化工原理下册天津大学柴诚敬49-50学时知识课件
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化工原理下册天津大学柴诚敬43-44学时
2020/6/3
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
I1 cm1
湿物料的 平均比热
容
I2 cm2
I2 I1 cm (2 1)
绝干料的 平均比热
容
水的比 热容
cm csXw ccs 4 .18 X7
2020/6/3
一、热量衡算基本方程
由 Q Q P Q D L ( I 2 I 0 ) G ( I 2 I 1 ) Q L
作业题: 3、4、5
2020/6/3
=100 ％ 饱和空气线 ❖ 水汽分压线（ p 线） 范围 0～26 kPa
2020/6/3
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
❖ 湿度 H ❖ 相对湿度
❖ 温度
❖焓I ❖ 水汽分压 p
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
气
预热器
QP
L t1
I1 H 1
干燥器
干
燥
产
品
G 2
I
2
QD
干燥器热量衡算示意图
Qp— 预热器消耗热量，kW QD— 干燥器补充热量，kW Q — 2020/6L/3 热损失速率，kW
QL
L t2
废 气
I2 H 2 湿
G
I
1
1
物 料
一、热量衡算基本方程
预热器热量衡算
LI0 Qp LI1
干燥器热量衡算
2020/6/3
一、湿物料的含水量
1.湿基含水量 湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。
湿物料中水分质量
w
湿物料的总质量
一、热量衡算基本方程
物料的焓值
I1 cm1
湿物料的 平均比热
容
I2 cm2
I2 I1 cm (2 1)
绝干料的 平均比热
容
水的比 热容
cm csXw ccs 4 .18 X7
2020/6/3
一、热量衡算基本方程
由 Q Q P Q D L ( I 2 I 0 ) G ( I 2 I 1 ) Q L
作业题: 3、4、5
2020/6/3
=100 ％ 饱和空气线 ❖ 水汽分压线（ p 线） 范围 0～26 kPa
2020/6/3
二、 H －I 图的应用
1.已知状态点求湿空气的参数
已知状态点可由 H-I 图求出湿空气的各参数值：
❖ 湿度 H ❖ 相对湿度
❖ 温度
❖焓I ❖ 水汽分压 p
干球温度t 露点td 绝热饱和冷却温度tas(湿球温度 tW)
气
预热器
QP
L t1
I1 H 1
干燥器
干
燥
产
品
G 2
I
2
QD
干燥器热量衡算示意图
Qp— 预热器消耗热量，kW QD— 干燥器补充热量，kW Q — 2020/6L/3 热损失速率，kW
QL
L t2
废 气
I2 H 2 湿
G
I
1
1
物 料
一、热量衡算基本方程
预热器热量衡算
LI0 Qp LI1
干燥器热量衡算
2020/6/3
一、湿物料的含水量
1.湿基含水量 湿基含水量是指湿物料中水分的质量分率。
湿物料中水分质量
w
湿物料的总质量
化工原理下册复习PPT学习教案
对稀溶液，相平衡关系服从亨利定律 y*=mx
NA
y y* 1 Ky
Ky
y y*
1 1 m Ky ky kx
NA
x* x 1 Kx
Kx
x* x
1 1 1 K x kx mk y
第7页/共53页
总传质速率方程
优点：可避开难以确定的相界面组成 xi 和 yi。 对易溶气体，平衡常数 m 值小，平衡线很平：
1 m 1 1
ky kx
Ky ky
Ky ky
传质阻力主要集中在气相，此类传质过程称为气 相阻力控制过程，或称气膜控制过程。
第8页/共53页
总传质速率方程
对难溶气体，平衡常数 m 值大，平衡线很陡：
11
11
kx mk y
Kx kx
Kx kx
传质阻力主要集中在液相，此类过程称为液相阻 力控制过程，或液膜控制过程。
kg湿份蒸汽/kg绝干气体
对于空气-水系统： Mw=18.02，Mg=28.96
H 0.622 p P p
总压一定时，气体的湿度只与湿份蒸汽的分压有关
。
第35页/共53页
相对湿度（Relative humidity）
一定的系统总压和温度下，气体中湿份蒸汽的分压 p 与系统温度下湿份的饱和蒸汽压 ps 之比。
数பைடு நூலகம்比摩尔分数；
ci、xi、Xi — 溶质A在界面液相侧的摩尔浓度、摩
尔分数和比摩尔分数。
第5页/共53页
总传质速率方程 传递过程的阻力具有加和性。 根据双膜理论(相界面无阻力)
传质总阻力
气相传质阻 力
液相传质阻力
总传质速率 总传质推动力 y y* 1 Ky
化工原理_上下册_修订版_(夏清__陈常贵_着)_天津大学出版社 绪论.ppt(改)
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 7/13
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
13/13
几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
返回
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
9/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
本课程的研究方法
1.试验研究方法 试验研究方法 2.数学模型法 数学模型法
化工过程计算的基础: 化工过程计算的基础
四川理工学院材化系 化学工程教研室
绪论
8/13
单位制与单位换算
1、单位制： 、单位制： 单位制 基本物理量及单位 cgs制 长度 制 长度(L) cm Kms 制 长度(L) 长度 m 质量(M) 质量 g 质量(M) 质量 kg 时间(θ) 时间 s 时间(θ) 时间 s 别称 绝对单 位制
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绪论
13/13
几个基本概念
3、过程速率 、 过程速率=过程推动力 过程推动力/过程阻力 过程速率 过程推动力 过程阻力 4、平衡关系 、 过程所能进行到的极限状态的数学描述
返回
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绪论14/13四川理工院材化系 化学工程教研室绪论
9/13
单位制与单位换算
➣重力单位制：长度(L)、时间 重力单位制：长度 重力单位制 、时间(θ)、力(F) 、 的规定单位分别为m、 、 的规定单位分别为 、s、kg(f)，又称 ， 工程单位制。 工程单位制。 单位制中规定的基本物理量： ➣ SI单位制中规定的基本物理量：质量 单位制中规定的基本物理量 ）、长度 ）、时间 ）、物质 （kg）、长度（m）、时间（s）、物质 ）、长度（ ）、时间（ ）、 ）、热力学温度 ）、电流强 量（mol）、热力学温度（K）、电流强 ）、热力学温度（ ）、 ）、发光强度 度（A）、发光强度（cd） ）、发光强度（ ） 辅助量：平面角（ ）、立体角 辅助量：平面角（rad）、立体角（sr） ）、立体角（ ）
四川理工学院材化系 化学工程教研室 绪论 4/13
化工原理下册天津大学柴诚敬01-02学时演示教学
ii
平均摩尔质量
cA
A
MA
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i1
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
2020/9/29
何意义? 作业题: 1、2
2020/9/29
2020/9/29
网络课程辅助教学
《化工原理及实验》网络课程 网址：202.113.179.181
2020/9/29
网络课程辅助教学
网络课程站点
《化工原理及实验》网络课程
虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
2020/9/29
蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
2020/9/29
萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
2020/9/29
wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
平均摩尔质量
cA
A
MA
2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
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2020/9/29
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
2020/9/29
何意义? 作业题: 1、2
2020/9/29
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虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
2020/9/29
蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
2020/9/29
萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
2020/9/29
wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
化工原理(下)课后习题解答+天津大学化工学院+柴诚敬
第七章 传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1） BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A AM w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
化工原理第三版(讲课用)PPT课件
七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算
化工原理课程整体设计.ppt
（2）实践教学模块（18学时） 实验教学
化工原理（基础）实验单独设课。实验内容 包括基本实验、综合性实验、设计型实验和研究 型实验四个层次。通过实验学生巩固和加深了对 课堂教学内容的理解，提过学生的基本实验技能。
2020-11-9
感谢你的观看
18
实习（10学时）
地点：心连心化工有限公司、新乡市酒精厂、新乡 正华化工厂。
（1）理论教学模块 （70学时） ➢ 授课形式：课堂讲授 ➢ 主要内容：流体输送、流体输送机械、传热、吸
收、蒸馏、气液传质设备、干燥。 ➢ 通过化工原理的学习使学生熟练掌握化工生产中
常见单元操作的基本原理、单元操作过程计算、 典型设备的结构及其工艺尺寸的设计、计算等。
2020-11-9
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17
2020-11-9
感谢你的观看
7
多年来不断加强化工原理课程建设， 注重内涵发展，形成了适合学生特点、 适应社会发展需求、教学内容紧扣学科 前 沿 的 特 色 鲜 明 的 课 程 体 系 。 2006 年 《化工原理》课程被评为校级精品课程。
2020-11-9
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8
总体 介绍
师 资 情 况
激发学生的学习积极性。
教 学
采用对比式教学法，
方 法
提高学习效果和培养学生创新意识。
理论课与实践课结合与渗透，
培养学生解决实际问题的综合能力。
2020-11-9
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23
六、教学环境
（一）理论教学：多媒体教学 （二）校内实训基地： 1.校内实训室
在原有化工原理实验设备的基础上，2006 年学院一次性投资100余万元筹建了一个新 的化工原理实验室，仿真实验室。与本课 程有关的实训室基本情况如下：
化工原理(下册)教学课件
2.再沸器的热负荷
QB V IVW WI LW LI Lm QL
ILW ILW， V L W
QB V IVW ILW QL
Wh
QB I B1 I B2
精馏过程的节能：
热泵精馏 多效精馏
间歇精馏
特点：①非稳态过程。釜液随时间变 化，塔内操作参数也随位置和时间变 化。②只有精馏段。
CD cSml
(Re
L
)0.67
(
ScL
)0.33
(Ga
)0.33
式中：特征尺寸l为填料直径m。
㈣ 经验公式
⑴ 用水吸收氨：主要阻力在气膜，气膜吸收经验式为：
kG a 6.07 10 4 G 0.9W 0.39
( kmol /(m3 h kPa) )
式中：G__气相空塔质量速度，kg /(m2 h)
基本操作方式：①馏出液组成恒定， 回流比不断加大。②回流比恒定，馏 出液浓度不断变小。
回流比恒定时的间歇精馏计算
1.理论板层数
①先计算最小回流比，最确定R
Rm in
xD1 yF yF xF
R 1.1 ~ 2Rmin
②图解理论板层数
2.操作每一瞬间如下图所示 3.各参数关系式
ln F xF dxW
kLa cW 0.82
1/ h
kmol /(m3 h kPa)
式中：c为常数，
温度 10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃
c
0.0093 0.0102 0.0116 0.0128 0.0143
适用条伴：①气体的空塔质量速率G为320-4150kg/(m2.h) ，液体的 空塔质量速率W为4400-58500kg/(m2.h) ；②直径为25mm的环形 填料。
化工原理天大柴诚敬学时
第—草流体输送机械O 、通过本章学习，拿握化工中常用流体输送机械的基本结构、工作原理和操作特性，能够根据生产工艺要求和流体特性，合理地选择和正确操作流体输送机械，并使之在高效下安全可靠运行。
第二章流体输送机械2. 1概述2.1.1流体输送机械的作用管路对流体输送机械的能量要求由伯努利方程计算。
对于液体，采用以单位重量（1N）流体为基准的伯努利方程式+眷等 + 輕J/" —(2-1)K =立+也Pg7T2dA g心z+誉等+沪方程对于通风机的气体输送系统，在风机进出口截面间采用以单位体积(1m3)为基准的伯努利方程式,乩=Q£AZ+A D +卫-Q + Q 好G ・l/m3HVPa(2-6)流体输送机械除满足工艺上对流量和压头（对气体为风压与风量）两项主要技术指标要求外, 还应满足如下要求：①结构简单，重量轻，投资费用低。
②运行可靠，操作效率高，日常操作费用低。
③能适应被输送流体的特性，如黏度、可燃性、第二章流体输送机械2. 1概述2.1.1流体输送机械的作用2. 1.2流体输送机械的分类r输送液体泵按输送流体J的状态分类1 C通风机I输送气体鼓风机I压缩机动力式（叶轮式）按工作原理分类Y容积式（正位移式）流体作用式第二章流体输送机械2. 2离心泵2. 2. 1离心泵的工作原理和基本结构—・离心泵的工作原理是工业生产中应用最为广泛的液体输送机械。
其突出是结构简单、体积小、流量均匀、调节控制方便、故障少、寿命长、适用范围广（包括流量、压头和介质性质）、购置费和操作费用均较低。
—・离心泵的工作原理122-1离心泵装置简图g ：斗r F离心泵的工作原理077//////////离心泵的叶轮吸液方式单吸式双吸式平衡图2-3离心泵的吸液方式图2-4泵壳和导轮泵轴与泵壳之间的密封称为轴封，其作用 是防止泵内高压液体从间隙漏出，或避免外界 空气进入泵内。
常用的轴封装置有填料密封和 机械密封两大类。
推荐-天津大学化工原理下课件 精品
一、分子扩散现象与费克定律
相界面
气相（A＋B） 液相 S
JA
主体 NyA um
流动 NyB
NA NB 0
JB
NA
J
A
Ny
A
NB
J
B
Ny
B
0
J Ny
B
B
二、气体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散
设由A、B两组分组成的二元混合物中，组 分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相 等，则称为等分子反方向扩散。
由于扩散过程中总压不变
pB1
p
总
p A1
pB2
p
总
pA2
pB2 pB1 p A1 p A2
Dp
NA
AB 总
RTz
pA1 pA2 ln pB2 pB2 pB1 pB1
二、气体中的稳态分子扩散
令
pBM
pB2 pB1 ln pB2
pB1
据此得
组分 B的对 数平均分压
Dp
NA
AB 总
RTzpBM
副产物
示例：炼油过程。
二、相际传质过程与分离
分离 过程
非均相物系分离
可通过机械方法分离，易实现分离。
例 气－固分离：沉降 液－固分离：过滤
均相物系分离
不能通过简单的机械方法分离，需通过 某种物理（或化学）过程实现分离，难 实现分离。
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
某种过程
均相物系
两相物系
蒸馏操作
气相 难挥发组分 N
相界面－－－－－－－－A－－－
液相
NB 易挥发组分
二、气体中的稳态分子扩散
化工原理下册天津大学柴诚敬49-50学时
A
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
2020/6/3
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。
2020/6/3
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
2020/6/3
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？
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
2020/6/3
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。
2020/6/3
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
2020/6/3
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(下册)第二版天津大学出版社课件ppt
❖吸附 物质从气相或液相趋附于固体表面
（多为多孔性固体的内表面）逆过程 脱附
气相或液相
B+A
A 吸附
A 脱附
固相
C
2021/3/10
返回 12
武汉理大学化工原理电子课件
❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A
气相
C+A
A －－－－－
干燥
2021/3/10
返回 13
阶梯环
2021/3/10
环
填料塔
返回 25
武汉理工大学化工原理电子课件
5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 高的为难挥发组分或重组分。
2021/3/10
返回 26
武汉理工大学化工原理电子课件
2021/3/10
逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
2021/3/10
返回 8
武汉理工大学化工原理电子课件
❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
S+A
萃取
A 萃取
2021/3/10
返回 9
武汉理工大学化工原理电子课件
❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
2021/3/10
返回 15
武汉理工大学化工原理电子课件
二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质量的分
（多为多孔性固体的内表面）逆过程 脱附
气相或液相
B+A
A 吸附
A 脱附
固相
C
2021/3/10
返回 12
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❖干燥 液体（水）经过汽化，从固体表面或
内部转入气相，属多相系分离。
固相
B+A
气相
C+A
A －－－－－
干燥
2021/3/10
返回 13
阶梯环
2021/3/10
环
填料塔
返回 25
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5.2 蒸馏概述
1. 蒸馏原理：
蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度 的不同实现分离的单元操作.
沸点低的组分称为易挥发组分或轻组分， 高的为难挥发组分或重组分。
2021/3/10
返回 26
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2021/3/10
逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
2021/3/10
返回 8
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❖液－液萃取（萃取） 混合液的分离，
物质从一液相转入另一液相 逆过程 萃取
液相
B+A
A
液相
S+A
萃取
A 萃取
2021/3/10
返回 9
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❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
2021/3/10
返回 15
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二、相组成的表示法
１.质量分率和摩尔分率 质量分率ai：均相混合物中某组分质量占总质量的分
化工原理下册天津大学柴诚敬45-46学时PPT精品文档32页
d
恒速干燥阶段（第一干燥阶段）
热量主要用 于物料升温
热量用于 汽化水分
～ X ～
不变～
dX
d
很大
热量用于汽化水
降速干燥阶段（第二干燥阶段）
分和加热物料
～X
～
～ dX 逐渐减小趋近于零
d
一、干燥实验和干燥曲线
2.干燥曲线
将物料含水量Ｘ（或物料表面温度 ）对干燥
时间τ绘图，所得图形称为干燥曲线。
干燥曲线
一、绝热干燥过程
1.绝热干燥过程的状态变化
理想干燥 等焓干燥
I1
t1
B
t2 A
C
t0
I1 I2 p
H0H1 H2
一、绝热干燥过程
2.绝热干燥过程的条件
❖ 不向干燥器补充热量 ＱD= 0
❖ 干燥器的热损失可忽略 ＱL= 0
❖ 物料进出干燥器的焓相等
I2 I1
一、绝热干燥过程
由 Q Q P Q D L ( I 2 I 0 ) G ( I 2 I 1 ) Q L QPL(I1I0)
大于平衡水分的水分
平衡水分 X* 自由水分 X-X*
物料所含水分＝平衡水分＋自由水分
平衡水分 自由水分
按能否被除去划分，取决于 物料的性质和空气的状态。二、结合水分与非结合水分
物料表面吸 附及空隙中 所含的水分
湿物料
物料细胞壁及 毛细孔道内所 含的水分
非结合
结合
结合水分的特点
水分
水分
p ps 结合力强，不易除去。
故 W(249 10 .8t82)10% 0
Q
对于理想干燥器 t1t2 100%
t1 t0
二、提高干燥系统热效率的措施
恒速干燥阶段（第一干燥阶段）
热量主要用 于物料升温
热量用于 汽化水分
～ X ～
不变～
dX
d
很大
热量用于汽化水
降速干燥阶段（第二干燥阶段）
分和加热物料
～X
～
～ dX 逐渐减小趋近于零
d
一、干燥实验和干燥曲线
2.干燥曲线
将物料含水量Ｘ（或物料表面温度 ）对干燥
时间τ绘图，所得图形称为干燥曲线。
干燥曲线
一、绝热干燥过程
1.绝热干燥过程的状态变化
理想干燥 等焓干燥
I1
t1
B
t2 A
C
t0
I1 I2 p
H0H1 H2
一、绝热干燥过程
2.绝热干燥过程的条件
❖ 不向干燥器补充热量 ＱD= 0
❖ 干燥器的热损失可忽略 ＱL= 0
❖ 物料进出干燥器的焓相等
I2 I1
一、绝热干燥过程
由 Q Q P Q D L ( I 2 I 0 ) G ( I 2 I 1 ) Q L QPL(I1I0)
大于平衡水分的水分
平衡水分 X* 自由水分 X-X*
物料所含水分＝平衡水分＋自由水分
平衡水分 自由水分
按能否被除去划分，取决于 物料的性质和空气的状态。二、结合水分与非结合水分
物料表面吸 附及空隙中 所含的水分
湿物料
物料细胞壁及 毛细孔道内所 含的水分
非结合
结合
结合水分的特点
水分
水分
p ps 结合力强，不易除去。
故 W(249 10 .8t82)10% 0
Q
对于理想干燥器 t1t2 100%
t1 t0
二、提高干燥系统热效率的措施
化工原理基础知识讲解共33页
化工原理基础知识讲解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
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量的重要指标。
影响晶习的因素
❖ 物料性质 ❖ 结晶条件 ❖ 物理环境
2020/10/19
四、结晶过程
结晶 过程
成核
产生微小晶粒作为结晶的核心－晶核。
晶体成长
晶核长大－宏观的晶体。
结晶
溶液
2020/10/19
晶体 过滤 晶浆
溶液
晶体产品 母液
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
2020/10/19
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？
作业题: 无
2020/10/19
本章小结
本章重点掌握内容
❖ 结晶热力学 相平衡与溶解度 溶液的过饱和与介稳区
❖ 结晶动力学 晶核的形成 晶体的生长 杂质的影响
2020/10/19
冷却法 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却－蒸发法)
2020/10/19
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
2020/10/19
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
2020/10/19
一、相平衡与溶解度
固体物质与其溶液相接触
溶液未饱和 溶液过饱和
固体溶解 固体析出
溶液恰好达到饱和
溶解速率 = 析出速率
2020/10/19
液－固 相平衡
溶解度曲线
温度升高溶解度增大
温度升高溶解度基本不变
正溶解度特性
温度升高溶解度减小
逆溶解度特性
某些无机盐在水中的溶解度曲线
2020/10/19
2020/10/19
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 12.1.4 工业结晶方法与设备 12.1.5 结晶过程的计算(选读)
2020/10/19
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)
(2)晶系 晶体具有不同的晶格结构，晶体按其晶格结构
分为不同晶系。
2020/10/19
三、晶体的概念
晶系的分类
晶系
立方晶系 四方晶系 六方晶系 立交晶系 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系
2020/10/19
2020/10/19
晶体的七种晶系
三、晶体的概念
3.晶习 晶体的外部宏观形状称为晶习。晶习是产品质
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。
2020/10/19
晶体 生长
2020/10/19
二、晶体的生长
扩散过程
溶质质点以扩散方式由液相主体穿过靠近晶体 表面的静止液层转移至晶体表面。
无关
❖ 对个别物系，原晶粒的初始粒度越大，其成长
速率越快 (2)结晶温度的影响
❖ 低温结晶为表面反应控制 ❖ 高温结晶为扩散控制
2020/10/19
三、杂质的影响
杂质对结晶过程的影响
❖ 改变溶液的结构或溶液的平衡饱和浓度 ❖ 改变晶体与溶液界面处液层的特性而影响溶质
质点嵌入晶面。
❖ 通过本身吸附在晶面上，而阻挡溶质质点嵌入
第十二章 其他分离方法
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握溶液结晶的基本概念 和原理；溶液的相平衡与过饱和度在结晶过程中 的应用。了解各种工业结晶方法的特点与选择原 则，以及工业结晶器的主要形式。
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念
2020/10/19
晶面
2020/10/19
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 12.1.4 工业结晶方法与设备
2020/10/19
工业结晶方法与设备(自学)
自学要求 ① 掌握 结晶方法的分类。 ② 掌握 3 种以上主要结晶器的名称。 ③ 了解主要结晶器的结构形式。
一 、结晶单元操作及其特点
固体物质以晶体状态从溶液、熔融混合物或蒸 气中析出的过程称为结晶。
应用示例
氯化钾 水
间二氯苯 对二氯苯
溶液结晶 熔融结晶
氯化钾 对二氯苯
三聚氰胺 尿素 氨气
2020/10/19
降华结晶
三聚氰胺
结晶 过程
2020/10/19
二、结晶过程的分类
溶液结晶
熔融结晶√ √
升华结晶
沉淀结晶
喷射结晶
反应结晶 盐析结晶
冰析结晶
1.晶体
三、晶体的概念
固体物质内部结构 中的质点元（原子、离 子或分子）作三维有序 规则排列即形成晶体。
2020/10/19
NaCl晶体结构模型
三、Байду номын сангаас体的概念
2.晶格与晶系 (1)晶格
各质点元（原子、离子或分子）间由于力的 作用，在固定平衡位置振动，彼此之间保持一定 的距离，称为晶格。
变态 点
二、溶液的过饱和与介稳区
过饱和溶液定义 含有超过饱和量溶质的溶液。
过饱和度定义
过饱和溶液与相同温度下的饱和溶液的浓度之差。
结晶过程的推动力
过饱和度
2020/10/19
不稳区
G C
介稳区
A
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
表面反应过程
到达晶体表面的溶质质点按一定排列方式嵌入 晶面，使晶体长大并放出结晶热。
传热过程
放出的结晶热传导至液相主体。
c
溶 液
扩散推动力
主
体
表面反应推动力
c
液 膜
晶
ci 体
2020/10/19
正在成长晶面
晶体成长示意图
二、晶体的生长
2.影响晶体生长的因素 (1)晶粒大小的影响
❖ 对多数物系，晶体的成长与原晶粒的初始粒度
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
2020/10/19
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
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
2020/10/19
影响晶习的因素
❖ 物料性质 ❖ 结晶条件 ❖ 物理环境
2020/10/19
四、结晶过程
结晶 过程
成核
产生微小晶粒作为结晶的核心－晶核。
晶体成长
晶核长大－宏观的晶体。
结晶
溶液
2020/10/19
晶体 过滤 晶浆
溶液
晶体产品 母液
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
2020/10/19
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？
作业题: 无
2020/10/19
本章小结
本章重点掌握内容
❖ 结晶热力学 相平衡与溶解度 溶液的过饱和与介稳区
❖ 结晶动力学 晶核的形成 晶体的生长 杂质的影响
2020/10/19
冷却法 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却－蒸发法)
2020/10/19
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
2020/10/19
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
2020/10/19
一、相平衡与溶解度
固体物质与其溶液相接触
溶液未饱和 溶液过饱和
固体溶解 固体析出
溶液恰好达到饱和
溶解速率 = 析出速率
2020/10/19
液－固 相平衡
溶解度曲线
温度升高溶解度增大
温度升高溶解度基本不变
正溶解度特性
温度升高溶解度减小
逆溶解度特性
某些无机盐在水中的溶解度曲线
2020/10/19
2020/10/19
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 12.1.4 工业结晶方法与设备 12.1.5 结晶过程的计算(选读)
2020/10/19
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)
(2)晶系 晶体具有不同的晶格结构，晶体按其晶格结构
分为不同晶系。
2020/10/19
三、晶体的概念
晶系的分类
晶系
立方晶系 四方晶系 六方晶系 立交晶系 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系
2020/10/19
2020/10/19
晶体的七种晶系
三、晶体的概念
3.晶习 晶体的外部宏观形状称为晶习。晶习是产品质
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。
2020/10/19
晶体 生长
2020/10/19
二、晶体的生长
扩散过程
溶质质点以扩散方式由液相主体穿过靠近晶体 表面的静止液层转移至晶体表面。
无关
❖ 对个别物系，原晶粒的初始粒度越大，其成长
速率越快 (2)结晶温度的影响
❖ 低温结晶为表面反应控制 ❖ 高温结晶为扩散控制
2020/10/19
三、杂质的影响
杂质对结晶过程的影响
❖ 改变溶液的结构或溶液的平衡饱和浓度 ❖ 改变晶体与溶液界面处液层的特性而影响溶质
质点嵌入晶面。
❖ 通过本身吸附在晶面上，而阻挡溶质质点嵌入
第十二章 其他分离方法
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握溶液结晶的基本概念 和原理；溶液的相平衡与过饱和度在结晶过程中 的应用。了解各种工业结晶方法的特点与选择原 则，以及工业结晶器的主要形式。
2020/10/19
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念
2020/10/19
晶面
2020/10/19
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 12.1.4 工业结晶方法与设备
2020/10/19
工业结晶方法与设备(自学)
自学要求 ① 掌握 结晶方法的分类。 ② 掌握 3 种以上主要结晶器的名称。 ③ 了解主要结晶器的结构形式。
一 、结晶单元操作及其特点
固体物质以晶体状态从溶液、熔融混合物或蒸 气中析出的过程称为结晶。
应用示例
氯化钾 水
间二氯苯 对二氯苯
溶液结晶 熔融结晶
氯化钾 对二氯苯
三聚氰胺 尿素 氨气
2020/10/19
降华结晶
三聚氰胺
结晶 过程
2020/10/19
二、结晶过程的分类
溶液结晶
熔融结晶√ √
升华结晶
沉淀结晶
喷射结晶
反应结晶 盐析结晶
冰析结晶
1.晶体
三、晶体的概念
固体物质内部结构 中的质点元（原子、离 子或分子）作三维有序 规则排列即形成晶体。
2020/10/19
NaCl晶体结构模型
三、Байду номын сангаас体的概念
2.晶格与晶系 (1)晶格
各质点元（原子、离子或分子）间由于力的 作用，在固定平衡位置振动，彼此之间保持一定 的距离，称为晶格。
变态 点
二、溶液的过饱和与介稳区
过饱和溶液定义 含有超过饱和量溶质的溶液。
过饱和度定义
过饱和溶液与相同温度下的饱和溶液的浓度之差。
结晶过程的推动力
过饱和度
2020/10/19
不稳区
G C
介稳区
A
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
表面反应过程
到达晶体表面的溶质质点按一定排列方式嵌入 晶面，使晶体长大并放出结晶热。
传热过程
放出的结晶热传导至液相主体。
c
溶 液
扩散推动力
主
体
表面反应推动力
c
液 膜
晶
ci 体
2020/10/19
正在成长晶面
晶体成长示意图
二、晶体的生长
2.影响晶体生长的因素 (1)晶粒大小的影响
❖ 对多数物系，晶体的成长与原晶粒的初始粒度
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
2020/10/19
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
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
2020/10/19