大连理工大学化工热力学总结精品PPT课件
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课件：第3章 3.1 化工过程热集成
夹点技术是广泛应用的过程热集成 设计的有效方法，其要点如下：
1. 温-焓图和组合曲线
2. 夹点的形成
3. 夹点的意义和设计原则
传统换热网络问题
210℃ 210℃
蒸汽加热 1620 kW
循环物料 178℃
880 kW 160℃
160℃
220℃
冷却水
180℃
60℃
2640 kW
反应器
270℃
N 130℃
够很好地表达。
T (℃)
Hot Stream
Cold Stream
QE
QC
QH
H (MW)
组合曲线-Composite Curve
多股流股的组合温焓线
夹点的形成 -Pinch Point
将全部热物流的组合温焓线与全部冷物流的组 合温焓线绘制在同一（T-H）图上：
T
Hot Stream
Cold Stream
T
i
Ai
1 ( i Ti,min
j
qj ) hj
H
Cost Target — 经济目标
能量费用目标 设备投资费用目标
CE CH QH CCQC
—根据换热单元数目标 和换热面积目标求取
假定：换热单元数目标为Umin，且换热面积平均分配
在各单元中
C N U min [a b ( A / U min ) c ]
《化工设计》第三章 设计结果与分析与优化
第一讲：化工过程热集成
1 1
— 化工过程的分层设计
化工过程的洋葱模型
最常用的化工过程分 层设计模型是左图所示的洋 葱模型，由里到外逐层细化 设计。
过程热集成设计的对 象是换热系统的拓扑结构和 公用工程的规格配套设计。
1. 温-焓图和组合曲线
2. 夹点的形成
3. 夹点的意义和设计原则
传统换热网络问题
210℃ 210℃
蒸汽加热 1620 kW
循环物料 178℃
880 kW 160℃
160℃
220℃
冷却水
180℃
60℃
2640 kW
反应器
270℃
N 130℃
够很好地表达。
T (℃)
Hot Stream
Cold Stream
QE
QC
QH
H (MW)
组合曲线-Composite Curve
多股流股的组合温焓线
夹点的形成 -Pinch Point
将全部热物流的组合温焓线与全部冷物流的组 合温焓线绘制在同一（T-H）图上：
T
Hot Stream
Cold Stream
T
i
Ai
1 ( i Ti,min
j
qj ) hj
H
Cost Target — 经济目标
能量费用目标 设备投资费用目标
CE CH QH CCQC
—根据换热单元数目标 和换热面积目标求取
假定：换热单元数目标为Umin，且换热面积平均分配
在各单元中
C N U min [a b ( A / U min ) c ]
《化工设计》第三章 设计结果与分析与优化
第一讲：化工过程热集成
1 1
— 化工过程的分层设计
化工过程的洋葱模型
最常用的化工过程分 层设计模型是左图所示的洋 葱模型，由里到外逐层细化 设计。
过程热集成设计的对 象是换热系统的拓扑结构和 公用工程的规格配套设计。
夹点分析
将系统的冷、热物流分别组合起来，构造过程的冷、热物 流的组合曲线 。 组合方法：
图3 组合曲线的构造过程
例题1：三个冷物流，构造冷物流组合曲线。
图4 冷物流组合曲线的构造过程（按温度间隔组合）
1.1.3 在T-H图上描述夹点（Pinch）
夹点处热、冷组合曲线的垂直距离＝ΔTmin
图5 在T-H图上描述夹点
（6）冷端在夹点温度以下，只需要冷公用工程冷却(为热源)。
夹点温度差的影响： ΔT min ，QH, min 、QC ,min ，QR,max
不同温差的影响：
H/ kW 图6 选用不同的ΔT min值对夹点位置的影响
适宜的ΔT min 是总费用最低的优化值。
例题2
210 ºC 210 ºC
蒸汽 1620
H/kW
图9 利用组合曲线确定夹点
夹点下方 热平衡
夹点上方
P Q 夹点
热平衡
热源
热阱
图10 组合曲线分析
1.1.4 用“问题表格法”确定夹点
热级联： 每个单元都是相似的传热过程组成 的串级结构。每一级相当于一个子网络
热级联－ 虚拟的结构，同一温位的物流 集中于同一级。
第 k 级的热平衡 (k =1、2、3、…..K) 输出 = 输入- 赤字 Ok=I k-D k
表2
例题3的物流数据
物流标号 热容流率CP / ( kW/℃ ) 初始温度Ts /℃ 终了温度Tt /℃ 热负荷Q / kW
H1
2.0
H2
8.0
C1
2.5
C2
3.0
150
60
90
60
20
125
25
100
180.0 240.0 262.5 225.0
图3 组合曲线的构造过程
例题1：三个冷物流，构造冷物流组合曲线。
图4 冷物流组合曲线的构造过程（按温度间隔组合）
1.1.3 在T-H图上描述夹点（Pinch）
夹点处热、冷组合曲线的垂直距离＝ΔTmin
图5 在T-H图上描述夹点
（6）冷端在夹点温度以下，只需要冷公用工程冷却(为热源)。
夹点温度差的影响： ΔT min ，QH, min 、QC ,min ，QR,max
不同温差的影响：
H/ kW 图6 选用不同的ΔT min值对夹点位置的影响
适宜的ΔT min 是总费用最低的优化值。
例题2
210 ºC 210 ºC
蒸汽 1620
H/kW
图9 利用组合曲线确定夹点
夹点下方 热平衡
夹点上方
P Q 夹点
热平衡
热源
热阱
图10 组合曲线分析
1.1.4 用“问题表格法”确定夹点
热级联： 每个单元都是相似的传热过程组成 的串级结构。每一级相当于一个子网络
热级联－ 虚拟的结构，同一温位的物流 集中于同一级。
第 k 级的热平衡 (k =1、2、3、…..K) 输出 = 输入- 赤字 Ok=I k-D k
表2
例题3的物流数据
物流标号 热容流率CP / ( kW/℃ ) 初始温度Ts /℃ 终了温度Tt /℃ 热负荷Q / kW
H1
2.0
H2
8.0
C1
2.5
C2
3.0
150
60
90
60
20
125
25
100
180.0 240.0 262.5 225.0
大连理工大学无机化学第01章PPT课件
学
解题规范，字迹工整，注意有效数字。
基
础 教
３、有问题及时答疑。
程
４、认真做好实验，培养实验技能和创新能力。
教学参考书
1、吉林大学等 宋天佑等 无机化学（上、下册）
无
高等教育出版社 ２００４
机
化 学 基
２、北京师范大学等 无机化学（第四版上、下册） 高等教育出版社 ２００２
础
教 程
３、武汉大学等 无机化学（第三版，上、下册） 高等教育出版社 １９９３
机
化 学 基
p 1n 1 V R,T p 2 n 2 V R,T
础 教 程
pn 1 V R T n 2 V R T n 1n 2 R VT
n =n1+ n2+
p
nRT V
分压的求解：
pB
nBRT V
p
nRT V
无
机 化 学
pB p
nB n
xB
基 础 教
pB
nB n
pxBp
程
x B B的摩尔分数
1.2.1 溶液的浓度 1.2.2 稀溶液的依数性
1.2.1 溶液的浓度
1. 物质的量浓度 cBnVB,单位 m： o Ll1
例1-2：某容器中含有NH3、O2 、N2等气
体。其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，
n(N2)=0.700mol。混合气体的总压为133kPa。
试计算各组分气体的分压。
无
机 化
解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)
学
=0.320mol+0.180mol+0.700mol
础
工程热力学ppt课件
1906--1912年，
德国物理化学家
能斯特根据低温
下化学反应中大
量的实验事实，
归纳出热力学第
三定律即绝对零
度不能达到，
使热力学理论更
趋完善。
15
1942年，美国的凯
南在热力学的基础
上提出了有效能的
概念，使人们对能
源利用和节能认识
又上了一个台阶。
J. H. Keenan1900—1977
完整编辑ppt
2. 微观方法————统计热力学
从物质的微观结构出发，应用统计方法研究大量
分子乱运动的统计平均性质，导出热力学定理，
可从微观机理解释热现象的本质。 但模型假设
有近似性，且分析计算繁复。
完整编辑ppt
21
工程上要求简单、可靠，故以宏观方
法为主。
工程热力学常采用抽象、概括、理想
化的方法，这种略去次要因素，抓住
3.何雅玲《工程热力学精要分析及典型题精解》西安
交通大学出版社2000
完整编辑ppt
23
煤、 天然气等)的化学能 。
地下燃料资源日益减少，不能满足飞
速发展的生产力对动力的需求。 世界
各国对原子能、太阳能、地热能， 乃
至海洋能、生物能等各种新能源正大
力开展多方面的研究工作，以期找到
新的能源出路。
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6
热
能
的
动
力
利
用
举
例
：
内
燃
机
的
工
作
过
程
完整编辑ppt
7
B、蒸汽动力装置工作过程
工程热力学
Engineering Thermodynamics
化工热力学第三版课件第二章6
化工热力学
第二章
流体的热力学性质
第四节
§2-5 真实气体混合物的PVT关系
一、混合规则与虚拟临界参数法
混合物的虚拟参数 M m与纯物质参数 M i 以及组成间关系式
M m f (M i , yi )
kay 规则:
M m yi M i
i
i
如： Tcm yiTci , Pcm yi Pci m yii
2 B y12 B11 y2 B22 2 y1 y2 B12
(0.5) (0.012) (0.5) (0.083) 2 0.5 0.5 (0.036)
2 2
0.042m3 kmol 1
∴
RT 8314 422 3 1 V B (0.042) 0.659m kmol 5 P 50 10
合物。气体在422K、5MPa下离开压缩机。试问离开压 缩机的气体体积流率为多少？
[解题思路]
RT V B P
0 ij
2 B y12 B11 y2 B22 2 y1 y2 B12
0.422 B 0.083 1.6 Trij
Bij
RTcij Pcij
0 1 Bij ij Bij
设Z m
Z m nRT P Vm
T P Tri , Pri Tci Pci
Zi
Zm yi Zi
聊城大学 化学化工学院
化工热力学
第二章
流体的热力学性质
第四节
例 2-10 [解]
（b）用阿玛格定律和普遍化Z图
Z m RT V P
Zm yi Zi 0.25 Z N2 0.75 Z H2
聊城大学 化学化工学院
第二章
流体的热力学性质
第四节
§2-5 真实气体混合物的PVT关系
一、混合规则与虚拟临界参数法
混合物的虚拟参数 M m与纯物质参数 M i 以及组成间关系式
M m f (M i , yi )
kay 规则:
M m yi M i
i
i
如： Tcm yiTci , Pcm yi Pci m yii
2 B y12 B11 y2 B22 2 y1 y2 B12
(0.5) (0.012) (0.5) (0.083) 2 0.5 0.5 (0.036)
2 2
0.042m3 kmol 1
∴
RT 8314 422 3 1 V B (0.042) 0.659m kmol 5 P 50 10
合物。气体在422K、5MPa下离开压缩机。试问离开压 缩机的气体体积流率为多少？
[解题思路]
RT V B P
0 ij
2 B y12 B11 y2 B22 2 y1 y2 B12
0.422 B 0.083 1.6 Trij
Bij
RTcij Pcij
0 1 Bij ij Bij
设Z m
Z m nRT P Vm
T P Tri , Pri Tci Pci
Zi
Zm yi Zi
聊城大学 化学化工学院
化工热力学
第二章
流体的热力学性质
第四节
例 2-10 [解]
（b）用阿玛格定律和普遍化Z图
Z m RT V P
Zm yi Zi 0.25 Z N2 0.75 Z H2
聊城大学 化学化工学院
化工原理(谭天恩)绪论课件
专 s 1kgf
s
（3） G = 2.45u 0.8∆p
式中 G
制 控 与 水蒸发速率，lb / ft 2 ⋅ h ；
u
水上方空气速度， ft / s ；
备 ∆ p
空气温度下，水饱和蒸汽压与空气中水汽分压差， atm 。
试求： u = 2 m/s ， ∆p = 100 Pa 时水的蒸发速率（SI 制）
绪论
教材
1．谭天恩，麦本熙，丁惠华．《化工原理》（上、下册，第二版）． 北京：化学工业出版
用 社，1998
2．阮 奇，叶长燊，黄诗煌．《化工原理优化设计与解题指南》．北京：化学工业出版社，
2001
使
业
斋．《化工原理》（上、下册）．北京：化学工业出版
控 社．2001 与 2．何洪朝，窦 梅，钱栋英．《化工原理操作型问题的分析》．北京：化学工业出版社．1998
州 G =1.089 ×10−2 lb/ft 2 ⋅ h
福=1.089 ×10−2
lb ft 2 ⋅ h
×
0.4536 kg 1lb
×
1ft 0.3048 m
2
×
1h 3600 s
= 1.477 ×10−5
kg/m 2 ⋅ s
公式变换：
G′ ： kg/m 2 ⋅ s ； u′ ： m/s ； ∆p′ ： Pa
者及实验设备条件的限制与影响，可能采用不同的单位制；所以应采用公式中各物理量规
定的单位进行运算，否则公式不成立且计算结果错误。
换算： （1）1kg：SI 制，质量；1kgf：工程制，重量
CSY-4-BOWANG
1kg 与 1kgf 数值上相同但物理意义完全不同，所以1kg ≠ 1kgf
化工热力学导论英文课件4 热效率heat effects
4.1 sensible heat effects
Heat transfer to a system in which there are no phase transitions ,no chemical reactions, and no changes in composition causes the temperature of the system to change. Our purpose here is to develop relations between the quantity of heat
and incompressible fluids and approximately true for low pressure gases.
Again, two circumstances allow the final term to be set equal to zero: •For any constant-pressure process, regardless of substance. •Whenever the enthalpy is independent of pressure, regardless of the process. This is exactly true of ideal gases
Heat transfer is one of the most common operations in the chemical industry. Consider, for example, the manufacture of the ethylene glycol(乙二醇）( an antifreeze agent) by the oxidation of ethylene to ethylene oxide and its subsequent hydration to glycol. The catalytic oxidation reaction is most effective when carried out at temperatures near 250℃. The reactants, ethylene and air, are therefore heated to this temperature before they enter the
Heat transfer to a system in which there are no phase transitions ,no chemical reactions, and no changes in composition causes the temperature of the system to change. Our purpose here is to develop relations between the quantity of heat
and incompressible fluids and approximately true for low pressure gases.
Again, two circumstances allow the final term to be set equal to zero: •For any constant-pressure process, regardless of substance. •Whenever the enthalpy is independent of pressure, regardless of the process. This is exactly true of ideal gases
Heat transfer is one of the most common operations in the chemical industry. Consider, for example, the manufacture of the ethylene glycol(乙二醇）( an antifreeze agent) by the oxidation of ethylene to ethylene oxide and its subsequent hydration to glycol. The catalytic oxidation reaction is most effective when carried out at temperatures near 250℃. The reactants, ethylene and air, are therefore heated to this temperature before they enter the
大连理工分析化学课件-第7章 原子吸收光谱法
火焰原子化法：
3
cDL A
石墨炉原子化法：
V 3
mDL
A
第六节
原子吸收光谱法的应用
元素的原子吸收法测定
碱金属
碱土金属
有色金属
贵金属
如：人发中钴的测定。浓硝酸消解，萃取分离。 灯电流为6 mA，光谱通带为0.2 nm。测定Co 240.7 nm的吸光度。检出限为0.02 mg/L， RSD<6%，回收率 94.0% ~ 102.0%。
化学干扰的抑制（了解）
通过在标准溶液和试液中加入某种光谱化学缓 冲剂来抑制或减少化学干扰：
释放剂：与干扰元素生成更稳定化合物使待测 元素释放出来。
例：锶和镧可有效消除磷酸根对钙的干扰，因 为锶和镧与磷酸根形成更稳定的化合物。
保护剂：与待测元素形成稳定的络合物，防止 干扰物质与其作用。
例：测定钙时，加入EDTA生成EDTA-Ca2+，避 免磷酸根与钙作用。
洛伦兹变宽（碰撞变宽）：由于原子相互 碰撞使能量发生稍微变化。
定量基础
钨丝灯光源和氘灯，经分光后，光谱通带0.2 nm 。而原子吸收线的半宽度：10-3 nm。
若用一般光源照射时，吸收光的强度变化仅为 0.5%，灵敏度极差。
若将原子蒸气吸收的全部
能量，即谱线下所围面积
测量出（积分吸收），则
是一种绝对测量方法，现
在的分光装置无法实现。
定量基础（续）
峰值吸收：峰值吸收系数K0与火焰中待测元素的 基态原子数N0成正比。
前提是：采用温度不太高的稳定的火焰原子化器 和使用锐线光源辐射。
（1）光源的发射线与吸收线的v0一致。 （2）发射线的Δv<吸收线的 Δv。 空心阴极灯可发射锐线光源。
大连理工大学化工原理课程讲义-干燥2
9.3 固体物料干燥过程的相平衡
9.3.1 湿物料含水量的表示方法
湿基含水量 w：
w 湿物料中的水分的质量 湿物料总质量
kg/kg湿物料
干基含水量 X:
湿物料中的水分的质量 X 湿物料中绝干物料的质 量
X w 1 w
kg/kg干物料
换算关系
w
X 1 X
9.3.2 水分在气、固之间的平衡及干燥平衡曲线
设备和管道的热损失，都有助于热效率的提高。
作业：P321
6、8
② 预热器的耗热量
该过程为恒湿增温过程 。
忽略热损失，有：
ΦP qmL ( I1 I 0 ) qmL (1.01 1.88H 0 )(t1 t0 )
③ 干燥器热量衡算 以干燥器为衡算系统，热量收支情况如下表所示： 输入热量
1. 湿物料带入的热量 干产品带入：qm2cmθ1 蒸发水分带入：qmwcwθ1
较高，降速段为一平滑曲线。
（2）液体扩散理论
▲
主要论点：
在降速干燥阶段中，湿物料内部的水分不均匀，形成了浓度梯 度，使水分由含水量较高的物料内部向含水量较低的表面扩散， 然后水分在表面蒸发，进入干燥介质。
▲
干燥速率完全决定于物料内部的扩散速率。此时，除了空气
的湿度影响表面上的平衡值外，干燥介质的条件对干燥速率已
D E
2 4 6 8 10 12 14 16
0
τ/h 干燥曲线
降速阶段 R C
恒速阶段 B
A’
A X* D XC 0 E X X*
典型的干燥速率曲线(恒定干燥条件)
曲线分析：
◆ AB（或A’B）段：
A点代表时间为零时的情况, AB为湿物料不稳
定的加热过程。
9.3.1 湿物料含水量的表示方法
湿基含水量 w：
w 湿物料中的水分的质量 湿物料总质量
kg/kg湿物料
干基含水量 X:
湿物料中的水分的质量 X 湿物料中绝干物料的质 量
X w 1 w
kg/kg干物料
换算关系
w
X 1 X
9.3.2 水分在气、固之间的平衡及干燥平衡曲线
设备和管道的热损失，都有助于热效率的提高。
作业：P321
6、8
② 预热器的耗热量
该过程为恒湿增温过程 。
忽略热损失，有：
ΦP qmL ( I1 I 0 ) qmL (1.01 1.88H 0 )(t1 t0 )
③ 干燥器热量衡算 以干燥器为衡算系统，热量收支情况如下表所示： 输入热量
1. 湿物料带入的热量 干产品带入：qm2cmθ1 蒸发水分带入：qmwcwθ1
较高，降速段为一平滑曲线。
（2）液体扩散理论
▲
主要论点：
在降速干燥阶段中，湿物料内部的水分不均匀，形成了浓度梯 度，使水分由含水量较高的物料内部向含水量较低的表面扩散， 然后水分在表面蒸发，进入干燥介质。
▲
干燥速率完全决定于物料内部的扩散速率。此时，除了空气
的湿度影响表面上的平衡值外，干燥介质的条件对干燥速率已
D E
2 4 6 8 10 12 14 16
0
τ/h 干燥曲线
降速阶段 R C
恒速阶段 B
A’
A X* D XC 0 E X X*
典型的干燥速率曲线(恒定干燥条件)
曲线分析：
◆ AB（或A’B）段：
A点代表时间为零时的情况, AB为湿物料不稳
定的加热过程。
【大连理工 燃烧学】燃烧学7(3)
燃烧平学 衡常数值越大，也就是正反应的趋势越强。
6
补充：Kc与Kp之间的关系
第二章介绍了用a组A分 b浓B度 表cC示的xX平衡yY常数zKZc
对于化学反应
反w应f 平k衡f 时A，a B有b Cc wr kr Xx Yy Zz
Kc
kf kr
Xx Yy Zz Aa Bb Cc
XA [A]RuT / p pA pXA [A]RuT
H pro
Ni
[h
0 f ,i
cp,i (Tad
298)]
1[393546 56.21(Tad 298)] 2[241845 43.87(Tad 298)] 7.52[0 33.71(Tad 298)]
H pro Hrea Tad 2318K
燃烧学
21
若用变比热式，h迭i 代hf0计,i 算Tad ，cp,i即dT 298
（1）完全燃烧，即没有离解，产物中只有二氧化
碳、水和氮气。空气中氧气体积比为21%，氮气
79%。 物质
标准生成焓
h0 f ,i
/
(kJ/
kmol)
1200K时比热容 cpi / (kJ/ (kmol K))
（CH42）计算产物-74的831焓时，其定压比热容取- 为常数，
用CO21200K下的-比393热546容来估算。 [≈0.5（5T6.021+Tad），
1
XCO2
0.5
exp
68907 8.315 2500
0.03635
4） 燃烧学
【方程1】
15
步骤2：元素守恒方程
1 CO2 CO+ 2 O2
• 元素守恒即前后原子比例不变，与初态混合物组 成氧 碳有原 原关子 子。数 数题 中12 ，初态为纯CO2