化工原理第七章第一节讲稿
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7 传质与分离过程概论
萃取：选择性系数β
7.1 概 述 (Introduction)
6. 分离方法的选择 分离的可行性 是否能分离
物料的物理化学性质 是否好分离 生产的处理规模 是否分离快
投资及运行的经济性 是否成本低 安全与环保 是否环保
发展趋势 1）传统分离技术改造： 如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。
2）新型分离过程开发：
浓度梯度成正比。 扩散面
dC A J A D AB dZ
DAB─A的扩散系数，m2/s Z
7.2 分子扩散与对流扩散
二、双组分混合物中的一维稳定分子扩散 1. 等分子反向扩散
pA1
A B F
pA2
pB1 1
P
pB2 2
P
F’
7.2 分子扩散与对流扩散
对任一截面FF’来说，根据费克定律，A的扩散 通量为: dC A
速率分离
7.1 概 述 (Introduction)
(1)气(汽)－液接触传质过程 精馏：利用液体混合物中各组分饱和蒸汽压或沸点 或挥发性的差异而将各组分分离开来; 吸收：利用气体混合物中的各组分在某种溶剂中的 溶解度不同而将各组分分离开来; 增（减）湿：不饱和气相与温度比它高的热水接触 为增湿；含水蒸气的饱和湿气体与温度比它低的冷 水接触为减湿。
缺点：造价较高，易堵塞 难清洗。
7.1 概 述 (Introduction)
（二）板式塔
7.2 分子扩散与对流扩散
分子扩散 传质机理 对流传质
一、分子扩散与费克定律
1.分子扩散(molecular diffusion) 定义：单一相内、在有浓度差异存在的条件下， 分子的无规则运动造成的物质传递现象。
mC mA mB wA , wB , wC , m m m
化工原理1-7
2.离心泵的主要部件
(1)叶轮 (2)泵壳 其作用为将原动机的能量直接传给液体，以提 高液体的静压能与动能（主要为静压能）。 具有汇集液体和能量转化双重功能。
(3)轴封装置 其作用是防止泵壳内高压液体沿轴漏出或外界 空气吸入泵的低压区。常用的轴封装置有填料 密封和机械密封两种。 动画 返回
二、离心泵的性能参数与特性曲线
二、为什么要用不同结构和特性的输送机械？
这是因为化工厂中输送的流体种类繁多： 1、流体种类有强腐蚀性的、高粘度的、含有固体悬浮物 的、易挥发的、易燃易爆的以及有毒的等等； 2、温度和压强又有高低之分； 3、不同生产过程所需提供的流量和压头又各异。
三、化工流体输送机械分类
一般可分为四类：即离心式、往复式、旋转式和流体 动力作用式。这四种类型机械均有国产产品，且大多数已 成为系列化产品。
四、本章讨论的主要内容
为了能选用一台既符合生产要求，又经济合理的输送 机械，不仅要熟知被输送流体的性质、工作条件、输送要 求，同时还必须了解各种类型输送机械的工作原理、结构 和特性。这样才能正确地选型和合理地使用。这就是本章 讨论的主要内容。
返回
1-7-1 离心泵
一、离心泵的工作原理与构造
二、离心泵的性能参数与特性曲线
(2)气缚现象：
离心泵启动前泵壳和吸入管路中没有充满液体，则泵壳 内存有空气，而空气的密度又远小于液体的密度，故产生的 离心力很小，因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内 液体吸入泵内，此时虽启动离心泵，也不能输送液体，此种 现象称为气缚现象，表明离心泵无自吸能力。因此，离心泵 在启动前必须灌泵。
解：（1）泵的压头 在真空表及压强表 所在截面1－1与2－2间列柏努利方程：
Z1 p1
g
化工原理第七章章末复习总结
一、概述
（1）热传导干燥法 （2）对流传热干燥法 （3）红外线辐射干燥法 （4）微波加热干燥法 （5）冷冻干燥法 二、湿空气的性质及湿度图 1、湿空气的性质 （1）水汽分压 p v 对于湿空气有：p p p （2）相对湿度φ
pv py
pv ps
第七章 干燥
一、概述
1.干燥的原理及目的
原理：气体以对流方式向固体物料传热，使湿份汽化；在 分压差的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散，并 被气流带走。 目的：使物料便于运输、加工处理、储藏和使用。
2.固体物料的去湿方法
（1）机械去湿法：利用沉降、过滤或者离心分离机等机械 分离法，除去湿物料中的大部分水分。 （2）加热去湿法：对湿物料加热，使其所含的湿分汽化， 并及时移走所生成的蒸汽。 3.湿物料的干燥方法
三、干燥过程的物料衡算和热量衡算
1.干燥过程的物料衡算 1 物料含水量的表示方法
(1)湿基含水量
(2)干基含水量 2.物料衡算
X
湿物料中水分的质量 kg水分 kg干料 湿物料绝干物料的质量
w
湿物料中水份的质量 kg水分 kg湿料 湿物料的总质量
Lc L1 (1 1 ) L2 (1 2 )
（一）自由水与平衡水 X* 物料的含水量大于平衡含水量 的那一部分水称为自由水 分。自由水在一定的干燥条件下可除去。
四、物料的平衡含水量与干燥速率
（二）结合水与非结合水 结合水指借化学和物理学力与固体相结合的水分。非结合水是 指机械的附着于固体表面或颗粒堆层中的大空隙中的水分。 是表观的平衡蒸汽压不同。 自由水指所有能够被指定状态 的空气带走的水分。平衡水是指在指定空气条件下不能被干 燥依然存在于物料之中的一部分结合水。两者与空气的状态 和物料性质有关。
化工原理讲稿4(第七章)
mV Y mX 2 （ f 、1 ） L Y2 mX 2
② Y1 mX 2 的意义：反映了A吸收率的高低；
Y2 mX 2
Y1 mX 2 Y2 NOG Y2 mX 2
③当采用纯溶剂X2=0时，若已知B=L/Lmin、；
Y1 / m X 2 Y1 L L /V B Lmin （L / V） X1 X 2 mX 1 min X1 X 2 mX 1 Y1 / B 1 mV L m Y Y Y Y Y Y B 1 2 1 2 1 2 其中： Y1 Y1 Y2 Y1 1 ） （ 1 1 B 1 N OG ln 1 1 B 1
① HOG、HOL：反映塔设备条件（）、填料性能
及润湿情况，反映设备性能高低； ② NOG、NOL： 反映与相平衡条件（m）、气液 进出塔浓度的关系，反映吸收过程 的难易程度；
③ V/ ： kmol（B）/（m2· s）；
L/ ： kmol（S）/（m2· s）；
3.传质单元数的计算
填料层高度的计算关键在于传质单元数NOG、NOL 的计算； ① 图解积分法 当平衡线为曲线时，图解积分法步骤如下：
H OG
V 47.7 / 3600 0.30m KY a 0.088 0.5
Z NOG H OG 14.24 0.30 4.27m
=
【例】空气中含丙酮2%（体积百分数）的混合气以
0.024kmol/(m2· s)的流率进入一填料塔，今用流率为
0.065kmol/(m2· s)的清水逆流吸收混合气中的丙酮， 要求丙酮的回收率为98.8%。已知操作压力为100 kPa，操作温度下的亨利系数为177 kPa，气相总体 积吸收系数为0.0231 kmol/(m3· s)。
天津大学版 化工原理 第七章 干燥 ppt 课件
w w w w 1 2 1 2 W G G 1 2 1 w 1 w 2 1
物料衡算（Mass balance）
2、水分蒸发量
湿废气体 L , H2 湿物料 G1 , w1 干 燥 产 品 G2 , w2 热空气 L , H1
c c 1 c H H g v
，
cv=1.88
c 1 . 01 1 . 88 H H
4.焓I (Total enthalpy)
焓：1kg 绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
I Ig HI v
一般以0℃为基准，且规定在0℃时绝干空气和水汽的 焓值均为零，则
I ( c Hc ) t r H c t r H g v 0 H 0
2、确定空气的状态点，查找其它参数 两个参数在曲线上能相交于一点，即这两 个参数是独立参数，这些参数才能确定空气的 状态点。
湿度图的使用 ① 空气状态的确定：已知空气的任何两个参数即可 确定其状态。
② 空气的加热与冷却过程
加热：空气的φ减小，表明空气接收水汽的能力加强
② 空气的加热与冷却过程 冷却：t＜td时，空气的H不变；t=td时，有水冷凝
q
液滴 表面 tw , Hw源自b、计算Q S ( t t ) w
气体 t, H
液滴 kH 对流传质 N
S ( t t) k S ( H H ) r
w H s , t
w
Q k S ( H H ) r H s , t t w w
k H t t r ( H H ) w t s , t w w
5 t 273 1 . 0133 10 1 H v 22 . 4 H 273 P 29 18 5 t 273 1 . 0133 10 ( 0 . 772 1 . 244 H ) 273 P
物料衡算（Mass balance）
2、水分蒸发量
湿废气体 L , H2 湿物料 G1 , w1 干 燥 产 品 G2 , w2 热空气 L , H1
c c 1 c H H g v
，
cv=1.88
c 1 . 01 1 . 88 H H
4.焓I (Total enthalpy)
焓：1kg 绝干空气的焓与相应水汽的焓之和。
I Ig HI v
一般以0℃为基准，且规定在0℃时绝干空气和水汽的 焓值均为零，则
I ( c Hc ) t r H c t r H g v 0 H 0
2、确定空气的状态点，查找其它参数 两个参数在曲线上能相交于一点，即这两 个参数是独立参数，这些参数才能确定空气的 状态点。
湿度图的使用 ① 空气状态的确定：已知空气的任何两个参数即可 确定其状态。
② 空气的加热与冷却过程
加热：空气的φ减小，表明空气接收水汽的能力加强
② 空气的加热与冷却过程 冷却：t＜td时，空气的H不变；t=td时，有水冷凝
q
液滴 表面 tw , Hw源自b、计算Q S ( t t ) w
气体 t, H
液滴 kH 对流传质 N
S ( t t) k S ( H H ) r
w H s , t
w
Q k S ( H H ) r H s , t t w w
k H t t r ( H H ) w t s , t w w
5 t 273 1 . 0133 10 1 H v 22 . 4 H 273 P 29 18 5 t 273 1 . 0133 10 ( 0 . 772 1 . 244 H ) 273 P
《化工原理》第一讲 化工原理概述
Ⅱ相应的设备的结构和尺寸可能不同
例如 传热 原理
传热
设备
简单的套管换热器
传热
设备
传热
设备
原理
吸收
吸收剂
相界面
气相主体
液相主体
y 界面
x
xi yi
气体
气相扩散
液相扩散
设备
8 气体
填料塔
吸收
7 液体
6 5 4 3 2
1
溶剂
气体 板式塔
板式塔
设备
吸收
溶剂
气体
填料塔
乱堆填料
规整填料
设备，是研究过程规律的目的，包括设备的设计、选型、调 试等。
绪论
四、如何学习化工原理
1、化工原理的研究对象
三传，即动量传递、热量传递及质量传递，简称传递过程， 以物料恒算、能量恒算、传递速率、平衡关系为依据， 计算分为设计型和操作型两大类
2、化工原理的研究方法
1）数学模型方法
包括解析法和半经验半理论方法
2）实验方法
以量纲分析或相似理论为指导，可避免 建立数学方程
绪论
五、学习化工原理后，应达到的水平
1、能理论联系实际用工程和经济观点解决化工单元操作中 的各类问题
2、筛选合理的单元操作完成给定的生产任务 3、在设备设计工作中会寻求所需的经验数据或公式 4、能管理和调试运转的设备，遇到故障时找出原因并能及 时排除
第一讲绪 论
主要内容
一、化工原理概述 二、单位制及其换算
（一）单位及单位制 （二）物理量及经验公式的单位换算
三、物料衡算
（一）稳态的物料衡算 （二）非稳态的物料衡算
四、能量衡算
（一）稳态的能量衡算 （二）非稳态的能量衡算
化工原理讲稿2(第七章)
⑶气相（气膜）传质速率方程 气相（气膜） 即以用气相组成表示吸收推动力； 即以用气相组成表示吸收推动力； a、N A = kG ( p A − pi ) kG：以气相分压差表示推动力的 气相传质系数， 气相传质系数，kmol/（m2·s · Pa）； （ ）；
b、N A = k y ( y − yi )
一、两相间吸收传质的双膜理论 相际对流传质的模型： 相际对流传质的模型： 双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型； 双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型； 1.双膜理论 双膜理论
气相 液相
pA
E pAi cAi cA
δG
δL
双膜模型的基本论点（假设）： 双膜模型的基本论点（假设）： 气液接触时两相存在一个稳定的界面， ①气液接触时两相存在一个稳定的界面，两侧存在 稳定层流的气膜和液膜， 稳定层流的气膜和液膜，溶质以分子扩散方式 通过气膜和液膜； 通过气膜和液膜； ②在相界面处气液两相达平衡，界面无传质阻力； 在相界面处气液两相达平衡，界面无传质阻力； 有效膜以外两相主体充分湍动，组成均匀， ③有效膜以外两相主体充分湍动，组成均匀， 溶质以湍流扩散的形式传质； 溶质以湍流扩散的形式传质； 双膜模型也称为双膜阻力模型； 双膜模型也称为双膜阻力模型；
ky：以气相摩尔分数差表示推动力的 气相传质系数， 气相传质系数，kmol/（m2·s）； （ ）； c、N A = kY (Y − Yi ) kY：以气相摩尔比差表示推动力的 气相传质系数， 气相传质系数，kmol/（m2·s）； （ ）；
⑷液相（液膜）传质速率方程 液相（液膜） 即以用液相组成表示吸收推动力； 即以用液相组成表示吸收推动力； a、N A = k L (ci − c A ) kL：以液相浓度差表示推动力的 液相传质系数，（ ，（kmol/m2·s · kmol/m3 = m/s）； ）； 液相传质系数，（
化工原理课件第七章
化工原理授课提纲
7. 传质与分离过程概述
§7.
传质与分离过程概述
§7.1. 概述
一.
1.
传质过程
单相传质过程 在气相或液相中的物质传递
z
推动力：浓度差 ∆Ci 宏观上 — 分子或流体质点由于浓度的不同引起的迁移； 微观上 — 分子的热运动产生的扩散； 热力学基础 — 熵增加过程为自发过程。
z
平衡：体系内浓度均匀
2.
液体中的扩散系数 对于很稀的非电解质溶液,有半经验式：(P14 页 7-43 式) D～溶质的体积、溶剂的粘度及分子量、溶剂的缔合参数、T 有关。由于液体压缩性小,故 忽略 P 的影响。
3.
固体中的扩散系数 z 正常扩散(或体积扩散)：单相扩散 z 努森扩散：分子在孔道中的碰撞扩散+体积扩散 z 结构扩散：分子在孔道中的碰撞扩散 z 表面扩散：分子在孔道表面上吸附扩散 方程形式(略)
p DP ln B 2 RT Z p B 1 p A1 − p A 2 =1 pB 2 − pB 1
因为：P= pA1+pB1= pA2+pB2 则：pA1- pA2= pB2 -pB1 →
那么：NA=
p DP DP p − p A2 DP p A1 − p A 2 ln B 2 A1 = = (pA1-pA2) RT Z p B 1 p B 2 − p B 1 RT Z p B 2 − p B 1 RT Z p Bm p ln B 2 p B1 DC (CA1–CA2) ZCBm
液相
NA=
z
质量浓度： ci=
mi V ni V
kg/m3 kmol/m3
z
摩尔浓度： Ci = 浓度换算：
z
ρ = m/V = ∑ci ( i =A、B、…) ci = mi/V =aim/V = aiρ Ci=ni/V=xin/V=xiC (C=n/V→混合物的总摩尔浓度,kmol/m3) 对于气体混合物： Ci= ni/V=pi/RT ci= mi/V =Mini/V =Mi pi/RT …… 见 P5 页。
7. 传质与分离过程概述
§7.
传质与分离过程概述
§7.1. 概述
一.
1.
传质过程
单相传质过程 在气相或液相中的物质传递
z
推动力：浓度差 ∆Ci 宏观上 — 分子或流体质点由于浓度的不同引起的迁移； 微观上 — 分子的热运动产生的扩散； 热力学基础 — 熵增加过程为自发过程。
z
平衡：体系内浓度均匀
2.
液体中的扩散系数 对于很稀的非电解质溶液,有半经验式：(P14 页 7-43 式) D～溶质的体积、溶剂的粘度及分子量、溶剂的缔合参数、T 有关。由于液体压缩性小,故 忽略 P 的影响。
3.
固体中的扩散系数 z 正常扩散(或体积扩散)：单相扩散 z 努森扩散：分子在孔道中的碰撞扩散+体积扩散 z 结构扩散：分子在孔道中的碰撞扩散 z 表面扩散：分子在孔道表面上吸附扩散 方程形式(略)
p DP ln B 2 RT Z p B 1 p A1 − p A 2 =1 pB 2 − pB 1
因为：P= pA1+pB1= pA2+pB2 则：pA1- pA2= pB2 -pB1 →
那么：NA=
p DP DP p − p A2 DP p A1 − p A 2 ln B 2 A1 = = (pA1-pA2) RT Z p B 1 p B 2 − p B 1 RT Z p B 2 − p B 1 RT Z p Bm p ln B 2 p B1 DC (CA1–CA2) ZCBm
液相
NA=
z
质量浓度： ci=
mi V ni V
kg/m3 kmol/m3
z
摩尔浓度： Ci = 浓度换算：
z
ρ = m/V = ∑ci ( i =A、B、…) ci = mi/V =aim/V = aiρ Ci=ni/V=xin/V=xiC (C=n/V→混合物的总摩尔浓度,kmol/m3) 对于气体混合物： Ci= ni/V=pi/RT ci= mi/V =Mini/V =Mi pi/RT …… 见 P5 页。
化工原理第7章详解
第二节 相组成的表示方法
6.1.2.相组成表示法
1．质量分率与摩尔分率 质量分率：在混合物中某组分的质量占 混合物总质量的分率。
wA
=
mA m
摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数
占混合物总摩尔数的分率。
气相： 液相：
yA
=
nA n
xA
=
nA n
yA + yB + ⋅⋅⋅yN = 1
xA + xB + ⋅⋅⋅xN = 1
期中考试及试卷分析 第九章 蒸馏
第十章 简单的介绍干燥
课程实习 停课进行课程设计 期末复习
第七章 传质与分离过程概论
重点：传质分离方法的选择 相组成的表示方法 相之间对流传质模型 各种传质机理和传质方式的理解 传质设备的基本类型和性能要求
难点：双膜理论 溶质渗透理论 表面更新理论
第一节 概述
• 7.1.1 传质分离方法
依据分离原理不同，传质分为两种
平衡分离
速率分离
平衡分离过程系借助分离 媒介（如热能、溶剂、吸 附剂等）使均相混合物系 统变为两相体系，再以混 合物中各组分在处于平衡 的两相中分配关系的差异 为依据而实现分离。根据 两相状态的不同，平衡分 离过程可分为如下几类：
速率分离过程是指借助某种推 动力，如浓度差、压力差、温 度差、电位差等的作用，某些 情况下在选择性透过膜的配合 下，利用各组分扩散速度的差 异而实现混合物的分离操作。 这类过程的特点是所处理的物 料和产品通常属于同一相态， 仅有组成的差别。
平衡分离
（1）气液传质过程 （2）液液传质过程 （3）液固传质过程 （4）气固传质过程
在平衡分离过程中， 组分在两相中的组成关系常用分配 系数（又称相平衡比）来表示，即
化工原理ppt课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案全套电子讲义完整版ppt
二、压力、流速和流量的测量
为了了解和控制生产过程，需要测定管路或设备内的 压力、流速及流量等参数，以便合理地选用和安装测量仪 表。而这些测量仪表的工作原理又多以流体的静止或流动 规律为依据。
第二节 流体静力学
一、流体的压缩性
流体的特征是分子之间的内聚力极小，几乎有无限的 流动性，而且可以几乎毫无阻力地将其形状改变。当流速 低于声速时，气体和液体的流动具有相同的规律。
热力学基本方程式是以液体为例推导出来的，也适用 于气体。因在化工容器中，气体的密度也可认为是常数。 值得注意的是，静力学基本方程式只能用于静止的连通着 的同一种流体内部，因为他们是根据静止的同一种连续的 液柱导出的。
3、静力学基本方程的应用 流体静力学基本方程在化工生产过程中应用广泛，通 常用于测量流体的压力或压差、液体的液位高度等。
2、静力学基本方程的讨论
（1）在静止的液体中，液体任一点的压力与液体密度 和其深度有关。液体密度越大，深度越大，则该点的压力 越大。
（2）在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面 上各点的压力均相等。此压力相等的截面称为等压面。
第二节 流体静力学
(3) 当液体上方的压力或液体内部任一点的压p1 力 有变化时，液体内部各点的压力p2 也发生同样大小的变 化。
气压强为基准测得的流体 表压=绝对压强－（外界）大气压强
③真空度 当被测流体内的绝对压强小于当地（外界）大气压强 时，使用真空表进行测量时真空表上的读数称为真空度。即
真空度=（外界）大气压强－绝对压强
第二节 流体静力学
在这种条件下，真空度值相当于负的表压值。 图1-1 绝对压强、表压和真空度的关系 因此，由压力表或真空表上得出的读数必须根据当时、 当地的大气压强进行校正，才能得到测点的绝对压。 绝对压强、表压强与真空度之间的关系，可以用图11表示。 为了避免绝对压强、表压与真空度三者关系混淆，在 以后的讨论中规定，对表压和真空度均加以标注，如 2000Pa（表压）、600mmHg（真空度）。如果没有注明， 即为绝压。
为了了解和控制生产过程，需要测定管路或设备内的 压力、流速及流量等参数，以便合理地选用和安装测量仪 表。而这些测量仪表的工作原理又多以流体的静止或流动 规律为依据。
第二节 流体静力学
一、流体的压缩性
流体的特征是分子之间的内聚力极小，几乎有无限的 流动性，而且可以几乎毫无阻力地将其形状改变。当流速 低于声速时，气体和液体的流动具有相同的规律。
热力学基本方程式是以液体为例推导出来的，也适用 于气体。因在化工容器中，气体的密度也可认为是常数。 值得注意的是，静力学基本方程式只能用于静止的连通着 的同一种流体内部，因为他们是根据静止的同一种连续的 液柱导出的。
3、静力学基本方程的应用 流体静力学基本方程在化工生产过程中应用广泛，通 常用于测量流体的压力或压差、液体的液位高度等。
2、静力学基本方程的讨论
（1）在静止的液体中，液体任一点的压力与液体密度 和其深度有关。液体密度越大，深度越大，则该点的压力 越大。
（2）在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面 上各点的压力均相等。此压力相等的截面称为等压面。
第二节 流体静力学
(3) 当液体上方的压力或液体内部任一点的压p1 力 有变化时，液体内部各点的压力p2 也发生同样大小的变 化。
气压强为基准测得的流体 表压=绝对压强－（外界）大气压强
③真空度 当被测流体内的绝对压强小于当地（外界）大气压强 时，使用真空表进行测量时真空表上的读数称为真空度。即
真空度=（外界）大气压强－绝对压强
第二节 流体静力学
在这种条件下，真空度值相当于负的表压值。 图1-1 绝对压强、表压和真空度的关系 因此，由压力表或真空表上得出的读数必须根据当时、 当地的大气压强进行校正，才能得到测点的绝对压。 绝对压强、表压强与真空度之间的关系，可以用图11表示。 为了避免绝对压强、表压与真空度三者关系混淆，在 以后的讨论中规定，对表压和真空度均加以标注，如 2000Pa（表压）、600mmHg（真空度）。如果没有注明， 即为绝压。
《化工原理精品课程》PPT课件
煤气
孔板流量计 水封
泵 水池
水
煤气洗涤塔
填料塔
煤气
流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
两类问题： 流体静力学问题 流体动力学问题
研究流体在流动和静止时的规律。
2 . 连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有
间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备
设液面上方的压强为P0
p p0 gh
——静力学基本方程
讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性 流体； （2）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：
P f P0 , h
（3）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部
的压强P仅与垂直距离h有关，即： P h
在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上 各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。
二、静力学基本方程的应用 普通的
1. 压力及压力差的测量
起放大作用
（1）U形压差计
设指示液的密度为 a ，
复式压差计p1p2来自被测流体的密度为b 。 m
A与A′面 为等压面，即 p A p A'
而 pA p1 b g(m R)
R
A
A’
pA' p2 b gm a gR
所以
p1 b g(m R) p2 b gm a gR
整理得
p1 p2 (a b )gR
若被测流体是气体，b a ，则有 p1 p2 Rg a
讨论：
（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形
管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测
化工原理7、传质设备课件
★ 实际气体流速常选液泛速度的50%~85%。
2021/7/19
塔径的计算
qVA0•v4D 2•v
D 4qV
v
2021/7/19
9.1 板式塔
尾气
液体
重要的气-液传质设备
汽、液两相接触方式： 全塔：逆流接触 塔板上：错流接触
两相流动的推动力：
气体 液体：重力
吸收液
气体：压力差（塔压降）
2021/7/19
• 操作线方程推导的依据是______________。 • 增加体系的压力，对吸收_________，提高体
系的温度，对吸收_________。（填有利或不 利）
2021/7/19
• 用纯溶剂吸收混合气中的苯,已知混合气 的流量为8mol.S-1,混合气中苯的初始浓 度为4%(体积),离开吸收塔的液相浓度为 0.02% mol苯/mol溶剂,苯的吸收率为 80%,平衡线方程为Y=0.126X,求塔顶和 塔底的吸收推动力(Y1-Y1*)和(Y2-Y2*),以 及吸收剂的用量.
塔板上的异常操作现象
漏液
2021/7/19
液泛
雾沫夹带
塔板的负荷性能图
1 为漏液线 2 为液沫夹带线 3 为液相负荷下限线 4 为液相负荷上限线 5为液泛线
由五条线所包围的区域称为塔板的适宜操作区。操作时的气
相负荷V与液相负荷L在负荷性能图上的坐标点称为操作点。
2021/7/19
实际塔板的效率
（一）、板式塔适用于： 1、塔径较大； 2、所需传质单元数或理论板数较多； 3、热量需从塔内移除； 4、适于较小液量； 5、适于处理有悬浮物的液体； 6、板式塔便于侧线采出。 （二）、填料塔适用于： 1、处理有腐蚀性的物料； 2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏； 3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏； 2021/7/19 4、适用于处理易发泡的液体。
2021/7/19
塔径的计算
qVA0•v4D 2•v
D 4qV
v
2021/7/19
9.1 板式塔
尾气
液体
重要的气-液传质设备
汽、液两相接触方式： 全塔：逆流接触 塔板上：错流接触
两相流动的推动力：
气体 液体：重力
吸收液
气体：压力差（塔压降）
2021/7/19
• 操作线方程推导的依据是______________。 • 增加体系的压力，对吸收_________，提高体
系的温度，对吸收_________。（填有利或不 利）
2021/7/19
• 用纯溶剂吸收混合气中的苯,已知混合气 的流量为8mol.S-1,混合气中苯的初始浓 度为4%(体积),离开吸收塔的液相浓度为 0.02% mol苯/mol溶剂,苯的吸收率为 80%,平衡线方程为Y=0.126X,求塔顶和 塔底的吸收推动力(Y1-Y1*)和(Y2-Y2*),以 及吸收剂的用量.
塔板上的异常操作现象
漏液
2021/7/19
液泛
雾沫夹带
塔板的负荷性能图
1 为漏液线 2 为液沫夹带线 3 为液相负荷下限线 4 为液相负荷上限线 5为液泛线
由五条线所包围的区域称为塔板的适宜操作区。操作时的气
相负荷V与液相负荷L在负荷性能图上的坐标点称为操作点。
2021/7/19
实际塔板的效率
（一）、板式塔适用于： 1、塔径较大； 2、所需传质单元数或理论板数较多； 3、热量需从塔内移除； 4、适于较小液量； 5、适于处理有悬浮物的液体； 6、板式塔便于侧线采出。 （二）、填料塔适用于： 1、处理有腐蚀性的物料； 2、填料塔压力降较小，适用于真空蒸馏； 3、适用于间歇蒸馏或热敏性物料的蒸馏； 2021/7/19 4、适用于处理易发泡的液体。
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2、塔板的负荷性能图
V
1）负荷性能图中各线的意义 •雾沫夹带线（气体流量上限线）线1 •液泛线（线2） •液相负荷上限线（线3） •漏液线（气体流量下限线，线4） •液相负荷下限线（线5）
1，2，3，4，5五条线所包围的区域，既是一定物系在一 定的结构尺寸塔板上正常操作区。
2）负荷性能图的分析 V
蒸塔
斜孔板 生 产 能 力 操作范围比浮阀 分离要求高，生产 大,效率高 塔和泡罩塔窄 能力大
二、板式塔的流体力学性质
1、塔板上气液两相的接触状态
1）鼓泡接触状态
两相接触面积为气泡表面
2）泡沫接触状态 传质表面面积很大的液膜
3）喷射接触状态 两相传质面积是液滴的外表面
2、气体通过塔板的压降
塔板压降
某些要求弹性好 的特殊塔
浮阀板 效率高，操 采 用 不 锈 钢 ， 分离要求高,负荷变化 作范围宽 浮阀易脱落 大;原油常压分馏塔
筛板
效率较高， 安装要求水平,易 分离要求高,塔板较 成本低 堵,操作范围窄 多;化工中丙烯塔
舌型板 结 构 简 单 , 操 作 范 围 窄 ， 分离要求较低的闪
生产能力大 效率较低
操作极限
C 操作点
•操作弹性: 两极限的气体流量之比
•操作点位于操作区内的适中位置,可获得稳定良好的操作效果 •同一层塔板，操作情况不同，控制负荷上下限的因素也不同 •物系一定时，负荷性能图中各线的相对位置随塔板尺寸而变 例：加大板间距或增大塔径可使液泛线上移，
增加降液管截面积可使液相上限线右移， 减少塔板开孔率可使漏液线下移。
开孔区 降 液 管
溢流堰
2）塔板类型 a）泡罩塔板
b）筛孔塔板
c）浮阀塔板
d）舌型塔板
e）斜孔塔板
3）塔板的比较
塔板性能比较
塔板类型
相对生 产能力
相对 板效率
操作范围 压强 结构 降
成本ห้องสมุดไป่ตู้
泡罩板 1.0 1.0 10～100 高 复杂 1.0
筛板 1.2～1.4 1.1
35～100 低 简单 0.4～0.5
干板压降
克服板上泡沫层的静压
液层阻力 形成气液界面的能量消耗
通过液层的摩擦阻力损失
压降增大
接触时间↑ 板效率↑ 板数↓
设备费↓
塔釜温度↑
能耗↑
操作费↑
保证较高效率的前提下，力求减小塔板压降，以降低能耗
和改善塔的操作。
3、塔板上的液面落差
液面落差△：塔板进、出口侧的清液高度差
液面落差 气流的不均匀分布 严重 漏液 与塔板结构、塔径、流量有关。
谢谢大家！
3）点效率EO
EOV
yyn1 y* yn1
试比较点效率与单板效率、全塔效率
2、塔板效率的估算
1）影响塔板效率的因素 a）物系性质：粘度、密度、表面张力及相对挥发度等。
• b）塔板结构：塔径、板间距、堰高及开孔率等。 c）操作条件：温度、压强、气体上升速度及气液流量比
。 2）板效率的估算 ——注意公式适用条件
浮阀板 1.2～1.3 1.1～1.2 10～100 中 一般 0.7～0.8 舌型塔板 1.3～1.5 01.1 50～100 低 最简单 0.5~0.6 斜孔板 1.5～1.8 1.1 30～100 低 简单 0.5
各种塔板的优点及适用范围
塔板类型 优 点 缺
点
适用范围
泡罩板
较成熟，操 结构复杂，阻力 作范围宽 大，生产能力低
四、塔板效率
1、塔板效率的表示法
1）总板效率ET( 全塔效率） 达到指定分离效果所需理论板层数与实际板层数的比值。
ET
NT Np
简单地反映了整个塔内的平均传质效果。
2）单板效率EM(默弗里效率 ) 直接反映该层塔板的传质效果
EMV
yn yn*
yn1 yn1
EML
xn1 xn1
xn xn*
分析：单板效率的数值有可能大于100%吗？
板效率下降
三、板式塔的操作特性
1、塔板上的异常操作现象
1）漏液
漏液
两相在塔板上的接触时间↓
板效率↓
原因： 气速太小、板面上液面落差引起的气流分布不均匀
控制：漏液量不大于液体流量的10%。
漏液气速： 漏液量达到10%的气体速度。
安定区
——板式塔操作的气速下限
2）液沫夹带 现象： 液滴随气体进入上层塔板。
后果：过量液沫夹带，造成液相在板间的返混，板效率下降
控制： 液沫夹带量eV＜0.1kg(液)/kg(气)。 影响因素 •空塔气速：空塔气速减小，液沫夹带量减小 •塔板间距：板间距增大，液沫夹带量减小
3）液泛 夹带液泛
液泛 降液管液泛
原因： 气液两相流速过大 影响因素： 流量、塔板结构
板间距大
液泛速度高
化工原理第七章第一节讲稿
第七章 气液传质设备
第一节 板式塔
一、板式塔的构造 二、板式塔的流体力学性质 三、板式塔的操作特性 四、塔板效率
逐级接触式 气液传质设备
微分接触式
板式塔 填料塔
一、板式塔的构造
1、板式塔的结构
1）塔板的构造
（剖面图）
•筛孔 •降液管 •溢流堰
俯视图 安定区
受 液 区