化工原理 第十二章
《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。
化工原理第12章
第12章习题解答1、100 Kg 固体混合物，其中含Na 2SO 4·10H 2O 和Na 2SO 4各50％（wt ）,问：① 在20℃条件下，加入多少公斤水才能使晶体刚好全部溶解。
② 若该溶液进一步冷却至10℃，问结晶出哪种晶体，有多少公斤。
③若从20℃的饱和溶液打算得到Na 2SO 4晶体，采用什么方法？解：（1）饱和溶液15％（wt ）15.0100%1.445050=+⨯+x加水：x=380.33 kg（2）设析出NaSO 4﹒10H 2O yKg08.033.3801003221425032214250=-+-⨯+yy （10℃饱和溶液浓度8％） y = 93.1（3）升高温度大于33℃，从系统中蒸发水使之进入（固体Na 2SO 4+溶液）区，即可得到NaSO 4结晶。
2、某溶液中含有5000 kg 水和1000 kg 硫酸钠（相对分子质量＝142）。
使此溶液冷却到10℃，在此温度下溶液的溶解度是9.0 kg 无水盐／100 kg 水，而结晶出来的盐是含十个结晶水的水合盐（Na 2SO 4·10H 2O ，相对分子质量＝322）。
假设在冷却过程中有2％的水蒸发，计算结晶产量。
解： R =322/142 =2.27C 1=1000/5000=0.2 kg Na 2SO 4/ kg H 2OC 2=0.09 kg Na 2SO 4 / kg H 2O W=5000 kg H 2OV=2 /100=0.02 kg H 2O/ kg 原始水()[]()()[]()127.209.0102.0109.02.027.25000111221----⨯=----=R C V C C WR Y = 1432 kg Na 2SO 4•10H 2O3、室温下苯酚水溶液在粒状活性炭上的间歇吸附实验的平衡数据如表所示，试拟合该实验数据的吸附等温关系。
C (Kg 酚 / m 3溶液 )q (Kg 酚 / Kg 活性炭)0.3220.150 0.117 0.122 0.39 0.094 0.006 0.059 0.00110.045解：画1/q ～1/c 曲线，其结果不是直线，说明不符合Langmuir 方程。
《化工原理》课程教学大纲
课程名称：化工原理
课程类型:专业基础课
总 学 时：108讲课学时：108
学 分：6
适用对象:化学工程与工艺专业、制药工程专业
先修课程：高等教学、物理学、物理化学
一、课程性质、目的和任务
化工原理课程是化学工程、化工工艺、生物化工、环境工程等类专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等教学、物理学、物理化学、计算机技术（包括算法语言及其应用）等基础知识后必修的技术基础课。
10.气液传质设备
板式塔和填实塔的典型结构、分类和特点；流体力学性能与传质性能。
了解板式塔和填料塔的典型结构、分类和特点； 熟练掌握板式塔流体力学性能计算及操作极限校验方法，塔板操作负荷性能图的绘制；熟练掌握板式塔流体力学性能定性分析及计算。
11萃取
液液萃取概述；三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算；最少溶剂的计算；萃取剂的选择；单级萃取、多级错流和多级逆流萃取的流程和计算；萃取设备简介。
四、课程的重点和难点
绪论
重点是单元操作的物料衡算和热量衡算及工程观点的建立。
第一章流体流动
重点：流体静力学基本方程及其应用；；牛顿粘性定律；流体流动连续性方程和机械能衡算方程；管路计算。
难点：管内流动的阻力损失的计算；管路计算。
第二章流体输送机械
重点：离心泵操作原理；离心泵的工作点和流量调节；离心泵安装高度的确定；离心泵的选用。
第十章气液传质设备
重点：流体力学性能与传质性能；塔板操作负荷性能图的绘制。
难点：板式塔流体力学性能定性分析及计算。
第十一章萃取
重点：三角形相图及其在单级萃取中的应用；单级萃取计算。
难点：三角形相图及应用。
第十二章干燥
过程装备(化工原理)习题参考答案.doc
习题参考答案第一章1-1. 略。
1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。
梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。
1-3. 1.575kN （压力）。
1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。
1-5. 11.25kN 。
1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。
1-7. γGbl 2=。
1-8. 51.76N 。
1-9. 22kN 。
1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。
1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。
第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。
2-2. 略。
2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。
2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。
2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。
2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。
化工原理答案第三版思考题
4.什么是传质?简要说明传质有哪些方式?传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。
3.在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。
5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和气膜中，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将增大。
8、操作中精馏塔，保持F,q,xF,D不变，（1）若采用回流比R小于最小回流比Rmin，则x D减小，xW增大（2）若R增大，则xD增大, xW减小,L/V增大。
9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态F,xF,q不变，则L/V变小，xD变小，xW变小。
10、精馏塔设计时采用的参数F,q,xF,D,xD,R均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增大，所需理论板数减小。
11、某精馏塔的设计任务：原料为F,xF，要求塔顶为xD，塔底为xW，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量V’不变，加料热状况由原来的饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数NT 增加，精馏段上升蒸汽量V 减少，精馏段下降液体量L 减少，提馏段下降液体量L’不变。
（增加、不变、减少）12、操作中的精馏塔，保持F,q，xD,xW,V’,不变，增大xF,，则：D变大,R变小,L/V变小（变大、变小、不变、不确定）1.何种情况下一般选择萃取分离而不选用蒸馏分离?萃取原理: 原理利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度互不相溶的溶剂中的不同，用一种溶剂(溶解度大的）不同，用一种溶剂(溶解度大的）把溶质从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，再用分液将它们分离开来。
分液将它们分离开来再用分液将它们分离开来。
萃取适用于微溶的物质跟溶剂分离,蒸馏原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再给液体混合物加热，冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。
化工原理十二章叶世超版本
（ps为t2对应值）
p=ps
td
当不饱和气体在总压和湿度不变的情况下进行冷却,而 达到饱和状态时的温度称为该不饱和气体的露点温度, 简称露点。
t d f ( p)
总压一定
td f (H )
3991 .11 td 233.84 16.58 ln p
w
t tw ，
有人这样定义 气体的湿球温度
当热、质传递达平衡时，气体对液体的供热速率恰等于液体 汽化的需热速率时：
Q hA(t tw )
气体的湿球温度tw是
hA(t tw ) kH A( H w H ) rw t w t k H rw ( H w H )
。
？
max
P 101.325 21% 即150℃空气相对湿度 的变化范围为0~21%。 ps 482.44
第一节 湿气体的性质与空气_____水系统湿度图
露点温度td和湿球温度tw （Wet-bulb temperature）
1.露点温度 td (P202)
不饱和气 体t1 ,H , p 冷却
td 在干燥中的作用:
1.通过 td求 H; 2.确定干燥过程中,干燥器的出口温度;
为确保物料在干燥器以及其后的分离除尘系统中不发 生返潮，工业上一般取气体的出口温度高于露点温度 20-50℃。
例:己知空气的温度t 为20℃,相对湿度为80%，总压为 100kPa,湿份为水, 求露点温度，当加压后总压变为 200kPa，露点为多少？ （设加压过程中气体的湿份数量不变）。 解：水在20℃下的饱和蒸汽压ps=2.338kPa
td
加压过程中气体的湿份数量不变，则
（完整版）化工原理各章节知识点总结
（完整版）化工原理各章节知识点总结第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p 不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
化工原理
百科名片化工原理化学工程学及其进展化学工程学，以化学、物理和数学原理为基础，研究物料在工业规模条件下，它所发生物理或化学点击此处添加图片说明状态变化的工业过程及这类工业过程所用装置的设计和操作的一门技术学科。
化学工程学的进展：三阶段：单元操作：20世纪初期。
单元操作的物理化学原理及定量计算方法，奠定了化学工程做为一门独立工程学科的基础。
“三传一反”概念：20世纪60年代多分支：20世纪60年代末。
形成了单元操作、传递过程、反应工程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等完整体系。
目录英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息内容简介图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册展开编辑本段英文名称Chemical Engineering Principles编辑本段0.1 化学工程学科的进展单元操作化工生产是以化学变化或化学处理为主要特征的工业生产过程。
在化学工业中，对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质生也发生变化，成为合乎要求的产品，这个过程即叫化工生产过程。
以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。
可见，虽然电解反应为核心过程，但大量的物理操作占有很大比重。
另外象传热过程，不仅在制碱中，在制糖、制药、化肥中都需要，在传热过程物料的化学性质不变，遵循热量传递规律，通过热量交换的方式实现，所用设备均为换热器，作用都是提高或降低物料温度，为一普遍采用的操作方式。
化工原理
百科名片化工原理化学工程学及其进展化学工程学，以化学、物理和数学原理为基础，研究物料在工业规模条件下，它所发生物理或化学点击此处添加图片说明状态变化的工业过程及这类工业过程所用装置的设计和操作的一门技术学科。
化学工程学的进展：三阶段：单元操作：20世纪初期。
单元操作的物理化学原理及定量计算方法，奠定了化学工程做为一门独立工程学科的基础。
“三传一反”概念：20世纪60年代多分支：20世纪60年代末。
形成了单元操作、传递过程、反应工程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等完整体系。
目录英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息内容简介图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册英文名称0.1 化学工程学科的进展单元操作图书信息图书目录绪论第1章流体流动原理及应用第2章传热及传热设备第3章传质原理及应用第4章固体颗粒流体力学基础与机械分离第5章固体干燥第6章其他单元附录化工原理（第三版上册）化工原理（第三版）（下册）内容简介目录一、上册二、下册展开编辑本段英文名称Chemical Engineering Principles编辑本段0.1 化学工程学科的进展单元操作化工生产是以化学变化或化学处理为主要特征的工业生产过程。
在化学工业中，对原料进行大规模的加工处理，使其不仅在状态与物理性质上发生变化，而且在化学性质生也发生变化，成为合乎要求的产品，这个过程即叫化工生产过程。
以氯碱生产为例说明化工生产过程的基本步骤。
可见，虽然电解反应为核心过程，但大量的物理操作占有很大比重。
另外象传热过程，不仅在制碱中，在制糖、制药、化肥中都需要，在传热过程物料的化学性质不变，遵循热量传递规律，通过热量交换的方式实现，所用设备均为换热器，作用都是提高或降低物料温度，为一普遍采用的操作方式。
化工原理 第12章01(改)PPT课件
雾凇
（2）结晶操作特点
①能在杂质多的混合液分离高纯度晶体，如单晶硅。 ②共沸物、热敏性物质的分离，如邻、对硝基苯。 ③结晶热小，能耗比精馏低。（见P185表12-1）
（3）对产物要求
①产物纯度高。 ②适当的粒度、粒度分布窄。 ③晶形(针形、片状、棒状等)。
（4）晶系
晶格——晶体微观粒子几何排列规则的最小单元。 晶系——按晶格结构分类，同一物质，条件不同，可 属不同晶系。
③吸附剂密度
a.装填密度 B 与空隙率 B 。 b.颗粒密度 P (表观密度)：
P (1 B )B
c.真密度 t(扣除颗粒内孔腔体积) 和内孔隙率 P ：
t(1P)P
（4）工业吸附对吸附剂的要求 ①内表面大：内表面大吸附容量大。 ②活性高：内表面都能起吸附作用。 ③选择性强。 ④机械强度和物理特性(如颗粒大小)。 ⑤化学稳定性、热稳定性，价廉易得。
⑥吸附树脂 高分子物质经反应引进官能团。 有非极性、中极性、极性和强极性。 如：维生素的分离、过氧化氢的精制。
（3）吸附剂的基本特性 ①吸附剂的比表面a
例：活性炭微孔比表面占95% ②吸附容量xm
吸附表面每个空位都单层吸满吸附质分子时 的吸附量: kg吸附质/kg吸附剂。
与温度、吸附剂结构、性质有关。
溶液结晶放热
外界加热
ห้องสมุดไป่ตู้
12.1.5 结晶设备 （1）搅拌式冷却结晶器
（2）奥斯陆蒸发结晶器 (母液循环式)
（3）多级真空结晶器(自蒸发)
（4）结晶器的选择 ①溶解度曲线 较陡：冷却、真空自蒸发。 较坦：蒸发浓缩。
②能耗、物性、产品粒度、粒度分布要求、处理 量大小。 12.1.6其他结晶方法
12.2 吸附分离 12.2.1 概述 （1）吸附与解吸 目的：分离流体混合物
华东理工化工原理白皮书第12章解答
6．过量液沫夹带，溢流液泛，气泡夹带 7．液泛 8．yA/xA，可以 9．溶解度，选择性 10．Δρ小， σ小 11．各组分的溶解度差异 12．易，难
13 ．塔板上汽液两相的接触状态按气速的高低 可分为 ， ， 三种状态。 14．试写出三种工业萃取设备的名称 ， ， 。 15．汽液传质的塔板上，液面落差过大将造成 和 。 16．结晶的基本方法有 ， ， ， 。 17．溶液结晶操作的基本原理是 。 18．造成溶液结晶过饱和度的方法 有 ， 。 19．溶液结晶要经历 和 两个阶段。
练习九 解答 一、1． ①改进液体预分布，设再分布器 ②改进填料装填方式 2．分离作用相当于一块理论板的填料层高度 3．大，大，短 4．拉西环，鲍尔环，阶梯环 ， 5. 压降，HETP
6．板式塔内，气相通量的上限受 ， 限制，液相通量的上限受 限制。 7．填料塔内，气相通量的上限受 限制。 8．萃取中分配系数的定义是kA= 。kA=1的 物系可否进行萃取分离操作？ 。 9．从技术上说，萃取剂选择的基本条件 是 ， 。 10 ．萃取设备与汽液传质设备有较大区别，其 主要原因是 ， 。 11．液液萃取的依据是 。 12 ．液液萃取中，如果物系的界面张力小，则 液滴分散比较 ，两相沉降分离较 。
内插相平衡得E1，R1， 由E1R1线得
M 1 E1 14.5 R1 1.4 1.4 R1 E1 22 0.92kg S 0.4 0.302 R1 S R1 S 0.92 0.4
M 2 R1 由R1S线,作M2点，
内插得E2,R2,由E2R2线得
M 2 E2 16 R2 M 2 1.32 0.74kg R2 E2 28.5
四、解：X 0.2 0.25kgA / kgB F
化工原理客观题(下册)
第9章吸收1.在恒定温度压力下，均相混合物中的分子扩散服从费克定律，其表达式为dz dC D J A AB -=，式中“－”的物理意义是 传质向低浓度反向进行。
当温度升高时，则气相中物质扩散系数增大，压力升高时，则气相中物质扩散系数下降；体粘度增加，则物质扩散系数下降。
2.氨水中含NH 326％（wt%），氨水密度910kg/m3则氨的摩尔浓度为3/92.13m Kmol M a C AA A =⋅=ρ。
3.在气体吸收操作中，若1／ky << m ／kx ，则吸收过程属液膜控制过程4.吸收时，气液相间传质速率方程N A =K Y (Y-Y*)，式中K Y 表示以(Y-Y*)为推动力的总传质系数， 其单位为s m Kmol ⋅2/。
5.用浓NaOH 溶液吸收CO2是气膜控制，用水吸收CO2是液膜控制，用水吸收氨是气膜控制。
6.解吸时，液相传质推动力为X-X i ，气相传质推动力为Y i -Y ，相际传质推动力为X-X*，或Y*-Y 。
7.气液两相达到传质平衡时，易溶气体的平衡分压大，亨利系数E 小；难溶气体的平衡分压小，亨利系数E 大。
8.总传质系数与分传质系数之间和关系可以表示为 1/Kc =1/kc +H /k g, 其中1/kc 、 H /k g 分别表示液相传质阻力；气相传质阻力 。
当H /k g 项可忽略时，表示该吸收过程为液相控制。
9.解吸操作能够进行的条件是液相实际状态浓度_____A ___平衡浓度。
A 大于B 小于C 等于10.在___D __情况下，出现液相扩散控制。
A y~x 平衡线极平（斜率极小);B 溶解度系数H 极高C 平衡线为y=mx ，常数m 极小;D 系统服从亨利定律，亨利系数E 极高11.一逆流吸收操作塔，气体、液体分别以稳定的进塔浓度Y 1、X 2由塔底、塔顶进入，出塔浓度分别为Y 2、X 1，操作条件下，平衡关系符合Y=mX ，则此装置发生吸收的条件是Y 1＞mX 1或Y 2＞mX 2；X 1＜Y 1/m 或X 2＜Y 2/m ；其传质推动力，塔底Y 1-Y 1*或X 1*-X 1，塔顶Y 2-Y 2*或X 2*-X 2；吸收的最大极限，塔底X 1=Y 1/m 或Y 1=mX 1，塔顶X 2=Y 2/m 或Y 2=mX 2。
化工原理各章问答题-新
化工原理各章问答题-新第9章吸收1.吸收分离的依据是什么？如何分类？吸收操作在生产中有哪些应用？依据：组分在溶剂中的溶解度差异。
分类：a.按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收b.按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收c.按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收d.按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收应用：分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳炷等。
净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。
制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。
工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO SO等有毒气体，则需用吸收法除去，以保护大气环境2.如何表达吸收中的气液平衡关系？相平衡关系是与体系的温度、压力以及本身物性相关的，较准确描述平衡关系是较复杂的，但对采用稀溶液吸收混合气中低浓度溶质组分时，其溶解度曲线通过原点，并为一直线。
这样相平衡关系除用溶解度曲线表示外，多用亨利定律描述。
3.何谓分子扩散？何谓Fick定律？借助分子微观运动，使组分从浓度高处向浓度低处传递。
分子扩散发生在静止流或作层流流动的流体中。
扩散通量（单位时间通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量）与浓度梯度成正比o J=—D （dc/dz）扩散通量方向与浓度梯度方向相反，J：扩散通量；D：扩散系数；（dc/dz）：浓度梯度4.吸收传质中的双膜理论的基本点是什么？a.气液相间有稳定的相界面b.相界面两侧各有一停滞膜，膜内的传质以分子扩散方式进行（虚拟膜或者有效膜）c.传质阻力全部集中在虚拟膜内，膜外的主体中高度湍流传质阻力为05.吸收推动力是什么?有哪些表示方法？吸收推动力就是组分在气相主体的分压与组分在液相的分压之差。
表示方法有：分压差浓度差，还有气相和液相比摩尔分率差，气相和液相摩尔分率差，6.物理吸收与化学吸收的主要区别在哪里？气相侧的传递过程与物理吸收完全相同，液相侧-溶质在液相中以部分物理溶解态和部分化学态存在；化学态的存在增大溶解度，增加容量，降低了气相的平衡分压，增加气相传质推动力。
化工原理公式及各章节总结汇总
第一章 流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程：gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指示: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努力方程：ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算方程：f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数：μρdu =Re6. 范宁公式：ρρμλfp d lu u d l Wf ∆==⋅⋅=22322 7. 哈根-泊谡叶方程：232d lup f μ=∆ 8. 局部阻力计算：流道突然扩大：2211⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A ξ流产突然缩小：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2115.0A A ξ第二章 非均相物系分离1. 恒压过滤方程：t KA V V V e 222=+令A V q /=，A Ve q e /=则此方程为：kt q q q e =+22第三章 传热1. 傅立叶定律：n t dAdQ ϑϑλ-=，dxdt A Q λ-= 2. 热导率与温度的线性关系：)1(0t αλλ+= 3. 单层壁的定态热导率：bt t AQ 21-=λ，或mA b tQ λ∆=4. 单层圆筒壁的定态热传导方程： )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b tt Q λ21-=5. 单层圆筒壁内的温度分布方程：C r l Qt +-=ln 2λπ（由公式4推导）6. 三层圆筒壁定态热传导方程：34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. 牛顿冷却定律：)(t t A Q w -=α，)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λμCp =Pr 格拉晓夫数223μρβtl g Gr ∆= 9. 流体在圆形管内做强制对流：10000Re >，1600Pr 6.0<<，50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=，或kCp du d ⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λμμρλα8.0023.0，其中当加热时，k=，冷却时k= 10. 热平衡方程：)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=无相变时：)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=，若为饱和蒸气冷凝：)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数：21211111d d d d b K m ⋅+⋅+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数方程：212121211111d d R R d d d d b K s s m ⋅++⋅+⋅+=αλα 13. 总传热速率方程：t KA Q ∆=14. 两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--22111112211lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--22111122111lnp m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程：2221ln p m c q KAt T t T =--第四章 蒸发1. 蒸发水量的计算：110)(Lx x W F Fx =-=2. 水的蒸发量：)1(1x x F W -= 3. 完成时的溶液浓度：WF F x -=4. 单位蒸气消耗量：rr D W '=，此时原料液由预热器加热至沸点后进料，且不计热损失，r 为加热时的蒸气汽化潜热r ’为二次蒸气的汽化潜热 5. 传热面积：mt K QA ∆=，对加热室作热量衡算，求得Dr h H D Q c =-=)(，1t T t -=∆，T 为加热蒸气的温度，t 1为操作条件下的溶液沸点。
化工原理下册天津大学柴诚敬49-50学时
D
G B
G F F
FE
稳定区
超溶 解度 曲线
溶解 度曲
线
溶液的过饱和与 超溶解度曲线
EFG EFG
EFG
冷却法 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却－蒸发法)
2020/6/3
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介
2020/6/3
初级成核 二级成核
初级成核速率 > 二级成核速率
超细粒子制造
初级成核
大粒子制造
二级成核
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二、晶体的生长
1.晶体生长的过程 晶体成长系指过饱和溶液中的溶质质点在过饱
和度推动力作用下，向晶核或加入晶种运动并在其 表面上层层有序排列，使晶核或晶种微粒不断长大 的过程。
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晶体 生长
一、晶核的形成
1.晶核产生
溶液中快速运动的 溶质元素(原子、离 子或分子)
相互碰撞
线体单元
线体单元增长
晶胚分解
晶核
晶胚增长
晶胚
晶核直径：数十纳米至几微米
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一、晶核的形成
2.初级成核与二级成核
没有晶体存在的过饱和溶 液中自发产生晶核的过程
有晶体（晶种）存在过饱 和溶液中产生晶核的过程
2020/6/3
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.2 膜分离(选读) 12.3 吸附(选读) 12.4 离子交换(选读)
2020/6/3
练习题目
思考题 1.何为晶格、晶系和晶习？ 2.何为溶解度和超溶解度？ 3.结晶动力学包括哪些内容？
化工原理自测题答案
练习七：第十章塔设备第十一章液液萃取第十二章其它传质分离方法一、 填空1．为改进液体在填料塔内流动的不均匀性，通常可采取的措施是：①改进流体预分布，设再分布器，②改进填料装填方式。
2．填料塔的等板高度（HETP）是指分离作用相当于一块理论板的填料层高度。
3．塔板上液体流量愈大，则板上的液面落差愈大，堰上的液层高度愈大，液体在降液管中的停留时间愈短。
4．列举两种常用的乱堆填料的名称：拉西环，鲍尔环。
阶梯环5．填料的压降和HETP是评价填料性能的两个重要指标。
6．板式塔内，气相通量的上限受过量液沫夹带，溢流液泛限制，液相通量的上限受气泡夹带限制。
7．填料塔内，气相通量的上限受液泛限制。
8．萃取中分配系数的定义是k A=y A/x A。
k A==1的物系可否进行萃取分离操作？可以。
9．从技术上说，萃取剂选择的基本条件是选择性（β>1），溶解度（不能与被分离混合物完全互溶）。
10．萃取设备与汽液传质设备有较大区别，其主要原因是液液界面张力小，密度差小。
11．液液萃取的依据是各组分的溶解度差异。
12．液液萃取中，如果物系的界面张力小，则液滴分散比较容易，两相沉降分离较难。
13．塔板上汽液两相的接触状态按气速的高低可分为鼓泡，泡沫，喷射三种状态。
14．试写出三种工业萃取设备的名称混合澄清槽，脉冲筛板塔，转盘萃取塔。
15．汽液传质的塔板上，液面落差过大将造成倾向性漏液和气体分布不均。
16．结晶的基本方法有溶液结晶，熔融结晶，升华结晶，反应沉淀。
17．溶液结晶操作的基本原理是溶液达到过饱和状态。
18．造成溶液结晶过饱和度的方法有冷却，蒸发浓缩。
19．溶液结晶要经历晶核生成和晶体成长两个阶段。
20．吸附分离的基本原理是吸附剂对混合物中各组分的选择性吸附。
21．常用的吸附解吸循环操作有变温，变压，变浓度，置换。
22．分子筛的特点是晶格结构一定，微孔大小均一，能起筛选分子的作用。
23．常用的吸附剂有活性炭，硅胶，活性氧化铝，沸石分子筛等。
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化工原理
第十二章其它传质分离方法
问题1．结晶有哪几种基本方法？溶液结晶操作的基本原理是什么？
答1．溶液结晶，熔融结晶，升华结晶，反应沉淀。
溶液的过饱和。
问题2．溶液结晶操作有哪几种方法造成过饱和度？
答2．冷却，蒸发浓缩。
问题3．与精馏操作相比，结晶操作有哪些特点？
答3．分离纯度高，温度低，相变热小。
问题4．什么是晶格、晶系、晶习？
答4．晶体微观粒子几何排列的最小单元。
按晶格结构分类。
形成不同晶体外形的习性。
问题5．超溶解度曲线与溶解度曲线有什么关系？溶液有哪几种状态？什么是稳定区、介稳区、不稳区？
答5．在一定温度下，开始析出结晶的溶液浓度大于溶解度，所以，超溶解度曲线在溶解度曲线上面。
饱和，不饱和，过饱和状态。
当溶液浓度处于不饱和状态，属于稳定区。
当溶液浓度介于超溶解度曲线和溶解度曲线之间，属于介稳区。
当溶液浓度大于超溶解度曲线浓度时，属于不稳区。
问题6．溶液结晶要经历哪两个阶段？
答6．晶核生成，晶体成长。
问题7．晶核的生成有哪几种方式？
答7．初级均相成核，初级非均相成核，二次成核。
问题8．什么是再结晶现象？
答8．小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。
问题9．过饱和度对晶核生成速率与晶体成长速率各自有何影响？
答9．过饱和度ΔC大，有利于成核；过饱和度ΔC小，有利于晶体成长。
问题10．选择结晶设备时要考虑哪些因素？
答10．选择时要考虑溶解度曲线的斜率，能耗，物性，产品粒度，处理量等。
问题11．什么是吸附现象？吸附分离的基本原理是什么？
答11．流体中的吸附质借助于范德华力而富集于吸附剂固体表面的现象。
吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。
问题12．有哪几种常用的吸附解吸循环操作？
答12．变温，变压，变浓度，置换。
问题13．有哪几种常用的吸附剂？各有什么特点？什么是分子筛？
答13．活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。
活性炭亲有机物，硅胶极性、亲水，活性氧化铝极性、亲水，活性土极性，沸石分子筛极性可改变、筛选分子、选择性强，吸附树脂可引入不同的官能团。
分子筛是晶格结构一定，微孔大小均一，能起筛选分子作用的吸附剂。
问题14．工业吸附对吸附剂有哪些基本要求？
答14．内表面大，活性高，选择性高，有一定的机械强度、粒度，化学稳定性好。
问题15．有利的吸附等温线有什么特点？
答15．随着流体相浓度的增加，吸附等温线斜率降低。
问题16．如何用实验确定朗格缪尔模型参数？
答16．先将朗格缪尔模型线性化m L m x p k x x 111
1
+⨯=，然后实测p 、x ，确定参数x m 、k L 。
问题17．吸附床中的传质扩散可分为哪几种方式？
答17．分子扩散，努森扩散，表面扩散，固体(晶体)扩散。
问题18．吸附过程有哪几个传质步骤？
答18．外扩散，内扩散，吸附。
问题19．何谓负荷曲线、透过曲线？什么是透过点、饱和点？
答19．固定床吸附器中，固体相浓度随距离的变化曲线称为负荷曲线。
出口浓度随时间的变化称为透过曲线。
透过曲线中，出口浓度达到5%进口浓度时，对应的点称为透过点；出口浓度达到95%进口浓度时，对应的点称为饱和点。
问题20．固定床吸附塔中吸附剂利用率与哪些因素有关？
答20．传质速率，流体流速，相平衡。
问题21．常用的吸附分离设备有哪几种类型？
答21．固定床，搅拌釜，流化床。
问题22．什么是膜分离？有哪几种常用的膜分离过程？
答22．利用固体膜对流体混合物各组分的选择性渗透，实现分离。
反渗透，超滤，电渗析，气体渗透分离。
问题23．膜分离有哪些特点？分离过程对膜有哪些基本要求？
答23．不发生相变化，能耗低，常温操作，适用范围广，装置简单。
截留率，透过速率，截留分子量。
问题24．常用的膜分离器有哪些类型？
答24．平板式，管式，螺旋卷式，中空纤维式。
问题25．反渗透的基本原理是什么？
答25．施加的压差大于溶液的渗透压差。
问题26．什么是浓差极化？
答26．溶质在膜表面被截留，形成高浓度区的现象。
问题27．超滤的分离机理是什么？
答27．膜孔的筛分作用，或各组分通过的速率不同。
问题28．电渗析的分离机理是什么？阴膜、阳膜各有什么特点？
答28．离子交换膜使电解质离子选择性透过。
阴膜带正电，只让阴离子通过；阳膜带负电，只让阳离子通过；
问题29．气体混合物膜分离的机理是什么？
答29．努森流的分离作用；均质膜的溶解、扩散、解吸。