化工原理第九章第三节讲稿
化工原理第九章 吸收
p
* A
cA H
或
cA* HpA
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。
H是温度的函数，H值随温度升高而减小。
易溶气体H值大，难溶气体H值小。
溶解度系数H与亨利系数E间的关系
pA*
cA H
,
pA*
ExA, xA
cA c
E
c H
设溶液的密度为 kg / m3，浓度为 c kmol / m3 ，则
20.6.19
气相： 液相：
yA
nA n
xA
nA n
yA yB yN 1 xA xB xN 1
质量分数与摩尔分数的关系：
xA
nA n
mw A
/ MA
mw A / M A mw B / MB mw N
/ MN
wA/M A
wA/M A wB/MB wN/M N
20.6.19
第二节 气液相平衡
一、气体的溶解度 二、亨利定律 三、气液相平衡与吸收过程 的关系
20.6.19
一、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度 ：气体在液体中的饱和浓度 cA*
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
2、溶解度曲线
对于单组分物理吸收，由相律知
f c 2 322 3
2、质量比与摩尔比
质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B
（不参加传质的组分）的质量之比。 wA mA mB
摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩 尔数之比。
气相：
YA
nA nB
液相： X A
nA nB
20.6.19
化工原理第9章
反应速率的影响愈大；反应转化率愈高，反应混
合物中残余反应物浓度愈小，返混对反应速率的
影响也愈大。
5-2 以产率和选择性为优化目标
对于复杂反应以产率和选择性为优化目标， 应考虑物料返混对于反应产物分布的影响。 • 平行反应过程优化
• 串连反应过程优化
A R S
k1 k2
反应器选型
i 1
VR ,t VR ,t qV , 0 c A, 0
i 1 i 1
n
• 多釜串联反应器的总有效容积VR,t的逐级解析计算
过程也可以在坐标图上进行 。
§5 均相反应过程优化与反应器选择
5-1 以生产强度为优化目标
生产强度是指单位容积反应器的生产能力。 当处理物料量和要求达到的最终转化率一定时， 对于不同型式的反应器，所需容积的大小，也表 明了该反应器生产强度的大小。
• 活化能较大、反应温度较高的化学反应，对温度十分敏感， 为了强化传热，减少温差，宜采用全混流反应器。 • 当反应物浓度较高易发生剧烈反应时，宜采用全混流反应 器。 • 反应速率较慢、反应时间较长的化学反应，宜选用间歇操 作搅拌釜或连续操作搅拌釜反应器。 • 气相反应多采用管式反应器。 • 高压反应宜采用管式反应器（细长设备耐压高）。 • 在高温条件下进行的强吸热反应（如裂解），通常采用管 式反应器。
• 反应器有效容积VR：
日处理量 VR （t t '） 24
V VR
• 实际所需反应器体积
易起泡和在沸腾下操作的液体： =0.40.6； 不易起泡和不在沸腾条件下操作的液体： =0.70.85
§2 连续操作管式反应器
• 物料中的所有流体微元在反应器内以相同的速度、
化工原理 第九章3
只考虑轻、重关键组分， 比轻关键组分更轻的组分全部从塔顶蒸出，釜出忽略不计； 比重关键组分更重的组分全部从塔釜排出，顶出忽略不计。
❖非清晰分割
全塔整体考虑。
浙江大学化学工程研究所
例一 常压下沸点
环己烷 苯
糠醛
苯酚
80.8℃ 80.1 161.7℃ 180℃
℃ 萃取剂能显著改变苯的饱和蒸汽 压，而对环己烷影响不明显，使苯 从易挥发组分变为难挥发组分。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
13/18
P-7
乙醇－水
P-13
P-13
E-8 P-22
P-22
无水乙醇
P-23
乙二醇
浙江大学化学工程研究所
3/18
此时有：GW pW0 MW GA pAM A
若令：pA
p
0 A
此时有：GW GA
pW0 MW
p
0 A
M
A
p
p
0 A
MW
p
0 A
M
A
水蒸汽蒸馏的代价
消耗水 ❖负荷增加 由于多一组分水，对传质不利，
同样要求下，所需板数将增加。
浙江大学化学工程研究所
第五节 其他精馏方式
15/18
三、反应精馏
概念：
在精馏的同时伴随着化学反应的单元操作过程。
目的：
（1）利用精馏促进化学反应的进行，如可逆反应和联 串反应系统。
（2）利用化学反应促进精馏的进行，如难分离系统、 共沸物系等。
浙江大学化学工程研究所
第六节 多元精馏
16/18
一、多元精馏的特点
将多个组分进行精馏分离的单元操作过程。对n个组 分，一般需要n1个精馏塔。
化工原理第九章
xF
理论板数的图解
xD
(5) 最佳进料位置的确定 )
1 理论板数的图解
2 1 3 4
最佳位置进料
a
0.8
5 6
0.6 y
D, xD
d f
7 8
F, xF
0.4
9 c
0.2
10
11 12 13 b 0 xW
0
xF
0.2 0.4 x 0.6 0.8
xD
W, xW
1
2 1 3 4 5 6
a
非最佳进料与最佳进料的 比较: 比较:进料口下移三块板
L = L + qF 又 ,故 V = V + ( q 1) F
q xF yq = xq q 1 q 1 -----q 线方程
过点 f( xF, xF) 的直线 (
f
xxF
xD
图示: 图示: (1)精馏段操作线
xD (xD,xD),(0, ) R +1
(2)q 线
(xF , xF ), q 斜率= q 1
9.5.4双组分精馏过程的其他类型 9.5.4双组分精馏过程的其他类型 1.直接蒸汽加热流程 . 适用范围:水溶液,且水是难挥发组分 与间接蒸汽加热流程相比: 与间接蒸汽加热流程相比: (1)全塔物料衡算式形式不同 ) F + S = D + W 直: FxF + S 0 = DxD +W xW F = D + W 间: W FxF = DxD + Wx
(2)精, 提,q线方程形式相同 ) 线方程形式相同
乙醇乙醇-水精馏体系直接蒸汽加热
在相同条件(F,xF, q,D, 在相同条件( , , , xD,R 相同)下,直接蒸汽加 相同) 热与间接蒸汽加热相比, 热与间接蒸汽加热相比,操作 线不变, 线及 q 线不变, 但提馏段操作
化工原理第九章
cH=cg+cwH
（9－7
式中cH——湿空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃
cg——绝干空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃
cw——水汽的比热容，kJ/（kg水汽·℃）。
第二节 湿空气的性质及湿度图
在常用的温度范围内，cg、cw可按常数处理，cg=1.01kJ/（kg绝 干空气·℃），cw=1.88kJ/（kg水汽·℃）。将其代入式（9－7），得
化工原理
第九章 干 燥
概述 湿空气的性质及湿度图 干燥过程中的物料衡算和热量衡算 干燥过程中的平衡关系与速率关系 干燥设备
第九章 干 燥
知识目标
掌握湿空气各性质参数的定义及其计算，H－I图的结构 及应用；干燥系统水分蒸发量、空气消耗量、蒸气消耗量、 干燥产量以及干燥时间等的计算。理解湿物料中水分的性质； 干燥过程的机理及速率特征。了解各种干燥器的结构特点及 应用场合及干燥器的选型。
（3）按照传热的方式分类，干燥可分为传导干燥、对流干燥、辐射 干燥、介电加热干燥以及上述两种或两种以上方式组合而成的联合干燥。
第一节 概 述
工业上应用最多的是连续操作的对流干燥过程，即 加热后的干燥介质在流动的情况下以对流传热的方式将 热量传给湿物料，湿物料中的湿分汽化被干燥介质带走。 干燥介质可以是不饱和的热空气、惰性气体及烟道气， 其除去的湿分大都是水分。所以本章主要讨论以不饱和 热空气为干燥介质，湿分为水的干燥过程。
cH=1.01+1.88H
(9－7a)
பைடு நூலகம்
显然，比热容仅是湿度的函数。
第二节 湿空气的性质及湿度图
（五）离心泵的工作原理
当湿空气的温度为t，湿度为H时，1kg绝干空气和Hkg水汽的焓 之和为湿空气的焓值，以IH表示，即
化工原理第09章01改-精品文档
F=N –Φ + 2 = 2 – 2 + 2 = 2
参数: p , t , yi , xi ； y~x
p 一定，F=1，故: x (y) ~t 一一对应
9.2.1.2 液相组成与温度（泡点）关系式
0 p p x f ( t ) x A A A A A
0 p p A Ax Aγ A
0 p Bp Bx Bγ B
γA ， γ B 分别为组分A，B的活度系数
p xA γA 当总压不太高时，有：yA p 当偏差达到一定程度时，会形成恒沸物。
0 A
活度系数可以用实验数据关联： 常用的关联式有范拉（Van laar）方程， 马古斯方程（Margules）。
0 0 p p / x x / x B B B p B B B
3)对物系相对挥发度相差不大（操作温度范围） 4)相差较大,但不超过30% ( ) x 1 2 1 5)α 越大平衡线离对角线越远，容易分离。
1 m ( 1 2) 2
9.2.2 非理想物系的汽液相平衡 非理想物系（R） 9.2.2.1 非理想溶液
略去二阶无穷小量，则 dW dx W yx x1 dx W 积分 ln 1 x2 y x W 2 相平衡方程式 y f (x)
9.3.2.2 简单蒸馏的过程计算
d x x )x 2 f (x αx 理想溶液 y 1 (α 1) x W ln 1 W 2
x 1
W 1 x 1 x 1 1 2 ln ln α ln W 1 1 x 2 α 2 1 x
e
9.3.1.2 平衡蒸馏过程的计算
化工原理 第九章 气体吸收
第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；溶剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。
二、吸收在石油化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺流程四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收按溶于溶剂的组分数吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大；2．选择性好；3．挥发度低；4．粘度低；5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。
第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。
达到了相平衡状态时气相中溶质的分压，成平衡分压；液相中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
大量实验表明，溶解度和气相中溶质的分压有关。
从图上可以看出：分压高，溶解度大温度高，溶解度小吸收操作应在低温高压下进行，脱吸应在高温、低压下进行二、亨利定律1．亨利定律在一定的温度下，当总压不很高（<500kpa）时，稀溶液上方溶质的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比，其表达式如下式中------溶质在气相中的平衡分压,KN/m2；------溶质在液相中的摩尔分率；E------亨利系数,。
式(9-1)称为亨利(Henry)定律。
亨利系数E值由实验测定，常见物系的E值可由有关手册查出。
当物系一定时，亨利系数随温度而变化。
一般说来，值随温度升高而增大，这说明气体的溶解度随温度升高而减小，易溶气体值小，难溶气体的值大。
2．用溶解度系数表示的亨利定律若将亨利定律表示成溶质在液相中的摩尔浓度与其在气相中的平衡分压之间的关系，则可写成如下形式(9-2)式中C──液相中溶质的摩尔浓度,kmol/m3H──溶解度系数，溶液中溶质的摩尔浓度和摩尔分率及溶液的总摩尔浓度之间的关系为(9-3)把上式代入式(9-2)可得将上式与式(9-1)比较，可得(9-4)溶液的总摩尔浓度可用1m3溶液为基准来计算，即(9-5)式中──溶液的密度(kg／m3)──溶液的摩尔质量。
化工原理 第九章 蒸馏
电
歇精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏等等。
子
课
件
2
返回
西 9.2二元物系的气液相平衡
安 交 根据相律，用于描述相平衡物系的自由度数 应N f该满足一下关系式：
大
Nf C2
一、理想物系的气液平衡
化
工 原
对较易挥发组分A与较难挥发组分B形成的A、B溶液来说，它们之
返回
9.4 二元连续精馏的分析和计算
西 9.4.1全塔物料恒算
安 从整体来看，无论塔内的操作状况如何，连续精馏过程的加料、馏出 交 液、釜液的流率和组成受到全塔物料恒算关系的约束。
大 对图９－９所示的二元连续精馏塔作物料恒算，有
化 总物料恒算
F DW
工 易挥发组分物料恒算 原 馏出液产率 理 电 挥发组分：
西
安
交 9.3.1简单蒸馏
大
简单蒸馏的基本流程如
2
图所示。一定量的原料液投
化 入蒸馏釜中，在恒定压力下
工 加热气化，陆续产生的蒸汽
1
原
进入冷凝器，经冷凝后的液 体（又称馏出液）根据不同
理 电
要求放入不同的产品罐中。 因上述流程很简单，故称其 加 热 蒸 汽 为简单蒸馏，它是较早的一
3A
3B
3C
子 种蒸馏方式。
子
课
p。A p。B
件
yA / xA yB / xB
4
返回
西 三、非理想物系的气液平衡
安 根据溶液的蒸汽压偏离拉乌尔定律的方向，一般可将非理想溶液分 交 成两大类：
大 １、正偏差溶液
化 当异分子间吸引力 fAB 小于同分子间吸引力 fAA 和 fBB 时，溶液中组分的
化工原理第九章.
I2 I0 cg t2 t0 IV 2 H2 H0
2019/7/17
I2 I0 cg t2 t0 r0 c02t2 H2 H0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H2 H0
3、介电加热干燥
将需干燥的物料置于交频电场内，利用高频电场的交变作 用将湿物料加热，水分汽化，物料被干燥。 优点：干燥时间短，干燥产品均匀而洁净。 缺点：费用大。
2019/7/17
4、对流干燥
热能以对流给热的方式由热干燥介质（通常热空气）传给湿 物料，使物料中的水分汽化。物料内部的水分以气态或液态 形式扩散至物料表面，然后汽化的蒸汽从表面扩散至干燥介 质主体，再由介质带走的干燥过程称为对流干燥。 优点：受热均匀，所得产品的含水量均匀。
热能通过传热壁面以传导的方式传给湿物料 被干燥的物料与加热介质不直接接触，属间接干燥 优点：热能利用较多 缺点：与传热壁面接触的物料易局部过热而变质，受热不 均匀。
2、辐射干燥
热能以电磁波的形式由辐射器发射到湿物料表面，被物
2019/7/17
料吸收转化为热能，而将水分加热汽化。 优点：生产能力强，干燥产物均匀 缺点：能耗大
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料；
蒸发水分；热损失
cm cs Xc
2019/7/17
2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量
向干燥系统输入的总热量 100%
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
2019/7/17
化工原理(陈敏恒)第九章
第九章液体精馏1 概述 1.1 蒸馏的目的和依据 （1）目的：分离液体混合物 （2）依据：混合液中各组分挥发度 的不同第九章液体精馏9.1 概述 9.1.1 蒸馏的目的和依据（1）目的：分离液体混合物 （2）依据：混合液中各组分挥发度的不同 挥发度——表征物质挥发程度的量。
pA pB 相平衡时： ν A = 、ν B = xA xBy A yB ν A >ν B ∴ > x A xByA > xAA—轻组分,B—重组分9.1.2 工业蒸馏过程 （1）平衡蒸馏(闪蒸)（2）简单蒸馏9.1.3 精馏操作的经济性 操作费用：加热、冷凝所消耗的费用 操作压强： 技术上：P↑，气、液平衡（饱和）温度↑，冷凝易， 汽化难。
z 对热敏性物质，常采用低压或真空操作。
z经济上：高压、真空精馏都将增加设备投资，应作优化 选择。
z9.2. 双组分溶液的气液相平衡9.2.1 理想物系气液相平衡（1）汽液两相平衡的自由度 相律：F = N–Φ + 2 双组分物系： 独立组分数N=2 相数Φ=2 自由度F=2 描述双组分平衡物系的参数：6个 温度-t，总压-P，两相组成-yA，yB，xA，xB。
双组分物系的组成满足： ¾归一关系： y A + y B = 1 ¾相平衡关系：y A = f ( xA )xA + xB = 1∴独立参数仅有：P，t，xA(yA)。
蒸馏操作中，P是选定的，因此温度与浓度必有一 一对应关系。
（2）双组分理想物系的液相组成-温度（泡点）关系式 理想溶液满足拉乌尔定律：0 p A = x A PA0 pB = x B PB总压： 组成： ∴P = PA + PBxB = 1 − xAPA0 x A + PB0 (1 − x A ) = P0 = f (t ) QPA AP − PB0 ∴x = 0 A PA − PB0P − f B (t ) ∴ xA = f A (t ) − f B (t )——泡点方程 —— x～t关系纯组分的饱和蒸汽压与温度的关系可用安托因方程描述： 安托因方程ln P 0 = A − B t+C（3）双组分理想物系的气相组成-温度（露点）关系0 p A PA xA Q yA = = P P——道尔顿分压定律 拉乌尔定律PA0 P − PB0 ∴ yA = 0 0 P PA − PB——露点方程0 0 PA P − PB f A (t ) P − fB (t ) yA = ⋅ 0 = ⋅ 0 P PA − PB P f A (t ) − fB (t )—— y～t关系（4）双组分物系的t～x(y)图和y～x图bta问题：a,b两点哪一个温度较高？（5） y～x的近似表达式与相对挥发度α定义：易挥发（轻）组分为A， 难挥发（重）组分为B， p 则： ν A = p A ν B = B xA xBPA PB > xA x BνA 相对挥发度：α = ν A >ν B νB yA yB 当气相服从道尔顿分压定律时，α = xA xBα= ∴ p A /x A P ⋅ y A /x A = p B /x B P ⋅ y B /x B yA x =α ⋅( A ) yB xB对于二元溶液，则：yA xA =α ⋅( ) 1 − yA 1 − xA∴ y=α⋅x 1 + (α − 1)x- 相平衡方程⋅∴=+−αxy 1(α1)x-相平衡方程讨论：z 上式反映了双组分物系平衡时两相浓度的关系。
化工原理第九章吸附分离
化工原理第九章吸附分离
吸附分离，也称为吸收或吸收分离，是指利用一定的相互作用“粘合剂”或“吸附剂”使混合物中一些组成部分粘合或吸附到该粘合剂或吸附剂上，从而使混合物中一些组分有机地被分离出来的过程。
它是一种新型的分离方法，有可能替代传统的分离工艺，是现代化工的一项重要技术。
吸附分离的原理：吸附分离可以分为物理吸附和化学吸附两种形式。
物理吸附是指物质相互作用的结果，包括空气、气体、液体、溶剂等。
物理吸附是指在一些固体表面上建立的物理性相互作用，其实质是由于表面粗糙形成的能量障碍，而在能量障碍的阻碍下，物质相互作用，物质就被吸附在这种固体表面上。
如果这种固体表面在特定的温度和压力条件下，具有良好的表面化学稳定性，即可建立有效的物理吸附。
化学吸附又叫做专配吸附，是指物质间由于共价作用形成的固体表面和溶剂之间的作用过程。
它是一种特殊的吸附作用，是由于固体表面上化学基团构成的膜层，以及溶剂中的其中一种物质，在化学反应中形成化学键而发生的吸附作用。
吸附分离的应用：吸附分离已被广泛应用于催化剂分离、石油的湿气处理、空气净化、废气处理、提纯溶剂等行业。
《化工原理》第九章 萃取.
第一节 液-液萃取的基本原理
图9－6 萃取剂与原溶剂的互溶度的影响
第一节 液-液萃取的基本原理
（2）萃取剂S与原溶剂B的互溶度 图9-6表示了在相 同温度下，同一种含A、B组分的原料液与不同性能的萃取 剂S1、S2所构成的相平衡关系图。图9-6（a）表明B、S1互 溶度小，两相区面积大，萃取液中组分A的极限浓度E’大较 大，图9-6（b）表明选用萃取剂S2时，其极限浓度较小。 显然萃取剂与原溶剂的互溶度E’大越小，越有利于萃取。
第一节 液-液萃取的基本原理
（1）萃取剂的选择性及选择性系数 选择性是指萃取
剂S对原料液中A、B两个组分溶解能力的差别。若萃取剂S
对溶质A的溶解能力比对原溶剂B的溶解能力大得多，那么
这种萃取剂的选择性就好。萃取剂的选择性可用选择性系
数β 来衡量，即：
yA xA kA
yB xB kB
（9-4）
（1）代表混合液总组成的点M和代表两平衡液层的两 点（E和R）应处于一直线上。
（2）E相和R相的量与线段MR和ME的长度成比例，即：
E MR R ME
（9-1）
第一节 液-液萃取的基本原理
式中 E、R ——分别代表相和相的质量，kg；
MR 、ME ——分别代表线段MR和ME的长度。
若三元混合物M是由二元混合液F和纯组分混合S而成 的，如图9-4所示，则为M与S的和点F，M与S、F处于同一 直线上。同样可依杠杆规则得出如下关系：
S MF F MS
（9-2）
式中S、F——分别代表纯组分和二元混合物的质量，kg；
MF、MS ——分别代表线段和的长度。
化工原理第九章蒸馏
1206 .35 log p 6.023 95 220.24 pA 157.1kPa
A
1343 .94 log p 6.078 95 219.58 pB 63.95kPa
B
用Raoult定律和Dolton分压定律求平衡组成，即
o o P pA xA pB (1 xA ) 157.1xA 63.95(1 xA )
0 B 0 B
⑵ 理想气体 Dolton分压定律 pA=PyA Raoult定律 pA=pA0xA
P P PP yA xA 0 P P PA P
0 A 0 A
0 B 0 B
露点方程
⑶ t-x （或y）图与 y-x图 在P=const下，y(或x)～t关系可以在t～x,y图上表示。 t～x，y图分析：
y
B
yE yC 1.0
x
二、挥发度与相对挥发度α
1.挥发度定义：
pA pB B A xB xA
vA p A / xA 2.相对挥发度定义： vB p B / xB
对理想气体（低压下） pi=Pyi
3.相平衡方程： 对双组分物系
yA /xA yA /yB yB /xB xA /xB
混合液加热──节流(p↓)──部分 汽化(yA>xA)──部分分离 过程特点：系统各处的组成、温度恒定 t ──稳态过程。 x xF y F xF
V y
L x
x
（2）简单蒸馏
原料液在蒸馏釜内加热部分汽化(yA>xA)
过程特点：系统各处组成、温度随时间变化
──间歇过程(非稳态)
冷凝器 t
蒸 馏 釜
接受槽 x2 x1 y2 y1
化工原理第九章液体精馏-精品文档
精馏操作的费用和操作压强 操作费用--液体气化需要热量(蒸汽),气体冷凝需要冷量(冷却 水); 设备费用--塔器的投资,由塔直径和塔板数(塔高)确定; 操作压强高—设备要求高,但对低沸点物质可用一般冷却介质; 操作压强低—需要真空设备,但适用高沸点和热敏性物质; 9.2 双组分溶液的气液相平衡 9.2.1 理想物系的气液相平衡 气液两相平衡共存时的自由度 N 2 2 2 2 2 相律 F 1)液相(或气相)组成与温度间一一对应关系; 2)气,液组成间的一一对应关系. 双组分理想物系的液相组成—温度(泡点)关系式 1)液相为理想液体(组分分子结构相似),服从拉乌尔定律; 2)气相为理想气体(低压气体),服从道尔顿分压定律.
1 2
量，得 y f (x) y
x 时， 1 ( 1 ) x
1
x1 1 x2 Ln Ln 1 x2 1 x1 W 1 x 1 W 2x (W 1 W 2 ) y W 2 ( x1 x 2 ) W1W2
气相产品混合组成： y x1
相平衡方程： 泡点方程： 联立可求解
y，x，泡点温度te。
9.3.2 简单蒸馏
设时刻
时，各类变量为
W ， x， dw ， dx ，则： dw dx W y x
d 时间后，变化了
Wx ydw ( W 小 相平衡方程 联立积分求解，当 W 得： Ln W
活度系数是温度和组成的函数可以通过活度系数关联式求得 , 各种关联式中的模型参数由实验数据拟合.
见图9－6，图9－7，图9－8，图9－9，图9－10
在中高压条件下, 需通过状态方程求取逸度系数.
总压对相平衡的影响 混合物的泡点越高,各组分挥发度的差异越小. 因此总压增高, 泡点上升, 相对挥发度减小,分离困难. 当压强大于轻组分的 临界压强时，气液共存区 缩小，分离只能在一定范 围内进行，不能得到轻组 分的高纯度产品。
- 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)。
•不能忽略干燥器向周围散失的热量 QL≠0；
•物料进出干燥器时的焓不相等 G
I1 0 I 2
LI1 I 0 LI 2 I 0
I1 I 2
2016/10/25
I t1 t2 B
I1 I 2
C3
C2
C C1
H
2016/10/25
2）操作线在过点B的等焓线上方 向干燥器补充的热量大于损失的热量和加热物料消耗的 热量之总和
IV 0 IV 2
•湿物料进出干燥器时的比热取平均值 c m 湿空气进出干燥器时的焓分别为：
I 0 c g t 0 IV 0 H 0
I 2 c g t 2 IV 2 H 2
I 2 I 0 cg t2 t0 IV 2 H 2 H 0
2016/10/25
I1 QL QD LI 2 I1 GI 2
单位时间内干燥系统消耗的总热量为
Q Q p QD LI 2 I 0 GI 2 I1 QL
——连续干燥系统热量衡算的基本方程式
2016/10/25
假设：
•新鲜干空气中水汽的焓等于离开干燥器废气中水汽的焓
Q 1.01Lt2 t0
Gcm 2 1 QL
W 2490 1.88t2 H 2 H 0 H2 H0
1.01Lt2 t0 W 2490 1.88t2 Gcm 2 1 QL
可见：向干燥系统输入的热量用于：加热空气；加热物料； 蒸发水分；热损失
3、换算关系
X w 1 X
2016/10/25
w X 1 w
二、干燥系统的物料衡算
1、水分蒸发量
以s为基准，对水分作物料衡算
2016/10/25
LH1 GX1 LH 2 GX 2
W LH 2 H1 G X1 X 2
2、空气消耗量L
G X 1 X 2 W L H 2 H1 H 2 H1
Q p LI1 I 0
2016/10/25
I1 QL QD LI1 I 0 LI 2 I 0 GI 2
将上述条件代入
I1 I 2
I
t1 t2 t0
H0
2016/10/25
B
I1 I 2
C A
H
2、非等焓干燥过程
1）操作线在过B点等焓线下方 条件： •不向干燥器补充热量QD=0；
第九章 干燥 Drying
第三节 干燥过程的物料与热 量衡算
一、湿物料中含水量的表示 方法 二、干燥系统的物料衡算 三、干燥系统的热量衡算 四、空气通过干燥器时的状 态变化
2016/10/25
一、湿物料中含水量的表示方法
1、湿基含水量W
水分质量 w 湿物料的总质量
2、干基含水量X
湿物料中水分的质量 X 湿物料中绝干气的质量
cm cs Xc
2016/10/25
2、干燥系统的热效率
蒸发水分所需的热量 100% 向干燥系统输入的总热量
蒸发水分所需的热量为
QV W 2490 1.88t2 4.1871W
忽略物料中水分带入的焓
QV W 2490 1.88t2
W 2490 1.88t2 100% Q
I1 QL QD GI 2
LI1 I 0 LI 2 I 0
I1 I 2
3）操作线为过B点的等温线 向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行
2016/10/25
I1 QL Q Q p QD LI 2 I 0 GI 2
L1.01t2 t0 2490 1.88t2 H 2 H 0 Gcm 2 1 QL
2016/10/25
W W L H2 H0 H 2 H1
I 2 I 0 cg t2 t0 r0 c02t2 H 2 H 0
1.01t2 t0 2490 1.88t2 H 2 H 0
湿物料进出干燥器的焓分别为
cm11 I1
cm2 2 I2
I1 cm 2 1 I2
忽略预热器的热损失，以1s为基准，对预热器列焓衡算
LI 0 Q p LI1
2016/10/25
单位时间内预热器消耗的热量为：
Q p LI1 I 0
对干燥器列焓衡 QL LI1 GI1
单位时间内向干燥器补充的热量为
每蒸发1kg水分时，消耗的绝干空气数量l
L 1 l W H 2 H1
2016/10/25
3、干燥产品流量G2
对干燥器作绝干物料的衡算
G2 1 2 G1 1 1
G1 1 1 G2 1 2
2016/10/25
三、干燥系统的热量衡算
1、热量衡算的基本方程
2016/10/25
四、空气通过干燥器时的状态变化
1、等焓干燥过程(理想干燥过程 )
规定： •不向干燥器中补充热量QD=0；
•忽略干燥器向周围散失的热量QL=0；
•物料进出干燥器的焓相等 G
I1 0 I 2
Q Q p QD LI 2 I1 GI 2 I1 QL LI1 I 0