化工原理课件.ppt.
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化工原理下册PPT课件
xe
y m
0.1 0.94
0.106
即 x < xe，表明液相未饱和 发生吸收 致使气相被吸收为液相。
第14页/共50页
反之，若 y = 0.05 的含氨混合气 与液相 x = 0.1 的氨水接触，
则 y<ye , 或 x>xe ,
发生解
此时液相中部分氨将转入气相 吸过程
注意点：要搞清实际浓度与平衡浓度，二者不能混淆
第2页/共50页
第一节 概述
一、吸收过程
目的：气体混合物分离 依据：溶解度差异 应用： （1）制取液体产品 如三酸制备
（2）回收有价值的物质 如煤气中取苯 （3）除去有害成分以净化气体 环保中废气治理
二、过程实施与经济性
1、过程实施——吸收与解吸流程： 煤气脱苯
第3页/共50页
①一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两个部分
吸收操作费用 溶剂损失——溶剂的挥发和变质 溶剂再生费用—是吸收操作经济性的体现
第7页/共50页
三、本章讨论要点 1、 单组分物理吸收 2、 微分接触设备——填料塔 3、填料吸收塔的设计与操作
本章重点：填料吸收塔的塔高计算 难点：传质过程有关概念
第8页/共50页
比较：
第二节 气液相平
衡传热
吸收
冷热流体间的热量传递、 气液两相间的物质传递 推动力是两流体间的温度差 两相间的浓度差?
推动力为实际浓度与平衡浓度的偏离程度
实际浓度
气相浓度 y
塔内某一截面处
液相浓度 x
平衡浓度
ye = mx y
xe m
（y,x） y-ye
xe-x
由图可见吸收推动力并非（y-x） 而是 y-ye 或 xe-x 即实际浓度与平衡浓度的偏离程度
《化工原理蒸馏》课件
蒸馏的原理与流程
蒸馏原理
基于不同组分在汽化、冷凝过程中的物理性质差异，通过控制温度和压力，使 不同组分得以分离。
蒸馏流程
包括加热、汽化、冷凝、收集等步骤，通过优化流程参数，提高分离效果和效 率。
蒸馏在化工中的应用
01
02
03
石油化工
蒸馏是石油化工中常用的 分离方法，用于生产汽油 、柴油、煤油等。
02
数学模型通过建立数学方程来描述蒸馏塔内各相之间的传递和
反应过程，以便对蒸馏过程进行模拟和优化。
常见的蒸馏过程数学模型包括质量传递、动量传递和热量传递
03
模型，以及涉及化学反应的模型。
蒸馏过程的模拟软件介绍
01
蒸馏过程的模拟软件是用于模 拟和优化蒸馏过程的计算机程 序。
02
这些软件基于数学模型，通过 数值方法求解描述蒸馏过程的 偏微分方程，以预测蒸馏塔的 操作性能和优化设计。
蒸馏压力也影响蒸馏效率和产品质量。在 高压下，液体沸点升高，可分离沸点更接 近的组分。
蒸馏速率
回流比
蒸馏速率决定了蒸馏过程的效率。过快的 蒸馏速率可能导致产品质量下降，而慢速 蒸馏则可以提高产品质量和分离效果。
回流比是影响蒸馏效率和产品纯度的关键 参数。增大回流比可以提高产品纯度，但 也会增加能耗和操作成本。
新型塔板和填料的应用
采用新型塔板和填料可以提高蒸馏效率和分离效果，降低能耗和 操作成本。
强化传热传质技术
采用强化传热传质技术可以提高蒸馏效率，减小设备体积和操作成 本。
过程集成与优化
通过过程集成与优化，实现蒸馏过程的节能减排和资源高效利用。
04
蒸馏过程的模拟与计算
蒸馏过程的数学模型
01
化工原理课件(ppt 213页)
p z
0
BM p0
------流体静力学微分方程式
(或称为欧拉方程)
• 欧拉方程推论：
• 由方程知p不是x，y（水平方向）的函数，仅 与垂直坐标z有关。因此，当流体不可压缩（ρ = 常数）时，欧拉方程积分可得：
p gz 常数
(1-11)
通常液体视为ρ=0，在静止液体内部的不同 高度处任取两平面z1和z2，设两平面的p1 压力分 别为p1和p2。
0.011m6
2）倾斜U型管压差计
R'
P
Cgsin30
d
,
4 C水
4C水10k0g /0 m3
1.1.3流体的可压缩性与不可压缩流体
• 一、液体的可压缩性
——在一定温度下，外力每增加一个单位时，
流体体积的相对缩小量。
1d 1 d
dp dp
二、不可压缩流体
密度为常数的流体。
三、流体的流动性——流体不能承受拉力
1.1.4流体的黏性
采取三种措施：两种指示液的密度差尽可能减小、采用倾斜 U型管压差计、 采用微差压差计。
2.倾斜U型管压差计
假设垂直方向上的
高度为Rm，读数为R1，
与水平倾斜角度α
R1sinRm
R1
Rm
sin
2) 微差压差计
U型管的两侧管的顶端增设两个小扩大室,其内径与U型管
的内径之比＞10，装入两种密度接近且互不相溶的指示液A
y1,y2 yn——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分数。
混合液体 假设各组分在混合前后体积不变，则有
1 12n
m 1 2
n
1,2 n ——液体混合物中各组分的质量分数。
化工原理(上册)PPT教学课件
果流体没有粘性，就不会润湿壁面，也没有内磨擦力的存在， 亦无边界了。
2.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又 称作 。
• 答案：相似准数
2020/12/10
5
3. 用离心泵在两个敞口容器间输液。若维持 两容器的液面高度不变，当关小输送管道 的阀门后，管道的总阻力将____。
• 答案：不变
标志着流体流动的湍动程度。
4.应用柏努利方程式解题要点
１）作图与确定衡算范围 根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流
动方向。定出上、下游截面，以明确流动系统的 衡算范围；
２）正确选取截面；保证未知量在截面或截面之间
３）选取基准水平面；确定两截面上的压强,并要求 压强的表示方法一致;
４）按照单位一致的原则,确定有关物理量的单位。
4
• 二 、填空题
1.边界层的形成是液体具有
的结果。
• 答案：粘性
分析：由于流体具有粘性，使壁面粘附一层停滞不动的流体层； 同样还是因为流体具有粘性，使得静止层流体与其相邻的流
体层间产生内磨擦力，导致相邻流体层速度减慢。
这种减速作用由壁面附近的流体层依次向流体内部传递，而流 速受到壁面影响的这一区域就的我们通常所说的边界层。如
• 答案：1.14m/s
• 分析：令临界雷诺数等于2000，
R edvu 90. 1 015u 0 682000即可求得大速度。
•
解之
u 1 .1m 4 /s
5.如果管内流体流量增大1倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力
增大到原来的
倍。
答案：2
分析：由泊谡叶方程知，在滞时流动阻力与流速的一次幂成正比。 需注意的是变化前后的流动型态。本例中如果流量增大1倍后， 流体不再作滞流流动，则流动阻力不止增大到原来的2倍。
化工原理完整(天大版)PPT课件
化工原理
Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
可编辑课件
版权所有，未经授权禁止复制或建立镜像。谢谢!
返回 1 2021/4/25
0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
可编辑课件
返回 2 2021/4/25
0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
可编辑课件
返回 3 2021/4/25
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
可编辑课件
返回 16 2021/4/25
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
可编辑课件
返回 4 2021/4/25
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Principles of Chemical Engineering
使用教材： 姚玉英主编，化工原理，天津大学出版社，1999 参考教材： 陈敏恒主编，化工原理，化学工业出版社，2002 蒋维钧主编，化工原理，清华大学出版社，1993
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0 绪论 1 流体流动
5 蒸馏 6 吸收
2 流体输送机械
3 非均相物系的分 离和固体流态化
4 传热
7 蒸馏和吸收塔设备 8 液－液萃取 9 干燥
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0 绪论
0.1 化工生产与单元操作 0.2 单位制与单位换算 0.3 物料衡算与能量衡算
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解：首先根据题意画出过程的物料流程图
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F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
0 绪论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 1. 化工生产过程
原料预处理
物理过程 单元操作
化学反应
化学反应过程 反应器
产物后处理
物理过程 单元操作
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化工原理-干燥ppt课件
V nRT P
V T P0 V0 P T0
V T P0 n22.4 273 P
干燥
湿空气的性质*
3．比热容（湿比热）cH
比热容是指常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸 收（或放出）的热量，cH。
cHcgcvH
1.011.88H
[kJ/(kg干气℃)]
cHf H
cg干空气的比热，kJ/(kg·℃) 1.01kJ/(kg·℃)
将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流
动不饱和空气中，湿纱布中的水分汽化，并向 空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的 水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水 分传热。
湿球温度tw：当空气传给水分的显热恰好等 于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的 热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持 恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空 气的湿球温度。
一干燥器的主要型式677喷雾干燥器一干燥器的主要型式喷雾器结构68一干燥器的主要型式8滚筒干燥器双滚筒干燥器69一干燥器的主要型式真空耙式干燥器冷冻干燥器7055干燥器二干燥器的选型主要干燥器的选择表湿物料的状态物料的实例处理量适用的干燥器液体或泥浆状洗涤剂树脂溶液盐溶液牛奶等大批量喷雾干煤器小批量滚筒干燥器泥糊状染料颜料硅胶淀粉粘土碳酸钙等的滤饼或沉大批量气流干燥器带式干燥器小批量真空转筒干燥器粉粒状00120m聚氯乙烯等合成树脂合成肥料磷肥活性炭石膏钛铁矿谷物大批量气流干燥器转筒干燥器流化床干燥器小批量转筒干燥器厢式干燥器块状20100m煤焦碳矿石等大批量转筒干燥器小批量厢式干燥器片状烟叶薯片大批量带式干燥器转筒干燥器小批量穿流厢式干燥器小批量高频干燥器短纤维酯酸纤维硝酸纤维大批量带式干燥器小批量穿流厢式干燥器一定大小的物料或制品陶瓷器胶合板皮革等大批量隧道干燥器71对流传导辐射气流喷雾流化床干燥实验干燥曲线x干燥章小结湿空气性质及湿焓图性质湿度h0622干球温度t湿球温度t10118810118824902490188干燥过程物料的平衡关系与速率关系结合水分与非结合水分平衡水分x与自由水分恒定干燥条件下的干燥速率恒定干燥条件下的干燥时间等i过程干燥速率udwgdxsdsd干燥速率曲线ux临界含水量x干燥方法干燥器对流式
演示版化工原理下册课件 21-22学时.ppt
作业题: 4、5
.精品课件.
30
.精品课件.
16
1－精馏塔 2－再沸器 3－冷凝器 4－观察罩 5－储 槽
.精品课件.
间歇精馏装 置示意图
17
一、理论板的假定
理论板的概念
❖ 离开该板的汽液两相互成平衡； ❖ 塔板上各处的液相组成均匀一致。
理论板提出的意义 用作衡量实际板分离效率的依据和标准。通
常，在工程设计中，先求得理论板层数，再用塔 板效率予以校正，即可求得实际塔板层数。
tn-1< tn< tn+1 yn-1> yn> yn+1 xn+1< xn< xn-1
13
一、连续精馏操作流程
化工生产以连续精馏为主。操作时，原料液 连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分 液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被 汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶 蒸汽进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵 （或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余 部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。
L1 L2 Ln L 常数
提馏段
提馏段中下 降
L1 L2 Lm L 常数 液 量体摩尔流
注意：两段下降的液相摩尔流量不一定相等 。
.精品课件.
20
二、恒摩尔流假定
恒摩尔流动的假定成立的条件
❖ 混合物中各组分的摩尔汽化潜热相等； ❖ 塔设备保温良好，热损失可以忽略。
恒摩尔流动虽是一项简化假设，但某些物系 能基本上符合上述条件，因此，可将这些系统在 精馏塔内的汽液两相视为恒摩尔流动。后面介绍 的精馏计算均是以恒摩尔流为前提的。
.精品课件.
10
二、精馏塔模型
上述的多次部分汽化和冷凝过程是在精馏塔 内进行的。
化工原理完整(天大版)PPT课件
解：首先根据题意画出过程的物料流程图
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
.
返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
.
uB 返回 13
2020/5/23
dy
dz
三维
微分衡算(非稳态)
.
返回 15 2020/5/23
例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。
.
返回 16 2020/5/23
F=1000 20%
W, 0.0%
蒸发器 422K
S 50%
冷却结晶器 311K
R, 37.5%
P 1-0.04
解题思路：题求三个量，如何列物料衡算式。
首先考虑划定适宜的物衡范围以利于解题。
1．求KNO3结晶产品量P
按虚线框作为物料衡算范围，只涉及两个未知量。
GI=GO+GA .
返回 17 2020/5/23
KNO3 组分的物料衡算： F20% = W 0% + P (100 － 4) % 1000 20% = 0 + P 96 % 则：P = 208.3 kg/h
2．水分蒸发量W (物衡范围同1.) 总物料衡算式： F = W + P 则：W = F－P = 1000－208.3 = 791.7 kg/h
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返回 12 2020/5/23
0.3 物料衡算与能量衡算
☆ 稳定操作
以单位时间为基准， 如 ： h ， min ， s 。 参数=f(x,y,z)
非稳定操作
以每批生产周期所用 的时间为基准。参数 =f(x,y,z,)
=0
=
uA恒定
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uB 返回 13
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dy
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三维
微分衡算(非稳态)
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例1(清华版，P6)：稳态时的总物料衡算及组分物料衡算
生产KNO3的过程中，质量分率为0.2的KNO3水溶液， 以 F = 1000 kg/h 的流量送入蒸发器，在422K下蒸发 出部分水得到50%的浓KNO3溶液。然后送入冷却结晶器， 在311K下结晶，得到含水0.04 的KNO3结晶和含KNO3 0.375的饱和溶液。前者作为产品取出, 后者循环回到 蒸发器。过程为稳定操作，试计算KNO3结晶产品量P、 水分蒸发量W和循环的饱和溶液量R。