6当代电大(理工版9194年第11期《化工原理此中》期京末复习指导学化工沈教授央电大盆讲教师李云情第六章蒸馏:露点方程,,一鲁三,x,一鲁二P一此P鲁一P又本章中要求重点掌握双组分理想物系的气液相平衡精馏原理双组分连续精馏塔的计算及板式塔的简单结构一、、,,泡点方程和露点方程主要用于计算平衡物系中气液两相组成应注意的是当已知液相组成求泡点时计算。,操作特性。因片,、外与温度的关系通常为非线性关系所以一般需用试差法4.双组分溶液的气液相平衡本节中重点掌握理想溶液的气液相平衡。双组分气液相平衡图yt一x一()图、(y一x)图的结构及其1质量分率。a、摩尔分率x的定义及之应用。5间的换算关系2挥发度、相对挥发度的定义及其物,,,,相律相律是相平衡的基本定律,。理意义根据相律可以确定相平衡物系中能够改变的变量个数只有一个,挥发度丫了一P,,/x才,一P/x一片,。即自由度数。精馏操作是对理想溶液相对挥发度相平衡方程,一片yy月二二二,,。.在恒压条件下芒行这种情况物系的自由度即温度,a,XaA—B—XBt和相组成x(y)两参数。y-口工中若定其中之一品组成的变化3.。则另一个即被定精馏操1+(a一l)x作中正是基于此点来分析和判断精馏塔产二1、精馏拉乌尔定律精馏原理一)个干LPB’’P精馏原理是讨论工程中怎样利用混合一工凡夕一B气1物中各组分挥发度不同这一性质利用回流,泡点方程尸一P忘这一工程手段将混合物中各组分进行较完全分离这一问题、。为~兄二瘫简单蒸馏平衡蒸馏与精馏的不同点在于精馏过程有回流而前两种蒸馏过程没有,1年第11期(当代电大理工版回流。回流的作用是提供不平衡的气液两相在塔板上或(填料中接触,两相间进行传质(伴有传热),当产生新的两相时,气相中轻组分含量增加,液相中重组分含量增加,与传质前的两相相比,组分得到一定程度的分离。回流包括塔顶将部分产品引回塔内的液相回流,和塔釜产生蒸气的气相回流,缺一不可。2操作线方程、q线方程的推导、物理意义及其图示在满足恒摩尔流前提下操作线方程依物料衡算推导出,其物理意义是表示在一定操作条件下,塔内任意板(,,或,n)下降的液体组成(二一,.,或;、,沪和与其相邻的下一层板(,,+1或,n十1)上升的蒸气组成(y,,一l或夕,一,)之间的关系。精馏段操作线方程LDRxn苏一,一丽乙十丽x”一天干丁禹十反平万提馏段操作线方程,_L,,Wy,一`一切工`一访xwq线方程qXry一舀二lx一奋二五关于操作线方程要求掌握以下几点:①精馏段操作线方程,提馏段操作线方程q线方程的推导条件、推导方法、使用范围、物理意义及其应用。②V、V,及L、刀与q之间的关系V`~V一(1一(l)F=V+(g一l)FL,一L+qF③进料热状态参数q的定义式及其计筒不同进料热状态时,值的数值范围,特别应记住饱和液体进料时q~1,饱和蒸气进料时(1一。。I。一I;L,一Lq~了J二人,一-了一④精馏段操作线,提馏段操作线及q线在(y一x)图中的图示步骤及方法。3全塔物料衡算{。掣夯炎+饰或注意当物流量{军礁、、F、D、不V单位用kmol/h时,相组成用x;、xD、x、;当物流量F、D、W单位用kg/h时,相组成用a;、a。、a,。三、双组分连续精馏塔的计算1理论板的概念及其计算理论板:不论进入该板的气液两相组成如何,在板上两相经过充分混合并传质与传热,结果总是使离开该板时的气液两相在传质与传热两方面均达到平衡状态,即(、板)y,一f,(x)t。=f:(x。),t液=t气理论板的计算方法有两种:①逐板计算法若已知物系的相对挥发度(或相对挥发度的平均值),可交替使用相平衡方程和操作线方程求解,直至x`二簇x、为止,相平衡方程的使用次数即为理论塔板数(包括蒸馏釜)。②图解计算法在(y一x)图上画出操作条件下的相平衡曲线,精馏段和提馏段操作线,用作图方法求出理论塔板数(包括蒸馏釜),详见教材P38一39。2回流比及其选择①全回流和最少理论塔板数全回流的特点是:F一。,D一O,W~O,R一oc,全回流的操作线方程为扒十:~x。当代电大(理工版)1994年第11期全回流时所需理论塔板数最少。②最小回流比当物系及分离要求一定时,所需理论塔板数为无穷多时对应的回流比称为最小回流比。最小回流比可用下式计算xD一为y宁一xq沙意理想物系和非理想物系吞、y。的取值。③适宜回流比的选取R可取经验值,通常取R~(11~2)Rmin3进料热状态及其对理论塔板数的影响4全塔效率、单板效率及其计算,影响板效率的因素全塔效率:E一(N,/N。)又10铸单板效率(默弗里效率):气相单板效率:￡、、一里三2上上y。一y,1,:M。一l液相单板效率:E~X一X姐x二_,一:x5.塔高和塔径的计算塔高Z一(N。一1)HT塔径D一八肠万孟塔径计算注意以下几点:①精馏段上升蒸气量V是以塔顶伏态,计的体积流量,认一呀入了3600,拼馏段上升蒸气量V,是以塔釜状态计``,的体积流量,叭`V~M360。尸。②。为空塔气速,u一(06~08)um`、③计算的塔径D为塔内径,最后应圆整成标准塔径。6以筛板塔为例,了解板式塔的结构、塔板上气液两相接触状态、板式塔的不正常操作、操作参数和负荷性能图、空塔气速的计算等四、平衡蒸馏及简单蒸馏的计算要点,直接蒸汽加热精馏塔的计算特点,其它类型蒸馏的特点。第七章吸收本章要求重点掌握:单组分等温物理吸收过程,及其所涉及的气液相平衡,吸收过程机理,填料吸收(解吸)塔的塔径、填料层高度的计算及填料塔的简单结构、操作特睦。一、吸收过程的气液相平衡。1摩尔比X(Y)的定义及摩尔分率x(y)与摩尔比之间的换算;质量浓度与摩尔浓度的定义;质量浓度与质量分率,摩尔浓度与摩尔分率之间的换算,摩尔浓度与分压之间的换算。2亨利定律P`一五二亨利定律有不同的表达形式:P’~c/Hy一,nXY`、mX(稀溶液)万、石、m之间的关系1;,一E/尸H~户/EM;(稀溶液)3相平衡与吸收过程的关系相平衡可指明传质过程进行的方向,指明过程进行的极限,计算过程的推动力。二、传质机理与吸枚速率方程式吸收过程是溶质在气液两相间的传质过程,包括相界面两侧的对流传质和溶质在1994年第11期当代电大任里工版界面上的溶解过程。其中界面两侧的对流传质过程均为相内传质过程。相内传质方式有两种:分子扩散和对流传质。1分子扩散(l费克定律描述分子扩散现象的基本规律。,:一D,佘J*DB,一釜在稳定扩散过程中,J,~一几(2)分子扩散有两种情况:等分子反方向扩散;一组分通过另一静止组分的扩散,后一种分子扩散引起主体流动。分子扩散系数D的定义、物理意义、影响因素及数据的求取。2双膜理论的基本论点及其物理意义3吸收速率方程式本节要求掌握以总系数表示的吸收速率方程式,即N,~尺`(P一P)“K。(c`)一Ky(Y一Y“)一Kx一(X廿一X)4本节注意以下几点1()注意区分:分子扩散、对流扩散,等分子反向扩散、单向扩散,漂流因子的定义及其意义。(2)双膜理论的要点及其意义。(3)吸收过程推动力的表示方法及吸收系数与推动力之间的关系。4()平衡组成P`、。’、Y`、X’的求法。(5)总吸收系数与分吸收系数之间的关系,其中包括:凡与粉,k:之间的关系;K:与k。、k:之间的关系;K,与K。之间的关系;K,与K*之间的关系。(6)易溶气体与难溶气体的吸收速率方程式。三、填料吸收塔的计算1吸收剂的选择依据吸收操作线方程式的推导条件、物理意义、应用及图示。逆流吸收操作线方程式LY一YZVX一XZ注意点:()I操作线方程是依物料衡算而得,故操作线方程与操作压力、温度、相平衡关系及设备结构无关;(2)推导操作线方程时,气液相组成用摩尔比,V为惰性气体摩尔流量,L为纯吸收剂摩尔流量;(3)操作线在(Y一X)图上图示时,要根据塔内同一截面上的气液组成来确定操作点;《)4溶质吸收率的定义式为Y:一YZ甲-Y13.吸收剂用量的计算吸收”,用量`一V叠任盈吸收剂最小用量鲡一v注意X,`的求取。歉一般情况下取L一(11一2)0Lmni4.塔径的计算尸一漂塔径计算注意点:(l)V为操作条件下进塔气体的体积流量;2()u为空塔气速,取“=(06~08)uF(3)计算的塔径D应圆整成标准塔径。5低浓度气体吸收过程填料层高度的计算当代电大理工版199年第11期1基本计算式以气相为例一d式丫a口丁一传质单元数和传质单元高度的定义及其物理意义l传质单元数从招~丫之卫兰一一`其值大小反映吸收过程进行的难易程度。传质单元高度、-,Ka口其值大小反映吸收设备性能的优劣,Hco值可通过实验进行测定。(3)传质单元数的计算,以NoG为例。(a)对数平均浓度差法适用范围:在吸收过程所涉及的组成范围内,相平衡关系服从亨利定律,或相平衡曲线为直线,即Y`一aX十bYl一YZN嘟~乙Y翻乙YI乙Y二一△YZ-.乙Yl`n瓦乙Y,一Y,一Y厂△Y:~Y:一Y了(b)吸收困数法:吸收囚数L/mv,脱吸因数mv/L适用范围:相平衡关系服从亨利定律1,mVY,一mX,、洲沉一一一下In以1L屯厂一-一又二少l一不2些竺一一于一石勺一乙~从U_十一下一口j-.份)图解积分法叮一般了解、。6解吸塔的计算解吸塔操作特点,解吸气体用量的计算,填料层高度的计算。7填料塔,填料塔的简单结构,常用填料种类及其主要特性,气体通过填料巨的匡六嚷,泛点气速的计算,填料塔的主要附件及其作用。6一一本节注意以厂几点1在一X图上操作线的图(示方法最小吸收剂用量的定义及其计算方法传质单元数、传质单元高度的(定义、物理意义及计算液泛速度r、影响因素及其计算。第八章干燥本章中要求重点掌握:湿空气的性质、计算湿度图及其应用,干燥过程的物料衡算、热量衡算,恒定干燥条件下干燥时间的计算。一、湿空气的性质及湿度图1湿空气的性质①湿空气中水汽含量(a)水气分压广b()湿度HH~0622PP一P(c)相对湿度梦。_、八、。迈。_P,,川几,甲一气一1UU尹入加汀~0622尸一渺渺H一f印,)t(2)湿空气的比容卜*犷,、一一(0773升l一244H)273+t10133273(3)湿空气的恰I和比热CH伍、涅守气的恰r厂一(1褪上1洲月)一,24921了「匕星空气的比热C。C衬一1勺个1愁6H()4湿空气的温度(a)干球温度,湿空气的真实温度。h()露点,t不峋和涅为气等湿降温达韵!护和快卞叶的命早亨,)湿球温度标记少绝热饱和温度:。(1994年第期当代电大(理工版-二``=二~“=`~石`-一对空气一水系统,可取`~`,,`容易测定。对于不饱和一湿空气,:>`>tJ,对于饱和湿空气,t一,、一tJ。2湿空气的湿度图及其应用湿度图t(一H)图的结构:斜角坐标系,图中有五种线:等I线,等t线,等H线,等沪线,P一H线。湿度图的应用:根据两个在图上有交点的参数定出状态点,即可读出该点的I、H、沪、p、t,tJ、t。(=t公)值:在干燥过程计算中,可在图上表示出干燥介质在干燥过程的状态变化。本节注意点:(1)湿空气的湿度H,相对湿度沪,比容、,比热CH及焙I的定义、单位及计算。(2)湿空气的露点t己,湿球温度`和绝热饱和温度ta,过程进行的特点及定义。(3)露点、湿球温度、绝热饱和温度在(t一H)图上的查取方法。二、干燥过程的物料衡算和热量衡算1.物料衡算湿基含水量切和干基含水量X的定义其之间的换算干燥水分量wW二Gc(Xl一XZ)w~G,一G,~G.里三。一1-一1一耳竺呈一G:一`擎二;竺1一劝干空气用量L下代二W一气;下一一L~二二二一一一代W;二HZ一一H;HZ一H。单位空气消耗量ll1HZ一H,HZ一H。2热量衡算干燥过程热量衡算包括预热器和干燥~~~一~一~~二===器Q,+Q。=1olL(t:一才。少+W(2492十188t2)十GeC,2(Q:一Q,)十Q:C.:一C十XC。3干燥器的热效率Q;,~奋)拜奋石,Q=W(2492+188t:一C、Q,)4干燥器出口空气状态的确定(1)等焙干燥过程I:~五(2)非等焙干燥过程12>I;或12<五注意:干燥器的生产能力或产品是以G:计。三、恒定干燥条件下干燥时间的计算1恒速干燥所需时间乙G__r:~~二一~(.入。)六u。入一2降速干燥所需时间几仅X。一X“KxAXZ一X’往o犬xX。一X式中恒速干燥阶段干燥速率u。由干燥速率曲线上查取。3间歇操作干燥所需时间:r=r:十几+r`本节注意以下概念:结合水分、非结合水分、平衡水分、自由水分、干燥速率、恒定干燥条件、干燥曲线、干燥速率曲线等。四、干燥设备了解厢式干燥器、气流干燥器、沸腾床燥器、喷雾干燥器、转筒干燥器的操作特点及应用场合。及干
