《化工传质复习》课件VIP

化工传质复习课程大纲传质的概念物质在不同相之间或同一相中不同浓度区域之间迁移的过程。传质方式分子扩散和湍流扩散两种基本方式。传质应用吸收、蒸发、干燥、精馏、吸附等多种化工过程。传质的概念传质是物质从高浓度区域向低浓度区域迁移的现象，是化学工程中一个重要的基本概念。传质过程广泛存在于各种化学反应、分离、混合等操作中，对化工生产效率和产品质量具有重要影响。物质的传质方式1分子扩散分子在浓度梯度驱动下，从高浓度区域向低浓度区域移动。2湍流扩散流体中由于湍流造成的混合，导致物质在整个流体中快速扩散。3对流传质流体流动带动物质，在流体内部或流体与固体表面之间进行传递。分子扩散1随机运动分子在物质内部不断地做无规则运动。2浓度梯度从高浓度区域向低浓度区域迁移。3传质驱动力浓度差是分子扩散的驱动力。浓度梯度驱动浓度梯度传质驱动力高浓度区域物质从高浓度区域向低浓度区域移动低浓度区域物质从低浓度区域向高浓度区域移动傅里叶定律定义傅里叶定律描述了物质在静止流体中通过分子扩散的传质速率与浓度梯度成正比。公式J=-D*dC/dx，其中J为物质通量，D为扩散系数，dC/dx为浓度梯度。应用傅里叶定律广泛应用于传质计算，例如计算气体在液体中的吸收速率。湍流扩散不规则运动湍流中流体质点发生不规则的脉动，导致物质的混合和扩散。涡流作用涡流形成，加速物质的混合，提高传质效率。扩散系数湍流扩散系数远大于分子扩散系数，传质速率更快。流体流动与传质流动影响流体流动会影响传质过程。例如，湍流流动会加速传质，而层流流动则会减缓传质速度。边界层流体流动会形成边界层，边界层内的传质速度较低，而边界层外的传质速度较高。传质方向流体流动会影响传质的方向。例如，逆流操作可以提高传质效率，而顺流操作则会降低传质效率。边界层理论边界层是指流体在固体表面附近，由于粘性而形成的薄层。边界层内流体速度梯度很大，导致传质速率发生变化。边界层理论能够解释流体流动与传质之间的关系，为计算传质速率提供理论基础。层流边界层1粘性层流体与固体表面之间形成的薄层，流体速度逐渐从零增加到主流速度。2速度梯度边界层内存在速度梯度，导致流体内部发生粘性摩擦。3层流特性边界层内的流体流动呈层流状态，流体层之间以平滑的方式滑动。湍流边界层1混合增强湍流增加流体混合，提高传质速率2边界层薄湍流减小边界层厚度，提高传质效率3复杂性湍流边界层复杂，难以精确预测物质传递系数定义描述物质在两种相之间传递速率的指标，反映了传质过程的难易程度。影响因素扩散系数、流体性质、接触面积、传质阻力等。应用传质设备设计、工艺参数优化、过程模拟等。无量纲数雷诺数(Re)流体惯性力与粘性力之比，表示流体流动状态。谢伍德数(Sh)对流传质速率与分子扩散速率之比，反映传质效率。施密特数(Sc)动量扩散系数与质量扩散系数之比，描述物质传递过程的难易程度。物质传递基本方程扩散方程描述物质在浓度梯度作用下的迁移规律。对流方程描述物质在流体流动作用下的迁移规律。传质速率方程描述物质传递的速率，通常用传质系数和浓度差表示。一维稳态传质1定义传质方向固定，浓度不随时间变化。2应用气体吸收，液体蒸发等。3特点简单，易于分析。一维非稳态传质1时间变化浓度随时间变化2空间变化浓度随位置变化3扩散方程描述传质过程两相传质气-液传质涉及气相和液相之间的物质传递，例如吸收、蒸发、干燥等过程。液-液传质涉及两种互不相溶的液相之间的物质传递，例如萃取等过程。固-液传质涉及固相和液相之间的物质传递，例如溶解、结晶、吸附等过程。吸收过程1气体混合物气体混合物中包含溶解性较大的组分。2吸收剂选择合适的吸收剂，与气体混合物接触。3溶解溶解性较大的组分溶解在吸收剂中。4净化气体得到净化后的气体，可用于其他用途。蒸发过程1热量传递蒸发过程需要热量传递才能使液体转变为气体2相变液体蒸发成气体，这是一个相变过程3传质蒸发过程涉及气体和液体之间的传质干燥过程水分移除干燥过程通过蒸发移除材料中的水分。热能传递热能传递到材料，使水分蒸发。干燥介质干燥介质可以是热空气、蒸汽或其他气体。精馏过程1分离不同沸点组分2蒸汽上升蒸汽3液体下降液体4塔板气液接触吸附过程1吸附剂吸附过程利用固体吸附剂，将溶液或气体中的物质吸附在吸附剂表面，从而实现分离或纯化。2吸附平衡吸附剂对目标物质的吸附能力受温度、压力和浓度等因素影响，吸附达到平衡状态时，吸附剂表面的物质浓度不再改变。3解吸过程为了再生吸附剂，可以通过升温、降压或使用解吸剂等方法，将吸附的物质从吸附剂表面脱附下来。离心过程1分离原理利用不同物质的密度差异，在高速旋转的离心力场中进行分离。2应用领域广泛应用于化工、医药、食品等行业，用于固液分离、液液分离等。3设备类型包括沉降式离心机、过滤式离心机、碟式离心机等。膜分离过程1高效分离高选择性，可分离传统方法难以分离的物质2低能耗相较于传统方法，能耗更低，节约成本3环保无相变，无污染，环境友好型技术吸收塔设计塔体结构吸收塔主要由塔体、填料层、喷淋装置和气液分离器组成。填料选择根据气液两相的性质和操作条件选择合适的填料，以提高气液接触效率。喷淋系统喷淋装置用于将吸收液均匀地喷洒到填料层，增大气液接触面积。塔高计算根据物料平衡和传质速率方程，计算塔高以确保吸收率达到设计要求。蒸发器设计蒸发器类型根据物料特性和工艺需求，选择合适的蒸发器类型，如单效蒸发器、多效蒸发器、薄膜蒸发器等。传热面积根据蒸发量、蒸发温度差和热传递系数，计算传热面积，确保蒸发过程高效进行。过程控制设计合理的控制系统，监测蒸发过程参数，确保蒸发器稳定运行，并实现自动控制。干燥设备选型物料特性物料的性质，如颗粒大小、水分含量、热敏性等，会影响设备的选择。干燥目的干燥的最终目的，如水分含量要求、产品质量等，决定了设备的类型和性能。生产规模生产规模和产量决定了设备的尺寸和处理能力。经济效益设备的成本、运行成本和维护成本等经济因素也需要考虑。精馏塔设计1塔型选择根据物料性质、分离要求等因素选择合适的塔型，如板式塔、填料塔等。2塔径计算根据物料流量、汽液比等参数计算塔径，确保塔内气液充分接触，提高传质效率。3塔高计算根据塔板数、理论板高度等参数计算塔高，确保分离效果达到要求。4塔内件设计设计合适的塔内件，如塔板、填料等，提高塔的传质效率和操作性能。案例分析通过实际案例，分析化工传质原理在工业生产中的应用，如吸收塔、蒸馏塔等设备的设计与优化。探讨传质理论如何解决实际问题，提升生产效率，降低能耗，并结合案例阐述化工传质的应用前景。总结与展望1知识回顾本课程全面介绍了化工传质的基本理论、