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化工原理復習小結.ppt

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吸收小結一、相平衡1.氣液相組成的表示方法2. 亨利定律:◇不同氣體: H ↓,m↑ ,E↑ ,難 溶; H ↑,m ↓,E ↓,易溶。 ◇同種氣體: T↑,H↓, m↑ ,E↑ ,溶解度↓。4. 吸收機理——雙膜理論要點:① 氣、液兩相間存在著固定的相界面。 ?、诮缑鎯蓚确謩e存在一層氣膜和液膜,膜外為流體流動    的湍流區;對流傳質阻力全部集中于氣、液膜內。 ?、巯嘟缑嫔蠚庖禾幱谄胶鉅顟B,無傳質阻力存在。3. 平衡關系在吸收中的作用 (1)吸收的限度——平衡溶解度(2) 判斷傳質過程進行的方向 二、傳質速率方程 2. 傳質系數的單位  KG、kG:kmol·s-1·m-2·Pa-1 ;  KL、 kL:m·s-1;  Ky、 ky 、 Kx、 kx :kmol·s-1·m-21. 傳質速率方程 其中:3. 傳質系數間的關系4. 溶解度對傳質阻力的影響氣膜控制:溶解度大液膜控制:溶解度小 界面濃度確定y*Oyixixx*yPIERQL4. 相界面組成的確定  隋性氣體流:GB = G(1-y) 吸收劑流率:LS = L(1-x)三、溶劑用量計算:1. 溶劑用量計算:◇計算Ya 、Yb 、 Xa和GB ;◇由亨利定律或平衡曲線求出Xb* ;◇ 計算最小液氣比(LS/GB) min;◇計算 LS和出塔液體濃度Xb 。(1.1~2)注意:低濃氣體可簡化3. 吸收劑用量對吸收操作的影響 當GB 、Ya 、Yb 、 Xa一定時,  LS↑,出塔液體濃度 Xb ↓,溶劑循環量↑ ,操作費用↑;  LS ↓,出塔液體濃度 Xb↑;傳質推動力↓,設備費用↑?!嶋H吸收劑用量: LS=1.1~2(LS) min低濃氣體的物料衡算物料衡算:操作線方程:最小液氣比:1. 基本關系式① 對數平均推動力法四、填料層高度計算(低濃氣體)② 吸收因數法例1 已知總壓101.3kPa、溫度25℃,100克水中含氨1克時,此溶液上方氨的平衡分壓為7.4mmHg,設在此范圍內溶液服從亨利定律,求:H、m。解:例2 常溫常壓吸收塔某截面,氣相含氨y=0.03,液相氨濃度cL=1kmol·m-3 ,已知:y=0.75x, ky=5.1×10-4kmol·s-1m-2 , kx=0.83×10-2kmol·s-1m-2 ,計算:(1)以氣相摩爾分數差表示的傳質推動力、總傳質系數和傳質速率;(2)氣液相傳質阻力的相對大小。解:常溫氨的稀水溶液:C=55.5kmol·m-3 (1)x = cL/C =1/55.5 = 0.018 y*=mx=0.75× 0.018=0.0135 ?y = y- y* =0.03-0.0135 = 0.0165(2)阻力比為氣膜控制例3  一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分A。已知操作條件下氣相總傳質單元高度為1.5m,進塔混合氣組成為0.04(A的摩爾分率,下同),出塔尾氣組成為0.0053,出塔水溶液濃度為0.0128,操作條件下平衡關系為y=2.5x。試求:(1)所需填料層高度?(2)若氣液流量和初始組成不變,要求尾氣濃度降至0.0033,求此時填料層高度為若干米? 解:一、二元物系的汽液平衡:1. 理想物系的汽液平衡蒸餾小結2. 相對揮發度 ① ?表示了物系分離的難易程度, ? 遠離1,物系易分離, ? ≈1 或 ? =1,則該物系不能用普通的蒸餾方法分離。③對于非理想物系, ?不能作為常數處理。 ②對于理想溶液,相對揮發度? 可視為常數?!笠阎?P、 t ,求 相互平衡的 x 、 y◇已知 x ,求與之平衡的 y和泡點tb,3. 平衡關系的應用:4. 相圖(1) 溫度-組成圖(t-x-y)(2) 氣、液平衡組成的 x-y 圖(3)壓力對相圖的影響 p↑,分離困難t/?Cx(y)01.0露點線泡點線露點泡點xAyAxf氣相區液相區兩相區二、 二元連續精餾的計算1. 全塔物料衡算求D、W2.操作線方程 精餾段:提餾段:3. 進料熱狀況q q 表示氣液混合進料時液相所占分率q線方程:注意:飽和液體進料:q=1 飽和蒸汽進料:q=0逐板計算法圖解法4. 理論板塔板數5. 塔板效率 影響E0的因素:◇ 汽、液兩相流體的物理性質;◇ 操作參數,如溫度、壓力等;◇塔結構、湍動程度、相際接觸面積等。6. 回流比的影響及其選擇◇ R↑,L、V、 L? 、V? ↑,再沸器和冷凝器熱負荷↑ ,冷卻水和加熱蒸汽用量↑,操作費↑;同時,再沸器和冷凝器設備費↑,且因塔徑↑,塔設備費↑?!筮m宜回流比◇ R↑,N↓,塔設備費↓;(1) 最小回流比edxe,ye可通過解平衡曲線和q線的交點得到(2) 適宜回流比7. 簡捷法求理論板數: ?。?)根據精餾給定條件計算Rmin ; (2)由Fenske方程及給定條件計算Nmin。(3)計算(4)查得(5) 計算三、其他蒸餾方式2.水蒸氣蒸餾降低沸點的原理:互不相溶的液體混合物,其蒸氣壓為各純組分的蒸氣壓之和。     3. 間歇精餾特點4.恒沸精餾和萃取精餾加入第三組分的作用及特點1.簡單蒸餾、平衡蒸餾、平衡級蒸餾的特點例1 常壓連續精餾塔中,原料于泡點下送入,已知操作線方程:精餾段: y = 0.723x+0.263提餾段:y = 1.25x-0.0187求:xF、 xD、 xW、R解得:R=2.61 xD=0.95解: (1)(2) y = xWxW = 1.25xW-0.0187解得: xW = 0.0748(3) q = 1, xF= xey = 0.723x+0.263y = 1.25x-0.0187解交點 xe= xF=0.535例2 常壓連續精餾塔中,分離某理想溶液,飽和液體進料,相對揮發度為2.5,xF=0.4、 xD=0.96、 xW= 0.05、R =1.2Rmin求所需理論板數及加料板位置。解:飽和液體進料:q=1 xe = xF = 0.4加料板位置:所以需理論板數16塊,加料板為第9塊板。例3 常壓連續精餾塔中,分離某理想溶液,平均相對揮發度為2.5,xF=0.4, xD=0.95, R =1.5Rmin ,冷液進料 q =1.2求由第二塊理論板上升的蒸氣組成。解:q線:平衡線:解交點得: xe=0.434, ye=0.605y1 = xD = 0.95干 燥 小 結一、濕空氣的性質1. 濕度3. 空氣的比容VH、比熱cH 、焓IH 2. 相對濕度?的物理意義?  空氣預熱的好處?4. 濕空氣的溫度飽和空氣: H = Hs, t = tw = td不飽和空氣: Hs > H , t > tw > tdt :普通溫度計所測溫度。tw :濕球溫度計所測溫度。td :不飽和空氣等濕(H不變)冷卻至飽和狀態時的溫度。tas :不飽和空氣等焓(I不變)增濕冷卻到飽和態時的溫度?!笤鯓哟_定空氣的狀態點?◇怎樣查找空氣的狀態參數?◇濕空氣狀態變化過程的圖示。5. 濕度圖的應用m3/s2. 空氣的消耗量1. 水分蒸發量W及產品量G2 kg/skg干空氣/s二、干燥器的物料衡算和熱量衡算3. 干燥器的熱量衡算干燥器、預熱器所需熱量用于:物料升溫、空氣焓變、和熱損失。4. 干燥器的熱效率三、干燥速率和干燥時間1. 物料中所含水分的性質平衡水分與自由水分結合水分與非結合水分附著水、毛細管水、溶漲水、結晶水2. 干燥速度干燥過程中,哪些水分可除去?哪些水分除不去?干燥速度曲線恒速干燥階段降速干燥階段3. 干燥時間的計算影響干燥速率的因素:降速干燥段恒速干燥段(1)濕物料的狀況   性質、形狀、物料的溫度、含水量、堆置方法。(2)干燥介質的狀況   干燥介質溫度、濕度、速度、流向。(3)干燥器的構造?!纠? 】濕空氣的總壓P=101.3kPa,? 0= 0.6,t0 =30℃。試求: ①濕度H; ②露點td;③送入預熱器的濕空氣體積流量,m3/h。已知空氣質量流量為100kg(以絕干空氣計)/h;④將上述狀況的空氣在預熱器中加熱至100℃所需的熱量。解:(1) 查30℃水的飽和蒸汽壓,ps=4.25kPa(2)  pw =? ps = 0.60×4.25=2.55kPa露點時 pd = pw =2.55kPa時,查飽和水蒸氣表 td=21℃。(3)(4)【例2】 一理想干燥器在總壓100kPa下,將物料由含水率50%干燥至含水率1%(均為濕基),濕物料的處理量為2.0kg/s。室外空氣溫度為25℃,濕度為0.005kg水/kg干氣,經預熱后送入干燥器。廢氣排出溫度為50℃,相對濕度60%。試求:水分蒸發量、產品量和空氣消耗量。 Gc = G1(1-w1) = 2.0×(1-0.5) = 1.0 (kg絕干物料/s)解: (1)水分蒸發量W和產品量G2查t2=50℃時,ps=12.34kPa(2)空氣用量  某干燥器每天處理濕物料10噸,從濕基含水率0.1降到0.01??諝獾臏囟葹?07℃,相對濕度為0.05。假定干燥器中空氣按絕熱冷卻線增濕,空氣離開時的溫度為65 ℃ ,求每小時除去的水分量及空氣用量,每天的產品量?!纠?】解:(1)水分蒸發量WGc = G1(1-w1) = 10000×(1-0.1)/24=375(kg絕干物料/h)(2)每天的產品量G2(3)空氣用量查t1=107℃時,ps=129.8kPa解得:H2=0.0602kg水/kg干空氣
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