化工原理图表
合集下载
化工原理关系图
基本原理
物料衡算
输入=输出+累积 能量衡算
E = W + Wf
简化为热衡算
H = Ql
平衡关系
气（汽）液平衡
液液平衡
气固平衡
液固平衡
过程速率式
速率
=
推动力 阻力
化工过程与单元操作
单相流 流体输送
流体流动两相流
流体通过 颗粒床层
流体颗粒 相对运动
过滤
沉降 流态化
传热过程
沸腾 蒸发
冷凝
加热
冷却
吸收
传热过程
1 吸收与解吸通常联用，
以使溶剂再生，为使吸收 效果好，必要求解吸效果 好；
2 增加液气比有利增大
传质推动力；
操 3 对液膜控制需加强液
作 相湍动，如加强液流量，
气膜控制应采取措施减 小气膜阻力；
4 降低溶剂入口温度有
利增大传质推动力；
5 降低吸收塔温度，减
小平衡常数有利于增大 传质推动力，有利吸收；
m s
直径 园管直径 d = Vs u 4
水力半径
流通截面 rn = 浸润周遍
当量直径 d = 4r
e
n
Z1
+ p1
p=
= gZ2 +
或 p0 + gh
p2
静
力 学 方 程
u=0
流体流动基本原理
物料衡算
不可压缩稳态流动
非稳态流动
Vs = u1 A1 = u2 A2 = = uA(连续方程)
N A = kG ( p − pi ) = kL (ci − c)
( ) ( ) N A = KG p − p i * = KL c* − c
物料衡算
输入=输出+累积 能量衡算
E = W + Wf
简化为热衡算
H = Ql
平衡关系
气（汽）液平衡
液液平衡
气固平衡
液固平衡
过程速率式
速率
=
推动力 阻力
化工过程与单元操作
单相流 流体输送
流体流动两相流
流体通过 颗粒床层
流体颗粒 相对运动
过滤
沉降 流态化
传热过程
沸腾 蒸发
冷凝
加热
冷却
吸收
传热过程
1 吸收与解吸通常联用，
以使溶剂再生，为使吸收 效果好，必要求解吸效果 好；
2 增加液气比有利增大
传质推动力；
操 3 对液膜控制需加强液
作 相湍动，如加强液流量，
气膜控制应采取措施减 小气膜阻力；
4 降低溶剂入口温度有
利增大传质推动力；
5 降低吸收塔温度，减
小平衡常数有利于增大 传质推动力，有利吸收；
m s
直径 园管直径 d = Vs u 4
水力半径
流通截面 rn = 浸润周遍
当量直径 d = 4r
e
n
Z1
+ p1
p=
= gZ2 +
或 p0 + gh
p2
静
力 学 方 程
u=0
流体流动基本原理
物料衡算
不可压缩稳态流动
非稳态流动
Vs = u1 A1 = u2 A2 = = uA(连续方程)
N A = kG ( p − pi ) = kL (ci − c)
( ) ( ) N A = KG p − p i * = KL c* − c
化工原理 精馏 图例
全塔物料衡算--确定产品流量,浓度与进 料流量和浓度之间关系. 精馏段物料衡算—确定精馏段相邻两块 塔板之间的物料组成关系.实为精馏操作 线方程. 提馏段物料衡算—确定提馏段相邻两块 塔板之间的物料组成关系.实为提馏操作 线方程.
例题
每小时将15000kg含苯40%（质量，下同） 和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行 分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔 顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏 出液和釜残液的流量和组成，以摩尔流 量和摩尔分率表示。
捷算法确定理论塔板层数
平衡蒸馏
流程如下页图:单级而连续操作,溶液预热达较 高温度后,通过减压阀减压,送入蒸馏釜中被部 分气化,两相平衡后分离得产品. 只能实现部分分离. 计算项:
⑴物料衡算—得操作线方程; ⑵溶液预热温度确定; ⑶溶液平衡温度和产品浓度的确定.
平衡蒸馏例题
对某两组分理想溶液进行常压闪蒸，已 知xF为0.5（原料液中易挥发组分的摩尔 分率），若要求汽化率为60%，试求闪蒸 后平衡的气液相组成及温度。
精馏操作线方程例题3
在一连续操作的精馏塔中，分离正戊烷正己烷。进料温度为20℃，进料组成为 0.4，馏出液组成为0.95，塔釜组成为 0.95，釜液组成为0.05，上述组成均为 正己烷的摩尔分率。精馏段每层塔板下 降液体的流量为馏出液流量的1.6倍（摩 尔比），试写出提馏操作线方程
精馏操作线方程例题4
气液平衡方程（去除 下标）：
x y 1 ( 1) x
相图说明
相图t-x-y:两线三区五状态.
相图x-y:实质是气液平衡方程的曲线表 达.
强调—本章所有浓度,溶液量表示全部用 摩尔分率和摩尔量.
化工原理 精馏 图例
精馏操作线方程例题2
在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯溶
液，其平均相对挥发度为α =2.46。进料流量
为250Kmol/h，其中苯的摩尔分率为0.4。馏出
液流量为100Kmol/h，其中苯的摩尔分数为
0.97。试计算：①塔顶第一层理论板下降的液
体组成；②精馏段每层塔板下降的液体流量为
200Kmol/h时，塔顶第二层理论塔板的上升蒸
塔底再沸器—形成整塔上行气相; 塔顶全凝器—形成整塔下行液相;
两组分连续精馏的计算假定
理论塔板假定—每块塔板上新生成的气 液两相平衡.
恒摩尔溢流假定—精馏段的每一塔板下 行的液相摩尔流量相等.提馏段也一样, 但两段不一定相等.
恒摩尔气流假定—精馏段的每一塔板上 行的气相摩尔流量相等.提馏段也一样, 但两段不一定相等.
依操作方式分:连续蒸馏和间歇蒸馏; 依分离方式分:平衡蒸馏,简单蒸馏,精馏,
特殊精馏; 依操作压强分:常压,加压,减压; 依组分数:两组分蒸馏和多组分蒸馏.
气液相平衡关系
蒸馏操作中,两相偏离平衡的程度是传质 推动力,过程极限是两相达到平衡.
气液相平衡关系可表达为:
⑴用饱和蒸汽压表示—据拉乌尔定律和道尔顿定 律.
定量讨论用进料热状况参数q.
数值计算式：q= Iv IF L' L
Iv IL
F
物理意义：原料加热成板上气相所需焓
差与加料板处汽化潜热之比。
精馏操作线方程例题1
全塔物料衡算例的溶液中，若进料为饱 和液体，选用的回流比R=2.0，试求提馏 段操作线方程式，并说明操作线的斜率 和截距的数值。
应为进料板.
⑵当某塔板组成等于或低于釜残液组成时,该板
应为再沸器.
《化工原理》PPT课件
精选课件ppt
17
返回
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
精选返课件回ppt
2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
精选课件ppt
流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
精选课件ppt
化工原理
挥发性小（减少损失，减少污染：对环境及对气体产品B）、 粘度小（有利于流动及汽、液两相充分接触）、腐蚀小（延长设 备寿命）无毒，具有化学稳定性等。
最终需综合考虑，一般以“经济性”为指标考虑，往后可能转 变为“环境性”“安全性”等。
1.4 吸收的类型与例子
分类：
1. ① 多组分吸收：A1，A2…——同时被吸收（计算关键组分）； ② 单组分吸收：
其型式与描述动量传递过程的牛顿粘性定律、描述 热量传递过程的傅利叶热传导定律相类似。
双组分一维稳定的分子扩散
1、等分子反向扩散：
N
A＝J
A＝－D
dCA dZ
N B＝J B＝－J A
N＝N A＋N B＝0
气相：N
＝
A
D
RT
PA1－PA2
液相：N
AL＝
D
L
CA1－CA2
L
双组分一维稳定的分子扩散
x
＝
A
nA n
＝
A
mA m
（无量纲）
2、摩尔比、质量比（以二元为例）
xA＝ nA nB
A＝ mA
mB
3、摩尔浓度、质量浓度
（无量纲）
CA＝
nA V
(kmol/m3)
CA＝
mA V
(kg/m3)
第一节 传质过程概述
研究传质过程的四个工具：
1、传质速率方程－－传质过程的快慢
传质速率＝传质推动力＝传质系数 传质阻力
静止流体或与层流运动方向相垂直的方向上可认为是单纯的 分子扩散。
❖ 对流传质：（与对流传热类似）
由分子扩散和涡流扩散共同作用的流体与相界面之间的传质。 涡流扩散是由于宏观流体流动而实现的物质传递现象。
最终需综合考虑，一般以“经济性”为指标考虑，往后可能转 变为“环境性”“安全性”等。
1.4 吸收的类型与例子
分类：
1. ① 多组分吸收：A1，A2…——同时被吸收（计算关键组分）； ② 单组分吸收：
其型式与描述动量传递过程的牛顿粘性定律、描述 热量传递过程的傅利叶热传导定律相类似。
双组分一维稳定的分子扩散
1、等分子反向扩散：
N
A＝J
A＝－D
dCA dZ
N B＝J B＝－J A
N＝N A＋N B＝0
气相：N
＝
A
D
RT
PA1－PA2
液相：N
AL＝
D
L
CA1－CA2
L
双组分一维稳定的分子扩散
x
＝
A
nA n
＝
A
mA m
（无量纲）
2、摩尔比、质量比（以二元为例）
xA＝ nA nB
A＝ mA
mB
3、摩尔浓度、质量浓度
（无量纲）
CA＝
nA V
(kmol/m3)
CA＝
mA V
(kg/m3)
第一节 传质过程概述
研究传质过程的四个工具：
1、传质速率方程－－传质过程的快慢
传质速率＝传质推动力＝传质系数 传质阻力
静止流体或与层流运动方向相垂直的方向上可认为是单纯的 分子扩散。
❖ 对流传质：（与对流传热类似）
由分子扩散和涡流扩散共同作用的流体与相界面之间的传质。 涡流扩散是由于宏观流体流动而实现的物质传递现象。
化工原理实验图表
RSDNP
------------------------------------------------------------
0.997322090.532219<0.0001
-----------------------------------------------------------
P=0.06MPa
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-3665.575471518.73644
B1.03994E7288580.81302
------------------------------------------------------------
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A16807.81538465.99127
B3.09998E698671.99332
------------------------------------------------------------
上升/cm
时间T/s
累计时间t/s
累计滤液量/m3
t/q(s/m3)
回归结果
3～4
8
8
0.00093522
8554.136995
1/K
4～5
24
32
0.00187044
17108.273989
------------------------------------------------------------
0.997322090.532219<0.0001
-----------------------------------------------------------
P=0.06MPa
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A-3665.575471518.73644
B1.03994E7288580.81302
------------------------------------------------------------
Y = A + B * X
ParameterValueError
------------------------------------------------------------
A16807.81538465.99127
B3.09998E698671.99332
------------------------------------------------------------
上升/cm
时间T/s
累计时间t/s
累计滤液量/m3
t/q(s/m3)
回归结果
3～4
8
8
0.00093522
8554.136995
1/K
4～5
24
32
0.00187044
17108.273989
化工原理第二章总结 PPT
0 4.8 p2 2.22 0.2 1000 9.81 2 9.81
p2 51470Pa 386mmHg
水泵吸入管路上真空表得读数为386mmHg
(2)在2-2与3-3间列柏努利方程
Z2
p2
g
u22 2g
He
Z3
p3
g
u32 2g
H
f ,23
u2 u3
不计 H f ,23
He
0.2
H
u22 gu2ctg2 gD2b2A BQTHe(z
p )
g
8 2g
l
le d5
Q2
H0
kQ2
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
离心泵得流量调节
1、 改变出口阀开度 2、 改变叶轮转速
3、 改变叶轮直径
离心泵得选用
(1)根据液体得性质确定类型 (2)确定管路流量与所需外加压头 (3)根据所需Q与H确定泵得型号 (4)校核轴功率
H h pa 0 pa u22
g
g 2g
u2 2g(H h)
pB
(gh
pa )
(1
B)
u B 2
2
pB
离心式通风机得工作原理
与离心泵相似,依靠叶轮得旋转运动,使气体获 得能量,从而提高了气体得压强与速度。
离心式通风机得性能参数
风量:按入口状态计得单位时间内得排气体积。
全风压:单位体积气体通过风机时获得得能量。
HT
( p2
p1)
u22
2
H st
Hk
轴功率与效率:
N QHt QHt
1000
H泵 H需
泵可用
p2 51470Pa 386mmHg
水泵吸入管路上真空表得读数为386mmHg
(2)在2-2与3-3间列柏努利方程
Z2
p2
g
u22 2g
He
Z3
p3
g
u32 2g
H
f ,23
u2 u3
不计 H f ,23
He
0.2
H
u22 gu2ctg2 gD2b2A BQTHe(z
p )
g
8 2g
l
le d5
Q2
H0
kQ2
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
离心泵得流量调节
1、 改变出口阀开度 2、 改变叶轮转速
3、 改变叶轮直径
离心泵得选用
(1)根据液体得性质确定类型 (2)确定管路流量与所需外加压头 (3)根据所需Q与H确定泵得型号 (4)校核轴功率
H h pa 0 pa u22
g
g 2g
u2 2g(H h)
pB
(gh
pa )
(1
B)
u B 2
2
pB
离心式通风机得工作原理
与离心泵相似,依靠叶轮得旋转运动,使气体获 得能量,从而提高了气体得压强与速度。
离心式通风机得性能参数
风量:按入口状态计得单位时间内得排气体积。
全风压:单位体积气体通过风机时获得得能量。
HT
( p2
p1)
u22
2
H st
Hk
轴功率与效率:
N QHt QHt
1000
H泵 H需
泵可用
化工原理相图
2 () 2 ( ) 2 ( P)
……
S () S ( ) S ( P)
其中B (k )分别代表第 B种物质在第 k相中的化学势
共 S(P–1) 个关于各物质在各相中的浓度及T、p方程
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2015-5-4
2. 相律的推导
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2015-5-4
§6.2 杠杆规则（Lever rule）
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2015-5-4
§6.2 杠杆规则（Lever rule）
液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算， 即以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力矩，计 算液相和气相的物质的量或质量，这就是可用于任意两 相平衡区的杠杆规则。即
在单相区，物系点与相点重合；在两相区中， 只有物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点 表示。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2015-5-4
1.水的相平衡实验数据
单组分系统的相数与自由度 C=1 F = –P + 3 当 P =1 单相 F =2 F =1 双变量系统 T，p可变 单变量系统 冰，水，水蒸气 P =2 两相平衡
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2015-5-4
例题1
例题1 下列两种系统各有几种组分和几个自由度。 a. NaH2PO4溶于水成为与水气平衡的不饱和溶液( 可不考虑NaH2PO4的水解)。 b. AlCl3溶于水中水解而沉淀出Al(OH)3固体。 解题思路：a. 因不考虑电离，溶液中只有NaH2PO4 与H2O两种物质，存在水与气两相，故C=2，P=2。 b. 由于AlCl3在水中发生水解 AlCl3+H2O=Al(OH)3↓+HCl 故系统中存在AlCl3，H2O，Al(OH)3与HCl四种化合 物质，但其间存在上述反应。系统存在溶液与固态 Al(OH)3二种相。
化工原理下册课件第5章 干燥(湿空气的湿度图 (焓湿图))
p
0
二、确定湿空气的状态点 （１）湿空气的干球温度t和湿球温度tw，70，30 ℃(a) （２）湿空气的干球温度t和露点td， 70，20 ℃ (b)
（３）湿空气的干球温度t和相对湿度j，70 ℃,20% (c)
例【5-3】：已知湿空气的总压为101.3kN/m2 , 湿度为 H=0.02 kg水/kg干空气，干球温度为70oC。试用I-H图 求解：
一、求空气的状态参数 若已知湿含量H和焓I，在焓湿图中得到Ａ点 H=0.02kg水/kg干空气，I=120kJ/kg干空气
H：沿等H线
.
I：沿等I线
.A
pv：过A点沿等H线交水
汽分压线
tw
td: 沿等H线，交j＝100 td
％沿等t线
tW：沿等I线，交j＝
100％，沿等t线
== 1= 0 01 %0
(a)水蒸汽分压pv； (b)相对湿度j ； (c)热焓Ｉ； (d)露
点td ；(e)湿球温度tw ；
解 由已知条件：p＝101.3kN/m2， H=0.02 kg水/kg干 空气，t=20o C，在I-H图上定出湿空气的状态点Ａ点。
pv=3kN/m2 , j=10%, I＝122kJ/kg干空气
td=24oC, tw=33o C
5.2.2 湿空气的湿度图 （焓湿图）
在工程计算中，常用的是以湿空气的焓值I为纵坐 标，湿度H为横坐标的焓湿图，即I-H图。
图上共有五种线，图上任一点都代表一定温度t和
湿度Ｈ的湿空气状态。
等湿度线(等H线)： 等焓线(等I线)： 等温线(等t线)： 等相对与纵轴平行的直线。在同一条等H线上，湿空气
的露点td不变。即确定了H，就可以确定露点温度td 。