,逆流的平均温差最大,顺流的平均温差最小,顺流时,冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度,而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度,以此来看,热质交换器应当尽量布置成逆流,而尽可能避免布置成顺流,但逆流也有一定的缺点,即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端,使得此处的壁温较高,为了降低这里的壁温,有时有意改为顺流。
第五章 吸 收§5.1 概述气体吸收是典型的扩散传质过程。
气相(吸附质):由可溶于吸收剂的气体组分和吸收操作系统包括两个相:不溶或难溶于吸收剂的惰性组分组成。
液相:液体吸收剂。
对吸收操作的吸收率、吸收条件、吸收设备类型的选择都起决定性的作用。
吸收过程:利用混合气中各组分在吸收剂中有不同溶解度的特点,选择合宜的吸收剂对混合气中的组分进行选择性的吸收,以达到从混合气中分离出纯的组分,或得到指定浓度的溶液或使气体净制的目的。
吸收的应用:(1)制取成品:如用NaOH溶液吸收Cl2制取NaClO3,用水吸收氯化氢以制取盐酸,用硫酸(98.3%)吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。
(2)从气体中回收有用的组分和分离气体混合物:如用水吸收氯磺酸生产尾气回收HCl,用油吸收石油裂解气中C2以上组分,使之与氢和甲烷分离;由乙烯直接氧化来制环氧乙烷时用水吸收反应后气体中的环氧乙烷等。
(3)吸收气体中的有害物质以净化气体:如用水吸收AC发泡剂缩合工段和氯化工段的尾气以除去HCl气体;合成氨工业中用铜氨液吸收除去原料气体中的一氧化碳等。
(4)作为生产的辅助环节:如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制备原料氨盐水等。
(5)作为环境保护和职业保健的重要手段:如硫酸厂用吸收除去废气中二氧化硫;过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。
在净化这类废气时有时还可以回收有用的副产品。
1 吸收的类型吸收包括两种类型。
(1)物理吸收:吸收质只是简单地从气相溶入液相,吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应,条件稍有改变,解吸即可发生。
例如用吸收油吸收焦炉气中的苯,用水吸收氯化氢、二氧化碳或氨等。
特点:①是一个物理化学过程,吸收的极限取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度,吸收速率主要取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率。
②是可逆的,热效应一般较小。
③加压有利于吸收,减压则有利于解吸;降低温度可以有限度地增大吸收质的溶解度,提高吸收速率,但温度过低,吸收质分子的扩散速率减慢,有可能减慢吸收速率。
气体吸附原理气体吸附是指气体分子在固体表面上附着的现象,它是一种重要的物理化学过程,广泛应用于化工、环保、能源等领域。
气体吸附原理是指气体分子在与固体表面相互作用时,通过吸附作用在固体表面上形成一层吸附层的过程。
气体吸附过程是一个复杂的物理化学过程,它受到多种因素的影响。
其中,最重要的是吸附剂的性质和气体分子的性质。
吸附剂的性质包括孔径大小、孔隙结构、化学成分等,而气体分子的性质则包括分子大小、极性、化学活性等。
这些因素共同作用,决定了气体在固体表面上的吸附行为。
气体吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指气体分子与吸附剂表面之间的范德华力作用,它是一种弱相互作用力,通常发生在低温下。
而化学吸附则是指气体分子与吸附剂表面发生化学键结合的过程,它是一种强相互作用力,通常发生在高温下。
在气体吸附过程中,吸附剂的孔隙结构对吸附性能起着至关重要的作用。
孔隙结构可以影响吸附剂的比表面积、孔体积和孔径分布等参数,从而影响气体分子在吸附剂表面上的扩散和吸附速率。
通常情况下,孔径越小,吸附剂的比表面积和孔体积越大,气体分子在其表面上的吸附性能也越好。
此外,气体分子的性质也对气体吸附过程产生重要影响。
一般来说,分子大小越小、极性越大、化学活性越高的气体分子,其在固体表面上的吸附性能也越好。
这是因为这些气体分子更容易与吸附剂表面发生相互作用,从而形成稳定的吸附层。
在工业应用中,气体吸附技术被广泛应用于气体分离、气体储存、气体检测等领域。
例如,在天然气净化过程中,气体吸附技术可以有效去除天然气中的杂质气体,提高天然气的纯度。
在气体储存领域,气体吸附技术可以将气体分子吸附到多孔吸附剂中,实现气体的高效储存和释放。
总之,气体吸附原理是一个复杂而重要的物理化学过程,它受到多种因素的影响。
通过深入研究气体吸附原理,可以更好地理解气体分子在固体表面上的吸附行为,为气体吸附技术的应用和发展提供理论基础和技术支持。
热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码:02410040学分:2.0学时:32 (其中:课堂教学学时:28实验学时:4上机学时:0课程实践学时:0 )先修课程:《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业:建筑环境与能源应用工程教材:热质交换原理与设备,连之伟,北京:中国建筑工业出版社,第四版一、课程性质与课程目标(一)课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义,同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。
它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上,将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出,经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。
此课程兼顾理论知识和设备知识,培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识,掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法,为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。
(二)课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础,包括传质的基本概念,扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。
课程目标2:理解传热传质的分析和计算知识,包括动量、热量和质量的传递类比,对流传质的准则关联式,热量和质量同时进行时的热质传递;学会运用所学知识分析实际问题。
课程目标3:熟悉空气热质处理方法,包括空气处理的各种途径,空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素,吸附和吸收处理空气的原理与方法,用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法;学会理论联系实际,分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。
课程目标4:掌握热质交换设备的热工计算方法,包括间壁式热质交换设备的热工计算,混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算,能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。