热值交换原理与设备-第5章

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第5章-吸收吸附除湿

第5章-吸收吸附除湿

B
A Φ=100%
等温除湿(近似等温过程):除湿的同时通过冷却流体带 走吸附热。
B
A
Φ=100%
独立除湿的优点
1、降温除湿方法的缺点: 为了除湿,冷媒温度需较低,一般为 7~12℃, 造成以下缺点: (1)降低了制冷机的制冷系数; Q 蒸发温度 制冷系数 W 冷凝温度 蒸发温度 (2)需对冷却后的空气进行加热到适宜的送风状态, 浪费能源 ; (3)冷凝水产生霉菌。
剂脱湿,干燥剂得到再生
干燥剂吸湿量
干燥循环示意图 (高温、高p1 ,低吸湿能力) 干燥剂表面水蒸气分压力 P1 120 ℃
③ ②
10 ℃
冷却 干燥剂吸湿量
① (低温t、低p1 ,高吸湿能力)
30
15
吸附剂除湿方式 1、静态除湿:指吸附剂和密闭空间内的静止空气接触时, 吸附空气中水蒸汽。
实验室常用 稀硫酸
独立除湿 ——近年来国际空调界比较流行的 除湿概念 •什么是独立除湿? •独立除湿与用喷淋室和表冷器除湿有什么不同? •独立除湿有哪些优点? •独立除湿的方法是什么?
25
独立除湿 对空气的除湿与降温分开独立处理,除湿不 依赖于降温就可以实现,只利用干燥剂降低 空气中的含湿量 典型独立除湿方式主要采用吸收和吸附方式 1.吸附过程:干燥剂的化学成分不变 2.吸收过程:干燥剂化学成分改变 干燥剂:包括吸附剂和吸收剂
界面上分子和内部分子所受的力 固体内部分子所受分子间的作用力是对称的,而固体表面分子所受 力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力较大,而表面向外一 面所受的作用力较小, 当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被 6 吸引而停留在固体表面上。
3
物理吸附与化学吸附的比较

热质交换原理与设备

热质交换原理与设备

质量通量用绝对速度表示A A A u m ρ=用扩散速度表示()u uA A JA -=ρ摩尔通量用绝对速度表示A A A u C N =用扩散速度表示)(M A A A u u C J -=传质通量是单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量,传质通量等于传质速度与浓度的乘积。

)(/1B B A A u u u ρρρ+=质量传质:分子传质又称为分子扩散,它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。

对流传质:指避免和运动流体之间或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递。

分子扩散和对流扩散的总作用成为对流传质交换斐克定律(扩散基本定律)—在浓度场不随时间变化的情况下,组分A 向组分B 的扩散通量与组分A 的浓度梯度成正比,表达式:质量扩散通量dzB d D BA jB dz A d D AB ja ρρ-=-=,摩尔扩散通量dZdCB D BA JB dZ dCA D AB JA -=-=,两组分扩散系统有:JB JA jb jA -=-=,所以扩散系数D D BA D AB ==注:菲克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程,其传递的速度为扩散速度,一般表达式:)(B A A z A A m m a d d D m ++-=ρ M M a A A = )(B A A Z CA A N N x d d D N ++-= nn x A A =组分的实际传质通量=分子扩散通量+主题流动通量。

扩散系数:物质的分子扩散系数表示它的扩散能力,是物质的物理性质之一,定义:扩散系数是沿扩散方向,在单位时间浓度降得条件下,垂直通过单位面积所扩散某物质的质量或摩尔数,单位㎡/s 。

浓度边界层决定了对流传质,如果在表面处流体中的某种组分A 的浓度S A C ,和自由流体的∞,A C 不同,就将产生浓度边界层,它是存在浓的梯度的流体区域,并且它的厚度c δ被定义为[][]99.0/,=--∞AS A S A C C C C 时的y 值,在表面和自由流的流体之间的对流造成的组分的传递是由这个边界层中的条件决定的。

热质交换原理与设备课件(PPT 83页)

热质交换原理与设备课件(PPT 83页)

5.喷水室校核性计算步骤和例题
1)计算喷水系数 2)根据已知的喷水室结构,用实验公式求出热交换效率系数和接 触系数 3)求空气的湿球温度和水的终温,计算公式如下 4)利用下式求空气的终温 2)根据已知的喷水室结构,用实验公式求出热交换效率系数和接 触系数 3)求空气的湿球温度和水的终温 1.05×4.19×(tw2-8.45)=2.94×22.5-2.82ts2
25
图7-9 空气冷却器热交换效率系数的线算图 26
图7-10 空气冷却器处理空气的状态变化 27
图7-11 接触系数推导图 28
4.设计性计算的计算步骤(1计算接触系数 (2)确定冷却器排数 根据计算出的接触系数,查附录H,确定冷 却器排数。 (3)确定冷却器型号和参数 假定迎面风速,求迎风面积。 (4)校核接触系数 按冷却器型号、排数和实际迎面风速,查附录 H得出实际的接触系数,与第一步计算出来的接触系数比较,若 相差较大,则改选别的型号。 (5)计算析湿系数 (6)计算传热系数 根据冷却器型号和排数,查附录J冷却器传热 系数计算公式,带入迎风速度和水的流速,可计算出传热系数。
20 2.87 2.90 2.97 2.98
25 3.06 3.08 3.14 3.18
28 3.21 3.23 3.28 3.31
41
图7-13 喷水室热平衡图 42
4.喷水室设计性计算步骤和例题
1)用空气的参数计算接触系数 2)选用喷水室结构,喷嘴形式、喷嘴直径、喷嘴密度,取空气质 量流速。 3)查接触系数的实验公式 4)求喷水量 5)查热交换效率系数的实验公式,求出热交换效率系数 6)用空气和水的参数计算热交换效率系数 7)列出热平衡方程式 8)联立求解以上两个方程,求水的初温和终温。 9)冷源方式的选择。 10)阻力计算。

热值交换原理与设备

热值交换原理与设备

1流体的粘性、热传导性和质量扩散性通称为流体的分子传递性质。

2当流场中速度分布不均匀时,分子传递的结果产生切应力;温度分布不均匀时,分子传递结果产生热传导;多组分混合流体中,当某种组分浓度分布不均匀时,分子传递的结果会产生该组分的质量扩散;描述这三种分子传递性质的定律分别是牛顿粘性定律傅立叶定律菲克定律。

3热质交换设备按照工作原理不同可分为间壁式混合式蓄热式和热管式等类型。

表面式冷却器省煤器蒸发器属于间壁式,而喷淋室冷却塔则属于混合式。

4热质交换设备按其内冷热流体的流动方向,可分为顺流式逆流式叉流式和混合式。

工程计算中当管束曲折的次数超过4次,就可以作为纯逆流和纯顺流来处理。

5温度差是热量传递的推动力,而浓度差则是产生质交换的推动力。

6质量传递有两种基本方式:分子扩散和对流扩散,两者的共同作用称为对流质交换。

7相对静坐标的扩散通量称为绝对扩散通量,而相对于整体平均速度移动的动坐标扩散通量则称为相对扩散通量。

8在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下,当无整体流动时,组成二元混合物中的组分A和组分B发生互扩散,其中组分A向组分B的质扩散通量mA与组分A的浓度梯度成正比,其表达式为当混合物以某一质平均速度V移动时,该表达式的坐标应取随整体移动的动坐标。

9麦凯尔方程的表达式为:hw(ti–tw)=hmd(i-ii),它表明当空气与水发生直接接触,热湿交换同时进行时。

总换热量的推动力可以近似认为是湿空气的传热系数与焓差驱动力的乘积。

10有空气和氨组成的混合气体,压力为2个标准大气压,温度为273K,则空气向氨的扩散系数是1.405×10-5m2/s。

11喷雾室是以实现雾和空气在直接接触条件下的热湿交换。

12当表冷器的表面温度低于空气的露点湿度,就会产生减湿冷却过程。

13某一组分的速度与整体流动的平均速度差,成为该组分的扩散速度。

14刘伊斯关系式是h/hmad=Cp。

15冷凝器类型可分为水冷式,空气冷却式(或风冷式)和蒸发式三种类型. 16冷却塔填料的作用是延长冷却水停留时间,增加换热面积,增加换热量,均匀布水。

热质交换原理与设备-第一章

热质交换原理与设备-第一章
(1)牛顿粘性定律
两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂宣于运动方向的速度变 化率,即
对于均质不可压缩流体,上式可改写为:
(2)傅立叶定律
在均匀的各向同性材料内的一维温度场中,通过导热方式传递的热量 通量密度为:
对于恒定热容量的流体,上式可改写为:
(3)斐克定律
在无总体流动或静止的双组分混合物中,若组分A的质量分数
图1-3 叉流换热器 (a)示意图;(b)两种流体均不混合;(c)一种流体混合,另一种不混合
混流式,两种流体在流动过程中既有顺流部分,又有逆流部分,图1-4(a) 及(b)所示就是一例。当冷、热流体交叉次数在四次以上时,可根据两种 流体流向的总趋势,将其看成逆流或顺流,如图1-4(c)及(d)。
图1-4 混流式换热器示意图 (a)先顺后逆的平行混流;(b) 先逆后的串联混流;(c)总趋势 为逆流的混合流;(d) 总趋势 为顺流的混合流
热管换热器是以热管为换热元件的换热器。由若干支热 管组成的换热管束通过中隔板置于壳体内,中隔板与热管加 热段、冷却段及相应的壳体内腔分别形成热、冷流体通道, 热、冷流体在通道中横掠热管束连续流动实现传热。当前该 类换热器多用于各种余热回设备类型 中,间壁式的生产经验、分析研究和计算方法比较丰富和完 整,它们的某些计算方法对混合式和蓄热式也适用。
(2)按照热流体与冷流体的流动方向分类 热质交换设备按照其内热流体与冷流体的流动方向,可分 为:顺流式、逆流式、叉流式和混合式等类型。 顺流式或称并流式,其内冷、热两种流体平行地向着同一 方向流动,如图1-1(a)所示。冷、热流体同向流动时,可以 用平壁隔开,但是更通常的是用同心管(或是双层管)隔开, 其布置简图示于图1-1(b)。在这样的顺流布置中,热,冷流 体出同一端进入换热器,向着同一方向流动,并由同一端 离开换热器。

热质交换原理与设备概述

热质交换原理与设备概述

热质交换原理与设备概述在热质交换过程中,热量的传递通过传热表面进行,介质之间不直接接触。

根据传热方式的不同,热质交换可以分为对流换热和辐射换热两种。

对流换热是通过流体的流动来实现热量传递,常见的设备有管壳式换热器、板式换热器等;辐射换热是通过辐射作用来实现热量传递,常见的设备有塔式冷却器、蒸发器等。

换热器是热质交换中应用最广泛的设备之一,其原理是通过传热表面将热量从一个介质传递到另一个介质。

常见的换热器有管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等,其结构形式和换热原理各有不同,可以根据具体的工艺需求进行选择。

冷凝器和蒸发器是热质交换中另外两种重要的设备。

冷凝器主要用于将蒸汽冷凝成液体,蒸发器则用于将液体蒸发成蒸汽。

它们在化工生产过程中起着非常重要的作用,可以有效地实现能源的利用和介质的循环利用。

吸收器是一种特殊的热质交换设备,主要用于吸收剂对溶质的吸收作用。

它在化工领域中应用广泛,可以用于气体的干燥、溶液的浓缩、气液的分离等工艺。

总的来说,热质交换原理与设备是化工、能源、环保等行业中不可或缺的重要内容,它们的应用可以有效地提高能源利用率和生产效率,降低生产成本,保护环境并推动工业发展。

随着技术的不断发展和进步,热质交换原理与设备也将不断完善和改进,为人类社会带来更多的福祉。

热质交换原理与设备作为化工、能源和环保等行业的重要环节,在现代工业生产中发挥着关键作用。

热质交换过程是将两种物质之间的热量转移交换,通常在不同温度的条件下进行。

这需要通过热质交换设备,将热能从一个介质传递到另一个介质,以满足工业生产过程中的热能需求。

在热质交换过程中,介质的传热方式有对流、辐射和传热。

对流换热是指介质之间的热量通过传导和对流进行传递;辐射换热是指介质通过辐射方式进行热量传递;传热是指介质之间的热量通过固体传热表面进行传递。

这些传热方式的不同会影响热质交换设备的选择和设计。

换热器是热质交换中应用最广泛的设备之一,主要用于热能的传递。

热能转换装置基本原理第五燃烧理论基础与燃烧设备

热能转换装置基本原理第五燃烧理论基础与燃烧设备
第五章 燃烧理论基础及燃烧设备
5-1 燃料燃烧的基本概念 5-2 手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点 5-3 室燃炉 5-4 流化床及循环流化床燃烧技术
5-1 燃料燃烧的基本概念
锅炉燃烧是个复杂的化学—物理过程,其影响因素很多。 一、燃烧设备的分类
1.层燃炉——固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的 锅炉,如:手烧炉、链条炉、抛煤机炉等; 2.室燃炉——燃料呈雾状或细颗粒随空气喷入炉内呈悬 浮状燃烧的锅炉,如:煤粉炉、油炉、气炉等; 3.沸腾炉——燃料被气流托起、携带,呈上下翻滚沸腾 状燃烧的锅炉,如:流化床、鼓泡床、循环流化床、 增压流化床等;
5-3 室燃炉
炉膛: 炉膛是组织煤粉与空气连续混合、着火燃烧直到燃尽 的空间。固态排渣煤粉炉的结构比较简单,外形呈高大立方 体,烟气是上升或旋流上升的流动形式。炉膛四周铺设水冷 壁,上部布置有过热器受热面,下部由前后墙水冷壁倾斜形 成冷灰斗。大约占全部燃料灰分的10%~20%的灰渣掉入冷 灰斗以固体形态排出炉外,其余以飞灰形式被烟气带出炉膛。 在燃用难着火的煤种时,常在燃烧器区域的水冷壁上敷设卫 燃带,保持燃烧区的高温。此外,通常在炉膛出口区把后墙 伸向炉内形成折焰角,以延长煤粉在炉内的行程,并改善炉 内火焰的充满情况,使出口烟温趋于均匀。
M D kC q lC jt
M——表征气流扩散速度的量; Dk——扩散速度常数,主要取决于气流速度; Cql、Cjt——气流和焦炭表面的氧气浓度。
温度和气流扩散速度在燃料燃烧不同区段有着不同的影响。 由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域:
1)动力燃烧区:
燃烧速度取决于温度亦即取决于化学反应速度的工况,动 力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃阿累尼乌斯定律:
E

热质交换原理与设备概述

热质交换原理与设备概述

热质交换原理与设备概述1. 引言热质交换是一种常见的热传递过程,在许多工业领域和日常生活中都有广泛的应用。

热质交换设备通过有效地传递热量,实现了能源的高效利用。

本文将介绍热质交换的基本原理和常见的热质交换设备。

2. 热质交换原理热质交换是指通过热传递介质的流动,将热量从一个物体或介质传递到另一个物体或介质的过程。

热质交换的原理可以概括为以下几点:•热传导:热质交换中最常见的传热方式是热传导。

热传导是指热量通过物质颗粒之间的碰撞和振动传递的过程。

热传导的速率受到物体间温度差异以及物质的导热性能的影响。

•对流传热:对流是在流体中传递热量的一种方式。

通过流体的流动,热量可从高温物体传递到低温物体。

对流传热的速率取决于流体的性质、流速以及物体之间的温差。

•辐射传热:辐射是一种通过电磁波传递热量的方式。

热辐射不需要介质的存在,因此可以在真空中传播热量。

辐射传热的速率取决于物体的温度以及表面的发射率。

3. 热质交换设备概述热质交换设备是用来实现热质交换过程的工具或设备。

下面将介绍几种常见的热质交换设备:3.1 管壳式换热器管壳式换热器是一种常见的热质交换设备,它由一个外壳和多根内管组成。

热质通过内管和外壳之间的传热界面进行传递。

管壳式换热器具有结构简单、换热效率高等优点,在工业领域得到了广泛的应用。

3.2 板式换热器板式换热器是由一系列平行的金属板组成的。

热质在板间流动,通过板间的热传导和对流传热来实现热质交换。

板式换热器具有紧凑、换热效率高、清洁方便等特点,广泛应用于化工、制药等领域。

3.3 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器是常见的热质交换设备,常用于制冷空调系统中。

冷凝器用于将气体或蒸汽冷却成液体,而蒸发器则用于将液体蒸发成气体。

冷凝器和蒸发器通过热量的吸收和释放来实现热质交换。

3.4 换热管换热管是一种用于实现热质交换的管状设备。

换热管可根据需要采用不同的结构和材料,例如螺旋管、管束等。

换热管广泛应用于化工、石油、电力等行业,用于实现高效的热质交换过程。

热质交换原理与设备chapter5new

热质交换原理与设备chapter5new
小结:
传热效能 表示实际传热量与可能最大换热量
的比值,已整理成相应的图表,供查询。
P173
P173应用示例 示例:
(Gc)1 30 (G)c2 40 KA90
t1 60 t2 30 求顺流换热量Q,图6-11
求逆流换热量Q,图6-12
论文写作方法介绍
重点突出论文思想的新颖性和原创性

G1c1 G2c2
1 G1c1
G2c2
1exp[ kA (1(Gc)min)]
合并
(Gc)min (Gc)max 1 (Gc)min
(Gc)max
根据结论返回去理 解无量纲的定义
1exp[ kA (1(Gc)min)]

(Gc)min (Gc)max
1 (Gc)min
外表面
面积 d 0
内表面
面积 d i
对于平壁,考虑其两侧的污垢热阻后, 由于两侧面积相同,可以串连成一个热阻
类似的将管子污垢热阻包括进去之后
内表面单位面积的污垢热阻 R f ,i
1
单位长度 d i R f ,i
外表面单位面积的污垢热阻 R f ,0

1 1 d i hi
1 1 d 0 h0
dQG 1c1dt1 dt1G 1 1c1dQ
对等
dQG2c2dt2dt2G1 2c2dQ
t t1t2

d tdt1dt2 G 1 1c1G 1 2c2 dQ dQ
dQkdAt



1 G1c1

1 G2c2
(2)
t exp(kA)
(3)
t
(2)(3) 带入(1) tml n tt tt-1 ltn t t ltn tt

第一章热质交换与设备原理绪论资料

第一章热质交换与设备原理绪论资料
旋涡混合造成的流体微团宏观运动引起的湍流传递
2018/10/25
27-9
a)牛顿粘性定律
两个作直线运动的流体层之间的切应力正 比于垂直于运动方向的速度变化率,即:
du dy
对于均质不可压缩流体,上式可改写为:
d ( u ) dy
2018/10/25 27-10
(2)壳管式换热器
这是间壁式换热器的一种主要形式,又称管 壳式换热器。
图10—4
简单的管壳式换热器示意图
思考链接:管壳式换热器1 图10—5 1—2型换热器立体示意图 管壳式换热器2
(3)交叉流换热器
它是间壁式换热器的又一种主要型式。根据换热表 面结构的不同又可有管束式、管翅式及板翅式等的 区别 。
(1)按工作原理分类
间壁式(表面式) 直接接触式(混合式)
蓄热式(回热式、再生式)
热管式
2018/10/25
27-19
(2)按照热流体与冷流体流动方向分类 顺流式
逆流式
叉流式
混合式
2018/10/25
27-20
2 间壁式的主要形式 (1)套管式换热器
图10—3
套管式换热器示意图
适用于传热量不大或流体流量不大的情形 。
d)湍流传递性质
湍 流 流 动 分子扩散传递
动量传递 宏观流体 微团掺混
也引起传递现象
热量传递 质量传递
湍流切应力
湍流热流密度
湍流质量通量密度
du t t dy
dt qt t dy
m At D ABt
2018/10/25
dA dy
27-15
总的效应
du du S t ( t ) eff : 有效动力粘度系数 dy dy eff

热质交换原理与设备习题答案第3版

热质交换原理与设备习题答案第3版

第一章绪论1、答:分为三类。

动量传递:流场中的速度分布不均匀(或速度梯度的存在);热量传递:温度梯度的存在(或温度分布不均匀);质量传递:物体的浓度分布不均匀(或浓度梯度的存在)。

2、解:热质交换设备按照工作原理分为:间壁式,直接接触式,蓄热式和热管式等类型。

●间壁式又称表面式,在此类换热器中,热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务,彼此不接触,不掺混。

●直接接触式又称混合式,在此类换热器中,两种流体直接接触并且相互掺混,传递热量和质量后,在理论上变成同温同压的混合介质流出,传热传质效率高。

●蓄热式又称回热式或再生式换热器,它借助由固体构件(填充物)组成的蓄热体传递热量,此类换热器,热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道,热流体先对其加热,使蓄热体壁温升高,把热量储存于固体蓄热体中,随即冷流体流过,吸收蓄热体通道壁放出的热量。

●热管换热器是以热管为换热元件的换热器,由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中,中隔板与热管加热段,冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道,热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。

3、解:顺流式又称并流式,其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动,即冷、热两种流体由同一端进入换热器。

●逆流式,两种流体也是平行流体,但它们的流动方向相反,即冷、热两种流体逆向流动,由相对得到两端进入换热器,向着相反的方向流动,并由相对的两端离开换热器。

●叉流式又称错流式,两种流体的流动方向互相垂直交叉。

●混流式又称错流式,两种流体的流体过程中既有顺流部分,又有逆流部分。

●顺流和逆流分析比较:在进出口温度相同的条件下,逆流的平均温差最大,顺流的平均温差最小,顺流时,冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度,而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度,以此来看,热质交换器应当尽量布置成逆流,而尽可能避免布置成顺流,但逆流也有一定的缺点,即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端,使得此处的壁温较高,为了降低这里的壁温,有时有意改为顺流。

热值交换第5章

热值交换第5章

6、吸附剂的特性参数 1)多孔吸附剂的
外观体积
V堆 V隙 V孔 V真 V隙 颗粒间隙体积 V孔 颗粒内细孔体积 V真 骨架体积
2020/6/21
2)吸附剂密度 堆积密度:
M
V堆
真密度:
s
M V真
颗粒密度:
p
M V孔 V真
M V堆 V隙
3)孔径分布(测定-吸附等温线、压汞仪等)
4)颗粒当量直径、单位体积表面积
旋转式
2020/6/21
转轮式除湿器的内部结构按吸附除湿剂的安排可分 为以下三种形式:
(a)堆积床结构(b)IIT平板结构 (c)UCLA覆盖层结构
堆积床:扩散阻力大 IIT:气体侧、Teflon板阻力大,吸附剂阻力小 UCLA:气体侧阻力大,板阻力小
2020/6/21
可利用回热装置进行余热回收
第5章 吸附和吸收处理空气的
原理与方法
内容 5.1 吸附材料处理空气的 原理和方法 5.2 吸收剂处理空气的 原理和方法
2020/6/21
吸收、吸附法处理空气的基本知识
❖ 一、干燥剂及干燥循环 干燥过程有两类:吸附过程和吸收过程
吸附过程:干燥剂化学成分不变
吸收过程:干燥剂化学成分改变
干燥剂有吸附剂和吸收剂 干燥剂表面蒸汽压<环境空气的蒸汽压 吸湿
M (V v)(0 1) (M1 M 2 )W R
q0
其中v:干燥物品容积;M1:干燥物品含水量; M 2 :干燥物品要求的含水量;W:干燥物品的总重量(干); R:由外部渗透到容器内的水分量
例题
2020/6/21
C. 动态吸附除湿
(1)吸附原理和装置 空气流经吸附剂。
优点:需要吸附剂量少、设备体积小。

热质交换原理与设备addition

热质交换原理与设备addition
吸收剂处理空气的机理 (l)除湿剂的表面蒸汽压
由于被处理空气的水蒸气分压力与除湿溶液的表面蒸汽压之间的压差是水分由空气向除湿溶液传递的 驱动力,因而除湿溶液表面蒸汽压越低,在相同的处理条件下,溶液的除湿能力越强,与所接触的湿空气 达到平衡时,湿空气具有更低的相对湿度。
第4章 空气热质处理方法
冷却塔热质交换的特点 冷却塔是利用环境空气温度处理用于冷却制冷机组冷凝器的冷却循环水。冷却塔内水的降温主要是由
第4章 空气热质处理方法
空气干燥循环 吸附空气中水蒸气的吸附剂称为干燥剂。干燥剂的吸湿和放湿是由干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的蒸汽
压差决定的: 当干燥剂表面的蒸汽压较低时,干燥剂吸湿,反之放湿,两者相等时,达到平衡,即既不吸湿,也不放湿。
第4章 空气热质处理方法 图4-19显示了干燥剂吸湿量与其表面蒸汽压力间的关系:吸湿量增加,表面蒸汽压力也随之增加。
第4章 空气热质处理方法
固体除湿器-旋转式 旋转式是通过转轮的旋转,使被除湿的气流所流经的转轮除湿器的扇形部分对湿空气进行除湿,而再生气
流流过的剩余扇形部分同时进行吸附剂的再生。被除湿的处理气流和再生气流一般逆流流动。转轮式除湿 器可以连续工作、操作简便、结构紧凑、易于维护,所以在空调领域常被应用(图4-24)。
第4章 空气热质处理方法
(3)吸附法处理空气的优点 A.利用吸附材料降低空气中的含湿量,是除湿技术中一种常用的方法,具有许多不同于其他除湿方式(如
低温露点除湿)的优点:吸附除湿既不需要对空气进行冷却,吸附除湿噪声低。
第4章 空气热质处理方法
B.由于其他方式(如,表冷器)除湿后的空气温度过低,往往还需将空气加热到适宜的送风状态;由于冷 媒温度较低,使一些直接利用自然冷源的空调方式无法应用,而浪费了能源(如利用深井水作冷源,其温 度在15℃左右)。

谭天恩化工原理PPT课件CH5传热及设备

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且x与y相差越大, 对数平均值与x、y 中最小者越接近
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《化工原理》电子教案/第五章
四、一维圆筒壁稳态热传导
2、无限长多层圆筒壁一维稳态导热(无内热源) 对每一层均有:
t t1 t2 r1 r2 0 b1 t2 r b 2 b3 t3 t4
Q qA
Q Q
推动力 热阻
t t t t t1 t 2 2 3 3 4 b1 1 Am 1 b2 2 Am 2 b3 3 Am 3 t1 t 4
自然对流----静止 流体、层流流动流 体与外界的传热
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第三节 对流传热
牛顿冷却定律:
Q At t w
获得的主要方法:
理论分析法
解析求解、数值求解 实验法:
半理论半经验方法,是目前的主要方法。
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《化工原理》电子教案/第五章
一、实验法求
量纲分析法:回忆第一章有关内容
定理:
无因次数群个数 变量数 7 基本因次数 4 3个
《化工原理》电子教案/第五章
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一、实验法求
无因次数群:
Nu
Pr c p
l
-----努塞尔数,表示导热热阻与对流热阻之比

-----普朗特数,反映物性的影响。 一般地,气体的Pr<1,液体的Pr>1
ul Re
使用范围为: 管子的进口段, 0.6<Pr<6700, Gr<25000(自然对流影响可以忽略), 恒壁温、 温差(壁温与流体主体温度之差)不大。 Re<2300、
当Gr>25000,需考虑自然对流对传热的影响,式(565)乘上一个大于1的校正系数:
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Mq=V(ρ0-ρ1)
该式表示达到平衡时的q和水蒸气密度的关系
平衡时间:若吸附剂和空气充分接触,经充分搅拌数 小时后可达吸附平衡,无搅拌则平衡时间大为增加。
影响平衡时间的因素:吸附剂粒径、孔径大小及分布、 空气流速等。
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吸附剂的吸附平衡时间(无搅拌)
(a)铝胶
(b)硅胶
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5.2.3 吸收剂处理空气的原理 (1)除湿剂的表面蒸汽压
空气水蒸气分压与除湿溶液表面蒸汽压的压差 是湿传递的驱动力。因此表面蒸汽压越低,溶液除 湿能力越强,当与湿空气达到平衡时,湿空气具有 更低的相对湿度。
理想溶液(遵循拉乌尔定律): 表面蒸汽压随溶剂的摩尔百分数呈线性变化。
第五章 吸附和吸收处理空气的 原理与方法
2015-2-22
47-1
内容
5.1
吸附材料处理空气的 原理和方法
5.2
吸收剂处理空气的 原理和方法
2015-2-22
47-2
5.1 吸附材料处理空气的原理和方法
2015-2-22
47-3
5.1.1 吸附的基本知识和概念 5.1 吸附材料处理空气的原理和方法
2015-2-22 47-12
2)吸附剂密度 堆积密度: 真密度: 颗粒密度:
M V堆 M s V真 M M p V孔 V真 V堆 V隙

3)孔径分布(测定-吸附等温线、压汞仪等) 4)颗粒当量直径、单位体积表面积 6 Sp (颗粒表面积) ds sV sV V(颗粒体积) p
(V v)( 0 1 ) ( M 1 M 2 )W R M q0
其中v:干燥物品容积;M1 :干燥物品含水量; M 2 :干燥物品要求的含水量;W:干燥物品的总重量(干); R:由外部渗透到容器内的水分量
例题
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V ( 0 1 ) M q0
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C R C R (1 ) K De 2C R t t
1 CR 2 1 K D CR e t 1 引入阻滞因子 Rd 1 K D C R e 2C R t Rd
C=εCR+K(1-ε)CR
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(c)合成沸石
2015-2-22 47-25
吸附剂吸附平衡时间的测试
干燥器底部放入稀硫酸(维持湿度平衡),定 期取出吸附剂称重,可得到吸附剂吸水率随时间 的变化曲线。
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使密闭容器内水蒸气密度由ρ0降为ρ1所需的吸附剂量为:
存在外部渗透水分时,使密闭容器内水蒸气密度由ρ0降 为ρ1所需的吸附剂量为:
47-39
常用液体除湿剂特性
毒性 腐蚀性 稳定性 挥发性 氯化钙溶液 氯化锂溶液 溴化锂溶液 二甘醇 三甘醇 无 无 无 无 无 中 中 中 中 中 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 不 不 不 易 易 用途 城市燃气除湿 空调、杀菌、低温干燥 空调除湿 一般气体除湿 空调、一般气体除湿
常用除湿溶液吸收性质:浓度-蒸汽压曲线(见图)
当物质的比表面积比较大时,表面能就会对物质 的性能产生很大的影响。 相界上的非平衡力导致物质微粒在界面上的聚 集程度的改变就是吸附。
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吸附剂处理空气的原理 吸附:由范德华引力、氢键起作用的物理过程。
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47-6
(2)吸附的种类 •物理吸附
由 吸 附 质 分 子 与 吸 附 剂 分 子 之 间 分 子 力 ( Van der Waals)引起的可逆吸附现象。有单层吸附,也有多层 吸附。 •特点: •吸附质与吸附剂之间无化学反应; •对吸附气体选择性不强; •吸附速率快; •吸附为低放热过程,放热量略大于液化潜热; •吸附力不强。 •化学吸附 化学反应起作用。只为单层吸附。
温度的影响
吸附层厚度
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47-8
(3)吸附平衡、等温吸附线和等压吸附线
对于给定的吸附剂和吸附质,平衡时吸附剂对 吸附质的吸附量q为:
q f ( p, T )
吸附等压线: q f1 (T ), 吸附等温线: q f 2 ( p),
p 常数 T 常数
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非极性吸附剂(憎水)
活性炭:疏水性,常用于空气中有机溶剂,催化脱 除尾气中SO2、NOX等恶臭物质的净化; 优点:性能稳定、抗腐蚀。
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水蒸气在A型和B型硅胶及活性铝中的典型吸附等温线
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吸 水 量 %
( )
相对湿度(%)
水蒸气在沸石中的典型吸附等温线
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5.1.2 等温吸附线
典型的等温吸附过程中的著名公式
(1)朗谬尔(Langmuir)公式
q(平衡吸附量) bp 表面覆盖度 qm (饱和吸附量) 1 bp
(2)弗雷德里克(Freundlich)公式
q kC
(3)B.E.T公式
1/ n
布鲁诺(Brunauer)、埃米特(Emmett)和泰勒(Teller)
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5.1.4 多孔介质传质吸附
表征体元(REV):在多孔介 质中选取的一个比整体区域 小得多而比单个孔隙大得多 的区域。 研究时用表征体元的平 均值代替局部值。 表征体元内质量扩散方程:
C R C R (1 ) K De 2C R t t
ε-孔隙率;CR-REV中气相浓度;K-REV骨架表面分离系数; De-REV中的有效扩散系数; εDe-多孔介质有效扩散系数
47-20
干燥剂表面水蒸气分压 与其吸收量的关系
干燥剂吸湿量与水蒸气 分压及温度的关系
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干燥循环示意图
吸湿
再生
冷却
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47-22
5.1.5.2 静态吸附除湿
静态除湿:吸附剂吸收密闭空间内静止空气中的水 蒸气。(间歇工作) 设计任务:计算吸附剂量、或计算达到平衡的时间
固定式
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旋转式
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转轮式除湿器的内部结构按吸附除湿剂的安排可分 为以下三种形式:
(a)堆积床结构(b)IIT平板结构 (c)UCLA覆盖层结构
堆积床:扩散阻力大
IIT:气体侧、Teflon板阻力大,吸附剂阻力小 UCLA:气体侧阻力大,板阻力小
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除湿方式: 冷却除湿(近似等温过程):除湿的同时通过冷却流 体带走吸附热; 绝热除湿(近似等焓过程):除湿的同时温度升高。
吸附剂的选择 阻力小(空气压力损失小);比表面积大;吸 附容量大;具有较好机械强度、热稳定性及化学稳 定性;
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固体除湿器按工作方式可分为:固定式、旋转式
比表面积:单位质量吸附剂具有的表面积 比表面积越大,吸附能力越强。
多孔介质比表面积大,所以吸附剂多为多孔介质。 多孔介质孔隙越小,比表面积越大,孔隙内吸附能力越强
(5)吸附剂的特性参数 1)多孔吸附剂的 外观体积
V堆 V隙 V孔 V真 V隙 颗粒间隙体积 V孔 颗粒内细孔体积 V真 骨架体积

多孔介质内水蒸气浓度可写为:
C D 2C R t 其中D=De / Rd
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5.1.5 空气静态吸附除湿和动态吸附除湿 5.1.5.1 干燥循环
干燥剂:吸附空气中水蒸汽的吸附剂。 干燥剂表面水蒸气分压与环境空气中水蒸气 分压差决定干燥剂是吸湿还是放湿。
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1. 表面蒸汽分压低(吸湿能力强); 2. 对水分溶解度高(提高吸收率,减少除湿剂用量); 3. 几乎不吸收除水蒸气外的其它气体成分; 4. 粘度低(减小流动阻力和传热阻力) 5. 高沸点、高冷凝热、高稀释热、低凝固点; 6. 稳定性好,低挥发; 7. 低腐蚀、无毒; 8. 价格低廉,容易获得。
2015-2-22
5.1.5.3 动态吸附除湿 (1)吸附原理和装置 空气流经吸附剂。 优点:需要吸附剂量少、设备体积小。 吸附剂的再生方式: 加热再生方式:供给吸附剂脱附所需的热量; 减压再生方式:用减压手段降低吸附分子的分压, 改变吸附平衡,实现脱附。 使用清洗气体的再生方式: 借通入一种很难被吸附的气体,降低吸附质的分压 而实现脱附。 置换脱附再生方式:用具有比吸附质更强的选择吸 附性物质来置换而实现脱附。
p p 0 x1 p : 溶剂的蒸汽分压; p 0 : 纯溶剂在溶液的温度和 压力的蒸汽压力; x1 : 溶剂的摩尔百分数。
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除湿剂一般不是理想溶液,偏离拉乌尔定律。 用活度系数描述偏差。如果活度系数小于1,则 表面蒸汽压低于同条件下的理想溶液表面蒸汽压, 即比理想溶液除湿能力更强。
g a 温 度 h i f
d
c b
e
含湿量
全回风型除湿空调系统工作原理图和温湿图
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j d i e 温 度 f g a b c h k
含湿量
Dunkle型除湿型空调系统工作原理图和温湿图
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(3)吸附法处理空气的优点 •不需对空气进行温度处理或压缩 •噪音低 •可以得到很低的露点温度 •节约能源(比表冷器除湿) 独立除湿:不依赖降温处理。 (吸附或吸收方式)
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吸附作用力 吸附速率 吸附热 (区别二者的 重要标志) 选择性
(物):一种物理作用,分子间力(范德华力); (化):一种表面化学反应(化学键力)。 (物) :极快,常常瞬间即达平衡; (化) :较慢,达平衡需较长时间。 (物):与气体的液化潜热相近,较小(几百焦耳/mol) (化):与化学反应热相近,很大(>42kJ/mol)。 (物):没有多大的选择性(可逆); (化):具有较高的选择性(不可逆)。 (物):吸附与脱附速率一般不受温度的影响,但吸附 量随温度上升而下降; (化):可看成一个表面化学过程,需一定的活化能, 吸附与脱附速率随温度升高而明显加快。 (物):单分子层或双分子层,解析容易,; (化):总是单分子层或单原子层,且不易解吸。
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