化工原理下册天津大学柴诚敬49-50学时知识课件
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化工原理下册天津大学柴诚敬43-44学时
2020/6/3
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
I1 cm1
湿物料的 平均比热
容
I2 cm2
I2 I1 cm (2 1)
绝干料的 平均比热
容
水的比 热容
cm csXw ccs 4 .18 X7
2020/6/3
一、热量衡算基本方程
由 Q Q P Q D L ( I 2 I 0 ) G ( I 2 I 1 ) Q L
作业题: 3、4、5
2020/6/3
=100 ％ 饱和空气线 ❖ 水汽分压线（ p 线） 范围 0～26 kPa
2020/6/3
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
❖ 湿度 H ❖ 相对湿度
❖ 温度
❖焓I ❖ 水汽分压 p
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
气
预热器
QP
L t1
I1 H 1
干燥器
干
燥
产
品
G 2
I
2
QD
干燥器热量衡算示意图
Qp— 预热器消耗热量，kW QD— 干燥器补充热量，kW Q — 2020/6L/3 热损失速率，kW
QL
L t2
废 气
I2 H 2 湿
G
I
1
1
物 料
一、热量衡算基本方程
预热器热量衡算
LI0 Qp LI1
干燥器热量衡算
2020/6/3
一、湿物料的含水量
1.湿基含水量 湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。
湿物料中水分质量
w
湿物料的总质量
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
I1 cm1
湿物料的 平均比热
容
I2 cm2
I2 I1 cm (2 1)
绝干料的 平均比热
容
水的比 热容
cm csXw ccs 4 .18 X7
2020/6/3
一、热量衡算基本方程
由 Q Q P Q D L ( I 2 I 0 ) G ( I 2 I 1 ) Q L
作业题: 3、4、5
2020/6/3
=100 ％ 饱和空气线 ❖ 水汽分压线（ p 线） 范围 0～26 kPa
2020/6/3
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
❖ 湿度 H ❖ 相对湿度
❖ 温度
❖焓I ❖ 水汽分压 p
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
气
预热器
QP
L t1
I1 H 1
干燥器
干
燥
产
品
G 2
I
2
QD
干燥器热量衡算示意图
Qp— 预热器消耗热量，kW QD— 干燥器补充热量，kW Q — 2020/6L/3 热损失速率，kW
QL
L t2
废 气
I2 H 2 湿
G
I
1
1
物 料
一、热量衡算基本方程
预热器热量衡算
LI0 Qp LI1
干燥器热量衡算
2020/6/3
一、湿物料的含水量
1.湿基含水量 湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。
湿物料中水分质量
w
湿物料的总质量
化工原理下册复习PPT学习教案
对稀溶液，相平衡关系服从亨利定律 y*=mx
NA
y y* 1 Ky
Ky
y y*
1 1 m Ky ky kx
NA
x* x 1 Kx
Kx
x* x
1 1 1 K x kx mk y
第7页/共53页
总传质速率方程
优点：可避开难以确定的相界面组成 xi 和 yi。 对易溶气体，平衡常数 m 值小，平衡线很平：
1 m 1 1
ky kx
Ky ky
Ky ky
传质阻力主要集中在气相，此类传质过程称为气 相阻力控制过程，或称气膜控制过程。
第8页/共53页
总传质速率方程
对难溶气体，平衡常数 m 值大，平衡线很陡：
11
11
kx mk y
Kx kx
Kx kx
传质阻力主要集中在液相，此类过程称为液相阻 力控制过程，或液膜控制过程。
kg湿份蒸汽/kg绝干气体
对于空气-水系统： Mw=18.02，Mg=28.96
H 0.622 p P p
总压一定时，气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关
。
第35页/共53页
相对湿度（Relative humidity）
一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分压 p 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压 ps 之比。
数பைடு நூலகம்比摩尔分数；
ci、xi、Xi — 溶质A在界面液相侧的摩尔浓度、摩
尔分数和比摩尔分数。
第5页/共53页
总传质速率方程 传递过程的阻力具有加和性。 根据双膜理论(相界面无阻力)
传质总阻力
气相传质阻 力
液相传质阻力
总传质速率 总传质推动力 y y* 1 Ky
化工原理_上下册_修订版_(夏清__陈常贵_着)_天津大学出版社 绪论.ppt(改)
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 7/13
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
13/13
几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
返回
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
9/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
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绪论
13/13
几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
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绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
9/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
化工原理下册天津大学柴诚敬01-02学时演示教学
ii
平均摩尔质量
cA
A
MA
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i1
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
2020/9/29
何意义? 作业题: 1、2
2020/9/29
2020/9/29
网络课程辅助教学
《化工原理及实验》网络课程 网址：202.113.179.181
2020/9/29
网络课程辅助教学
网络课程站点
《化工原理及实验》网络课程
虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
2020/9/29
蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
2020/9/29
萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
2020/9/29
wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
平均摩尔质量
cA
A
MA
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i1
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
2020/9/29
何意义? 作业题: 1、2
2020/9/29
2020/9/29
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2020/9/29
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《化工原理及实验》网络课程
虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
2020/9/29
蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
2020/9/29
萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
2020/9/29
wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
化工原理(下)课后习题解答+天津大学化工学院+柴诚敬
第七章 传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1） BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A AM w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
化工原理第三版(讲课用)PPT课件
七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算
化工原理课程整体设计.ppt
（2）实践教学模块（18学时） 实验教学
化工原理（基础）实验单独设课。实验内容 包括基本实验、综合性实验、设计型实验和研究 型实验四个层次。通过实验学生巩固和加深了对 课堂教学内容的理解，提过学生的基本实验技能。
2020-11-9
感谢你的观看
18
实习（10学时）
地点：心连心化工有限公司、新乡市酒精厂、新乡 正华化工厂。
（1）理论教学模块 （70学时） ➢ 授课形式：课堂讲授 ➢ 主要内容：流体输送、流体输送机械、传热、吸
收、蒸馏、气液传质设备、干燥。 ➢ 通过化工原理的学习使学生熟练掌握化工生产中
常见单元操作的基本原理、单元操作过程计算、 典型设备的结构及其工艺尺寸的设计、计算等。
2020-11-9
感谢你的观看
17
2020-11-9
感谢你的观看
7
多年来不断加强化工原理课程建设， 注重内涵发展，形成了适合学生特点、 适应社会发展需求、教学内容紧扣学科 前 沿 的 特 色 鲜 明 的 课 程 体 系 。 2006 年 《化工原理》课程被评为校级精品课程。
2020-11-9
感谢你的观看
8
总体 介绍
师 资 情 况
激发学生的学习积极性。
教 学
采用对比式教学法，
方 法
提高学习效果和培养学生创新意识。
理论课与实践课结合与渗透，
培养学生解决实际问题的综合能力。
2020-11-9
感谢你的观看
23
六、教学环境
（一）理论教学：多媒体教学 （二）校内实训基地： 1.校内实训室
在原有化工原理实验设备的基础上，2006 年学院一次性投资100余万元筹建了一个新 的化工原理实验室，仿真实验室。与本课 程有关的实训室基本情况如下：
化工原理(下册)教学课件
2.再沸器的热负荷
QB V IVW WI LW LI Lm QL
ILW ILW， V L W
QB V IVW ILW QL
Wh
QB I B1 I B2
精馏过程的节能：
热泵精馏 多效精馏
间歇精馏
特点：①非稳态过程。釜液随时间变 化，塔内操作参数也随位置和时间变 化。②只有精馏段。
CD cSml
(Re
L
)0.67
(
ScL
)0.33
(Ga
)0.33
式中：特征尺寸l为填料直径m。
㈣ 经验公式
⑴ 用水吸收氨：主要阻力在气膜，气膜吸收经验式为：
kG a 6.07 10 4 G 0.9W 0.39
( kmol /(m3 h kPa) )
式中：G__气相空塔质量速度，kg /(m2 h)
基本操作方式：①馏出液组成恒定， 回流比不断加大。②回流比恒定，馏 出液浓度不断变小。
回流比恒定时的间歇精馏计算
1.理论板层数
①先计算最小回流比，最确定R
Rm in
xD1 yF yF xF
R 1.1 ~ 2Rmin
②图解理论板层数
2.操作每一瞬间如下图所示 3.各参数关系式
ln F xF dxW
kLa cW 0.82
1/ h
kmol /(m3 h kPa)
式中：c为常数，
温度 10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃
c
0.0093 0.0102 0.0116 0.0128 0.0143
适用条伴：①气体的空塔质量速率G为320-4150kg/(m2.h) ，液体的 空塔质量速率W为4400-58500kg/(m2.h) ；②直径为25mm的环形 填料。
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量的重要指标。
影响晶习的因素
❖ 物料性质 ❖ 结晶条件 ❖ 物理环境
2020/10/19
四、结晶过程
结晶 过程
成核
产生微小晶粒作为结晶的核心－晶核。
晶体成长
晶核长大－宏观的晶体。
结晶
溶液
2020/10/19
晶体 过滤 晶浆
溶液
晶体产品 母液
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介
2020/10/19
练习题目
思考题 1.何为晶格、晶系和晶习？ 2.何为溶解度和超溶解度？ 3.结晶动力学包括哪些内容？
作业题: 无
2020/10/19
本章小结
本章重点掌握内容
❖ 结晶热力学 相平衡与溶解度 溶液的过饱和与介稳区
❖ 结晶动力学 晶核的形成 晶体的生长 杂质的影响
2020/10/19
冷却法 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却－蒸发法)
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介
2020/10/19
一、晶核的形成
1.晶核产生
溶液中快速运动的 溶质元素(原子、离 子或分子)
相互碰撞
线体单元
2020/10/19
一、相平衡与溶解度
固体物质与其溶液相接触
溶液未饱和 溶液过饱和
固体溶解 固体析出
溶液恰好达到饱和
溶解速率 = 析出速率
2020/10/19
液－固 相平衡
溶解度曲线
温度升高溶解度增大
温度升高溶解度基本不变
正溶解度特性
温度升高溶解度减小
逆溶解度特性
某些无机盐在水中的溶解度曲线
2020/10/19
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介 12.1.4 工业结晶方法与设备 12.1.5 结晶过程的计算(选读)
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.2 膜分离(选读) 12.3 吸附(选读) 12.4 离子交换(选读)
(2)晶系 晶体具有不同的晶格结构，晶体按其晶格结构
分为不同晶系。
2020/10/19
三、晶体的概念
晶系的分类
晶系
立方晶系 四方晶系 六方晶系 立交晶系 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系
2020/10/19
2020/10/19
晶体的七种晶系
三、晶体的概念
3.晶习 晶体的外部宏观形状称为晶习。晶习是产品质
二、晶体的生长
1.晶体生长的过程 晶体成长系指过饱和溶液中的溶质质点在过饱
和度推动力作用下，向晶核或加入晶种运动并在其 表面上层层有序排列，使晶核或晶种微粒不断长大 的过程。
2020/10/19
晶体 生长
2020/10/19
二、晶体的生长
扩散过程
溶质质点以扩散方式由液相主体穿过靠近晶体 表面的静止液层转移至晶体表面。
无关
❖ 对个别物系，原晶粒的初始粒度越大，其成长
速率越快 (2)结晶温度的影响
❖ 低温结晶为表面反应控制 ❖ 高温结晶为扩散控制
2020/10/19
三、杂质的影响
杂质对结晶过程的影响
❖ 改变溶液的结构或溶液的平衡饱和浓度 ❖ 改变晶体与溶液界面处液层的特性而影响溶质
质点嵌入晶面。
❖ 通过本身吸附在晶面上，而阻挡溶质质点嵌入
第十二章 其他分离方法
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握溶液结晶的基本概念 和原理；溶液的相平衡与过饱和度在结晶过程中 的应用。了解各种工业结晶方法的特点与选择原 则，以及工业结晶器的主要形式。
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念
2020/10/19
晶面
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介 12.1.4 工业结晶方法与设备
2020/10/19
工业结晶方法与设备(自学)
自学要求 ① 掌握 结晶方法的分类。 ② 掌握 3 种以上主要结晶器的名称。 ③ 了解主要结晶器的结构形式。
一 、结晶单元操作及其特点
固体物质以晶体状态从溶液、熔融混合物或蒸 气中析出的过程称为结晶。
应用示例
氯化钾 水
间二氯苯 对二氯苯
溶液结晶 熔融结晶
氯化钾 对二氯苯
三聚氰胺 尿素 氨气
2020/10/19
降华结晶
三聚氰胺
结晶 过程
2020/10/19
二、结晶过程的分类
溶液结晶
熔融结晶√ √
升华结晶
沉淀结晶
喷射结晶
反应结晶 盐析结晶
冰析结晶
1.晶体
三、晶体的概念
固体物质内部结构 中的质点元（原子、离 子或分子）作三维有序 规则排列即形成晶体。
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NaCl晶体结构模型
三、Байду номын сангаас体的概念
2.晶格与晶系 (1)晶格
各质点元（原子、离子或分子）间由于力的 作用，在固定平衡位置振动，彼此之间保持一定 的距离，称为晶格。
变态 点
二、溶液的过饱和与介稳区
过饱和溶液定义 含有超过饱和量溶质的溶液。
过饱和度定义
过饱和溶液与相同温度下的饱和溶液的浓度之差。
结晶过程的推动力
过饱和度
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不稳区
G C
介稳区
A
D
G B
G F F
FE
稳定区
超溶 解度 曲线
溶解 度曲
线
溶液的过饱和与 超溶解度曲线
EFG EFG
EFG
表面反应过程
到达晶体表面的溶质质点按一定排列方式嵌入 晶面，使晶体长大并放出结晶热。
传热过程
放出的结晶热传导至液相主体。
c
溶 液
扩散推动力
主
体
表面反应推动力
c
液 膜
晶
ci 体
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正在成长晶面
晶体成长示意图
二、晶体的生长
2.影响晶体生长的因素 (1)晶粒大小的影响
❖ 对多数物系，晶体的成长与原晶粒的初始粒度
线体单元增长
晶胚分解
晶核
晶胚增长
晶胚
晶核直径：数十纳米至几微米
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一、晶核的形成
2.初级成核与二级成核
没有晶体存在的过饱和溶 液中自发产生晶核的过程
有晶体（晶种）存在过饱 和溶液中产生晶核的过程
初级成核 二级成核
初级成核速率 > 二级成核速率
超细粒子制造
初级成核
大粒子制造
二级成核
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影响晶习的因素
❖ 物料性质 ❖ 结晶条件 ❖ 物理环境
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四、结晶过程
结晶 过程
成核
产生微小晶粒作为结晶的核心－晶核。
晶体成长
晶核长大－宏观的晶体。
结晶
溶液
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晶体 过滤 晶浆
溶液
晶体产品 母液
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介
2020/10/19
练习题目
思考题 1.何为晶格、晶系和晶习？ 2.何为溶解度和超溶解度？ 3.结晶动力学包括哪些内容？
作业题: 无
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本章小结
本章重点掌握内容
❖ 结晶热力学 相平衡与溶解度 溶液的过饱和与介稳区
❖ 结晶动力学 晶核的形成 晶体的生长 杂质的影响
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冷却法 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却－蒸发法)
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介
2020/10/19
一、晶核的形成
1.晶核产生
溶液中快速运动的 溶质元素(原子、离 子或分子)
相互碰撞
线体单元
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一、相平衡与溶解度
固体物质与其溶液相接触
溶液未饱和 溶液过饱和
固体溶解 固体析出
溶液恰好达到饱和
溶解速率 = 析出速率
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液－固 相平衡
溶解度曲线
温度升高溶解度增大
温度升高溶解度基本不变
正溶解度特性
温度升高溶解度减小
逆溶解度特性
某些无机盐在水中的溶解度曲线
2020/10/19
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介 12.1.4 工业结晶方法与设备 12.1.5 结晶过程的计算(选读)
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.2 膜分离(选读) 12.3 吸附(选读) 12.4 离子交换(选读)
(2)晶系 晶体具有不同的晶格结构，晶体按其晶格结构
分为不同晶系。
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三、晶体的概念
晶系的分类
晶系
立方晶系 四方晶系 六方晶系 立交晶系 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系
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晶体的七种晶系
三、晶体的概念
3.晶习 晶体的外部宏观形状称为晶习。晶习是产品质
二、晶体的生长
1.晶体生长的过程 晶体成长系指过饱和溶液中的溶质质点在过饱
和度推动力作用下，向晶核或加入晶种运动并在其 表面上层层有序排列，使晶核或晶种微粒不断长大 的过程。
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晶体 生长
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二、晶体的生长
扩散过程
溶质质点以扩散方式由液相主体穿过靠近晶体 表面的静止液层转移至晶体表面。
无关
❖ 对个别物系，原晶粒的初始粒度越大，其成长
速率越快 (2)结晶温度的影响
❖ 低温结晶为表面反应控制 ❖ 高温结晶为扩散控制
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三、杂质的影响
杂质对结晶过程的影响
❖ 改变溶液的结构或溶液的平衡饱和浓度 ❖ 改变晶体与溶液界面处液层的特性而影响溶质
质点嵌入晶面。
❖ 通过本身吸附在晶面上，而阻挡溶质质点嵌入
第十二章 其他分离方法
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握溶液结晶的基本概念 和原理；溶液的相平衡与过饱和度在结晶过程中 的应用。了解各种工业结晶方法的特点与选择原 则，以及工业结晶器的主要形式。
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念
2020/10/19
晶面
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介 12.1.4 工业结晶方法与设备
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工业结晶方法与设备(自学)
自学要求 ① 掌握 结晶方法的分类。 ② 掌握 3 种以上主要结晶器的名称。 ③ 了解主要结晶器的结构形式。
一 、结晶单元操作及其特点
固体物质以晶体状态从溶液、熔融混合物或蒸 气中析出的过程称为结晶。
应用示例
氯化钾 水
间二氯苯 对二氯苯
溶液结晶 熔融结晶
氯化钾 对二氯苯
三聚氰胺 尿素 氨气
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降华结晶
三聚氰胺
结晶 过程
2020/10/19
二、结晶过程的分类
溶液结晶
熔融结晶√ √
升华结晶
沉淀结晶
喷射结晶
反应结晶 盐析结晶
冰析结晶
1.晶体
三、晶体的概念
固体物质内部结构 中的质点元（原子、离 子或分子）作三维有序 规则排列即形成晶体。
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NaCl晶体结构模型
三、Байду номын сангаас体的概念
2.晶格与晶系 (1)晶格
各质点元（原子、离子或分子）间由于力的 作用，在固定平衡位置振动，彼此之间保持一定 的距离，称为晶格。
变态 点
二、溶液的过饱和与介稳区
过饱和溶液定义 含有超过饱和量溶质的溶液。
过饱和度定义
过饱和溶液与相同温度下的饱和溶液的浓度之差。
结晶过程的推动力
过饱和度
2020/10/19
不稳区
G C
介稳区
A
D
G B
G F F
FE
稳定区
超溶 解度 曲线
溶解 度曲
线
溶液的过饱和与 超溶解度曲线
EFG EFG
EFG
表面反应过程
到达晶体表面的溶质质点按一定排列方式嵌入 晶面，使晶体长大并放出结晶热。
传热过程
放出的结晶热传导至液相主体。
c
溶 液
扩散推动力
主
体
表面反应推动力
c
液 膜
晶
ci 体
2020/10/19
正在成长晶面
晶体成长示意图
二、晶体的生长
2.影响晶体生长的因素 (1)晶粒大小的影响
❖ 对多数物系，晶体的成长与原晶粒的初始粒度
线体单元增长
晶胚分解
晶核
晶胚增长
晶胚
晶核直径：数十纳米至几微米
2020/10/19
一、晶核的形成
2.初级成核与二级成核
没有晶体存在的过饱和溶 液中自发产生晶核的过程
有晶体（晶种）存在过饱 和溶液中产生晶核的过程
初级成核 二级成核
初级成核速率 > 二级成核速率
超细粒子制造
初级成核
大粒子制造
二级成核
2020/10/19