化工原理--夏清版配套课件(23-24学时)
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化工原理 夏清版 配套课件(41-42学时)
（kg(新鲜气）/s）
V LvH
单位空气消耗量
（m3（新鲜气）/s）
L 1 l W H 2 H 1
（kg(绝干气)/ kg (水))
16
二、干燥系统的物料衡算
3.湿物料处理量及干燥产品流量 绝干料衡算 G G2 (1 w2 ) G1 (1 w1 ) 湿物料处理量
G2 (1 w2 ) G1 1 w1
L
预热器
干 燥 产 品
t1
干燥器
L t2
I 1 H1
I2H2
G
废 气
湿 物 料
1
QP
G 2 I2
QD
I 1
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； QL- 热损失速率，kW。
19
一、热量衡算基本方程
预热器热量衡算
LI 0 Qp LI1
干燥器热量衡算
湿空气的H－I 图
3
一、H －I 图的构造
H－I 图由以下线群组成:
①等湿线(等H 线)，范围0～0.2 kg/kg(绝干气)； ②等焓线(等I 线)，范围0～680 kJ/kg(绝干气)； ③等温线(等t 线)，范围0～250℃； ④等相对湿度线(等线)，范围5％ ～100％；
绝干 空气 的焓
水汽 的焓
I 0 cgt0 H 0 I v0
I 2 cgt2 H 2 I v2
设 则
I v0 I v2
I 2 I 0 cg (t2 t 0 ) I v2 ( H 2 H 0 )
21
一、热量衡算基本方程
以0 ℃为基准
I v2 r0 cvt2
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
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绪论
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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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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
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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
化工原理教学绪论课件PPT
解：
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
解：（1）结晶产品量 P 及水分蒸发量 W
首先根据题意画出过程示意图。
水，W kg/h
料液
1000kg/h 20%KNO3
蒸发器
S kg/h
50%KNO3
R kg/h
37.5%KNO3
结晶器
结晶产品 P kg/h
4% 水
21
在图中绿色虚线方框所示的范围内作物料衡算。
因过例程0-2中b 无化学反应，且为连续稳定过程，故可写出总物
28
概括
主要内容
化
工
理论基础
原
理
工程学科
课程学习
研究化工 单元操作 的基本原理： 典型化工单元设备的原理、结构 选型以及工艺尺寸的计算。
高等数学 物理学 物理化学
综合运用基础知识，有目的地解决 工程实际问题
目的并不只是 认识一些自然现象， 而是解决真实的、复杂的生产问题。
从复杂事物中排除非主要因素，抽出 关键环节，以合理的简化方式建立物 理和数学模型，解决工程问题。
经验方法 相似准则：利用经验公式和实验曲线进行设计和工程放大。
量纲分析：得出无因次准数方程，使实验参数最少，简化实验。
注：该方法着眼于过程参数的整体变化，不究其微观机理， 得到的结果带局限性 ，不可任意推广。
理论方法 利用基本定律对过程的微观机理进行相应的数学描述——
建立数学模型。
10
课程研究主线
其目的是满足工艺要求。
6
2、化工原理课程的内容 ——具体的单元操作 化工常用单元操作
单元操作 目 的
物态
原 理 传递过程
流体输送 输 送
液或气 输入机械能
搅拌 过滤 沉降
混合或分散
化工原理完整教材课件
实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
Get清风《化工原理》全套教学课件
2-2
1-1
Ws1
Ws2
如上图所示：
根据质量守恒定律，有：
Ws1=Ws2
而 Ws1=u1·A1·ρ1
Ws2=u2·A2·ρ2
A1=d12·π/4
A2=d22·π/4
代入有： u1/u2= d22/ d12与柏努利方程 流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。 1、定态流动时的总能量衡算 A、内能 物质内部能量的总和，用U表示。单位是:kJ/kg B、位能 物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。m.g.z(kJ/kg) C、动能 物体因运动而具有的能量。m·u2/2 D、静压能 流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。p·Vs〔kJ/kg〕 E、热 流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热那么为为正，被冷却那么为负。 用Q来表示。〔kJ/kg〕 F、功 流体流动获得机械能为正〔用We来表示〕；流体损失机械能为负(用Hf表示)。
∑Q1=∑Q0+QL
∑Q1——随物料进入衡算范围的总热量〔KJ或KW〕;
∑Q0——随物料流出衡算范围的总热量〔KJ或KW〕;
QL——向衡算范围以外损失的总热量〔KJ或KW〕。
3、平衡关系 物系在自然发生变化时，其变化必然趋向一定方向，如任其开展，结 果必然到达一定的平衡状态。 在平衡状态下，物系的温度、组成、压强等均到了宏观的停止。 在平衡状态被人为打破后，物系将从新趋向新的平衡。 平衡状态是物系变化的极限，是实际操作所追求的理想条件。是我们 推知单元操作能否进行和能进行到何中程度的依据，也是我们进行设备工 艺尺寸设计的理论依据。 4、过程速率 物系处于非平衡状态，就必然发生使物系趋向于平衡的过程。但是以 什么样的速度趋向于平衡，这并不决定于平衡关系。而是决定于多种因素。 一般我们用过程速率来表示：
化工原理第1章课件PPT
贾绍义 《化工原理》（下册）授课课件 在本课件制作过程中，得到天津大学化工学院化工系的有关教师的 指导和帮助，在此致以诚挚的感谢！由于制作者水平所限， 本课件不妥之处甚至错误在所难免，恳请用户批评指正。 制作者 2008年12月
1
学时安排
总学时48
绪论 第1章 流体流动 第2章 流体输送机械
1学时 13学时 8学时
m pM V RT
T0 pM 22.4Tp0
24
流体的密度
(2)混合物的密度 液体混合物，混合前后体积不变
1
组分的 质量分 数 组分的体 积分数
m
x wA
A
x wB
B
...
x wn
n
气体混合物，混合前后质量不变
m A x VA B xVB ... n x Vn
29
一、牛顿黏性定律
牛顿型流体(Newtonian fluid)
遵循牛顿黏性定律的流体为牛顿型流体。
所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿 型流体，如水、空气等。
30
一、牛顿黏性定律
非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)
凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型 流体(non-Newtonian fluid)。
13
三、课程的学习要求
①单元操作设备的选择能力。 ②工程设计能力。
③操作和调节生产过程的能力。
④过程开发或科学研究能力。
14
绪 论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 0.2 单位制和单位换算
15
一、 物理量的单位
1.基本单位和导出单位 基本单位：质量、长度、时间和温度。 导出单位：速度、密度、加速度。 2.绝对单位制和重力单位制 绝对单位制：长度、质量、时间。 重力单位制：长度、时间和力。
化工原理--夏清版配套课件(27-28学时)
21
二、塔板的类型
常见塔板的性能比较 ——————————————————————————
塔板类型 泡罩塔板 筛孔塔板 浮阀塔板 舌形塔板 斜孔塔板
——————————————————————————
1.0 1.2～ 1.4 1.2～ 1.3 1.3～ 1.5 1.5～ 1.8 1.0 1.1 1.1～ 1.2 1.1 1.1 中 低 大 小 中 高 低 中 低 低 复杂 简单 一般 简单 简单 1.0 0.4～ 0.5 0.4～ 0.5 0.4～ 0.5 0.4～ 0.5
板 式 塔
液相 气相 连续相 分散相
板式塔的结构 1-壳体 2-塔板 3-溢流堰 4-受液盘 5-降液管
3
二、塔板的类型
1. 塔板分类 有降液管式塔板√ 塔板 无降液管式塔板
逆流式
错流式
塔板的分类 (a)有降液管式塔板 (b)无降液管式塔板
4
二、塔板的类型
2. 塔板的结构形式 (1)泡罩塔板 泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它由升气 管及泡罩构成。泡罩安装在升气管的顶部，分圆形 和条形两种，以前者使用较广。泡罩有 80mm、 100mm和150mm三种尺寸，可根据塔径大小选择。 泡罩下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、 矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。
5
泡罩实物
6
泡罩塔板 (a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩
7
二、塔板的类型
泡罩塔板的优缺点 优点： ①操作弹性适中； ②塔板不易堵塞。 缺点： ①生产能力及板效率较低； ②结构复杂、造价高。
8
二、塔板的类型
(2)筛孔塔板
筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上 开有许多均匀小孔，孔径一般为3～8mm。筛孔在 塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使 板上能保持一定厚度的液层。
化工原理课件
自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度 不同，产生密度差而引起的循环运动 强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动
2019/11/3
8
1 中央循环管式(标准式)
加热蒸汽：加热室管束环隙内
溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于 中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成 由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流 动。优点：
水
2019/11/3
3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点：
1t热1.增减面大压积，下S。因溶而液，沸对点一t1降定低的，传使热蒸量发Q，器可的节传省热蒸推发动器力的Δt=传T2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。
P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热 面积小，处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的 溶液
2019/11/3
17
7.2.1.3 直接加热蒸发器
将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
蒸发具有下述特点：
传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。
溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
2019/11/3
6
溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大
2019/11/3
8
1 中央循环管式(标准式)
加热蒸汽：加热室管束环隙内
溶液：加热室管束及中央循环管内，受热时，由于 中央循环管单位体积溶液受热面小，使得溶液形成 由中央循环管下降，而由其余加热管上升的循环流 动。优点：
水
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3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点：
1t热1.增减面大压积，下S。因溶而液，沸对点一t1降定低的，传使热蒸量发Q，器可的节传省热蒸推发动器力的Δt=传T2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。
P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。
缺点：结构复杂，动力消耗大，传热 面积小，处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的 溶液
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17
7.2.1.3 直接加热蒸发器
将一定比例的燃烧气与空气直 接喷入溶液中，燃烧气的温度 可高达1200～1800℃，由于气、 液间的温度差大，且气体对溶 液产生强烈的鼓泡作用，使水 分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽 与烟道气一同由顶部排出。
蒸发具有下述特点：
传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。
溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
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溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大
化工原理完整教材课件 PPT
基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
化工原理--夏清版配套课件(23-24学时)
14
第2章
吸
收
2.3 传质机理与吸收速率 2.4 吸收塔的计算 2.5 吸收系数 2.5.1 吸收系数的测定
15
一、实验装置与流程
实验测定是获得吸收系数的根本途径。实验测 定一般在已知内径和填料层高度的中间实验设备上 或生产装置上进行，用实际操作的物系，选定一定
的操作条件进行实验。
16
水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程
4
填料层空隙率 填料比表面积
24
一、准数关联式中常用的准数
填料塔中气相雷诺数
4εuo ρG 4ε (u / ε ) ρG 4u ρG ReG ζμG ζμG ζμG
实 际 气 4G 速 空 塔 气 速
ReG
ζμG
式中：G ——气相空塔质量速度，kg/(m2· s)。
25
一、准数关联式中常用的准数
8
克列姆塞尔方程
二、等板高度法
Y1 Y2 φA Y1
溶质的吸收率 溶质的最大吸收率
φA,max
Y1 Y2* Y1
φA Y1 Y2 φ 溶质的相对吸收率 φA,max Y1 Y2* Aφ ln 1 φ NT 1 代入整理得 克列姆塞尔方程 ln A
9
克列姆塞尔算图
重力加 速度
27
一、准数关联式中常用的准数
5.彼克列(Peclet)数 填料塔内存在气、液两相的返混。
气相彼克列数
deuG PeG ReG ScG DAB 液相彼克列数
d e uL PeL ReL ScL DAB
传质 效率 降低
彼克列数反映混合特 性对吸收过程的影响
28
二、吸收系数的准数关联式
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GA V (Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
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第2章
吸
收
2.3 传质机理与吸收速率 2.4 吸收塔的计算 2.5 吸收系数 2.5.1 吸收系数的测定
2.5.2 吸收系数的经验公式(选读)
2.5.3 吸收系数的准数关联式
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一、准数关联式中常用的准数
1.施伍德(Sherwood)数
4
填料层空隙率 填料比表面积
24
一、准数关联式中常用的准数
填料塔中气相雷诺数
4εuo ρG 4ε (u / ε ) ρG 4u ρG ReG ζμG ζμG ζμG
实 际 气 4G 速 空 塔 气 速
ReG
ζμG
式中：G ——气相空塔质量速度，kg/(m2· s)。
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一、准数关联式中常用的准数
关系曲线图
12
第2章
吸
收
2.3 传质机理与吸收速率 2.4 吸收塔的计算 2.5 吸收系数
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吸收系数的获取途径
吸收系数是吸收过程计算的关键。吸收系数不 仅与物性、设备类型、填料形状和规格等有关，而 且还与塔内流体流动状况、操作条件密切相关。
实验测定 获取吸收 系数途径 经验公式计算 准数关联式计算
填料塔中液相雷诺数
4W ReL ζμL
式中：W——液相空塔质量速度，kg/(m2· s)。 雷诺数反映流动状况对吸收过程的影响
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一、准数关联式中常用的准数
4.伽利略(Gallilio)数 液相在填料塔内靠重力L Ga 2 μL
3
2
伽利略数反映重力 对吸收过程的影响
重力加 速度
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一、准数关联式中常用的准数
5.彼克列(Peclet)数 填料塔内存在气、液两相的返混。
气相彼克列数
deuG PeG ReG ScG DAB 液相彼克列数
d e uL PeL ReL ScL DAB
传质 效率 降低
彼克列数反映混合特 性对吸收过程的影响
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二、吸收系数的准数关联式
6
NT=5
Y1
4 3
Y*=f(X)
B
5
Y2
T
X2
1
2
X1
梯级图解法求NT
7
二、等板高度法
(3)解析法 (克列姆塞尔法) 平衡关系 操作关系
Y * mX b
L L Y X (Y2 X 2 ) V V 依次使用操作线方程和平衡方程，经推导可得
Y1 Y2 ANT 1 A NT 1 * Y1 Y2 A 1
10
二、等板高度法
进一步整理得
1 Y1 Y2* 1 NT ln 1 * ln A A Y2 Y2
整理可得
N OG ln S NT S 1
1 A
克列姆塞 尔方程
或
N OL ln A NT A 1
11
Y1 Y2* NT — Y2 Y2*
8
克列姆塞尔方程
二、等板高度法
Y1 Y2 φA Y1
溶质的吸收率 溶质的最大吸收率
φA,max
Y1 Y2* Y1
φA Y1 Y2 φ 溶质的相对吸收率 φA,max Y1 Y2* Aφ ln 1 φ NT 1 代入整理得 克列姆塞尔方程 ln A
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克列姆塞尔算图
第2章
吸
收
2.3 传质机理与吸收速率 2.4 吸收塔的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 2.4.2 吸收剂用量的确定 2.4.3 塔径的计算
2.4.4 填料层高度的计算
1
二、等板高度法
1.基本计算式
等板高度法是依据理论级的概念来计算填料 层高度，故又称为理论级模型法。
设填料层由N级组成，在每一级上气液两相密 切接触，溶质组分由气相向液相转移。若离开某 一级时，气液两相的组成达到平衡，则称该级为 一个理论级。
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第2章
吸
收
2.3 传质机理与吸收速率 2.4 吸收塔的计算 2.5 吸收系数 2.5.1 吸收系数的测定
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一、实验装置与流程
实验测定是获得吸收系数的根本途径。实验测 定一般在已知内径和填料层高度的中间实验设备上 或生产装置上进行，用实际操作的物系，选定一定
的操作条件进行实验。
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水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程
气相施伍德数
特征尺 寸
RTpBm l ShG = kG p DAB
液相施伍德数
cSm l ShL = kL c DAB
施伍德数为无因 次的吸收系数
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一、准数关联式中常用的准数
2.施密特(Schmidt)数 气相施密特数
ScG
液相施密特数
G DAB
G
ScL
L DAB
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L
2
Ym － Xm Ym＋1－ Xm
平衡关系 操作关系
吸收塔的理论级模型
3
二、等板高度法
设完成指定分离任务所需理论级为NT，则所需 的填料层高度可按下式计算：
Z NT HETP
理论 级数 等板 高度
填料层等板高度的意义：分离效果与一个理论 级的作用相当的填料层高度。
4
二、等板高度法
2.理论级数的确定 (1)逐级计算法 平衡关系 Y * mX L L 操作关系 Y X (Y2 X 2 ) V V (a) (b) (a) YⅡ XI 由 YI =Y2 Y1 ≤ YN+1 (b) XN
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二、测定方法
测定数据： 操作温度 操作压力 空气流量
t p V
氨气流量 vA 水流量 L 出塔气体组成 出塔液体组成
计算进塔气体组成 Y1
Y2 X1
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三、吸收系数的计算
总体积吸收系数KY a 计算公式：
Y1 Y2 V Z g KY a Ym
V (Y1 Y2 ) GA KY a ZΔYm Vp ΔYm
气膜吸收系数的准数关联式
ShG A( ReG ) ( ScG ) ( PeG )
α
β
γ
液膜吸收系数的准数关联式
ShL A( ReL ) (ScL ) (Ga) ( PeL )
α
β
γ
δ
吸收系数的准数关联式公式(选读)
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练 习 题 目
思考题 1.吸收塔计算中的理论级表示何种含义？ 2.填料层的等板高度表示何种含义？ 3.吸收系数的经验公式与准数关联式有何不同？ 4.吸收系数的准数关联式中常用哪些准数？它们 分别反映了哪方面的影响？ 作业题: 12、13
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(a)
(b) XⅡ (b) YⅢ
(a)
…
(a)
5
二、等板高度法
(2)梯级图解法 梯级图解法求理论级数的具体步骤是：首先在 直角坐标系中标绘出操作线及平衡关系曲线，然后， 在操作线与平衡线之间，从塔顶(或塔底)开始逐次 画阶梯直至与塔底(或塔顶)的组成相等或超过此组 成为止。如此所画出的阶梯数，就是吸收塔所需的 理论级数。
施密特数反映物性 对吸收过程的影响
一、准数关联式中常用的准数
3.雷诺(Reynolds)数 气相雷诺数
deuG ρG ReG μG
液相雷诺数
填料层当 量直径
d euL ρL ReL μL
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一、准数关联式中常用的准数
S d e 4rH 4 P
填料层空隙截面积 4 润湿周边长
填料层空隙截面积 填料层高度 塔截面积 填料层高度 4 润湿周边长 填料层高度 塔截面积 填料层高度