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文档简介
一、流体力学及其输送1.单元操作:物理化学改变单个操作过程,如过滤、蒸馏、萃取。2.四个基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡关系、过程速率。3.牛顿粘性定律:F=±τA=±μAdu/dy,(F:剪应力;A:面积;μ:粘度;du/dy:速度梯度)。4.两种流动形态:层流和湍流。流动形态判据雷诺数Re=duρ/μ;层流——过渡—4000—湍流。当流体层流时,其平均速度是最大流速1/2。5.连续性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。6.流体阻力=沿程阻力+局部阻力;范宁公式:沿程压降:Δpf=λlρu2/2d,沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λlu2/2dg(λ:摩擦系数);层流时λ=64/Re,湍流时λ=F(Re,ε/d),(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g,(ξ:局部阻力系数,情况不一样计算方法不一样)7.流量计:变压头流量计(测速管、孔板流量计、文丘里流量计);变截面流量计。孔板流量计特点;结构简单,制造轻易,安装方便,得到广泛使用。其不足之处于于局部阻力较大,孔口边缘轻易被流体腐蚀或磨损,所以要定时进行校正,同时流量较小时难以测定。转子流量计特点——恒压差、变截面。8.离心泵主要参数:流量、压头、效率(容积效率hv:考虑流量泄漏所造成能量损失;水力效率hH:考虑流动阻力所造成能量损失;机械效率hm:考虑轴承、密封填料和轮盘摩擦损失。)、轴功率;工作点(提供与所需水头一致);安装高度(气蚀现象,气蚀余量);泵型号(泵口直径和扬程);气体输送机械:通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。9.常温下水密度1000kg/m3,标准状态下空气密度1.29kg/m31atm=101325Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10.33mH2O=760mmHg(1)被测流体压力>大气压表压=绝压-大气压(2)被测流体压力<大气压真空度=大气压-绝压=-表压10.管路总阻力损失计算11.离心泵构件:叶轮、泵壳(蜗壳形)和轴封装置离心泵叶轮闭式效率最高,适适用于输送洁净液体。半闭式和开式效率较低,惯用于输送浆料或悬浮液。气缚现象:贮槽内液体没有吸入泵内。汽蚀现象:泵安装位置太高,叶轮中各处压强高于被输送液体饱和蒸汽压。原因(①安装高度太高②被输送流体温度太高,液体蒸汽压过高;③吸入管路阻力或压头损失太高)各种泵:耐腐蚀泵:输送酸、碱及浓氨水等腐蚀性液体12.往复泵流量调整(1)正位移泵流量只与泵几何尺寸和转速关于,与管路特征无关,压头与流量无关,受管路承压能力所限制,这种特征称为正位移性,这种泵称为正位移泵。往复泵是正位移泵之一。正位移泵不能采取出口阀门来调整流量,不然流量急剧上升,造成示损坏。(2)往复泵流量调整第一,旁路调整,如图2-28所表示,采取旁路阀调整主管流量,但泵流量是不变。第二,改变曲柄转速和活塞行程。使用变速电机或变速装置改变曲柄转速,达成调整流量,使用蒸汽机则更为方便。改变活塞行程则不方便。13.流体输送机械分类14.离心泵特征曲线:OOqvqvHH1管路he~qv图2-10离心泵工作点泵H~qv泵~qvA15.流体输送机械特点:速度式流体输送机器特点(1)因为速度式流体输送机械转动惯量小,摩擦损失小,适合高速旋转,所以速度式流体输送机械转速高、流量大、功率大。(2)运转平稳可靠,排气稳定、均匀,通常可连续运转1~3年而不需要停机检修。(3)速度式流体输送机械零部件少,结构紧凑。(4)因为单级压力比不高,故不适合在太小流量或较高压力(>70MPa)下工作。2.容积式流体输送机械特点(1)运动机构尺寸确定后,工作腔容积改变规律也就确定了,所以机械转速改变对工作腔容积改变规律不发生直接影响,故机械工作稳定性很好。(2)流体吸入和排出是靠工作腔容积改变,与流体性质关系不大,故轻易达成较高压力。(3)容积式机械结构复杂,易于损坏零件多。而且往复质量惯性力限制了机械转速提升。另外,流体吸入和排出是间歇,轻易引发液柱及管道振动。16.流体体积随压力改变而改变性质称为压缩性。二、非均相机械分离1.颗粒沉降:层流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ,(ρp-ρ:颗粒与流体密度差,μ:流体粘度);重力沉降(沉降室,H/v=L/u,多层;增稠器,以得到稠浆为目标沉淀);离心沉降(旋风分离器)。2.过滤:深层过滤和滤饼过滤(惯用,助滤剂增加滤饼刚性和空隙率);分类:压滤、离心过滤,间歇、连续;滤速康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2,(ε:滤饼空隙率;a:颗粒比表面积;L:层厚)。3.过滤介质:过滤过程所用多孔性介质称为过滤介质,过滤介质应具备以下特征:多孔性、孔径大小适宜、耐腐蚀、耐热并具备足够机械强度。4.助滤剂:若滤浆中所含固体颗粒很小,或者所形成滤饼孔道很小,又若滤饼可压缩,伴随过滤进行,滤饼受压变形,都使过滤阻力很大而造成过滤困难。可采取助滤剂以改进滤饼结构,增强其刚性。惯用助滤剂有:硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等5.过滤速率基本方程恒速过滤,恒压过滤6.过滤设备:板框压滤机(间歇操作,结构简单,过滤面积大而占地省,过滤压力高(可达1.5MPa左右),便于用耐腐蚀性材料制造,便于洗涤。它缺点是装卸、清洗劳动强度较大。)、叶滤机(叶滤机也是间歇操作设备,具备过滤推进力大、单位地面所容纳过滤面积大、滤饼洗涤较充分等优点。其生产能力比板框压滤机大,而且机械化程度高,劳动力较省,密闭过滤,操作环境很好。其缺点是结构较复杂、造价较高。)、厢式压滤机、转筒真空过滤机(操作连续、自动)7.自由沉降:单个颗粒在流体中沉降过程称。干扰沉降:若颗粒数量较多,相互间距离较近,则颗粒沉降时相互间会干扰,称为干扰沉降。8.影响原因:当颗粒浓度增加,沉降速度降低。容器壁和底面,沉降速度降低。非球形沉降速度小于球形颗粒沉降速度。9.流态化是一个使固体颗粒经过与流体接触而转变成类似于流体状态操作。分三个阶段:(1)固定床阶段:流体经过颗粒床层表观速度u较低,使颗粒空隙中流体真实速度u1小于颗粒沉降速度ut,则颗粒基本上保持静止不动,颗粒层为固定床。流化床阶段:在一定表观速度下,颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀,此时颗粒悬浮于流体中,床层有一个显著上界面,与沸腾水表面相同,这种床层称为流化床。(散式流态化,聚式流态化)。(3)颗粒输送阶段:假如继续提升流体表观速度u,使真实速度u1大于颗粒沉降速度ut,则颗粒将被气流所带走,此时床层上界面消失,这种状态称为气力输送。10.气力输送优点(1)系统封闭,防止物料飞扬,降低物料损失,改进劳动条件。(2)输送管路不限制,即使在无法铺设道路或安装输送机械地方,使用气力输送愈加方便。(3)设备紧凑,易于实现连续化、自动化操作,便于同连续化工生产相衔接。(4)在气力输送过程中可同时进行粉料干燥、粉碎、冷却、加料等操作。三、传热1.传热方式:热传导(傅立叶定律)、对流传热(牛顿冷却定律)、辐射传热(四次方定律);热交换方式:间壁式传热、混合式传热、蓄热体传热(对蓄热体周期性加热、冷却)。2.傅立叶定律:dQ=-λdA,(Q:热传导速率;A:等温面积;λ:百分比系数;:温度梯度);λ与温度关系:λ=λ0(1+at),(a:温度系数)。3.不一样情况下热传导:单层平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=温差/热阻,(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2);多层平壁:Q=(t1-tn+1)/[bi/(λiA)];单层圆筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)],(A:圆筒侧面积,C=(A2-A1)/ln(A2/A1));多层圆筒:Q=2πL(t1-tn+1)/[1/λi[ln(ri+1/ri)]。4.对流传热类型:强制对流传热(外加机械能)、自然对流传热、(温差造成)、蒸汽冷凝传热(冷壁)、液体沸腾传热(热壁),前二者无相变,后二者有相变;牛顿冷却定律:dQ=hdAΔt,(Δt>0;h:传热系数)。5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑体A=1,镜体R=1,透热体D=1,灰体A+R=1;总辐射能E=Eλdλ,(Eλ:单色辐射能;λ:波长);四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4,(C:灰体辐射常数;C0:黑体辐射常数;ε=C/C0:发射率或黑度);两物体辐射传热:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4],(φ:角系数;A:辐射面积;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])6.总传热速率方程:dQ=KmdA,(dQ:微元传热速率;Km:总传热系数;A:传热面积);1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2,(h1,h2:热、冷流体表面传热系数)。7.换热器:夹套换热器、蛇管式换热器、套管式换热器、列管式换热器。8、(1)强化传热为了使物料满足所要求操作温度进行加热或冷却,希望热量以所期望速率进行传递;(2)减弱传热:为了使物料或设备降低热量散失,而对管道或设备进行保温或保冷。9.热传导物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而产生热量传递称为热传导,又称导热。10.对流传热:对流仅发生于流体中,它是指因为流体宏观运动使流体各部分之间发生相对位移而造成热量传递过程。11.12.传热基本方式:(1)热传导(2)对流传热—热对流(3)辐射传热13.影响冷凝传热原因和冷凝传热强化①流体物性:冷凝液r、l、m¯®a;潜热r→a②温差:液膜层流流动时,Dt=ts-tW,d,a¯③不凝气体:不凝气体存在会造成a¯¯(1%不凝气可使a¯60%),所以应该定时排放④蒸汽流速与流向(u>10m/s):蒸汽与液膜同向时u®d¯,a;反向时u®d,a¯;u时a(不论方向)。所以蒸汽进口通常设在换热器上部,以防止蒸汽与液膜逆向流动使a¯。⑤蒸汽过热:包含冷却和冷凝两个过程。⑥冷凝面形状和位置:以降低冷凝液膜厚度并a作为目标。垂直板或管:可开纵向沟槽;水平管束:可采取错列。14.导热系数l物理意义:表示温度梯度为1K/m或1℃/m时,单位时间经过单位面积热量。即:单位温度梯度下热通量。l0为固体在0℃时导热系数,k为温度系数,1/℃,对大多数金属材料为负值,对大多数非金属固体材料为正值。15.在物体边界上,传热边界条件可分为以下三类:(1)已知物体边界壁面温度,称为第一类边界条件;(2)已知物体边界壁面热通量值,称为第二类边界条件;已知物体壁面处对流传热条件,称为第三类边界条件。16.准数定义与物理意义:努塞尔准数(Nusselt),Nu:对流传热与厚度为L流体层内热传导之比。努塞尔数越大,对流传热传热强度也越大。它反应了固体壁面处无因次温度梯度大小。雷诺准数(Reynold),Re:惯性力与粘性力之比。雷诺数小,表示流体粘性力起控制作用,抑制流层扰动,伴随雷诺数增大,流体中流体微团扰动加剧,壁面处温度梯度增大,对流传热系数增大。普朗特准数(Prandtl),Pr:动量扩散与热量扩散之比。它表征了流体动量传递能力与热量传递能力格拉晓夫准数(Grashof),Gr:浮升力与粘性力之比。它反应了因为流体中温度差引发密度差所造成浮升力对对流传热影响。它在自然对流中作用与强制对流中雷诺数作用相当。17.蒸汽与低于饱和温度壁面接触时有膜状冷凝和珠状冷凝两种18.影响沸腾传热原因及强化路径:①液体性质:②温差:③操作压强:④加热面:19.辐射:物体经过电磁波来传递能量过程。热辐射:物体因为热原因以电磁波形式向外发射能量过程。20.热辐射=反射+吸收+穿透(黑体,白体,透热体,灰体)21.物体黑度e:指同温度下物体与黑体辐射能力之比。仅与本身特征关于。22.斯蒂芬—波尔茨曼定律s0──黑体辐射常数,=5.67×10-8W/(m2.K4);克希霍夫定律:C0──黑体辐射系数,=5.67W/(m2.K4)角系数23.气体热辐射具备以下两个主要特点:(1)气体辐射和吸收对波长具备强烈选择性(2)气体辐射和吸收是在整个容积内进行24.传热三步:(1)热流体以对流传热方式将热量传给固体壁面;(2)热量以热传导方式由间壁热侧面传到冷侧面;(3)冷流体以对流传热方式将间壁传来热量带走。25.热量衡算方程反应了冷、热流体在传热过程中温度改变相互关系。依照能量守恒原理,在传热过程中,若忽略热损失,单位时间内热流体放出热量等于冷流体所吸收热量。热量衡算方程26.传热过程平均温差计算:恒温差传热,变温差传热27.按照冷、热流体之间相对流动方向,流体之间作垂直交叉流动,称为错流;如一流体只沿一个方向流动,而另一流体重复地折流,使两侧流体间并流和逆流交替出现,这种情况称为简单折流。28.不一样流动排布型式比较:进出口温度条件相同时,逆流平均温差最大,并流平均温差最小,对于其余流动排布型式,其平均温差介于二者之间。在实际换热器中应尽可能采取逆流流动,而防止并流流动。不过在一些特殊场所下仍采取并流流动,以满足特定生产工艺需要。采取折流和其余复杂流动目标是为了提升传热系数,然而其代价是减小了平均传热温差。29.换热器传热效率e定义为实际传热速率Q与理论上可能最大传热速率Qmax之比四、质量传递基础1.质量传递(简称传质)是指物质从一处向另一处转移,包含相内传质和相际传质两类,前者发生在同一个相内,后者则包括不一样两相。2.(1)气(汽)-液系统:吸收:混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中过程。解吸:为吸收逆过程。蒸馏:不一样物质在气液两相间相互转移。气体增(减)湿:湿分由液相(气相)向气相(液相)转移。(2)液-液系统:萃取:溶质由一液相转入另一液相。这是在液体混合物中加入另一不相溶液相物质,使原混合物组分在两液相中重新分配过程。(3)气(汽)-液系统:吸收:混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中过程。解吸:为吸收逆过程。蒸馏:不一样物质在气液两相间相互转移。气体增(减)湿:湿分由液相(气相)向气相(液相)转移。(4)气-固系统:干燥:加入热量使液体气化,从固体表面或内部转入气相。吸附:物质由气相趋附于固体表面(主要是多孔性固体内表面),吸附平衡是过程进行极限。3.费可定律:试验表明,在二元混合物(A+B)中,组分扩散通量与其浓度梯度成正比,这个关系称为费克(Fick)定律。4.化学反应可分为两类:一类是在整个相内均匀发生反应,称为均相反应;另一类则是局限在某个特定区域内反应,它能够是在相内部,也能够在边界上,称为非均相反应。5.对流传质通常指运动流体与固体壁面(或两股直接接触流体之间)间质量传递,是相际传质基础。通常情况下,传质设备中流体流动形态多为湍流。6.传质过程应用设备有多个类型,其主要功效是给传质两相(或多相)提供良好接触机会,包含增大相界面面积和增强湍动强度,主要有填料塔和板式塔。7.板式塔:有害原因:空间上反向流动:泡沫夹带(增大板间距)、气泡夹带(增大降液管长度);空间上不均匀流动:气体,液体。怎样提升效率:《1》合理选择塔板孔径和开口率造成适宜气液接触状态《2》设置倾斜进气装置塔板压降:塔板上下对应位置压力差(新型:泡罩塔板、浮阀塔板、筛孔塔板、舌型塔板、网型塔板、垂直塔板)8.填料塔:主要特征数据:比表面积、孔隙率、添填料几何形状(拉西环、鲍尔环、矩鞍型填料、阶梯环添料)9.填料塔操作范围小,对液体负荷改变敏感;不易处理易聚合或含有固体悬浮物物料;反应过程中需要冷却时,填料塔复杂,有侧线出料时,填料塔不如板式塔方便;板式塔设计简便安全;填料塔小时结构简单,造价低;易起泡物系、腐蚀性物系、热敏性物系,填料塔更适宜;填料塔压降比板式塔小,真空操作方便。五、气体吸收1.吸收是将气体混合物与适当液体接触,利用个组。分在液体中溶解度差异而使气体中不一样组分分离操作。混合气体中,能够溶解于液体中组分称为吸收质或溶质;不能溶解组分称为惰性气体;吸收操作所用溶剂称为吸收剂;溶有溶质溶液称为吸收液或简称溶液;派出气体称为吸收尾气。(分物理吸收——煤气脱苯,化学吸收——二氧化碳碳酸钾)2.吸收操作是气体混合物主要分离方法,化工生产。中它有以下几个详细应用:1.化工产品2.分离气体混合物3.从气体中回收有用组分4.气体净化(原料气净化和尾气、废气净化)5.生化工程。一个完整地吸收分离过程通常包含吸收和解吸两部分。3.溶剂选择:(1)溶剂应对气体中被分离组分有较大溶解度;(2)溶剂对其余组分溶解度要小(3)溶质在溶剂中溶解度对温度改变敏感(4)容积蒸汽压低,降低回收时损失(5)溶剂有很好化学稳定性(6)溶剂有较低粘度(7)溶剂价廉,无腐蚀性、无毒不易燃。吸收率η=(mA除/mA进)×100%≈[(y1-y2)/y1]×100%,(y1,y2:进塔和出塔混合气中A摩尔分数)。4..稀溶液中亨利定律:c*A=HpA,(c*A:溶解度;H:溶解度系数;pA:气相分压);p*A=ExA,(xA:液相中溶质摩尔分数;E:亨利系数);y*=mx,(平衡常数m=E/p);E=ρs/HMs,(ρs,Ms:纯溶剂密度和相对分子质量)。5.费克定律:jA=-DABdcA/dz,(jA:扩散速率;DAB:组分A在组分B中扩散系数;dcA/dz:组分A在扩散方向z上浓度梯度);等分子扩散速率:NA=jA=D(pA,1-pA,2)/RTz;单向扩散:NA=D(pA,1-pA,2)p/RTzpB,m,(p/pB,m:漂流因子,pB,m=(pB,2-pB,1)/ln(pB,2/pB,1),即对数平均值);同理,NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。6.吸收塔操作线方程:qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2),(qn(V):二元混合气摩尔流量;qn(L):液相摩尔流量;x,y:任意一截面液气相摩尔流量);最小液气比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)=(1.1—2.0)[qn(L)/qn(V)]min;低浓度时填料塔高度h=qn(V)[dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL,(K:传质系数;S:塔截面积;a:单位体积填料有效接触面积;NOG=[dy/(y-y*)]:气相总传质单元数;HOG=qn(V)/KyaS:气相总传质单元高度);相平衡线为直线时:NOG=ln[(1-S’)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S’]/(1-S’),NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A),(吸收因数:A=1/S’=qm(V)/mqm(V))。7.填料塔:液体上进下出,气体下进上出,其中设有液体在分布器,可使其均匀分布于填料表面,塔顶可按转除末器。填料塔是一个应用广泛气液两相接触并进行传热、传质塔设备,可用于吸收(解吸)、精馏和萃取等分离过程。填料塔不但结构简单,而且具备阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点,尤其适适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性物料或要求压强较小真空蒸馏系统,另外,对于一些液气比较大蒸馏或吸收操作,也宜采取填料塔。(气液逆流流动,增加传质推进力)表征填料特征主要参数有:1.比表面积;2.空隙度;3.单位堆体积内填料数目n;4.堆积密度;5.干填料因子及填料因子;6.机械强度及化学稳定性8.六、蒸馏1.蒸馏分类:操作方式:连续蒸馏、间歇蒸馏;对分离要求:简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏(精馏还包含水蒸气精馏、间歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏);压力:常压蒸馏、加压蒸馏、减压蒸馏;组分:双组分蒸馏和多组分蒸馏(精馏),惯用精馏塔。精馏,加压提升蒸汽冷凝温度,降压降低沸点温度。2.双组分溶液气液相平衡:液态泡点方程:xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)],(xA:液态组分A摩尔分数;p(t):压强关于温度函数);气态露点方程:yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)];平衡常数KA=yA/xA,理想溶液:KA=p°A/p,即组分饱和蒸气压和总压之比;挥发度:υA=pA/xA,相对挥发度:αAB=υA/υB,最终可导出气液平衡方程:y=αx/[1+(a-1)x];气液平衡相图:p-x图(等温)、t-x(y)图(等压)、x-y图。3.平衡蒸馏:qn(F),xF加热至泡点以上tF,减压气化,温度达成平衡温度te,两相平衡qn(D),yD和qn(W),xW;物料衡算:yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1),(液化率:q=qn(W)/qn(F));热量衡算:tF=te+(1-q)γ/Cp,m,(Cp,m:原液摩尔定压热容;γ:原液摩尔气化潜热);平衡关系:yD=αxW/[1+(α-1)xW]。4.简单蒸馏:连续加热至釜液组成和馏出液组成达成要求时停顿;关系式:ln[n(F)/n(W)]={ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1);总物料衡算:n(F)=n(W)+n(D);易挥发组分衡算:n(F)xF=n(W)xW+n(D)xD;推出:xD=[n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。5.精馏:数次部分气化部分冷凝(连续、间歇),泡点不一样采取不一样压力操作,塔板数从上至下记;塔顶易挥发组分回收率:ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%,釜中不易挥发组分回收率:ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%;精馏段总物料衡算:qn(V)=qn(D)+qn(L);精馏段易挥发组分衡算:qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn;(V:各层上升蒸汽量;D:塔顶馏出液量;L:各板下降液量;yn+1:第n+1块板上升蒸汽中易挥发组分摩尔分数;xn:第n块板下降液体中易挥发组分摩尔分数),精馏段操作线方程:yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1),(回流比R=qn(L)/qn(D));提馏段总物料衡算:qn(L’)=qn(V’)+qn(W);提馏段易挥发组分衡算:qn(L’)x’m=qn(V’)y’m+1+qn(W)xW;(W:釜液量),提馏段操作线方程:y’m+1=qn(L’)x’m/qn(V’)-qn(W)xW/qn(V’);总物料衡算:qn(F)+qn(V’)+qn(L)=qn(V)+qn(L’),乘上各焓值Hx即为热量衡算,qn(V)=qn(V’)+(1-q)qn(F),(精馏进料热状态参数q=(HV-HF)/(HV-HL),即单位原料液变为饱和蒸汽所需要热量与单位原料液潜热之比);进料方程:y=qx/(q-1)-xF/(q-1);理论塔板计算逐板法和图解法,回流比R增大理论塔板数减小,解析法:全回流理论塔板数Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1,(am:全塔平均挥发度);最小回流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq),(xq,yq:进料时),R实=(1.1—2.0)Rmin;全塔效率ET为理论塔板数与实际塔板数之比;间歇精馏:分批精馏,一次进料待釜液达成指定组成后,放出残液,再次加料,用于分离量少而纯度要求高物料,每批精馏气化物质量n(V)=(R+1)n(D),所需时间τ=n(V)/qn(V);特殊精馏:恒沸精馏(加第三组分,形成新低恒沸物,增大相对挥发度)、萃取精馏(加第三组分,增大相对挥发度)、加盐萃取精馏、分子蒸馏(针对高分子量、高沸点、高粘度、热稳定性极差有机物)。6.依照溶液蒸汽压偏离拉乌尔定律方向,通常可将非理想溶液分成两大类:1、正偏差溶液,2、负偏差溶液7.精馏回流中,下降也体重轻组分向气相传递,上升正其中重组分向液相传递,塔下半部分完成了重组分提浓,叫做提馏段。完整精馏塔包含精馏段和提馏段。增加回流量,提升了上升蒸汽量,但增加了能耗,突出最小回流比,回流比是塔顶回流量比塔顶产品量比值。板式塔加料位置在第五块板效率最高。只有提馏段没有精馏段叫回收塔。8.加入第三组分和原溶液中某一组份形成最低恒沸物,以新恒沸物形式从塔顶蒸出叫做恒沸蒸馏(糠醛-水),若加入第三组分仅改变各组分相对挥发度叫做萃取精馏(乙醇-水)。恒沸精馏挟带剂要符合能与混合组分钟最少一个形成最低恒沸物,新形成恒沸物要便于分离,恒沸物中挟带剂含量要少。萃取精馏添加剂要选择性高、挥发性小,与原溶液能够很好互溶。相比较,萃取精馏添加剂选择范围广,不用形成汽化物从塔顶蒸出能耗少,但其需要连续不停加入,不能用于间歇精馏。9.多组分精馏,取得n个产物需要n+1个塔。五、吸收1.吸收剂要求:对溶质溶解度大,对其余成份溶解度小、易于再生、不易挥发、粘度低、无腐蚀性、无毒不易燃、价低,吸收率η=(mA除/mA进)×100%≈[(y1-y2)/y1]×100%,(y1,y2:进塔和出塔混合气中A摩尔分数)。2.稀溶液中亨利定律:c*A=HpA,(c*A:溶解度;H:溶解度系数;pA:气相分压);p*A=ExA,(xA:液相中溶质摩尔分数;E:亨利系数);y*=mx,(平衡常数m=E/p);E=ρs/HMs,(ρs,Ms:纯溶剂密度和相对分子质量)。六、干燥1.绝对湿度δ=0.622pV/(p-pV),(pV:水蒸汽分压);相对湿度φ=pV/pS,(pS:水蒸汽饱和分压);湿焓I=Ig+δIv,(Ig:绝干空气焓;Iv:水蒸汽焓)。2.物料干基湿含量X=m水/m绝干,是基湿含量ω=m水/m总×100%,ω=X/(1+X);物料分类:非吸湿毛细孔物料、吸湿多孔物料和胶体无孔物料;物料与水分:总水分、平衡水分、自由水分、非结合水分、结合水分。3.干燥过程物料衡算:qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W,(qm,c:绝对干料质量流量;qm,L:绝干空气质量流量;qm,W:干料蒸发出水分质量流量),即湿物料降低水分等于干空气中增加水分;热量衡算:q=qD+qP=qm,L(I2-I0)+qm,c(I’2-I’1)+qL,(qD:单位时间干燥器热量;qP:单位时间预热气热量;qL:单位时间热损失;I2:出干燥器空气焓;I0:进预热器空气焓;I’2,I’1:进出干燥器物料焓),qD=qm,L(I1-I0)=qm,L(1.01+1.88δ0)(t1-t0),qD=qm,L(I2-I1)+
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