湖北大学化工原理期末复习(11应化)ppt课件.ppt

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1、化工原理化工原理期末复习期末复习1考考 试试 与与 复复 习习总评总评成绩成绩期末期末期中期中平时平时552520化工原理化工原理期末复习期末复习2题题 型型1.选择题（每小题选择题（每小题2 分分 共共20分）分）2.填空题填空题（每小题（每小题2 分分 共共12分）分）2.简答题（每小题简答题（每小题10 分分 共共30分）分）3.计算题计算题44分（分（3小题分值小题分值16、16、12分）分）化工原理化工原理期末复习期末复习3气液平衡关系的表达式（亨利定律）物料衡算(1)吸收吸收菲克定律主要公式主要公式化工原理化工原理期末复习期末复习4 吸收速率方程用分吸收系数表示的吸收速率方程用总吸

2、收系数表示的吸收速率方程化工原理化工原理期末复习期末复习5填料层高度基本计算公式填料层高度填料层高度=传质单元高度传质单元高度传质单元数传质单元数 a)传质单元数反映吸收过程的难易程度反映吸收过程的难易程度b)传质单元高度传质单元高度由过程条件决定传质单元高度由过程条件决定化工原理化工原理期末复习期末复习6传质单元数求法：a平均推动力法b脱吸因子素法化工原理化工原理期末复习期末复习7（2）蒸馏）蒸馏 气液平衡的表达方式A）拉乌尔定律 B）具体表达形式 化工原理化工原理期末复习期末复习8物料衡算物料衡算（A）全塔物料衡算：（B）精馏段物料衡算（精馏段操作线方程）：式中，R=L/D为回流比（C）进

3、料线方程（q线方程）（D）提馏段物料衡算（提馏段操作线方程）：式中 化工原理化工原理期末复习期末复习9板效率A)单板效率气相默弗里板效率 液相默弗里板效率 B)全塔效率 C)点效率最小回流比：芬克斯（Fenske）方程 化工原理化工原理期末复习期末复习10(3)干燥干燥湿空气的性质湿空气的性质 湿度：绝热饱和温度：湿空气的焓：湿空气的比容：物料衡算化工原理化工原理期末复习期末复习11热量衡算干燥器的热效率干燥速率 恒速干燥阶段的速率：干燥时间 恒速阶段：降速阶段：化工原理化工原理期末复习期末复习12（1）双膜理论的基本论点有哪些？有何局限性？论点：论点：相界面间存在气膜、液膜。相界面间存在气膜

4、、液膜。相界面处气液平衡，界面上无传质阻力。相界面处气液平衡，界面上无传质阻力。气液相主体湍流，无浓度差。气液相主体湍流，无浓度差。局限：对具有自由界面的两相系统在高度湍动情况下不适用。局限：对具有自由界面的两相系统在高度湍动情况下不适用。问题思考问题思考化工原理化工原理期末复习期末复习13通常生产中可从以下两个方面来强化吸收过程：（1）增大吸收推动力增加吸收剂用量L或增大液汽比L/G，这样操作线位置上移，吸收平均推动力增大。改变相平衡关系，可通过降低吸收剂温度、提高操作压强或将吸收剂改性，从而使相平衡常数m减小，这样平衡线位置下移，吸收平均推动力增大。降低吸收剂入口组成X2，这样液相进口处推

5、动力增大，全塔平均推动力也随之增大。（2）减小吸收过程阻力（即提高传质系数）开发和采用新型填料，使填料的比表面积增加。改变操作条件，对气膜控制的物系，宜增大气速和增强气相湍动；对液膜控制的物系，宜增大液速和湍动。此外吸收温度不能过低，否则分子扩散系数减小、粘度增大，致使吸收阻力增加。（2）强化吸收过程措施有哪些？化工原理化工原理期末复习期末复习14（3）动量、热量、质量传递现象的比较项目动量传递热量传递质量传递物理量的不均匀导致传递速度梯度温度梯度浓度梯度传递方向均为梯度的反方向高速度向低速度高温向低温高浓度向低浓度数学模型描述（传递现象规律的基本定律）牛顿粘性定律傅里叶定律菲克定律基本定律系

6、数只是状态的函数与传递的物理量或梯度无关 粘度 为动量传递物性常数，反映了流体的流动特性，其值越大，流体产生的剪应力越大，流动阻力就越大导热系数为热量传递物性常数，反映了物质的导热能力，其值越大，导热速率越快扩散系数D为质量传递物性常数，反映了物质扩散传递的特性，其值越大，传递能力越强化工原理化工原理期末复习期末复习15（4）在连续精馏操作过程中，可从几个方面进行操作条件的优化？选择最佳的进料位置：两操作线交点稍下的位置。保持全塔物料平衡：选择适宜的塔顶回流：适宜的回流比及回流温度。选择合适的进料热状况：工业上多采用饱和液体进料，以节省能耗。在灵敏板进行温度控制。化工原理化工原理期末复习期末复

7、习16恒速阶段的干燥速率UC 空气温度愈高、湿度愈低或流速愈快，则UC愈高，空气条件一定时UC与物料的种类无关临界含水量XC 通常吸水性的物料的XC比非吸水性的大；同一物料，UC愈大XC愈高；物料愈厚则XC愈高。平衡含水量X*X*与物料的种类及空气的状态有关，非吸水性的物料的X*要低于吸水性物料的X*；同一物料，温度一定时，空气的相对湿度愈大X*愈高；空气的相对湿度一定时，温度愈高X*愈小。小。（5）简述干燥条件对干燥速率曲线的影响 化工原理化工原理期末复习期末复习17（6）试分析精馏塔的设计和操作的主要影响因素。质量衡算关系的制约；操作压力的影响；回流比的影响；适宜的进料热状况的影响（7）为

8、提高干燥操作的热效率，一般有那些节能措施？提高H2而降低t2；提高空气的入口温度t1；利用废气预热空气或物料；采用二级干燥；利用内换热器。化工原理化工原理期末复习期末复习18典型例题典型例题【例例1】在逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合气体中的二氧化硫，混合气体的处理量为223.2kmol/h，其中含二氧化硫的摩尔比为0.1，要求二氧化硫的回收率为95%，水的用量是最小用量的为1.5倍。在操作条件下（1atm）气液平衡关系为 。试求：（1）清水的实际用量(kg/h)；（2）出塔吸收液的饱和度；（3）当气相体积吸收系数 =0.2kmol/(m3s)、塔径为 0.8m时，所需填料层的高度。化工原理

9、化工原理期末复习期末复习19解：首先对已知数据进行处理求水的用量L求出塔液体的饱和度出塔液体的饱和度化工原理化工原理期末复习期末复习20由物料衡算得：由物料衡算得：故出塔液体的饱和度为：故出塔液体的饱和度为：求填料层高度求填料层高度Z化工原理化工原理期末复习期末复习21【例例2】将含苯5（体积分率）的混合气体（其余为空气），用纯煤油作吸收剂，经一逆流吸收塔吸收。要求苯的回收率为90（体积分率），入塔混合气体流量为513m3/h。煤油的用量。已知该系统的平衡关系为Y*=0.14X，气相体积吸收总系数=0.028kmol/(m3s)，纯煤油的平均分子量为170，塔截面积为0.5m2。操作温度25,

10、压强2atm。试求：（1）煤油的实际用量(kg/h)；（2）填料层高度Z。（3）若混合气体的处理量增加25%，则煤油用量如何变化才能保持相同吸收率？（假设 ）化工原理化工原理期末复习期末复习22解：（1）煤油用量化工原理化工原理期末复习期末复习23（2）塔高Z由物料衡算得 化工原理化工原理期末复习期末复习24又 (3)G提高25%时，化工原理化工原理期末复习期末复习25解得：即煤油用量提高88.6%。化工原理化工原理期末复习期末复习26【例3】用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为200kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分率为0.5，进料为饱和液体，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽

11、加热。已知两组分间的平均相对挥发度为2.0，精馏段操作线方程为 塔底产品中易挥发组分的摩尔分率为0.05，试求：（1）操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率；（2）塔顶产品的流量和塔顶产品中易挥发组分的回收率；（3）精馏段的气相负荷、提馏段的液相负荷（kmol/h）；（4）实际回流比是最小回流比的多少倍；（5）提馏段操作线方程和q线方程；（6）塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成；（7）若塔顶第1块实际板的液相默弗里板效率为0.6，求塔顶第2块实际板上升蒸汽的组成。化工原理化工原理期末复习期末复习271、化工原理化工原理期末复习期末复习28 化工原理化工原理期末复习期末复习29【例4】用一连续精

12、馏塔分离苯甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设再沸器，露点进料。通过取样测得原料液组成为0.5（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02。设该塔在适宜位置进料。试求：（1）每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F；（2）若回流比为2.0，它相当于最小回流比的多少倍？（3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.5，求上升到加料板上的气相组成。（物系的平均相对挥发度为3）（4）因长期操作。再沸器结垢，试问对塔顶、塔底产品质量有何影响？写出分析过程（假设此时F、D、q、不变）。为维持塔顶、塔底产品质量不变，应采取何种措施？说明理由。化工原理化工原理期末复习期末复习30解

13、：（1）求当D1kmol/h时F为多少？已知xF=0.5，xD0.9，xW0.02，D1kmol/h，由全塔物料衡算可得：代入已知量可得：可求出解出W0.83kmol/h，F1.83kmol/h。（2）求R/Rmin，已知露点进料q0，则yqxF0.5 由气液平衡方程：化工原理化工原理期末复习期末复习31求Rmin，求R/Rmin，（倍）（3）求上升到加料板上的气相组成。因加料板是提馏段第一层板，故所求量为y2露点进料q0，已知F1.83kmol/h，W0.83kmol/h，xW0.02，x10.5 kmol/h提馏段操作线方程为：化工原理化工原理期末复习期末复习32代入已知量：即 所求（4）

14、再沸器内结垢，导致传热不良，而F、D又不变。由 精馏段操作线斜率=R/（R+1），靠近平衡线，不利于分离，故 得R，化工原理化工原理期末复习期末复习33【例5】常压连续干燥器干燥处理量为1800kg/h的湿物料，要求湿物料含水量由8%降至1%（均为湿基）。干燥介质为温度t0=25，湿度H0=0.011kg/(kg干空气)的新鲜空气。空气经预热器加热至t1=110后进入干燥器，经过理想干燥过程后，在干燥器出口处空气的湿度为0.023kg/(kg干空气)。试求：（1）水分蒸发量及干燥产品量；（2）干燥器出口处空气的温度以及新鲜空气的用量（m3/h）；解：（1）蒸发水分量:干燥产品量:化工原理化工原

15、理期末复习期末复习34（2）由I1=I2,H1H0=0.011 kg/(kg干空气)所以,出口空气温度t2=80 干空气用量:又因为湿比容 所以,新鲜空气用量为 化工原理化工原理期末复习期末复习35【例6】某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气状况为：初始温度为25，湿度为0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140，若离开干燥器的温度选定为60和40，(1)试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。(2)又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10，试分析以上两种情况下物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。化工原理化工原理期末复习期末复习36解解:(1)因在干燥器内经历等焓过程，化工原理化工原理期末复习期末复习37绝干物料量：绝干空气量 化工原理化工原理期末复习期末复习38预热器的传热速率 化工原理化工原理期末复习期末复习39(2)分析物料的返潮情况 当t2=60时，干燥器出口空气中水汽分压为 t=50时，饱和蒸汽压ps=12.34kPa，即此时空气温度尚未达到气体的露点，不会返潮。当t2=40时，干燥器出口空气中水汽分压为 t=30时，饱和蒸汽压ps=4.25kPa，物料可能返潮。化工原理化工原理期末复习期末复习40祝祝取取 得得 好好 成成 绩绩！