第五章 分离设备的效率
离心机
5.1.3 沉降离心机液体动力学基本方程
及沉降分离过程
5.1.3.1 基本方程 离心力场中流体流动的特性与规律可用一般 流体力学的原理和方程求解。不同之处在于 必须引入离心力场的特性。联系到离心机转 鼓内流体流动的特点，采用随动圆柱坐标系 （ r 、φ 、 Ｚ）来表示各参变数间的关系。
Exit
r Z
Exit
同时该元素的质量变化为： 1 rdrd dZ
二者应相等，将等式除以 rdrd dZ 后得到连 续性方程式如下
1 1u1r 1u r 1uZ 0 t r r r Z
t
对于不可压缩流体以及无限小的微体元素， 可以认为是一常数，因此上式可写成：
（1）连续方程 连续方程式是根据质量守恒的一般原理推导 出来的，它说明一个系统内的质量不随时间 而改变，或系统内质量如有改变，其值必然 等于流进和流出该系统的质量之差。现取离 心机的内部流场中圆柱坐标系中三对相邻坐 标面所接触的液体体积一微元作为研究系统。 如图5-6所示。该元素的体积为 dV rdrd dZ 流经该元素的液体的流进和流出的液体质量 之差为： 1u1r 1u r 1uZ drd dZ
Exit
（4）哥氏力
当研究回转运动的特性时，除了离心力，必 须注意到可能出现的哥氏力。哥氏加速度是 哥氏力的来源，哥氏加速度是出于质点不仅 作圆周运动，而且也作径向运动或周向运动 所产生的。 由理论力学可知，当牵连运动为匀角速度定 轴运动时，哥氏力加速度的大小为
ak 2u
式中 u为质点相对于转鼓的径向速度或周向 速度。
以下两种情况 ①液体相对于转鼓无周向滞后现象：
Exit
设若转鼓进料口处有加速装置，可以认为液 体角速度与转鼓相同，无滞后现象，则 而可 由基本方程加边界条件得到
分离过程及设备的效率与节能综合培训教材ppt课件
如图精馏过程的净耗功为：
若进出体系的物料的焓相近时，近似有QR＝QC＝Q，
例6-2某丙烯(A)-丙烷(B)精馏塔。若进料为泡点进料，进料量F=272.16kmol/h,HF=1740.38kJ/kmol，SF=65.79kJ/(kmol·K)，塔顶馏出液D=159.21kmol/h，HD=12793.9kJ/kmol，SD=74.69 kJ/(kmol·K)，塔底釜液W=112.95kmol/h，HW=3073.37kJ/kmol，SW=66.10 kJ/(kmol·K)，假设环境温度T0＝294K。
金属及非金属材料
造价
大直径时较低
新型填料投资较大
塔效率
较稳定，效率较高
传统填料较低，新型填料较高
板式塔和填料塔的选择要考虑以下因素：
（1）物系的性质
①物料具有腐蚀性时，通常选用填料塔；
②易发泡物系，宜选填料塔，因其具有限制和破碎泡沫的作用；
③对热敏物质或需真空下操作的物系宜选用填料塔；
塑料填料 耐腐蚀性好、质轻、耐冲击、不易破碎，通量大、压降小，但耐高温性能差。
（3） 填料尺寸的选择填料尺寸小，压降大，费用高；填料尺寸大易出现液体分布不均及严重壁流，分离效率低。为此要求：
（2） 填料种类的选择
（4） 填料的单位分离能力
分离过程为什么要节能？ 分离过程的特征？ 多组分分离的多塔排列顺序对能耗是否影响 ？
⑴奥康奈尔（O’Connell）关系曲线(图6-8）
6.1.3.1经验关联式
朱汝瑾公式：
⑵Van Winkle关系式
⑶HETP乱堆填料HETP一般为0.45~0.6米；鲍尔环25mm的HETP为0.3m， 38mm的HETP为0.45m，50mm的HETP为0.6m；规整填料如金属丝网波纹填料CY型的HETP为0.125~0.166m、BX型的HETP为0.2~0.25m，麦勒派克填料的HETP为0.25-0.33m。
泥水分离设备参数
泥水分离设备参数
泥水分离设备是一种用于处理含有大量悬浮颗粒物质的水体的
设备，其主要功能是将泥沙和水分离，达到净化水质的效果。
以下是泥水分离设备的相关参数：
1. 处理能力：泥水分离设备的处理能力通常以单位时间内处理的水量来衡量，单位为 m/h。
不同型号的设备处理能力不同，一般的设备处理能力在10-500m/h之间。
2. 设备尺寸：泥水分离设备的尺寸也是影响处理能力的重要因素之一。
设备尺寸越大，处理能力也就越大。
不同型号的设备尺寸也有所不同，一般的设备尺寸为1.5-
3.5m。
3. 分离效率：泥水分离设备的分离效率是指设备可以将多少悬浮颗粒物质从水中分离出来的能力。
分离效率通常以百分比来表示，一般的设备分离效率在90%-99%之间。
4. 运行压力：泥水分离设备的运行压力是指设备运行时需要的水压。
不同型号的设备运行压力也不同，一般的设备运行压力在
0.1-0.6MPa之间。
5. 设备材质：泥水分离设备的材质对设备的使用寿命和耐腐蚀性有着重要的影响。
一般的泥水分离设备材质包括碳钢、不锈钢和玻璃钢等。
6. 设备操作方式：泥水分离设备的操作方式通常分为自动和手动两种。
自动操作方式可以通过设备自带的控制系统进行远程控制，而手动操作方式则需要人工干预。
以上是泥水分离设备的相关参数，根据不同的使用需求和处理目的，选择适合自己的设备也是非常重要的。
《化工原理》教案
《化工原理》教案第一章：绪论1.1 课程介绍解释化工原理的概念和重要性概述课程的目标和内容1.2 化工过程的基本类型介绍化工过程的四个基本类型：单元操作、单元过程、化学反应和物理变化解释每种类型的特点和应用1.3 化工工艺流程图介绍化工工艺流程图的符号和表示方法分析一个简单的化工工艺流程图1.4 化工生产中的安全和环保强调化工生产中的安全措施和注意事项讨论环保在化工生产中的重要性第二章：流体力学基础2.1 流体的性质介绍流体的定义和分类解释流体的密度、粘度和表面张力等基本性质2.2 流体力学方程介绍流体力学的基本方程，如质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程解释这些方程在化工中的应用2.3 流体的流动讨论流体的层流和湍流流动分析流速、流量和流阻等概念2.4 泵与风机的原理及应用介绍泵和风机的分类和工作原理讨论泵和风机在化工生产中的应用和选择第三章：热力学基础3.1 热力学基本概念介绍热力学的定义和基本术语，如系统、状态、过程和能量解释热力学第一定律和第二定律3.2 热力学方程介绍热力学方程，如状态方程、焓方程和熵方程分析这些方程在化工中的应用3.3 相平衡讨论相平衡的基本原理和相图解释单组分系统和多组分系统的相平衡条件3.4 热传递介绍热传递的类型和方式，如导热、对流和辐射分析热传递的数学表达式和计算方法第四章：化学平衡与反应工程4.1 化学平衡的基本概念介绍化学平衡的定义和基本原理解释化学平衡常数和勒夏特列原理4.2 化学平衡的计算介绍化学平衡的计算方法和步骤分析化学平衡计算中的限制条件和优化问题4.3 反应动力学介绍反应动力学的定义和基本方程解释零级反应、一级反应和二级反应的特点和计算方法4.4 反应器设计介绍反应器的类型和设计原则分析反应器的操作条件、效率和优化问题第五章：分离工程5.1 分离方法概述介绍分离工程的概念和重要性概述常见的分离方法，如过滤、离心、吸附和蒸馏5.2 过滤原理与设备介绍过滤原理和过滤介质的选择分析过滤设备的设计和操作条件5.3 离心分离原理与设备解释离心力产生的原理和离心分离的适用范围讨论离心分离设备的设计和操作条件5.4 蒸馏原理与设备介绍蒸馏原理和蒸馏塔的设计分析蒸馏操作的条件和蒸馏效率的优化第六章：膜分离技术6.1 膜分离原理介绍膜分离技术的定义和基本原理解释膜的筛选作用和选择性分离机制6.2 膜材料的类型及选择讨论膜材料的种类，如聚合物膜、陶瓷膜和生物膜分析膜材料的选择依据和应用领域6.3 膜分离过程及设备介绍常见的膜分离过程，如微滤、超滤、纳滤和反渗透分析膜分离设备的设计和操作条件6.4 膜污染与清洗讨论膜污染的类型和影响因素介绍膜清洗的方法和技术第七章：吸附工程7.1 吸附原理介绍吸附的概念和吸附等温线解释吸附剂的选择和吸附过程的类型7.2 吸附平衡与动力学分析吸附平衡的数学表达式和影响因素讨论吸附动力学的基本方程和特点7.3 吸附塔的设计与操作介绍吸附塔的类型和设计原则分析吸附塔的操作条件、效率和优化7.4 吸附应用实例探讨吸附技术在化工、环境保护等领域的应用实例第八章：离子交换与电解8.1 离子交换原理介绍离子交换的定义和基本原理解释离子交换树脂的选择和离子交换过程的类型8.2 离子交换设备及操作介绍离子交换设备的类型和操作条件分析离子交换效率和优化问题8.3 电解原理与设备解释电解的概念和电解池的类型讨论电解设备的设计和操作条件8.4 电解应用实例探讨电解技术在化工、能源等领域的应用实例第九章：热泵与制冷工程9.1 热泵原理与分类介绍热泵的概念和分类，如空气源热泵、水源热泵和地源热泵解释热泵的工作原理和性能评价指标9.2 热泵系统的设计与运行介绍热泵系统的设计方法和运行条件分析热泵系统的能效比和优化问题9.3 制冷原理与设备解释制冷的概念和制冷循环的类型讨论制冷设备的设计和操作条件9.4 制冷应用实例探讨制冷技术在空调、食品保鲜等领域的应用实例第十章：化工过程控制与优化10.1 过程控制的基本概念介绍过程控制的目标和基本原理解释控制器、传感器和执行机构等基本组成部分10.2 常用过程控制策略讨论常用的过程控制策略，如比例-积分-微分控制（PID控制）和模糊控制分析这些策略在化工过程中的应用10.3 过程优化方法介绍过程优化的基本方法和算法，如线性规划、非线性规划和小肠曲线法解释这些方法在化工过程中的应用和效果10.4 过程控制与优化的案例分析探讨实际化工过程中过程控制与优化的案例，分析其效果和经济效益第十一章：化工过程强化的途径11.1 过程强化的意义强调过程强化在提高化工生产效率和降低成本中的重要性讨论过程强化的目标和方法11.2 反应工程强化技术介绍反应工程中常用的强化技术，如微反应器、固定床反应器和流动床反应器分析这些技术在提高反应速率和选择性方面的应用11.3 分离工程强化技术讨论分离工程中常用的强化技术，如膜分离、吸附和离子交换分析这些技术在提高分离效率和降低能耗方面的应用11.4 能量工程强化技术介绍能量工程中常用的强化技术，如热泵、热交换器和制冷循环分析这些技术在提高能源利用效率和降低运行成本方面的应用第十二章：化工过程中的节能与减排12.1 节能的意义与途径强调节能对于化工生产的重要性讨论节能的途径和方法，如过程优化、设备改进和能源管理12.2 减排的意义与途径强调减排对于环境保护的重要性讨论减排的途径和方法，如废物利用、污染物控制和清洁生产12.3 节能减排技术的应用介绍节能减排技术在化工生产中的应用实例分析这些技术的经济效益和环境效益12.4 节能减排的政策与法规讨论国家和地方关于节能减排的政策和法规分析遵守这些政策和法规的重要性及应对措施第十三章：化工过程中的危险与防护13.1 危险源识别与风险评价介绍危险源识别和风险评价的方法和步骤分析化工过程中可能遇到的危险和风险13.2 安全技术与措施介绍化工过程中常用的安全技术和措施，如泄压装置、防火防爆设施和紧急停车系统分析这些技术和措施在防止事故发生和减轻事故损失方面的作用13.3 职业健康与防护强调职业健康在化工生产中的重要性讨论化工过程中职业病的类型和防护方法13.4 应急预案与救援介绍应急预案的编制和实施分析化工事故应急救援的方法和措施第十四章：化工企业的管理与组织14.1 企业管理的基本原理介绍企业管理的基本原理和方法，如目标管理、绩效评价和组织结构设计分析这些原理在化工企业中的应用和效果14.2 企业战略与规划强调企业战略和规划在化工企业发展中的重要性讨论企业战略的类型和制定方法14.3 企业技术创新与管理介绍企业技术创新的途径和方法分析企业技术创新在提高竞争优势和适应市场需求方面的作用14.4 企业文化建设与员工培训强调企业文化建设在提高员工凝聚力和促进企业发展中的重要性讨论员工培训的方法和内容第十五章：化工行业的现状与展望15.1 化工行业的现状分析全球化工行业的总体状况和发展趋势讨论我国化工行业的发展现状和存在问题15.2 化工行业的挑战与机遇强调化工行业面临的挑战和机遇分析应对这些挑战和机遇的方法和策略15.3 化工行业的发展方向介绍化工行业未来发展的趋势和方向分析低碳经济、绿色化学和可持续发展在化工行业发展中的重要性15.4 化工行业的技术创新与人才培养强调技术创新和人才培养在推动化工行业发展中的重要性讨论技术创新和人才培养的途径和方法重点和难点解析重点：1. 化工过程的基本类型和特点2. 流体力学、热力学和化学平衡的基础知识3. 常见单元操作和单元过程的原理和应用4. 泵与风机、膜分离技术、吸附工程、离子交换与电解、热泵与制冷工程的基本原理和设备设计5. 过程控制与优化的基本概念和方法6. 化工过程强化的途径、节能与减排的措施和技术7. 化工过程中的危险与防护、管理与组织、行业的现状与展望难点：1. 流体力学方程在复杂情况下的应用2. 热力学第二定律和熵的概念理解3. 化学平衡的计算和反应工程的优化4. 分离工程中膜污染和清洗的技术5. 吸附工程中吸附等温线和动力学的分析6. 离子交换与电解设备的设计和操作7. 过程控制中的PID控制和优化算法8. 化工过程强化、节能减排技术的实际应用和效果评估9. 化工企业管理和组织结构的优化10. 化工行业面临的挑战和机遇，以及低碳经济和可持续发展的实践这些重点和难点涵盖了教案《化工原理》的主要内容，学生在学习和理解这些知识点时，需要充分的实践和老师的指导。
第五章萃取设备计算
大于轻液出口内径：DL = 30 mm 同时应该小于DH = 44.1mm
• 可以选择37.4、39.0、41.1、43.8。
• 校核轻液和重液界面半径 rs
需要校核rs
rs
H rH 2 LrL2 H L
1000
43.2
2
880152
时，分界半径rS仅随重液出口半径rH而变
化。
rH ，rS
此时，界面外移，有利于轻液分离，反之
rH ，rS
界面内移，有利于重液分离。
重液出口半径rH的取值范围
重液出口半径rH的上限（最大值），当rS = rf 轻液混入重液出口.
rsrf rH 2H H rL L 2 L
可 r H 得 r f2 H L r L 2L H
– 液－固萃取：（浸取）(Leaching )。如用丙酮提 取菌丝体中的灰黄霉素。
– 液－液萃取： 溶剂萃取（溶媒萃取） – 双水相萃取
第一节 萃取设备
分段式萃取 混合过程和分离过程在分别在两个独立的设备
中进行；
连续式萃取： 若上述两过程在一个综合性设备中。
液-液萃取设备：
• 分段萃取 • 混合设备 混合罐
dm的液体在半径r处所受到的离心力dF：
dF 2 r dm dm 2r h dr dF 2h2r2dr
在r处圆筒面上所受压强
dp dF 2 rdr 2rh
• 对于轻液，在轻液出口至分界半径范 围内，积分得：
psdp p1
2
rs
L rL rdr
ps p122L(rs2rL2)
对于重液相，在重液出口至分界 半径范围内，积分得：
psdp p2
化工节能技术第五章第一讲
蒸气进入冷凝器中被全部冷
凝，因此塔顶馏出液组成及
回流液组或均与第1层板的上
升蒸气组成相同，即
y1=xD=已知值 由于离开每层理论板的
气液两相是互成平衡的，故
可由y1用气液平衡方程求得x1。 由于从下一层(策2层)板的上
升蒸气组成y2与x1符合精馏段 操作关系，故用精馏段操作
线方程可
y2
R R 1
x1
(1)热量充分回收利用：据调查炼化企业，小于1000C的余 热占57%，1200C-2000C的占37%，大于2000C的占6%。一般 1500C以下的低温余热占一半以上，如何加以利用是值得 研究的。
(2)减少蒸馏过程所需能耗：在很大程度上取决于回流比 大小，可能的条件下，尽量减少操作回流比。
(3)严格控制产品的质量规格：不盲目的追求高纯度。
5.1 蒸馏过程能量消耗及节能
精馏过程能耗较大，如原油精馏燃料消耗占全厂的15%40%。
精馏系统能量利用率低，95%左右被塔顶冷凝器的冷却水 带走，能量利用率仅5%左右。
涉及的能量项：原料带入；加热热源输入；塔顶回流带 入；塔顶产品带出；冷却水带出；塔底产品带出；热损 失，七项。
5.1 蒸馏过程能量消耗及节能
在精馏系统中，塔顶蒸汽用热泵提高它的温位，并作为再沸 器的热源，有效的回收蒸汽的冷凝潜热，用于过程本身，提 高了热效率。因此，热泵精馏是一种很有前途的有效节能技 术。
用于化工生产中的热泵，主要是蒸汽压缩式热泵，低温蒸汽 借助于压缩装置来提高其温位。
分为两类：机械压缩式热泵，螺杆式压缩机或离心式透平压 缩机。由于压缩比大，余热温位提高较大，热泵精馏多采用 此种型式；蒸汽喷射式热泵，利用0.8MPa以上的较高压蒸汽 从喷嘴处高速喷出，所产生的卷带抽吸作用，降低温位的蒸 汽吸入，混合后以0.4MPa以下的低蒸汽从喷射器中喷出，作 为热原使用，设备简单，但节能效果不如压缩式热泵。
分离设备处理能力和效率
未来发展的前景和展望
分离设备处理能力的提升：随着科技的不断进步，分离设备处理能力将不断提 高，能够满足更多复杂和高效的需求。
分离设备效率的提高：未来分离设备将更加注重效率的提升，通过改进设计和 操作方式，提高分离效率和降低能耗。
效率的定义和衡量指标
效率定义：分 离设备在单位 时间内处理物 料的能力，通 常以单位时间 内的物料处理 量来表示。
衡量指标：分 离设备的效率 通常通过一系 列指标来衡量， 包括处理量、 回收率、纯度 等。这些指标 可以反映分离 设备的性能和 效果。
处理量：单位 时间内分离设 备处理的物料 量，通常以吨/ 小时或升/小时 为单位。
分离设备处理能力和效率
汇报人：
单击输入目录标题 分离设备概述 分离设备处理能力 分离设备效率 分离设备处理能力和效率的关系 未来发展趋势和挑战
添加章节标题
分离设备概述
分离设备的定义和分类
分离设备的定义：分离设备是一种用于将混合物中的组分进行分离、提纯 或富集的设备。
分离设备的分类：根据不同的分离原理和应用领域，分离设备可分为多种 类型，如离心机、过滤器、萃取器、蒸馏塔等。
的PPT,现在准备介绍“分离设备效率”,请帮我生成“分离设备效率影响因素”为标题的内容 分离设备效率影响因 素
• 我正在写一份主题为“分离设备处理能力和效率”的PPT,现在准备介绍“分离设备效率”,请帮我生成“分离设备效率影响因素”为标 题的内容
• 分离设备效率影响因素
• 设备设计：设备结构、材料选择等对效率有影响。 • 操作条件：温度、压力、流量等操作参数对效率有影响。 • 物料性质：物料的物理性质、化学性质等对效率有影响。 • 维护保养：设备的维护保养情况对效率有影响。
化工分离过程
•y••i•′,•j
•xi,j •x••′i•,•j
•j
上的位置无关，令板上 的液层高度为Z， 液体在板上流动路程的长度为L，假定 液相组成在垂直方向上与Z无关，在水
•，•yi,j+1
•J
平方向上是L 的函数。当汽相通过板上 液层高度为dZ的微元时，组分i 的传质
•图5-2 点效率模型 量为：
PPT文档演模板
HETP指的是填料的理论板当量高度，即多少 米高的填料相当于一块理论板。
在工程设计计算中，填料层的理论高度计算就 依赖于HETP：
由于HETP受很多因素的影响，因此在计算或 选择使用HETP时要慎重考虑。
PPT文档演模板
化工分离过程
5.1.2 气液传质设备的效率及其影响因素
（3）使用HETP的注意要点
PPT文档演模板
化工分离过程
5.1.2 气液传质设备的效率及其影响因素
•流型和混合效应
塔板上任意一点的液体都可能存在三个方 向的混合：
▪①沿液体流动方向的混合，称为轴向混合； ▪②垂直于塔板液面、沿汽流方向的混合，通
常假定此方向的混合为完全混合； ▪③在塔板平面上与液流方向垂直的混合，称
为横向混合。
① 液相的塔顶分布和再分布：分布是否均匀直接影响填 料的润湿，从而影响传质效果使HETP增大。因此，在选 择HETP时应同时选择与之配套的液体分布形式。
② 气相进入填料层的初始分布：气体分布不均会导致填 料层中流动不均匀而出现传质情况不好。通常小径塔不需 要气体分布器，但大塔则必须要有。在选择HETP时要留 有适当的余地。
5.1.2 气液传质设备的效率及其影响因素
•默弗里板效率与点效率的主要区别
1、默弗里板效率中的是离开塔板的液体平均组成的平衡 气相组成，而点效率中的为塔板上某点的液相组成平衡的 气相组成； 2、点效率中的是离开塔板上某点的液体组成气相组成， 而默弗里板效率中的为离开液层的气相组成；
泥浆固液分离器计算
泥浆固液分离器计算泥浆固液分离器是一种用于处理含有固体颗粒的泥浆的设备，它能够将固体颗粒与液体分离，并达到回收和净化的目的。
在设计泥浆固液分离器时，需要进行一系列的计算，以确保设备的正常运行和高效处理。
首先，我们需要计算泥浆的固液分离效果，即分离器的固液分离能力。
这可以通过计算分离器的分离效率来得到。
分离效率是指分离器在单位时间内能够将固体颗粒与液体分离的能力。
分离效率可以通过以下公式计算：分离效率 = （进料中固体颗粒的质量浓度 - 出料中固体颗粒的质量浓度）/ 进料中固体颗粒的质量浓度进料中固体颗粒的质量浓度可以通过实验测定获得，而出料中固体颗粒的质量浓度可以通过在分离器出口处取样并进行分析得到。
分离效率越高，表示固液分离能力越强。
其次，我们需要计算泥浆固液分离器的处理能力，即单位时间内分离器能够处理的泥浆量。
处理能力可以通过以下公式计算：处理能力= 进料中泥浆的流量* （1 - 出料中固体颗粒的质量浓度）其中，进料中泥浆的流量可以通过实际测量或根据工艺要求获得，而出料中固体颗粒的质量浓度可以通过分离器出口处取样并进行分析得到。
处理能力越大，表示泥浆固液分离器的处理效率越高。
此外，我们还需要计算泥浆固液分离器的排泥能力，即分离器排除固体颗粒的能力。
排泥能力可以通过以下公式计算：排泥能力 = 固体颗粒的质量浓度 * 出料中泥浆的流量固体颗粒的质量浓度可以通过实验测定获得，而出料中泥浆的流量可以通过实际测量或根据工艺要求获得。
排泥能力越大，表示分离器能够更有效地排除固体颗粒。
最后，我们需要计算泥浆固液分离器的工作效率，即单位时间内分离器的固液分离效率。
工作效率可以通过以下公式计算：工作效率 = 分离效率 * 处理能力分离效率可以通过前面的计算得到，而处理能力可以通过实际测量或根据工艺要求获得。
工作效率越高，表示泥浆固液分离器的性能越好。
综上所述，对于泥浆固液分离器的计算，我们需要先确定分离效率，然后计算处理能力和排泥能力，并最终得到工作效率。
生物分离工程-第5章-萃取技术
单级萃取
假定：两相中的分配很快达到平衡； 两相完全不互溶，完全分离。
X S VS CS VS 1 ★ 萃取因素： E 萃取液溶质总量 ＝ ＝K K 萃余液溶质总量 XF VF CF VF m
单级萃取
单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器
分离因素（β）
分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。
KA KB
β=1 KA = KB 分离效果不好；
β>1 KA > KB 分离效果好；
β越大，KA 越大于KB，分离效果越好。
弱电解质在有机溶剂-水相的分配平衡
分配系数中CO和CW 必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。对 于弱电解质，在水中发生解离，则只有两相中的单分子化合物的浓度才 符合分配定律。 例如青霉素在水中部分离解成负离子（青COO－），而在有机溶剂相 中则仅以游离酸（青COOH）的形式存在，则只有两相中的游离酸分子 才符合分配定律。
多级逆流萃取
在多级逆流萃取中，在第一级中连续加入料液，并 逐渐向下一级移动，而在最后一级中连续加入萃取 剂，并逐渐向前一级移动。
料液移动的方向和萃取剂移动的方向相反，故称为 逆流萃取。 在逆流萃取中，只在最后一级中加入萃取剂，故和 错流萃取相比，萃取剂之消耗量较少，因而萃取液 平均浓度较高。
有机溶剂萃取的影响因素
pH的影响
pH对表观分配系数的影响（pH-K）
pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分 配在水相。 对弱酸随pH↓，K↑, 当pH << pK时，K→K0
由萃取机理和K～pH的关系式可得出如下结论
酸性物质 萃取 反萃取 pH<pK pH>pK 碱性物质 pH>pK pH<pK
化工原理第五章习题及答案
。 全回流
37、精馏操作中，回流比的下限称为
。 最小回流比
38、精馏操作中，全回流时塔顶的产品量 。 为零
39、精馏操作中，再沸器相当于一块
板。 理论板
40、用逐板计算法求理论板层数时，用一次
方程就计算出一层
理论板。
相平衡
41、用图解法求理论板层数时，
代表一层理论板。 一个梯级
42、精馏操作中，当q=0.6时，表示进料中的
混合液中两组分挥发度之比。 5、精馏：
是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝 的过程。 6、理论板：
气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度 相等，组成互成平衡。 7、采出率：
产品流量与原料液流量之比。 8、操作关系：
在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层 （n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。 9、回流比：
16、某精馏塔的设计任务为：原料为F、，塔顶为，塔底为，若塔釜上
升蒸汽量不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理
论板。A
A、增加 B、减少 C、不变 D、不确定
17、精馏分离的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶=0.96，测得第
三层塔板（精馏段）的下降液体浓度为0.4，第二层板下降液体浓度为
率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。
0.632、
0.411、2.46
8、精馏操作的依据是
__________________________________________________。实现精馏操
作的必要条件包括____________________________________________和
化工设备机械基础第七版答案
化工设备机械基础第七版答案第一章：化工设备机械概述1.1 化工设备机械的定义和分类化工设备机械是指在化工生产过程中用于物料输送、混合、分离、反应、加热、冷却、传热和杂项处理等的机械设备。
根据其功能和特点，可以将化工设备机械分为输送设备、混合设备、分离设备、反应设备和传热设备等几大类。
1.2 化工设备机械的工作原理和基本组成化工设备机械的工作原理是根据化工过程中的要求，通过施加外力、传递能量和控制流体的运动来完成特定的物料处理工作。
基本组成包括机械主体、动力装置、传动部件、控制系统和附属设备等。
1.3 化工设备机械的性能指标和技术要求化工设备机械的性能指标包括生产能力、输送能力、混合效果、分离效率、反应速度、传热效果等。
技术要求包括安全可靠、耐腐蚀、操作方便、维护简单等。
第二章：输送设备2.1 输送设备的概述和分类输送设备是化工设备机械中用于物料输送的设备。
根据输送原理和输送介质的不同，可以将输送设备分为机械输送设备、液体输送设备和气体输送设备等几大类。
2.2 机械输送设备机械输送设备主要包括皮带输送机、链条输送机、螺旋输送机和刮板输送机等。
它们的工作原理和结构特点各有不同，适用于不同的物料输送需求。
其中，皮带输送机具有输送能力大、速度可控的特点；链条输送机适用于输送重载物料；螺旋输送机适用于输送散状物料；刮板输送机适用于输送粘稠物料。
2.3 液体输送设备液体输送设备主要包括泵类设备和管道设备。
泵类设备包括离心泵、容积泵和潜水泵等，用于将液体从一个地方输送到另一个地方；管道设备包括管道、阀门和管件等，用于控制液体的流动和输送方向。
2.4 气体输送设备气体输送设备主要包括风机、压缩机和气体管道等。
风机用于输送气体和增加气体的压力；压缩机用于将气体压缩为高压气体；气体管道则用于输送和控制气体的流动。
第三章：混合设备3.1 混合设备的概述和分类混合设备是化工设备机械中用于混合不同物料的设备。
根据混合方式和混合物料的性质不同，可以将混合设备分为机械搅拌设备、液体混合设备和固体混合设备等几大类。
AspenPlus在化工过程模拟中实际应用
Aspe nPlus 在化工过程模拟中的应用第2章AspenPlus 模拟基础 第3章流股的混合与分割过程模拟 第4章 压力变送过程模拟 第5章分离设备模拟第6章传热设备模拟 第7章塔设备模拟 第8章反应器模拟 第9章固体操作设备模拟第三章 流股的混合与分割过程模拟学习目的：1、练习用 Aspen Plus 进行流程仿真的基本步骤；2、掌握物流混合模块 Mixers/Splitters 的用法。
内容：课堂练习： 建立以下过程的 Aspen Plus 仿真模型 （exercise-3.1）：已知：将 100m 3/hr 的低浓酒精（乙醇20%w ,水80%w,40°C , 1 atm ）与200m 3/hr目 录第1章化工过程模拟概述-Prop 丙 n-正 iso-间、异 Meta-间的高浓酒精（乙醇90%w,水10%w, 30°C, 2atm）混合，混合后物流平均分为三股，一股直接输出，第二股与100 kg/hr的甲醇水溶液混合后（甲醇95%w，水5%w, 450C, 1.5 bar）输出，第三股与80 kg/hr的乙酸水溶液混合后（乙酸90%w, 水10%w, 350C, 1.2 bar）输出。
求：三股输出物流的组成（摩尔分率与质量分率）和流量（摩尔流量及体积流量）分别是多少？课后练习：建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型（exercise-3.2）：1）将4000C, 3 bar 下的1000m3/hr 水蒸气、1000 m3/hr 二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合,求混合气体的温度和体积流量。
2）将400°C, 30 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合,求混合气体的温度和体积流量。
3）将4000C, 300 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合,求混合气体的温度和体积流量。
分离工程各章知识点总结
分离工程各章知识点总结分离工程是指对混合物中不同组分进行分离和提纯的工艺过程。
在化工生产中，分离工程是非常重要的一部分，它涉及到原料的提取、产品的纯化、废物的处理等诸多方面。
分离工程的核心是通过不同的分离方法，将混合物中的各种组分分离出来，以获得纯度较高的单一物质。
分离工程主要包括以下几个方面：1、分离原理：分离工程的基础是分离原理，它包括各种分离方法的基本原理，如溶剂抽提、蒸馏、结晶、萃取、吸附、色谱等。
2、分离设备：分离工程中常用的设备包括离心机、蒸馏塔、萃取塔、结晶器、过滤器、冷凝器等。
3、分离过程：分离过程包括前处理、分离操作、后处理等环节，其中前处理包括混合物的预处理和预分离，分离操作包括各种分离方法的应用，后处理包括得到的产品的进一步提纯和废物的处理。
在分离工程中，要充分考虑原料的性质、产品的要求、成本的限制等因素，综合考虑各种因素，选择合适的分离方法和设备，设计出合理的分离工艺流程。
第二章：溶剂抽提溶剂抽提是一种常用的分离方法，它适用于多种情况下，如萃取有机物质、提取植物精华、分离金属离子等。
溶剂抽提的基本原理是通过合适的溶剂，溶解目标组分，并将其与底物分离。
在实际操作中，通常是将混合物和溶剂加热混合，再通过过滤或离心等操作将底物和溶液分离开来，接着通过蒸馏等方法将溶剂去除，得到目标组分。
溶剂抽提的优点包括操作简单、效率高、选择的溶剂可以回收利用等。
但也有其缺点，如溶剂的选择和回收比较麻烦，产生的有机废物处理也相对复杂。
第三章：蒸馏蒸馏是一种基本的分离方法，适用于分离挥发性组分的情况。
它的基本原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热混合物，使其中某些组分蒸发，再通过冷凝，将蒸气凝结收集下来，从而实现不同组分的分离。
蒸馏可以分为简单蒸馏、分馏、连续蒸馏等多种类型，根据实际需要选择合适的蒸馏方法。
蒸馏的优点包括分离效果好、操作相对简单、适用范围广等。
但它也有缺点，如耗能大、设备成本高、不适用于非挥发性组分的分离等。
分离效率的评价角度及因素
分离效率的评价角度及因素
评价分离效率的角度和因素可以从以下几个方面进行考虑：
1. 能源效率：分离过程中消耗的能源越少，说明分离效率越高。
能源的消耗可以体现在加热、冷却、压缩、搅拌等环节，因此分离设备的设计和操作方式会影响能源的利用效率。
2. 时间效率：分离过程所需的时间越短，说明分离效率越高。
分离过程中存在的步骤数、操作方式、设备设计都会影响时间效率。
另外，可能存在需要进行的前处理和后处理步骤，这些也会影响整体分离效率。
3. 分离效果：分离后得到的产品质量越高，说明分离效率越高。
分离过程中对混合物的分离度要求不同，不同的分离方式和设备设计会影响分离效果。
例如，液-液分离中液相的纯度或者液相与固相的去除比例等。
4. 成本效率：分离过程所需的设备和操作成本越低，说明分离效率越高。
设备的造价、操作难度、占地面积以及维护和清洁成本都将影响成本效率。
此外，分离过程还可能产生废弃物或者需要进一步处理的产物，处理这些产物的成本也需要考虑。
综上所述，评价分离效率需要综合考虑能源效率、时间效率、分离效果和成本效率等多个因素，并根据具体的分离要求和条件进行综合评估。
化工分离过程重点
化工分离过程重点1、相平衡：指混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态，从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小的状态；从动力学看，相间表观传递速率为零。
2、区域熔炼：是根据液体混合物在冷凝结晶过程中组分重新分布的原理，通过多次熔融和凝固，制备高纯度的金属、半导体材料和有机化合物的一种提纯方法。
3、独立变量数：一个量改变不会引起除因变量以外的其他量改变的量。
4、反渗透：是利用反渗透膜选择性地只透过溶剂（通常是水）的性质，对溶液施加压力克服溶液的渗透压，使溶剂从溶液中透过反渗透膜而分离出来的过程。
5、相对挥发度：溶液中的易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比。
6、理论板：是一个气、液两相皆充分混合而且传质与传热过程的阻力皆为零的理想化塔板。
7、清晰分割：若馏出液中除了重关键组分外没有其他的重组分，而釜液中除了轻关键组分外没有其他轻组分，这种情况为清晰分割。
8、全塔效率：完成给定任务所需要的的理论塔板数与实际塔板数之比。
默弗里板效率：实际板上的浓度变化与平衡时应达到的浓度变化之比。
9、泡点：在一定压力下，混合液体开始沸腾，即开始有气泡产生时的温度。
露点：在一定压力下，混合气体开始冷凝，即开始出现第一个液滴时的温度。
10、设计变量：设计分离装置中需要确定的各个物理量的数值，如进料流率，浓度、压力、温度、热负荷、机械工的输入（或输出）量、传热面大小以及理论塔板数等。
这些物理量都是互相关联、互相制约的，因此，设计者只能规定其中若干个变量的数值，这些变量称设计变量。
简答题：1、分离操作的重要意义答：分离操作一方面为化学反应提供符合质量要求的原料，清除对反应或者催化剂有害的杂质，减少副反应和提高收率；另一方面对反应产物起着分离提纯的作用，已得到合格的产品，并使未反应的反应物得以循环利用。
此外，分离操作在环境保护和充分利用资源方面起着特别重要的作用。
2、精馏塔的分离顺序答：确定分离顺序的经验法：1）按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；2）最困难的分离应放在塔序的最后；3）应使各个塔的溜出液的摩尔数与釜液的摩尔数尽量接近；4）分离很高回收率的组分的塔应放在塔序的最后；5）进料中含量高的组分尽量提前分出。
第五章离心机
第五章离心机5.1 概述用来转鼓旋转产生的离心力，来实现悬浮液、乳浊液及其他无聊的分离或浓缩的机器。
它具有结构紧凑、体积小、分离效率高、生产能力大及附属设备少等优点。
5.1.1离心分离过程1.离心过滤用来分离固体含量较多且颗粒较大的悬浊液。
转鼓由拦液板、鼓壁、和鼓底组成。
金属丝网作底、滤布覆盖在上面。
离心力远大于重力，所以主要是离心过滤。
2.离心沉降过程用于分离固体含量较少且粒度较细的悬浮液。
转鼓鼓壁上没有小孔，不设过滤介质。
当转鼓旋转时，悬浮液在离心力的作用下，固体颗粒因为密度大于液体密度而向鼓壁沉降，形成沉渣，而留在内层的澄清液体则经过转鼓上溢流口排出。
3.离心分离过程用于分离两种密度不同的液体所形成的乳浊液或含有极微量的固体颗粒的悬浮液。
在离心力的作用下，液体按照密度不同分为内外两层，密度大的在外企曾，密度小的在内层，通过一定的装置将它们分别引出；固相则沉于鼓壁上，间歇排出。
用于这种分离过程的离心机叫分离机，其转鼓也是没有孔的。
5.1.2分离因数物质在转鼓中作圆周运动，一定受到离心力的作用，离心力的大小与转股的直径、物料的密度、转速等有关系，可以表示为：离心机分离的效果如何取决于分离因数，分离因数经常用离心力与重力的比值来表示分离因数反映了离心机离心能力 的大小，数值越大，分离效果越好；对于固体颗粒小、液体粘度大和难分离的悬浮液用分离因数较大的离心机。
一般分离因数的数值在300～106之间，所以重力的因素在来考虑离心分离时，可以忽略不计。
但是，分离因数不可能无限制的增大，还要考虑结构和操作的方便。
5.1.3 离心机的型号分类及型号编制1.分类按分离过程分：过滤式离心机，如三足式离心机、上悬式离心机、卧式刮刀卸料式离心机； 沉降式离心机，如三足式沉降离心机、刮刀卸料沉降离心机和螺旋卸料式离心机； 分离机，如管式分离机、多室式离心机按照分离因数分类：常速分离机 ，分离因数小于3500，适用于含固体颗粒较大或颗粒中等及纤维状固体的悬浮液；高速离心机，分离因数在3500～50000。
- 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)。
E oG
y i, j y i , j 1 y i, j y i , j 1
对不同组分有不同的点效率。点效率可以直接同板上的传质建立关系。
当蒸气通过板上液层高度为dz的微元时，对任一组分可建立如下的物料 衡算方程 GdAdyi=Kya(yi*-yi)dAdZ 式中： G a Ky dA Z yi yi* 单位截面积上的气相摩尔流率，mol/(m2s); 鼓泡层中气液接触比表面积，m2/m3; 气相传质总系数，mol/m2s 微元截面积，m2 液层高度，m。 气相中组分I的浓度，摩尔分率 与液相浓度xi成平衡的气相浓度，摩尔分率
一 效率的四种表示方法 1 全塔效率ET
完成给定的分离任务所需要的理论塔板数N 理与实际塔板数N实之比，称 为全塔效率。其定义如下：
ET=N理/N实 2 点效率EOG 点效率是指塔板上某一点的效率并假定液相在垂直方向是完全混合的。 如果进入液相的蒸气浓度为yj+1，板上某一点处的液相浓度为xij`，离开该 点液面的蒸气浓度为yij`，与液相xij`成平衡的气相浓度为yij*。那么，点效 率为
ln 1 /
当操作线与平衡线不是直线时，要逐板效核
1) 完全混合时Emv和Eov的关系
当板上液体完全均匀混合时，各点的液相浓度均相同并等于离开该板的液 相浓度xj，因而， y*=y*j，并且y=yj，x=xj
所以 Emv=Eov
2) 液相流动为活塞流且停留时间相等 Emv=λ[exp(EOV /λ)-1] 其中：λ=L/mV 吸收因子 m 平衡线斜率 V、L 汽液相流率 3） 液体在板上部分混合 板上的轴向混合起因十分复杂，多用扩散模型来描述，即订为混合造成的 易挥发组分由高浓度区向低浓度处的转移可以用扩散方程来描述，而涡流扩 散系数则是可调节的模型参数，使得扩散模型造成的结果与实际混合结果等 效。涡流扩散系数由实验测定。
Y j 1 y j 1 e( x j x j 1 )
Ea Y j Y j 1 y * Y j 1
相应地定义湿板效率：
柯尔本导出了雾沫夹带时塔板次序的影响关系
E MV Ea 1 [eEMV /(1 e)]
5.1.3 气液传质设备效率的估计方法
1 经验法 2 利用传质单元数通过点效率、莫弗里板效率和湿板效率来确定实 际塔板效率 步骤：（根据泡罩塔） 1) 用公式（5－10）求出汽相传质单元数NG 2) 用公式（5－11）求出液相传质单元数NL 3) 计算λ （λ=L/MV） 4) 用式（5－9）计算气相总传质单元数NOG 5) 用EOG=1-exp(-NOG)计算EOV 6) 用式（5－19）计算涡流扩散系数DE 7) 用式（5－17）计算彼克来准数NPE 8) 通过查图5－5查EMV/EOV9) 由式（1-101）计算湿板效率Ea 10) 计算全塔效率ET ln[1 Ea (1 / 1) 当操作线与平衡线均为直线时， ET
将上 式积分，可得： K aZ G
G
y
y j 1
dy ln * N OG * y y y j y j 1
y j y j
*
由点效率定义
E oG
y j y j 1
* j
y
y j 1
1
y j * y j y j y j 1
*
1 exp( N OG )
在假设塔板各点的EOV相同，进入塔板的汽相完全混合的条件下，从对塔 板上某微无建立物料衡算式后导出
1 exp[ ( N pe ) E MV exp( ) 1 EOV ( N pe )[1 ( N pe ) / ] [1 /( N pe )]
目录
• 第一章 绪论 • 第二章 单级平衡过程 • 第三章 多组分多级分离过程分析与简捷 计算 • 第四章 多组分多级分离的严格计算 • 第五章 分离设备的处理能力和效率 • 第七章 其它分离技术和分离过程的选 择
第五章 分离设备的处理能力和 效率
• 第一节 气液传质设备的处理能力和效 率
第一节 气液传质设备的处理能力和效率
式中，NOG 为气相传质单元数 1) EOG总是小于1 2) EOG随Ky、a和Z的增大而增大，随V的变化则很复杂，因为V 将影响Ky、a和Z。 3 莫弗里板效率EMV 定义：
E
y j y j 1 y j y j 1
*
式中 yj* ：与离开j板的液相浓度xj相平衡的气相浓度； yj、yj+1：离开第j板和第j+1板的气相浓度； 由点效率和莫弗里板效率的定义可知，点效率和莫弗里板效率之间的 关系决定于板上液体的返混情况。
式中Npe为彼克来准数，Npe=ZL2/DEtl，ZL为液相流程长度，m，DE为涡流 扩散系数，m2/s，tl为液相在板上的平均停留时间，s。
N pe 4EOV 1 2 N pe
1/ 2
1
也可用图表示此关系，如图，Npe=0，意味着DE=∞，即为液相完全混合， EOV=EMV，该线与横坐标轴重合；Npe=∞意味着DE=0，即为活塞流。 Npe=0和 Npe=∞是EMV/EOV的上下限曲线，部分混合均介于此两线间，由 此可见，混合的不完全均使EMV>EOV。
5.1.1 气液传质设备的处理能力的影响因素
气液传质设备的种类繁多，但基本上可分为两大类，板式塔和填料塔， 无论哪类设备，其传质性能的好坏，负荷的大小及操作是否稳定，在很 大程度上决定于塔的设计。主要的影响因素如下：
(1)液乏
(2)雾沬夹带 (3)压力降 (4)停留时间
5.1.2 气液传质设备的效率及影响因素
4 湿板效率ET
总体上两相逆流的分离设备中发生的雾沫夹带，是一种级间液体返混， 将降低分离设备的分离效果。柯尔本于1936年分析了这个问题，分析中 假定液相在板上完全混合，汽相在级间完全混合。由于雾沫夹带的存在， 塔内实际上升的物流不单是汽相V，还夹带有雾沫eV（e为单位摩尔蒸 汽带的雾滴摩尔数）。考虑到汽相与雾滴间的浓度差异，引入表观汽相 浓度：