填料塔与板式塔的区别课件

化工原理PrincipleofChemicalEngineeringII

简单回顾1：

化工原理在化工领域中的地位

本课程，不是教学生如何合成得到新物质？如何提取新物质？如何表征新物质？这是化学家的事。化学工程研究的是：如何把化学家们的小试研究成果开发放大为中试，再开发为生产规模。是在科学实验与化工之间架桥的工作，是直接为人类服务的创造价值的劳动。“单元操作”（UnitOperations）化工生产=单元操作+单元过程（化学反应）化学工程=化工原理+反应工程=三传+一反三传=动量传递+热量传递+质量传递简单回顾2：动量传递（动量扩散）（动量通量）=-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）热量传递（热量扩散）（热量通量）=-（热量扩散系数）×（热量浓度梯度）现象（唯象）方程（phenomenologicalequation）

分子传递基本定律，在固体中、静止或层流流动的流体内才会产生这种传递过程。质量传递（扩散）？

？（质量通量）=-（质量扩散系数）×（质量浓度梯度）（通量）=-（扩散系数）×（浓度梯度）排名公司标志公司名称主要业务营业收入亿美元131

中国石化炼油750.77346中国石油天然气炼油677.248287中化集团

贸易203.81中国企业在2005年度世界500强（18家）中化工企业的排位

化工原理II教学组织及要求1．化工原理II讲课学时安排《化工原理》下册，教学大纲共计50学时。第八章传质过程导论8学时第九章吸收12学时第十章蒸馏18学时第十三章

干燥12学时2．教学环节与要求课堂教学（思路和概念为主）：认真听讲、记笔记，不迟到、早退，保证出勤率预习、复习、练习作业：严谨，独立完成，及时答疑，平时成绩10%。一般每周二上课前交齐,学习委员负责答疑：地点：系办公室期中测试(闭卷)期末考试(闭卷)相关的参考资料参考教材1、《化工原理》（上、下），姚玉英等，天津大学出版社2、《化工原理》（上、下），陈敏恒等，化学工业出版社辅助教学资料：1、《化工原理学习指南-问题与习题解析》，姚玉英等，天津大学出版社2、《化工原理例题与习题》，姚玉英，化学工业出版社3、《化工原理教与学》，陈敏恒等，化学工业出版社4、《化工原理例题详解》，陈敏恒等，化学工业出版社5、《化工原理习题精解》（上、下），何潮洪等，科学出版社6、《化工原理详解与应用》，丛德滋，化学工业出版社网络资源：超星电子图书（图书馆）；系网页上的教学园地；其它。第一节概述

§8-1化工生产中的传质过程化工原料、中间产品、粗产品等分类非均相混合物均相混合物特点有相界面无相界面单元操作过滤、沉降等吸收、精馏等分离依据不同相的物性差异？人造相界面（制成两相物系）物质在相间的物性差异相界面气相液相SB+AS+A吸收AA脱吸相界面气相B液相B+AS+A相界面汽相液相精馏ABA+BA+B相界面固相气相B+AC+A干燥A相界面气相水相A（水）B+AAA减湿增湿相界面液相液相B+AS+A萃取A相界面固相液相B+AS+A浸沥（取）固—液萃取AA（或A+S）相界面液相固相S+A结晶A溶解A相界面气相或液相固相CB+A吸附A脱附A传质过程（分离操作）：物质在相间的转移过程。相际传质的复杂性举例:吸收与传热的区别①推动力不一样传热是温度差；传质是浓度差。②过程的最终状态不一样传热是Δt=0；相际间的传质不是浓度差=0，而是相平衡（物化）（如：NH3溶于H2O）。传质的推动力：浓度差温度的单位简单（K或℃）；浓度（或组成）的表示和单位制有多种。3、浓度

质量浓度

摩尔浓度换算关系：气体kg/m3kmol/m3第二节扩散原理

§8-3基本概念和费克(Fick)定律流体中物质扩散的基本方式：分子扩散：

扩散方式分子扩散涡流扩散作用物流体分子流体质点作用方式热运动湍动和旋涡作用对象静止、滞流湍流扩散：物质在单一相内的传递过程

推动力浓度差物质传递简称为扩散终点：浓度差为〇扩散快慢？扩散通量：

单位面积上单位时间内扩散传递的物质量，单位为kmol/(m2•s);费克(Fick)定律：扩散通量与浓度梯度成正比。对于组分A对于组分B

浓度梯度分压梯度气体JA物质A在介质B中的分子扩散通量DAB分子扩散系数“—”扩散沿浓度降低的方向§8-4一维稳定分子扩散一、等分子（摩尔）反方向扩散（1）JA=-JB（等分子反向扩散）（2）对A、B二元物系，系统各处的总摩尔浓度都相等；即p=pA+pB=Const.则DAB=DBA

在这种双组分混合物内，产生物质A的扩散流JA的同时，必定伴有方向相反的物质B的扩散流JB。★D与物系有关，与T、P有关，数据实测。D气相>D液相

等分子反向扩散发生在静止的或在垂直于浓度梯度方向上作滞流运动的流体中，是一种最单纯的分子扩散过程。★

对于双组分混合物，在总压处处相等的前提下(分子浓度处处相等):传质速率（或传质通量）NA：单位时间通过单位固定空间传质面积的A物质量，单位kmol/(m2•s)；

等分子反方向扩散中（物系静止）：定态过程，连通管内NA、D、T···

均为Const。将上式中的p、z

对应积分，整理得：同理，组分B有若为液相，则有二、一组分通过另一停滞组分的扩散（单向扩散）

4、总体流动与B的扩散运动方向相反溶质A相界面溶剂S同时S不逆向通过（汽化）如吸收：通过B对于截面2：N，N(cA/C)，N(cB/c)；2、A、B做等分子反方向扩散的传递运动3、总体流动加快了A的传递速度1、总体流动。即JA=-JBNA=JA+N(cA/c)NB=JB+N(cB/c)=0B为停滞组分。

即有

在主体（z1=0，pA=pA1）至界面（z2=z，pA=pA2）间积分，得：由于B组分在界面与主体间的对数平均分压与等摩尔相互扩散相比多了一个因子p/pBm——漂流因数。漂流因数反映总体流动对传质速率的影响。p/pBm>1传质速率较大。若pA

p/pBm；反之pA

p/pBm≈0——表达某个组分在介质中扩散快慢的一种传递属性，是物质的特性常数之一。类似于λ，但较复杂§8-5扩散系数D（m2/s）一、气体中的D分子热运动速度分子碰撞频繁扩散速度D范围0.1~1cm2/s计算：半经验公式，福勒（Fuller）p10式（8-21）和表8-2换算：二、液体中的D计算：经验公式，p11式(8-23)或表8-4分子密集D液<D气约10-5cm2/s膜模型（停滞膜模型）δδe0cA2cA1cFGHEz虚拟相界面——有效膜层流底层（DE≈

0，分子扩散）湍流主体（DE>>D，D≈0，涡流扩散）过渡层δe——当量膜厚膜模型对流传质膜模型（停滞膜模型）把从气相主体到界面的对流传质速率折合成通过厚度为δe的膜层（虚拟膜）的分子扩散速率。液相式中，kG——气相对流传质系数（以分压差为推动力）kmol/m2·s·pakL——液相对流传质系数（以浓度差为推动力）kmol/m2·s·(kmol/m3)kG、kL简称为传质分系数或传质系数常见类比式：雷诺类比：柯尔本类比：【补例】：在一直立的毛细玻璃管内装有乙醇，初始液面距离管口10mm，如图所示。管内乙醇保持为293K(乙醇饱和蒸汽压为1.9998kPa)，大气压为101.3kPa。当有一空气始终平缓吹过管口时，经100小时后，管内乙醇液面下降至距管口21.98mm处。试求该温度下，乙醇在空气中的扩散系数。解：pA1=1.9998kPa

∵空气吹过管口

∴pA2=0本题为单向扩散∴另由蒸发可知：对于乙醇查表可知ρ=804kg/m3，M=46kg/kmol。∴已知z1=10mm，z2=21.98mm，θ=100h∴第四节传质设备简介用作传质设备的要求：①、接触机会良好（即从分地接触）。相界面的面积&湍动程度；②、接触之后及时分开，分离完全，互不夹带；③、结果简单，紧凑，操作便利稳定，运转可靠，周期长，能耗小。总之，安全经济合理。

均相物系的分离传质

传质过程：人为地制造相界面（制成两相物系），利用物质在相间的物性差异相界面的面积湍动程度扩散速率但相界面是由两相接触元件和流体力学条件确定的，接触元件的面积是固定了的，只能从分利用原有的相界面。要求建立适宜的接触方式和流体力学状况。塔设备§8-8填料塔和板式塔

均为两相逆流设备1、填料塔两相的浓度沿塔高度连续变化称为连续接触式传质设备拉西环鲍尔环阶梯环环板波纹丝网波纹鞍形环槽式液体分布器2、板式塔两相的浓度沿塔高呈阶