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1、化工原理 下 复习课,各章的基础理论，基本相同,物料守恒，能量守恒，相平衡和传质速率方程,各章基本方法，基本相同,解决问题 1、相平衡：有关于传质极限和方向 2、传质速率方程：传质快慢，控制步骤 3、物料守恒，能量守恒：计算的基础,各章都有独自的重点和方法,蒸馏：相平衡，物料恒算和热量恒算,吸收：传质速率方程，相平衡，物料恒算,萃取：物料恒算，相平衡,干燥：物料恒算，热量守恒，相平衡,精馏塔模型,进出总物料平衡，组分平衡,精馏段塔板物料平衡，热量平衡相平衡,塔整体,塔局部,提馏段塔板物料平衡，热量平衡相平衡,第一章,要求：1.掌握基本概念，熟悉基本公式 2.熟练进行精馏的基本运算,1.汽液平衡
2、方程,一、相平衡,纯组分：,用饱和蒸汽压 表示其挥发的难易程度。,平衡分压与液相组成的比值为液相混合物的挥发度。,混合物：,相对挥发度：任意挥发组分与基准组分挥发度的比值，用表示。,理想组分：,2.相图 txy，xy,两条线，三种点，三个区,（1）组成均以易挥发组分的组成表示，故曲线位于对角线上方,（2）平衡线上不同点代表一个气、液平衡状态，即对应一组x、y、t，且y(或x)越大，t 愈低。,（4）平衡线距对角线越远，物系越易分离。,（3）对理想体系，每条平衡线对应一个相对挥发度，越大，平衡线距对角线越远。,1、精馏,精馏是利用回流手段、经过多次平衡级过程，使物系实现高纯度分离的操作。,精馏设
3、备的结构,二、精馏塔,回流的作用：提供不平衡的气液两相，是构成气液两相传质的必要条件。实现了气液相间的质量传递。,塔板的作用,易挥发组分沿塔高方向增加，而温度沿塔高方向降低。,1、传质方向 2、热量传递过程,b、精馏段操作线方程,1、精馏计算,4、进料热状况对操作的影响 a 定义式,所以：,b）q线方程,q线方程或进料方程,（2）对于饱和蒸汽进料,（3）对于冷液进料,（1）对于泡点进料,（4）汽液混合物进料,（5）过热蒸汽进料,c）进料热状况对q线及操作线的影响,过冷液体：q1,饱和液体：q=1,，ef2（）,汽液混合物：0q1,饱和蒸汽：q=0,，ef4（）,过热蒸汽：q0,芬斯克方程,回流
4、比R=：全回流,塔板数N=：最小回流,适宜回流比,6、塔板效率,单板效率,注意：单板效率不等于全塔效率，即使各板的效率相当，全塔效率也不等于板效率。,注意：只有当板上液体完全混合时，点效率才与板效率相同。,点效率,意义：反映了整个塔分离的综合性能,总板效率,第二章：,1.掌握吸收过程的基本概念2.熟练进行吸收塔的计算,一.要求,二.主要公式,1.气液相平衡,稀溶液：亨利定律,溶解度，E,H,m,2.扩散过程,扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量，J表示，kmol/(m2s)。表征扩散过程进行的快慢,单相内物质传递的机理：分子扩散，对流传质,吸收过程涉及两相间的物质传递
5、，包括三个步骤：溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程；溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。,a、两相间分子扩散的步骤,b、分子扩散现象分子扩散在气相、液相、固相中均能发生。,分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。,负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降低的方向进行,温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一 点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。,c、菲克（Fick）定律：,d、气相中的稳态分子扩散,
6、分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。,1等分子反向扩散及速率方程,等分子反向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率大小相等，方向相反。,对于单纯的扩散过程，NJ,2单向扩散及速率方程,液体只吸收混合气体中的A组分，对B组分不吸收。,界面处A不断被液体吸收；B由界面向主体反向扩散。,气相主体与界面间产生的微小压差所促使的混合气体向界面流动就称为主体流动。,主体流动不同于扩散流，扩散流是分子微观运动的宏观结果，它传递的是纯组分A或B。主体流动是宏观运动，它同时携带组分A与B流向界面。,3.传质速率方程,（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩散方
7、式通过气膜和液膜。,（2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。,（3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。,双膜模型也称为双膜阻力模型,4、双膜模型的基本论点,5、吸收速率方程,6.物料衡算,V（Y2Y1）=L（X1X2）,全塔,塔顶与塔任一截面,塔底与塔任一截面,X1=X2V（Y1Y2）/L,Y2=Y1（1）,回收率,吸收液浓度,液气比,定义：,a.传质单元高度,传质单元高度的意义:完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映了吸收设备效能的高低。,7.塔高计算,Z=HOGNOG,b.传质单元数,对数平均推动力法,吸收因数法,的意义：反映了A吸收率的高低。,参数 SMV/
8、L 的意义：反映了吸收过程推动力的大小，其值为平衡线斜率与吸收操作线斜率的比值。,c、S 值对塔内推动力的影响,塔板负荷性能图,第三章：,雾沫夹带线（气体流量上限线）液泛线液相负荷上限线漏液线（气体流量下限线4）液相负荷下限线,1）负荷性能图中各线的意义,1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在一定的结构尺寸塔板上正常操作区。,操作弹性:,两极限的气体流量之比,操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果,同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的因素也不同,物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，增加降液管截面积可使液
9、相负荷上限线右移，减少塔板开孔率可使漏液线下移。,第四章,液-液萃取的基本原理：,在液体混合物中加入与其不互溶或部分互溶的溶剂（萃取剂），形成液-液两相，利用液体混合物中各组分在两液相中溶解度的差异而达到分离的目的。也称溶剂萃取，简称萃取。,1、三角形相图：顶点、边、相点的意义、杠杆原理、和点、差点,选择性系数,分配系数ki,分配曲线,共轭线（联结线）,萃余液,萃取液,萃余相,萃取相,操作点,萃取因数,最小溶剂比,溶剂比,理论级,2、相图的数据标绘及各区的状态 溶解度曲线:各平衡组成点连成一条曲线，称为溶解度曲线；联结线:各对共轭相组成点之间的联线，称为联结线；混溶点:曲线内为两相区，曲线外为
10、单相区，曲线上的点称 为混溶点；临界混溶点(褶点):共轭相的组成相同，其位置和物系有关；萃取相和萃余相:以原溶剂为主的相称为萃余相，以溶剂为 主的相称为萃取相。,2、单级萃取：,R,E,M,E,R,F,Emax,Emax,确定和点M，根据溶剂比,确定E，R的量及组成,确定萃取液与萃余液的组成及量,最小溶剂用量和最大溶剂用量,萃取液的最大浓度,试差法：先定出 R 点，再由 R 点利用辅助曲线求出 E 点，则 RE 与 F S 线的交点即为混合液的组成点 M。如果不对，再次假设R点。,yE、xM、xR、xR、yE可由相图读出。,确定E，R的量及组成,若知 R 点，连 SR 线与溶解度曲线的交点即为 R 点,c)确定萃取液与萃余液的组成及量,R,E,E,R,F,M,单级萃取图解法,S,单级系统的物料衡算：,单级萃取操作的操作线方程,3、多级萃取：,平衡关系：,任一级系统的物料衡算：,设：,设：,解析计算就是各个单元和总物料平衡方程和相平衡方程,第五章,1.对流干燥的特点及条件2.湿空气参数的定义，含意及影响因素 1）t，H，p，VH，IH，tw，td 2）四个温度 td，tw，tas，t如何定义？4.干燥过程，空气为什么要预热？5.物料中水分的分类及含意6.干燥过程的机理，衡速段，降速段的特点？,一、基本概念,二、主要公式,湿空气参数,物料恒算,热量恒算,干燥时间,
