[理学]化工原理第六章第四节讲稿duo
化工原理第六章蒸馏
恒摩尔气流 恒摩尔液流
注意：V不一定等于V′，L不一定等于L′
溶液中两组分的摩尔汽化热相等，即rA rB； 因汽液两相温度不同而传递的热量可忽略； 假定 精馏塔保温良好，其热量损失可以忽略。
三、进料热状态参数q
1.进料热状况的定性分析：
A — — 过冷液体；
B — — 饱和液体；
加料板及其以下 ——提馏段
加料板以上 ——精馏段
间歇精馏：
——只有精馏段， 没有提馏段
第三节 双组分连续精馏的计算与分析
设计型计算： 操作型计算：
一、全塔物料衡算
F、D、W — kmol( A B) h
xF、xD、xW — kmolA kmol( A B) 总物料：F D W
Ln1 温度 易挥发汽化多
Vn yn
气相
液相
yn yn1 xn xn1
Ln1 x n1
Ln xn
n-1 n n+1
塔顶：纯A 塔釜：纯B
Vn1 y n 1
yn+1 tn+1 tn tn-1 xn
G O P
yn
t/℃
xn-1
0
x或y
1.0
加料位置 ——与原料液组成和温度相近的板上进料
240 101.33
pA
pB
0
,kPa ,kPa
101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0
0
温度℃
80.1
85
90
95
100
105
110.6 240
pA
0
,kPa
精排版《化工原理》讲稿(全)
第一单元动量传递绪论一、化工过程产品2.引出单元操作的概念（化工过程由若干单元操作和反应过程串联而成）。
二、单元操作1.单元操作概念：化工生产中，设备相似、原理相近、基本过程相同的生产过程称为单元操作。
2.单元操作分类：三传一反——P2表0-1(1)动量传递（传动）：流体输送、沉降、过滤等——密度ρ、黏度μ。
(2)热量传递（传热）：热交换、蒸发等——温度t、热导率λ。
(3)质量传递（传质）：蒸馏、吸收、干燥等——相对挥发度α、溶解度x。
3.单元操作特点：(1)物理性操作；(2)共有性操作。
三、基本概念1.物料衡算（质量守恒）2.能量衡算（能量守恒）3.过程极限（平衡状态）——溶解，饱和；传热，温度相等。
4.过程速率（变化快慢）——过程速率=推动力/阻力第一讲流体静力学流体：气体和液体的总称（不可压缩流体、可压缩流体）。
一、主要物理量1.密度（物理性质，温度和压力的函数，可查表获得）ρ=m/V kg/m3定义式理想气体：ρ=m/V=nM/V=pM/RT（pV=nRT 符号说明：R=8.314，T=t+273）相对密度：物质密度与水的密度之比（4℃）。
常用密度：水（20℃）—998kg/m3；水银（20℃）—13.6×103 kg/m32.压力p=P/A Pa 定义式绝对压力：压力的真实值。
表压：表压=绝对压力－大气压力（压力表测得值，真实压力比大气压大的部分）真空度：真空度=大气压力－绝对压力（真空表测得值，真实压力比大气压小的部分）表压=－真空度真空度最大值=大气压常用压力：1atm≈0.1MPa=1.013bar=1.033工程大气压=10.33mH2O=760mmHg例题1-1。
二、流体静力学1.静力学基本方程的推导设：敞口容器内盛有密度为ρ的静止流体，取任意一个垂直流体液柱，上下底面积均为A m 2。
a .作用在液柱上端面上的总压力P 1 P 1= p 1 Ab .作用在液柱下端面上的总压力P 2 P 2= p 2 Ac .作用于整个液柱的重力G G =ρg A (z 1－z 2)液柱静止，垂直方向上的三个作用力的合力为零，即 ：p 1 A + ρg A (z 1－z 2)－p 2 A = 0 令： h = (z 1－z 2) 整理得：p 2 = p 1 + ρg h若将液柱上端取在液面，并设液面上方的压强为p 0, 则： p = p 0 + ρg h上式均称为流体静力学基本方程式：静止流体内部某一点的压强等于作用在其上方的压强加上液柱的重力压强。
化工原理(第二版)第六章-
第三节 多效蒸发
一、多效蒸发的操作原理
由蒸发器的热量恒算可知，在单效蒸发器中每蒸发1㎏的水需要 消耗1㎏多的生蒸汽。在大规模的工业生产中，水分蒸发量很大，需 要消耗大量的生蒸汽。如果能将二次蒸汽用作另一蒸发器的加热蒸汽， 则可减少生蒸汽消耗量。由于二次蒸汽的压力和温度低于生蒸汽的压 力和温度，因此，二次蒸汽作为加热蒸汽的条件是：该蒸发器的操作 压力和溶液沸点应低于前一蒸发器。采用抽真空的方法可以很方便地 降低蒸发器的操作压力和溶液的沸点。每一个蒸发器称为一效，这样， 在第一效蒸发器中通入生蒸汽，产生的二次蒸汽引入第二效蒸发器， 第 二效的二次蒸汽再引入第三效蒸发器，以此类推，末效蒸发器的二 次 蒸汽通入冷凝器冷凝，冷凝器后接真空装置对系统抽真空。于是， 从第 一效到最末效，蒸发器的操作压力和溶液的沸点依次降低，因此 可以 引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为 前效 二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽，这就是多效蒸发
降。
3
真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的
投资费和操作费提高。
第二节 单效蒸发
F,w0,t0,h0
D, T, H
W, T’, H’
蒸发室
加 热 室
(F-W)，w1, t1, h1
D, T, hw
图6-2 单效蒸发示意图
第二节 单效蒸发
二、单效蒸发的计算
单效蒸发计算的主要内容有：水分蒸发量；加热蒸气 消耗量；蒸发器的传热面积。 计算的依据是：物料衡算、热量衡算和传热速率方程。
（6-2）
第二节 单效蒸发
式中
Q——蒸发器的热负荷或传热量，kJ/h ； D——加热蒸气消耗量，kg/h； Cp0——原料液比热容，kJ/(㎏·℃)； t0——原料液的温度，℃；
《化工原理》教学大纲
《化工原理》教学大纲The Principles of Chemical Engineering课程编码: , 课程类型: 专业课课程学时：112 课程学分：7一、课程性质及任务化工原理课程是应用化学的专业核心课程。
学生在具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后必修的技术基础课。
化工原理课程的主要内容是以生产中物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳为若干“单元操作”，主要研究各单元操作的基本原理、典型设备的原则结构和工艺尺寸的设计计算以及选型。
化工原理属于工程科学，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。
本课程强调理论与实际相结合，培养学生分析和解决单元操作中各种问题的能力，即在科学研究和生产实践中对设备具有操作管理、设计、强化和过程开发的本领。
二、学时分配章课程内容学时绪论 21 流体流动162 流体输送设备83 颗粒流体力学基础与机械分离104 传热与换热器145 蒸发86 气体吸收127 液体蒸馏168 塔设备 69 液液萃取810 固体干燥811 吸附 412 膜分离技术自学三、课程内容及要求绪论1.教学目的了解本课程的性质、地位及任务；了解化工原理课的研究对象，研究内容与主要研究方法；了解化工原理课的发展历程；熟悉法定计量单位和单位换算；掌握物料衡算与能量衡算的基本概念。
2.重点难点化工原理课程中三大单元操作的分类和过程速率的重要概念的内涵；物料衡算与能量衡算。
3.教学方法本章节的主要教学手段是多媒体教学，通过电子图片使学生通过对课程性质有所了解，把基础课程的学习思维逐步转移到对专业技术课程的学习上，在经济效益观点的指导下建立起"工程"观念。
第一章流体流动1.教学目的理解流体密度及静压强的概念，熟练掌握流体静力学方程及其应用；理解流量与流速、定态流动与非定态流动的概念，理解流体流动的质量衡算和机械能衡算的概念，熟练掌握连续性方程和柏努利方程式及其应用；理解牛顿粘性定律及流体粘度的概念，了解非牛顿型流体的特点，理解流体流动类型与雷诺数的关系，掌握滞流与湍流的特点；理解边界层的概念；理解直管阻力、局部阻力的概念，了解因次分析方法，掌握管路系统总能量损失的计算方法。
化工原理讲稿8(第六章)(天大版).
指反映实际塔板的气液两相传质的完善程度； 表示方法有总板效率、单板效率等； 1.总板效率（又称全塔效率）ET 指达到指定分离效果所需理论板层数与实际塔板 层数的比值；
ET
NT Np
100%
理论板数 实际板数
Np
NT ET
NT：不包括塔釜再沸器，再沸器相当一块理论板；
问： （1）此时产品组成将有何变化？ （2）若维持xD不变，可采用哪些 措施，并比较这些方法的优缺点？
十二、特殊精馏 1.恒沸精馏
原理：在混合液中加入第三组分（称为挟带剂） 形成新的最低恒沸物；
2.萃取精馏 原理：向混合液中加入溶剂(又称萃取剂)，萃取剂
不与原料液中任何组分形成恒沸物；
P73页 习题15、16；
xF 对xD, xW 的影响
b. 加料板位置上移
结论：xD , xW
加料板位置对xD, xW 的影响
c. R 结论：xD , xW
R 对xD, xW 的影响
d. q , R 不变， D不变， V’ 结论：xD , xW
q 对xD, xW 的影响
十一、 精馏装置的热量恒算
xn1 xn xn1 f '( yn )
xn1 xn
xn1 f '( xn1 )
习题16
1.y1 xD
F L'
2.
D
V
'
L
'
x1
V
'
yW
WxW
3.yW
1
xW ( 1)xW
化工原理-6章蒸馏
y x 1 ( 1)x
——相平衡方程
当 α为已知时，可用相对挥发度表示了气液相平衡关系。
当 1 当 1
y=x, 即相平衡时气相的组成与液相的组成相同， 不能用蒸馏方法分离。
则y>x,α愈大，y比x大的愈多，组分A和B愈易分离。
三、双组分理想溶液的气液平衡相图
双组分理想溶液的汽液平衡关系用相图表示比较直观、 清晰，而且影响蒸馏的因素可在相图上直接反映出来。蒸馏 中常用的相图为恒压下的温度-组成（ t-x-y ）图和气相-液 相组成（ x-y ）图。
当生产任务要求将一定数量和组成的原料分离成指定组成 的产品时，精馏塔计算的内容有：出液和塔釜残液的流量、塔 板数、进料口位置、塔高、塔径等。
6.4.1 全塔物料衡算
1．全塔物料衡算
单位时间为基准
总物料衡算： qn,F=qn,D+qn,W 易挥发组分物料衡算：
qn,FxF=qn,DxD+qn,WxW qn,F、qn,D、qn,W——流量，kmol/h
二、蒸馏的分类
1、按蒸馏方法：简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏、特殊精馏。 2、按操作压力：常压；减压；加压。 3、按原料液组分数：双组分蒸馏和多组分蒸馏 4、按操作方式：间歇蒸馏和连续蒸馏。
三、蒸馏操作的特点
优点：* 适用面广，液体混合物和气体混合物均可 * 操作流程较简单，无需其他外加介质
缺点：* 能耗大
一、利用饱和蒸气压计算气液平衡关系
法国物理学家拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的 稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
PA PA0 xA ——拉乌尔定律
pA0——纯组分A在溶液温度下的饱和蒸气压，Pa； xA——溶液中组分A的摩尔分数；
化工原理讲义
化工原理绪论一、《化工原理》课程的性质、地位和作用(一)是化工类及其相近专业的一门基础技术课程和主干课程，是由理及工的桥梁，又是各种化工专业课程的基础。
《化工原理》则属于工程技术科学的范畴。
(二)从学科性质看，本课程是化学工程学的一个分支，主要研究化工过程中各种操作，它来自化工生产实践，又面向化工生产实践。
进行化工技术和化工过程的开发、设计、生产及单元操作。
(三)课程具有显著的工程性，要解决的问题是多因素、多变量的综合性的工业实际问题。
因此，分析和处理问题的观点和方法也就与理科课程不同，应首先从实际出发考虑问题。
需从课程学习中得到工程设计的实际训练。
二、化工过程与单元操作(一)化工过程的特征与构成化工过程可以看成是由原料预处理过程、反应过程和反应产物后处理过程三个基本环节构成的。
反应过程是在各种反应器中进行的，它是化工过程的中心环节。
反应过程必须在某种适宜条件下进行，例如，反应物料要有适宜的组成、结构和状态，反应要在一定的温度、压强和反应器内的适宜流动状况下进行等。
而进入化工过程的初始料通常都会有各种杂质并处于环境状态下，必须通过原料预处理过程使之满足反应所需要的条件。
同样，反应器出口的产物通常都是处于反应温度、压强和一定的相状态下的混合物，必须经过反应产物的后处理过程，从中分离出符合质量要求的、处于某种环境状态下的目的产品，并使排放到环境中去的废料达到环保的规定要求；后处理过程的另一任务是回收未反应完的反应物、催化剂或其它有用的物料重新加以利用。
可见，在原料预处理和反应产物后处理过程中都要进行一系列的物理变化过程，如加热、冷却、增减压、使物料发生相变化(如汽化、冷凝、结晶、溶解等)、使均相物料中各组分进行分离、使不同相态的物料彼此分离等。
即使在反应器中，为了维持适宜的反应条件，也需组织一系列物理过程，如加入或移走热量、混合、搅拌等。
经过长期的化工生产实践发现，各种化工产品的生产过程所涉及的各种物理变化过程都可归纳成为数不多的若干个单元操作。
化工原理讲稿8(第六章)(天大版)
对 全 回 流 操 作 ： y n +1 = x n、 y n = x n −1 y n − y n +1 x n −1 − x n E mV = y * − y = f ( x ) − x n n +1 n n 则： x n −1 − x n E = x n −1 − x n = x n −1 − x n = mL x n −1 − x n * x n −1 − f '( y n ) x n −1 − f '( x n −1 )
习题16 习题
1. y1 = xD F = L ' ⇒ L ' x1 = V ' yW + WxW 2. D = V ' α xW 3. yW = 1 + (α − 1) xW 4.EmV y1 − yW = y1 * − yW
设： F = 1kmol / h Dx D x F − xW x D 0.2 − xW 0.28 η D = 0.8 = = = ⇒ xW = 0.0857 Fx F x D − xW x F 0.28 − xW 0.2 D = 0.57 kmol / h、 W = 0.43kmol / h F = L ' F W ⇒ L ' x1 = V ' y W + Wx W ⇒ y W = x1 − xW D D D = V ' 1 0.43 ⇒ 0.206 = x1 − × 0.094 ⇒ x1 = 0.158 0.57 0.57 y1 = x D = 0.28 y1 − y W α xW 2.5 × 0.094 = = 0.206 由于： E mV = 其中： yW = y1 * − y W 1 + (α − 1) xW 1 + 1.5 × 0.094 α x1 2.5 × 0.158 = = 0.319 y1 * = 1 + (α − 1) x1 1 + 1.5 × 0.158 0.28 − 0.206 E mV = = 0655 0.319 − 0.206
化工原理课件第六章 蒸馏2
LV
F
F
L V
LV L V
LV F
L V
2020/7/16
13
二、 进料热状况参数
对加料板虚线范围进行物料衡算，得 qn,F qn,V 'qn,L qn,V qn,L ' (1)
qn,V qn,V ' qn,F qn,L qn,L ' (2) 对加料板虚线范围进行热量衡算，得
F, IF
4
（2）填料塔
填料精馏塔如图（b）所示。塔内装有大比表面和高空隙率的 填料，不同填料具有不同的比表面积和空隙率，为此，在传质 过程中具有不同的性能。填料具有各种不同类型，装填方式分 散装和整装两种。视分离混合物的特性及操作条件，选择不同 的填料。
当回流液或料液进入时，将填料表面润湿，液体在填料表 面展为液膜，流下时又汇成液滴，当流到另一填料时，又重展 成新的液膜。当气相从塔底进入时，在填料孔隙内沿塔高上升， 与展在填料上的液沫连续接触，进行传质，使气、液两相发生 连续的变化，故称填料塔为微分接触设备。
进料的汽化潜热
则
表明进料热状况的参qn,L q qn,F (3)
三、提馏段操作方程的一般形式 将（3）式代入前面的提馏段操作方程，即得P212式5-91
四、q线方程（进料方程） 略去精馏段操作线方程
qn,V yn1 qn,L xn qn,D xD
和提馏段操作线方程 qn,V ' yn1 qn,L ' xn qn,W xW
液两相通道。塔板具
有多种不同型式，分
别称之为不同的板式
塔，在生产中得到广
泛的应用。
(a)
(b)
混合物的气、液两相在塔内逆向流动，气相从下至上流动， 液相依靠重力自上向下流动，在塔板上接触进行传质。两相 在塔内各板逐级接触中，使两相的组成发生阶跃式的变化， 故称板式塔为逐级接触设备。
化工原理第六章总汇
1 3
所以Q1<Q2,λ小的材料应包在里面
3 对流给热 研究范围：
第六章 传热
1 概述 1.1 传热目的 ①加热、冷却物料 ②回收热量或冷量 设法促进传热 ③保温，减少热量或冷量损失 设法阻止传热 传热还用于其它单元操作 如蒸发，精馏
1.2传热机理 ①传导—分子热运动(自由电子迁移) ②对流—流体宏观迁移引起载热 ③辐射—电磁波 热水瓶为什么能保温？ 1.3冷热流体接触方式 ①蓄热式
3.1过程分析 热流体向冷壁面传热 对小方块作热量衡算
q y y q y
热量衡算 静止流体, 水平方向无载热 q y y q y 流动流体, 水平方向有载热 q y y q y 对流的物理本质—流动流体的载热
dt dt 由 q 可知温度分布，由 qW dy dy
t 定态： 0 dQ q dA
t 0 非定态： QT A qd 从0~η时刻累积传热量QT,
0
2 热传导 2.1 傅立叶定律
t q n
热流密度与温度梯度成正比 λ：W/m· K ℃=W/m· λ量级：金属10~102W/m· ℃ -2 -1 绝热材料10 ~10 W/m· ℃ 液体10-1W/m· ℃ -2 气体10 W/m· ℃ 1．λ金属>λ液体>λ气体 2．温度升高时，λ液 下降(水例外)，λ气 上升， λ金属下降，大多λ非金属上升
物理意义：
—表征与纯导热相比,对流给热系数 Nu /l 增大的倍数 2 2 2 un l Gr—由u∝ gLt 得 2 Gr ~ Re 2 表征自然对流的流动状况 Pr—反映物性对给热过程的影响
化工原理第六章(概述、双组分溶液的气液相平衡)
甲醇—水溶液平衡数据（101.3kPa）
t(℃) 100 96.4 91.2 87.7 81.7 78.0 75.3
x
0 0.02 0.06 0.10 0.20 0.30 0.40
y
0 0.134 0.304 0.418 0.579 0.665 0.729
t(℃) 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5
2020/3/18
（2）在相同温度下，不同液体的饱和蒸气压不同。 液体的挥发能力越大，其饱和蒸气压就越大。 【例如】25 ℃时，乙醇（A）、水（B）的饱和蒸气 压分别为： pA0＝7.86kPa pB0＝3.17kPa 【结论】饱和蒸气压是表示液体挥发能力的属性之 一。
2020/3/18
（3）液体混合物在一定温度下也具有一定的蒸气压 ，但其中各组分的蒸气压（分压pA）与其单独存在 时的饱和蒸气压（pA0）不同。 （4）对于二组分混合物，由于B组分的存在，使A组 分在气相中的蒸气分压比其在纯态时的饱和蒸气压 要小。
0.2031
0.3801
100
95
90
102℃
85
80
0.0
0.2
0.4 x y0.6
0.8
1.0
常压下苯－甲苯体系的温度组成图（t-x-y）
2020/3/18
汽液共存区 泡点线
泡点 液相区
P=101.3kPa
过热蒸 汽区
露点
露点线
【相关信息】压力（P）， 温度（t），组成（x，y）。
【结构特点】两条线；两个点；三个区。
2020/3/18
（4）按操作压力 【常压蒸馏】常压下泡点为室温至150℃左右的液体 混合液，一般采用常压（大约1atm）蒸馏； 【加压蒸馏】常压下为气态（如空气、石油气）或 常压下泡点为室温的混合物，常采用加压（操作压 力高于1atm）蒸馏； 【减压蒸馏】对于常压下泡点较高或热敏性混合物 （高温下易发生分解，聚合等变质现象），宜采用 减压（操作压力低于1atm）蒸馏。
化工原理第六章第四节讲稿duo.
求每小时送入塔内的水量。 溶液浓度(gNH3/100gH2O) 分压Pa 分析： 2 1600 2.5 2000 3 2427
求水量
解：
已知qnL/(qnL)min 吸收剂用量qnL 求(qnL)min
平衡常数
1）平衡关系
* 3 * y 1 . 6 10 p 0.01604 Y* * * 3 3 1 y P p 101.33 10 1.6 10
2018/10/6
Y1
dY qnG Y m[ (Y Y2 ) X 2 ] b qnL
Y2
dY Y2 mqnG mqnG (1 )Y [ Y2 ( mX 2 b)] qnL qnL mqnG m S 令 qnL qnL qnG
Y1
N OG
Y1 Y2
dY
qnG
qnL
qnG(Y1 Y2 ) qnL( X 1 X 2 ) qnL qnL Y1 X 1 Y2 X2 qnG qnG
吸收率 A 混合气中溶质A 被吸收的百分率
qnGY1 qnGY2 Y1 Y2 被吸收的溶质量 A 进塔气体的溶质量 qnGY1 Y1 Y2 Y1 (1 A )
(1 S )Y1 (1 S )Y2 * S (Y2 Y2 * ) 1 ln[ ] * 1 S Y2 Y2
NOG
1 Y1 Y2 ln[( 1 S ) S] * 1 S Y2 Y2
*
mqnG S ——脱吸因数。平衡线斜率和操作线斜率的比值 qnL
无因次。S愈大，脱吸愈易进行。
2）塔的工艺尺寸，塔径和填料层高度
2018/10/6
一、吸收塔的物料衡算与操作线方程
优秀工程类本科课件《化工原理》第6章 蒸馏
拉乌尔定律： pA=pAo xA pB= pBo xB= pBo（1- xA）
pA , pB — 溶液上方A和B两组分的平衡分压，Pa pao , pBo — 同温度下，纯组分A和B的饱和蒸汽压，Pa； xA , xB — 分别为混合液组分A和B的摩尔分率
11
二、 理想溶液气液相平衡
（一）理想溶液 t ~ y ~ x 关系式
组分的挥发度: 是该物质挥发难易程度的标志，表示。
纯组分的挥发度： = pAo
混合液某组分挥发度:
A
pA xA
,
理想溶液:
A
pA xA
pAo xA xA
pAo
B
pB xB
B
pB xB
pBo xB xB
pBo
15
2. 相对挥发度(以α表示)
一般物系：
pA
A xA
B
pB xB
理想气体： 或：
46
确定最佳进料位置
• 图解法求最佳进料板：跨越两操作线交点的梯级。 • 以此为进料板时NT最少。 例 6-9
47
（二）理论板数的逐板计算法 塔顶全凝器 泡点回流 泡点进料 塔釜间接蒸汽加热
精馏段：
x1
F, xF x2
xn
xm-1
y1 1 y2 2
n ym-1
m-1
yW
D, xD W, xW
y1=xD 平 衡 关 系 x1 操 作 关 系 y2 平 衡 关 系 x2 • • • xn xF
q线方位
L与L’
V与V’
L' L F L' L F
V V' V V'
L' L
V V'
化工原理王志魁版---第六章 蒸馏
yn1
L V
xn
W L W
xW
L L qF
提馏
段操
V V (1 q)F
作线
方程
yn1
L qF L qF W
xn
W L qF W
xW
第三节 双组分连续精馏的计算与分析
R V W
塔釜的汽相回流比
yn1
R 1 R
xn
α =1，y=x，两组分不能用蒸馏的方法分离
当总压P不高时：
KA yA / xA
yA / xA
K B yB / xB (1 yA ) /(1 xA )
y x 1 ( 1)x
汽液平 衡方程
y/x (1 y) /(1 x)
第一节 双组分溶液的汽液平衡
七 塔顶液相回流比的选择
（一）全回流和最少理论 板数
R∞，D=0 y
y
R R
1
x
1 R
1
xD
yn1 xn
最少理论板数Nmin
L，xD F
xW
xD x
D，xD W，xW
七 塔顶液相回流比的选择
求最少理论板数
yA
A PA / xA PyA / xA y A / xA yB B PB / xB PyB / xB yB / xB xA
I
L
FIF VIv LIL VI V LIL (V V)IV FIF (L L)IL(3)
由(1)得：V V F L L(4)
把（4）代入（3）得：(F L L)IV FIF (L L)IL
化工原理讲稿7(第六章)(天大版).
③计算出 (R-Rmin)/(R+1)，查吉利兰图得： (N-Nmin)/(N+1) ，求得所需的 N；
④确定加料板位置；
⑤由N~R图，求得所需的 R； 由准确操作线求得准确的N；
• 注意：N、Nmin不包括再沸器；
例6-4 用一精馏塔分离甲醇-水混合液，已知： xF=0.628(摩尔分率，下同), xD=0.965, xW=0.03, 泡点进料，回流比R=1.95。 试: 按逐板计算法确定理论塔板数。并近似用 图解法表示第二块板下降液体组成和上升蒸 汽组成。
例6-5 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液， 已知xF=0.4（摩尔分率、下同），xD=0.97, xw=0.04 相对挥发度α=2.47。 试分别求以下三 种进料方式下的最小回流比和全回流下的最小
理论板数。
（1）冷液进料q=1.387（2）泡点进料（3）饱 和蒸汽进料
练习题 用一连续操作的精馏塔分离丙烯-丙烷混合液，进料 含丙烯0.8（摩尔分数，下同），常压操作，泡点进 料，要使塔顶产品含丙烯0.95，塔釜产品含丙烷0.05， 物系的相对挥发度为1.16； 试计算：（1）最小回流比?
Rmin
xD yq
yq xq
截距法： xD Rmin 1
A
Rmin
解析法：
由于
yq
xq 1 ( 1)xq
Rmin
xD yq
yq xq
1
1
xD xq
(1
xD
)
1 xq
当q
1、xq
xF
Rmin
1
1
xD xF
(1 xD 1 xF
)
当q
化工原理主要知识点
1)gR化工原理（上）各章主要知识点绪论「三个传递：动量传递、热量传递和质量传递三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算第一节流体静止的基本方程、密度m pM 1. 气体密度：VRT2. 液体均相混合物密度：1a 〔 a ?-an（ m —混合液体的密度，a —各组分质量分数，n —各组m1 2n分密度）3. 气体混合物密度： m 1 1 2 2n n （m —混合气体的密度， —各组分体积分数）4.压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体 （液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体 （气体）.压力表示方法1、常见压力单位及其换算关系：1atm 101300 Pa 101.3kPa0.1013MPa 10.33mH 2O 760mmHg2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准） 、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测岀）表压=绝压一当地大气压真空度=当地大气压一绝压三、流体静力学方程1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1） 从各方向作用于某点上的静压力相等； （2） 静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面；（3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。
2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体）P 2 P 1g （z 1 Z 2）吐匹（Z 1 Z 2）g gR z p （容器内盛液体，上部与大气相通， p/ g —静压头，“头”一液位高度，z p —位压头g或位头）上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。
四、流体静力学方程的应用1、U 形管压差计指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。
测量液体： P 1 p 2 ( 0 )gR g (Z 2 Z 1)测量气体：P 1 P 2 0gR2、双液体U 形管压差计P r p 2 （ 2第二节流体流动的基本方程一、基本概念311、 体积流量（流量 V s ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•正常的平衡线
qnL Y1 Y2 ( ) min * qnG X1Y1 Y2 * X1 X 2
2019/2/18
•平衡线为上凸形时
qnL Y1 Y2 ( ) min qnG X1 X 2
( qnL ) min qnG
1000 34.5kmol空气 / h 29
1.333 Y1 0.0133 101.33 1.333
Y2 (1 0.99)Y1 0.01 0.0133 0.000133
X2 0
m 0.757
( qnL ) min qnG
Y1 Y2 34.5(0.0133 0.000133) 0.0133 Y1 0 X2 0.757 m
Y1
2019/2/18
X1
单位时间内由气相转入液相的
G
A的物质量为：
h
h
dG A qnG dY qnLdX
dGA N AdA N A (adh)
G
2019/2/18
微元填料层内的吸收速率方程式为：
N A K Y (Y Y * )及N A K X ( X * X )
dG A KY (Y Y * )adh
2、吸收塔的操作线方程式与操作线
在 m—n截面与塔底截面之间作组分A的衡算
qnGY1 qnLX qnGY qnLX 1
2019/2/18
qnL qnL Y X (Y1 X1) qnG qnG
——逆流吸收塔操作线方程
在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算
qnGY2 qnLX qnGY qnLX 2
25.8kmol / h
2019/2/18
3）每小时用水量
qnL 2( q ) 2 25.8 51.6kmol / h 928.8kg / h nL min
三、塔径的计算
D
4VS u
u —空塔气速
2019/2/18
四、填料层高度的计算
1、填料层高度的基本计算式
对组分A作物料衡算
2019/2/18
求每小时送入塔内的水量。 溶液浓度(gNH3/100gH2O) 分压Pa 分析： 2 1600 2.5 2000 3 2427
求水量
解：
已知qnL/(qnL)min 吸收剂用量qnL 求(qnL)min
平衡常数
1）平衡关系
* 3 * y 1 . 6 10 p 0.01604 Y* * * 3 3 1 y P p 101.33 10 1.6 10
吸收操作线总是位于平衡线的上方，
操作线位于平衡线下方，则应进行脱吸过程。
2019/2/18
二、吸收剂用量的确定
Y1 qnL/qnG 液气比
( qnL ) min qnG
B
B* 最小 液气比
qnL qnL (1.1 ~ 2.0)( ) min qnG qnG
2019/2/18
最小液气比的求法
图解法
qnL qnL Y X (Y2 X2) qnG qnG
——逆流吸收塔操作线方程
表明 ： 塔内任一截面的气相浓度Y与液相浓度X之间成直线 关系，直线的斜率为qnL/qnG。
2019/2/18
2019/2/18
并流吸收塔的操作线：
qnL qnL Y X (Y1 X1) qnG qnG qnL qnL Y X (Y2 X2) qnG qnG
2）塔的工艺尺寸，塔径和填料层高度
2019/2/18
一、吸收塔的物料衡算与操作线方程
1、物料衡算
目的 ： 确定各物流之间的量的关系 以及设备中任意位置两物料
qnG
qnL
组成之间的关系。
对单位时间内进出吸收塔的A的物
质量作衡算
qnGY1 qnLX 2 qnGY2 qnLX 1
2019/2/18
2019/2/18
2 / 17 0.0212 X 100 / 18
Y * 0.01604 m 0.757 0.0212 X
平衡关系为 : Y 0.757 X
2）最小吸收剂用量：
( qnL ) min qnG
Y1 Y2 Y1 X2 m
2019/2/18
其中：
qnG
qnG
qnL
qnG(Y1 Y2 ) qnL( X 1 X 2 ) qnL qnL Y1 X 1 Y2 X2 qnG qnG
吸收率 A 混合气中溶质A 被吸收的百分率
qnGY1 qnGY2 Y1 Y2 被吸收的溶质量 A 进塔气体的溶质量 qnGY1 Y1 Y2 Y1 (1 A )
Y1 Y2 X1 X 2
2019/2/18
计算法 适用条件：平衡线符合亨利定律，可用 Y * mX 表示
qnL Y1 Y2 ( q ) q Y1 Y2 nL min nG ( ) min Y1 Y1 qnG X2 X2 m m
例：空气与氨的混合气体，总压为101.33kPa，其中氨的分 压为 1333Pa，用 20 ℃的水吸收混合气中的氨，要求氨的回 收率为99%，每小时的处理量为1000kg空气。物系的平衡关 系列于本例附表中，若吸收剂用量取最小用量的2倍，试
*
dG A K X ( X * X )adh
*
qnG dY KY (Y Y )adh qnL dX K X ( X X )adh K X a dX KY a dY dh dh * X X qnL Y Y* q
nG
KY a h dY Y2 Y Y * qnG 0 dh
第六章 吸收
第四节 吸收塔的计算
一、物料衡算与操作线方程 二、吸收剂用量的确定 三、塔径的计算
四、填料层高度的计算
五、吸收的操作型计算
2019/2/18
吸收塔的设计计算，一般的已知条件是： 1 ） 气 体 混 合 物 中 溶 质 A 的 组 成 （ mol 分 率 ） 以 及 流 量 kmol/(m2.s) 2）吸收剂的种类及T、P下的相平衡关系； 3）出塔的气体组成 需要计算： 1）吸收剂的用量kmol/(m2.s)；