第七章 传质基础
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《化工原理》重点
介绍各主要化工单元操作的基本原理、典型设备和相关汁算,内容包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热、蒸发、吸收、蒸馏、干燥以及附录。
1. 以流体流动(动量传递)为基础阐述流体输送、非均相物系分离相关单元操作;
2. 以热量传递为基础阐述换热器及蒸发单元操作;
3. 以质量传递为基础阐述吸收、精馏传质单元操作,
4. 具有热量、质量同时传递特点的干燥操作。
5. 以物料衡算、能量衡算为主线,强调应用基本概念和原理分析、解决工程实际问题。
《化工原理》考试大纲考试内容:
流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸馏、吸收、蒸馏和吸收塔设备、干燥、蒸发。
考试要求:
一、 流体流动(以柏努利方程为主线)通过本章的学习,掌握流体流动的基本规律、管内流动的规律,并应用这些原理和规律去分析和解决流动过程中的有关问题。
1、 掌握流体静力学基本方程式及其应用;
2、 掌握连续性方程式及其应用;
3、 掌握柏努利方程的物理意义、应用范围及其解题计算;
4、 掌握流体阻力、流量、雷诺系数等之间的关系;
5、 掌握流动类型及其判断依据;
6、 掌握管路计算方法;
7、 掌握主要流量测量手段的基本原理、适用范围;
8、 了解管路串、并联的阻力、流量的关系。
二、 流体输送机械通过本章的学习,了解掌握管路系统对输送机械的要求。
1、 掌握常用泵的主要性能参数、特性曲线;
2、 掌握常用泵的使用操作要点,如串并联、开启、关闭等;
3、 了解常用泵和风机的基本性能和适用范围。
三、非均相物系的分离通过本章的学习,了解掌握沉降和过滤两种机械分离操作的基本原理、典型设备的结构与特性。
1、 掌握沉降分离的原理、沉降过程及影响因素;
2、 掌握斯托克斯公式;
3、 掌握除尘设备的基本原理和选型;
4、 了解各种机械分离方法的优缺点及其适用范围;
四、传热通过本章的学习,了解掌握传热的基本原理、传热规律,并运用其去分析和计算传热过程的有关问题。
第七章 质量传递基础
掌握一些基本概念:
1、什么叫分子扩散?什么叫对流扩散?
答:由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象称为分子扩散,简称为扩散。
对流扩散即湍流主体与相界面之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称。
2、什么是菲克扩散定律?写出表达式
3、简述双膜理论的基本论点?
答:其基本论点如下:
1) 相互接触的气,液流体间存在着定态的相界面,界面两侧分别存在气膜和液膜,吸收质以分子扩散方式通过此两膜层。
2) 在相界面处,气液两相处于平衡。(
3) 膜内流体呈滞流流动,膜外流体呈湍流流动,全部组成变化集中在两个有效膜层内。
4、双膜理论是将整个相际传质过程简化为____ ______。
经由气、液两膜层的分子扩散过程
5、掌握相组成的表示方法:
试题
某吸收塔的操作压强为110 KPa,温度为25 ℃,处理焦炉气1800 m3/h。焦炉气中含苯156 kg/h,其他为惰性组分。求焦炉气中苯的摩尔分数和物质的量之比(即摩尔比)。
第八章 气体吸收
一、填空题
1、吸收因数S可表示为 Mv/L ,它是_平衡线斜率m_与_操作线斜率L/V_的比值。
2、用水吸收氨-空气混合气体中的氨,它是属于_气膜_控制的吸收过程,对于该过程来 说,要提高吸收速率,则应该设法减小_气膜阻力_。
3、在吸收过程中,由于吸收质不断进入液相,所以混合气体量由塔底至塔顶 逐渐减少 。在计算塔径时一般应以_塔底_的气量为依据。
4、吸收操作的依据是_各组分在同一种溶剂中溶解度的差异_,以达到分离气体混合物的目的。混合气体中,能够溶解于溶剂中的组分称为_吸收质_或_溶质_。
5、若某气体在水中的亨利系数E值很大,说明该气体为_难溶_气体。在吸收操作中_增加_压力和_降低_温度可提高气体的溶解度,有利于吸收。
6、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为__
化工原理课程设计教改
一、课程目标
知识目标:
1. 让学生掌握化工原理的基本概念、原理及常用设备,如流体力学、热力学、传质与传热等;
2. 培养学生运用数学、物理、化学等知识分析和解决化工过程中实际问题的能力;
3. 使学生了解化工工艺流程设计的基本原则和方法,掌握化工流程图的绘制与分析。
技能目标:
1. 培养学生运用计算机软件(如CAD、Aspen Plus等)进行化工流程模拟与优化的能力;
2. 提高学生实验操作技能,能独立完成化工实验,并正确处理实验数据;
3. 培养学生团队协作、沟通与表达能力,能在项目中进行有效分工与合作。
情感态度价值观目标:
1. 培养学生对化工行业的热爱和责任感,树立环保意识,关注化工生产对环境的影响;
2. 培养学生严谨、求实的科学态度,勇于面对和解决化工过程中的问题;
3. 培养学生创新思维,激发学生探索新技术、新工艺的兴趣。
课程性质:本课程为专业核心课程,以理论教学与实践操作相结合的方式进行,注重培养学生的实际应用能力和创新意识。 学生特点:学生具备一定的数学、物理、化学基础,具有较强的学习能力和动手能力,但对化工原理的实际应用尚缺乏深入了解。
教学要求:结合学生特点,采用案例教学、实验操作、小组讨论等多种教学方法,提高学生的参与度和实践能力。通过本课程的学习,使学生能够将理论知识与实际工程相结合,为未来从事化工领域工作打下坚实基础。
二、教学内容
1. 化工原理基本概念:流体力学、热力学、传质与传热等基本原理;
教材章节:第一章 流体力学、第二章 热力学、第三章 传质与传热
2. 化工设备与工艺:常用化工设备类型、结构及工作原理;典型化工工艺流程设计原则与方法;
教材章节:第四章 化工设备、第五章 化工工艺流程设计
3. 化工流程模拟与优化:计算机软件(如CAD、Aspen Plus等)在化工流程模拟与优化中的应用;
教材章节:第六章 化工过程模拟与优化
- 1 - 第七章 气态污染物控制技术基础
从污染气体中脱除二氧化硫等气态污染物的过程,是化工及有关行业中通用的单元操作过程。这种单元操作的内容包括流体输送、热量传递和质量传递。其中质量传递过程主要采用气体吸收、吸附和催化操作。
第一节 气体扩散
气体的质量传递过程是借助于气体扩散过程来实现的。扩散过程包括分子扩散和湍流扩散两种方式。
一、气体在气相中的扩散
气态污染物通过惰性气体组分B的运动,可用A在B中的扩散系数DAB给出。DAB与气体B通过气体A的扩散系数DBA相等,可由修正的吉里兰方程给出。
扩散系数是物质的特性常数之一,同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。
二、气体在液体中的扩散
第二节 气体吸收
一、吸收机理
气体吸收是溶质从气相传递到液相的相际间传质过程,对于吸收机理以双膜理论模型的应用较广。把吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子扩散,通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。
吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称之为吸收速率。根据双膜理论,在稳态吸收操作中,从气相主体传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体吸收质的通量,在界面上无吸收质积累和亏损。吸收传质速率方程的一般表达式为:吸收速率=吸收推动力×吸收系数,或吸收速率=吸收推动力/吸收阻力。吸收系数和吸收阻力互为倒数。吸收速率方程表达式有多种,有气相分传质速率方程,液相分传质速率方程及总传质速率方程。
二、气液平衡
1.气液相平衡关系式
(1)气体在液体中的溶解度
(2)亨利定律
(3)亨利定律式参数的换算
2.吸收系数
3.界面浓度
(1)作图法
(2)解析式 - 2 - 三、物理吸收
1.吸收操作线方程
在吸收操作中,一般采用逆流连续操作,通过对逆流操作吸收塔进行物料衡算,可得出吸收操作线。
2.吸收剂用量与液气比
设计吸收塔时,所处理的气体流量、进出塔气体溶质浓度均由设计任务而定,吸收剂的种类和入塔浓度由设计者选定,而吸收剂用量和出塔溶液中吸收质浓度需通过计算确定。