武汉理工大学化工原理课件
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《化工原理绪论》课件
高度自动化
现代化工过程通常采用高度自动化的控制系 统，以实现高效、安全和可靠的生产。
化工过程的效率与能耗
效率
化工过程的效率是指输出有用产物与输入的原材料和能量之比，提高效率可以降低生产 成本和资源消耗。
能耗
化工过程的能耗是指生产过程中所消耗的能源和能量，降低能耗是化工过程的重要发展 方向，可以提高经济效益和环保性能。
VS
新技术
随着科技的不断发展，新技术也不断涌现 ，如微化工技术、3D打印技术等，这些 技术能够实现精细化工过程控制和产品制 造，提高化工过程的效率和安全性。
节能减排与可持续发展
节能减排
随着环保意识的不断提高，节能减排 成为了化工行业的重要发展方向，通 过优化化工过程和采用清洁能源，降 低能源消耗和减少污染物排放。
04
化工过程的优化与控制
化工过程的优化方法
数学模型法
通过建立数学模型描述化工过程 ，利用优化算法求解最优操作条
件。
实验优化法
通过实验设计、实验实施和实验数 据分析，找到最优的工艺参数。
人工智能法
利用机器学习、深度学习等人工智 能技术，对历史数据进行训练和学 习，自动找到最优操作条件。
化工过程的控制策略
化学反应
总结词：反应工程
详细描述：化学反应是化工生产的核 心，涉及到反应速率、反应条件以及 反应过程优化等，对于提高产品质量 和降低能耗具有重要意义。
03
化工过程的分类与特点
化工过程的分类
物理过程
物质状态变化或能量传递的过 程，如蒸发、冷凝、过滤等。
化学过程
物质发生化学反应的过程，如 燃烧、合成、分解等。
生物过程
生物发酵、酶催化等生物化学 过程。
现代化工过程通常采用高度自动化的控制系 统，以实现高效、安全和可靠的生产。
化工过程的效率与能耗
效率
化工过程的效率是指输出有用产物与输入的原材料和能量之比，提高效率可以降低生产 成本和资源消耗。
能耗
化工过程的能耗是指生产过程中所消耗的能源和能量，降低能耗是化工过程的重要发展 方向，可以提高经济效益和环保性能。
VS
新技术
随着科技的不断发展，新技术也不断涌现 ，如微化工技术、3D打印技术等，这些 技术能够实现精细化工过程控制和产品制 造，提高化工过程的效率和安全性。
节能减排与可持续发展
节能减排
随着环保意识的不断提高，节能减排 成为了化工行业的重要发展方向，通 过优化化工过程和采用清洁能源，降 低能源消耗和减少污染物排放。
04
化工过程的优化与控制
化工过程的优化方法
数学模型法
通过建立数学模型描述化工过程 ，利用优化算法求解最优操作条
件。
实验优化法
通过实验设计、实验实施和实验数 据分析，找到最优的工艺参数。
人工智能法
利用机器学习、深度学习等人工智 能技术，对历史数据进行训练和学 习，自动找到最优操作条件。
化工过程的控制策略
化学反应
总结词：反应工程
详细描述：化学反应是化工生产的核 心，涉及到反应速率、反应条件以及 反应过程优化等，对于提高产品质量 和降低能耗具有重要意义。
03
化工过程的分类与特点
化工过程的分类
物理过程
物质状态变化或能量传递的过 程，如蒸发、冷凝、过滤等。
化学过程
物质发生化学反应的过程，如 燃烧、合成、分解等。
生物过程
生物发酵、酶催化等生物化学 过程。
《化工原理》课件
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
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欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
化工原理完整教材课件
实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
化工原理完整教材课件 PPT
基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
武汉理工大学化工原理电子课件
4．注意事项 ． （1）塔顶放空阀一定要打开，否则容易因塔内压力过大 ）塔顶放空阀一定要打开， 导致危险。 导致危险。 处方可打开加热管电源， （2）料液一定要加到设定液位 处方可打开加热管电源， ）料液一定要加到设定液位2/3处方可打开加热管电源 否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。 否则塔釜液位过低会使电加热丝露出干烧致坏。
3．取样与分析 ． （1） 进料、塔顶、塔釜从各相应的取样阀放出。 ） 进料、塔顶、塔釜从各相应的取样阀放出。 （2） 塔板取样用注射器从所测定的塔板中缓缓抽出，取1ml左右 ） 塔板取样用注射器从所测定的塔板中缓缓抽出， 左右 注入事先洗净烘干的针剂瓶中，并给该瓶盖标号以免出错， 注入事先洗净烘干的针剂瓶中，并给该瓶盖标号以免出错，各个 样品尽可能同时取样。 样品尽可能同时取样。 （3） 将样品进行色谱分析。 ） 将样品进行色谱分析。
1
3.学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对 学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法， 学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法 精馏塔分离效率的影响。 精馏塔分离效率的影由已知的双组分物系平衡关系， 对于塔内所需理论塔板数，可由已知的双组分物系平衡关系， 以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R和热状况 和热状况q 以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比 和热状况 用图解法(略 求得 求得。 等，用图解法 略)求得。
6
2010-9-2
5
五、数据分析 1．将塔顶、塔底温度和组成，以及各流量计读数等原 ．将塔顶、塔底温度和组成， 始数据列表。 始数据列表。 2．按全回流和部分回流分别用图解法计算理论板数。 ．按全回流和部分回流分别用图解法计算理论板数。 3．计算全塔效率和单板效率。 ．计算全塔效率和单板效率。
《化工原理第一讲》ppt课件
•单元操作特点： •1〕.都是物理操作。 •2〕.都是化工消费过程中共有的操作。 •3〕.用于不同化工消费过程的同一单元操作，其原理一 样，所用设备亦通用。
化工单元操作的目的是：
①物料的保送；
②物料物理形状的改动；
③混合物料的分别。
三传实际：动量；热量；质量
一反：化学反响
2 单位制与单位换算
•1〕 单位制
结晶器
II
I
P kg/h
96％KNO3
R kg/h 37.5％KNO3
• 4.列算式： • 方框I：总物料：1000=W+P • KNO3组
方分框:1I0I0：0×总0物.2料=W：×S=0+PP+×R 0.96
KNO3组分:S×0.5=P×0.96+R×0.375
W=791.7 kg/h P=208.3 kg/h S=974.8 kg/h R=766.5 kg/h
解：1.绘简图 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
2.定基准：1s，0℃，液体 3.划范围：以换热器为衡算范围
120℃饱和水 0.095kg/s
120℃饱和水蒸汽 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
120℃饱和水 0.095kg/s
• 阅历公式的单位换算，也可采用换算因数将规定单位换 算成所要求单位。
• 例0-2:水蒸汽在空气中分散系数为：
1.46104
5
T2
D
P T441
式中：D－分散系数，ft2/h；
P－压强，atm；
T－兰氏温度，oR。
试将式中各符号单位换算成 D:m2/s；P:Pa；T:K
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y1 > xF > x1
两相的量由杠杆定律确定
y3 > y2 > y1
′ ′ ′ x3 < x2 < x1
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原理：多次部分汽化， 原理：多次部分汽化，多次部分冷凝 工程实现面临的问题
•设备庞杂 设备庞杂 •能量消耗大 能量消耗大 •产生中间馏分使产品收率低 产生中间馏分使产品收率低
y1 > y2 > ...... > yn > yn +1 x1 > x2 > ...... > xn −1 > xn
t1 < t2 < ...... < tn −1 < tn < tn +1
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精馏过程原理及条件 •理论依据：挥发度不同 理论依据： 理论依据 •工程手段：精馏塔，塔顶液相回流，塔底 工程手段： 工程手段 精馏塔，塔顶液相回流， 气相 回流 •传热传质：多次、同时进行气相的部分冷 传热传质： 传热传质 多次、 凝和 液相 • 的部分汽化 •结果：实现高纯度的分离 结果： 结果
图5-11 间歇精馏操作流程
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第2讲小结 讲小结 1. 平衡蒸馏和简单蒸馏是工业上最简单的蒸馏方 它们的原理是混合液的一次部分气化， 式，它们的原理是混合液的一次部分气化，因 此分离效果非常有限，只能用于分离程度要求 此分离效果非常有限， 不高的物系或物系的初步分离。 不高的物系或物系的初步分离。 2. 平衡蒸馏与简单蒸馏属于平衡过程。其计算途 平衡蒸馏与简单蒸馏属于平衡过程。 径是联立求解物料衡算、 径是联立求解物料衡算、热量衡算和相平衡方 由于简单蒸馏为非稳态过程， 程。由于简单蒸馏为非稳态过程，所以计算中 要采用微积分方法。 要采用微积分方法。 3. 工业上实现高纯度分离最常采用的方法是精馏， 工业上实现高纯度分离最常采用的方法是精馏， 精馏原理可概括为：分离依据(组分挥发度差 精馏原理可概括为：分离依据 组分挥发度差 十工程手段(回流 异)十工程手段 回流 液、气相回流 ＋多次、 十工程手段 回流—液 气相回流)＋多次、 同时部分气化和部分冷凝→实现高纯度分离 实现高纯度分离。 同时部分气化和部分冷凝 实现高纯度分离。 返回
《化工原理》教学PPT
化工原理教学PPT一、引言化工原理是化学工程专业的基础课程，主要介绍了化工过程中的基本原理和基本概念。
本教学PPT旨在帮助学生全面理解化工原理的重要性，学习化工过程中的基本原理和应用，从而为将来的实践工作打下坚实的基础。
二、化工原理的概述1.化工原理的定义–化工原理研究化工过程中的物质转化、传递和分离等基本原理。
–化工原理是化工工程专业的核心基础课程。
2.化工原理的重要性–化工原理是其他高级课程的基础，如化工反应工程、化工传递过程等。
–化工原理的学习可以培养学生的分析和解决问题的能力。
三、化工原理的基本概念1.物质转化–化学反应和物理变化。
–化学反应：原料通过化学反应转化为产物。
–物理变化：物质的特性改变，但化学组成不变。
2.物质传递–质量传递和热量传递。
–质量传递：物质在空间中的传递。
–热量传递：热量在物体之间的传递。
3.分离过程–分离物质混合物中的组分。
–常见的分离过程包括蒸馏、萃取、结晶等。
四、化工原理的应用1.化工生产–化工原理在化工生产中起到重要作用。
–例如，在炼油过程中，化工原理可以帮助工程师设计出高效的分离装置。
2.环境保护–化工原理在环境保护中也有广泛的应用。
–例如，通过了解化工原理，可以设计有效的废水处理装置，减少环境污染。
五、化工原理的学习方法1.基础知识的学习–化工原理是一个基础课程，需要学生先掌握基础知识。
–通过课堂学习、课后阅读和实验来加深对基础知识的理解。
2.理论与实践相结合–理论知识和实践应用相结合可以更好地理解化工原理。
–参与实践活动，如实验、工程设计等，提高实践能力。
3.积极参与讨论–在课堂上积极提问和参与讨论可以加深对化工原理的理解。
–与同学一起讨论问题，共同学习。
六、总结本教学PPT简要介绍了《化工原理》的重要性和基本概念，以及其在化工生产和环境保护中的应用。
同时也提供了学习化工原理的方法和建议，希望能够帮助学生更好地学习和理解化工原理的基本知识，为将来的学习和实践打下坚实的基础。
《化工原理》PPT课件
精选课件ppt
17
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用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，
如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢
管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
m3/s或m3/h。
2 、质量流量mS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体质量，
二、流速
kg/s或kg/h。
1、平均流速u ：单位时间内流体在流动方向上所流经的距离，
m/ s。
2、质量流速G ：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，
三、相互关系： kg/（m2·s）。
mS=GA=πd2G/4
VS=uA=πd2u/4
流体流动应服从一般的守恒原理：质量守恒和能 量守恒。从这些守恒原理可得到反映流体流动规律 的基本方程式
连续性方程式（质量守恒）
柏努利方程式（能量守恒）
这是两个非常重要的方程式，请大家注意。
精选返课件回ppt
2
1-2-1 流体的流量与流速
一、流量
1、体积流量VS ： 单位时间内流经管道任意截面的流体体积，
8
1-2-3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程
精选课件ppt
流体流速与 管道的截面 积成反比， 截面积越大 流速越小， 反之亦然。 管内不同截 面流速之比 与其相应管 径的平方成 反比。
例1-9 7
【例1-7】 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径
d1=10cm，
细管内径d2=5cm，当流量 为 4×10 － 3m3/s 时 ，
精选课件ppt
化工原理-精选版课件.ppt
1、牛顿型流体与非牛顿型流体；
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi
2019/12/17
化工原理
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。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi
2019/12/17
化工原理
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。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
化工原理 下册 ppt第二版天津大学出版社
武汉理工大学化工原理电子课件
第五章 蒸 馏
Distillation
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武汉理工大学化工原理电子课件
5.1 概 述
化工过程中步骤很多,这些步骤可分为两 类:
❖ 以进行化学反应为主,通常在反应器中进 行.
❖ 物理性操作
单元操作
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武汉理工大学化工原理电子课件
单元操作
流体力学：沉降、过滤、离心分离等
传热：
返回
武汉理工大学化工原理电子课件
逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
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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
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❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
属多相系的分离 物质固相表面或内部转入液相。
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2、具有负偏差的非理想溶液
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产生负偏差的原因： 不同分子间的吸引力aAB大于相同分子间的吸引力aAA和aBB。
共沸： 当负偏差达到一定程度时，也会出现“共沸”现象，就会出现最低蒸气压和相应的最 高恒沸点
如：硝酸水溶液在P=1atm下，当x=0.383时，点M为最高恒沸点121.9℃
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5.1 双组分溶液的气液平衡
5.1.1 双组分理想物系的气液平衡 一、相律
在物理化学中，我们学习过相律，即：
F C 2 5 1
式中 F――自由度数； C ――独立组分数； Φ ――相数。
第五章 蒸 馏
Distillation
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5.1 概 述
化工过程中步骤很多,这些步骤可分为两 类:
❖ 以进行化学反应为主,通常在反应器中进 行.
❖ 物理性操作
单元操作
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单元操作
流体力学：沉降、过滤、离心分离等
传热：
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逆过程
增湿
气相
B+A
液相（水相）
A（水）
A 减湿
A 增湿
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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
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❖ 固－液萃取（浸沥或浸取）
属多相系的分离 物质固相表面或内部转入液相。
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2、具有负偏差的非理想溶液
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产生负偏差的原因： 不同分子间的吸引力aAB大于相同分子间的吸引力aAA和aBB。
共沸： 当负偏差达到一定程度时，也会出现“共沸”现象，就会出现最低蒸气压和相应的最 高恒沸点
如：硝酸水溶液在P=1atm下，当x=0.383时，点M为最高恒沸点121.9℃
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5.1 双组分溶液的气液平衡
5.1.1 双组分理想物系的气液平衡 一、相律
在物理化学中，我们学习过相律，即：
F C 2 5 1
式中 F――自由度数； C ――独立组分数； Φ ――相数。
化工原理6.5吸收塔的计算
Y
LS GB
X
(Ya
LS GB
Xa)
GB，Y Ls，X
GB，Yb LS，Xb
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同理：
Y
LS GB
X
(Yb
LS GB
Xb)
逆流吸收操作线具有如下特点：
Y
Yb
LS
B Y* f (X)
GB
Ya A
Xa
Xb
X
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1）定态，LS、GB、Yb、Xa恒定，操作线在X～Y
Xa Xb
X
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逆流与并流的比较： 1）逆流推动力均匀，且Ym逆流 Ym并流 2） Yb大，逆流时Yb与Xb在塔底相迂有利于提高Xb；
Xa小，逆流时Ya与Xa在塔顶相迂有利于降低Ya。 逆流与并流操作线练习
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Y3
X1 Y1
X2
Y1 C
A
C
Y2
D
B
Y3
A
B
D
Y2 X3 X2
Y2
X1 X2
X3
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6.5.2. 吸收剂用量的确定
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E
Yb
B
B1
Y
P
A Ya
O Xa
Xb
X
X*b
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1．最小液气比 最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条 件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零， 达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。
反映了吸收设备效能的高低。
•传质单元高度影响因素： 填料性能、流动状况
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2019/12/5
4
1.5灌清水。向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3高度左右。灌清 水时，应将安全阀处的泄压阀打开。
1.6灌料。在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间 的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3 处，关闭进料阀门。
2．过滤过程
2.1鼓泡。通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料 槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。
2.2过滤。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进 板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时， 压力表指示过滤压力，清液出口流出滤液。
2.3对于数字型，实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时
刻，每次800ml左右时采集一下数据。记录相应的过滤时间△τ。
每个压力下，测量8～10个读数即可停止实验。若欲得到干而厚
4.4将压力罐内物料反压到配料罐内备下次实验使用，或将该二罐物
2料019直/12/接5 排空后用清水冲洗。
7
五、数据分析
记录实验原始数据：流量（m3/h）光滑管压差（KPa）粗糙 管压差（KPa）局部阻力压差（KPa）
1．根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出λ～Re曲 线，对照化工原理教材上有关曲线图，即可估算出该管的相对粗 糙度和绝对粗糙度。
1.3设定压力。分别打开进压力灌的三路阀门，空压机过来的压缩 空气经各定值调节阀分别设定。设定定值调节阀时，压力灌泄压阀 可略开。
1.4装板框。正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，
滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布。（注意：
用螺旋压紧时，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。
的滤饼，则应每个压力下做到没有清液流出为止。
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5.3精馏原理和流程
5.3.1 精馏过程原理和条件 5.3.2 精馏操作流程
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5.3.1 精馏过程原理和条件
一、精馏过程原理 •上述的平衡蒸馏和简单蒸馏都是单级分离过程， 分离所能达到的程度有限。而精馏是多级分离过 程，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程， 可使混合液得到几乎完全的分离。
改进
•用一个设备：塔（板式塔，填料塔） •冷凝放出的热用于汽化需要的热 •塔顶引入液相回流，塔底引入气相回流
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tn1 tn1
yn yn1, xn xn1 y1 y2 ...... yn yn1 x1 x2 ...... xn1 xn
2. 平衡蒸馏与简单蒸馏属于平衡过程。其计算途 径是联立求解物料衡算、热量衡算和相平衡方 程。由于简单蒸馏为非稳态过程，所以计算中 要采用微积分方法。
3. 工业上实现高纯度分离最常采用的方法是精馏， 精馏原理可概括为：分离依据(组分挥发度差 异)十工程手段(回流—液、气相回流)＋多次、 同时部分气化和部分冷凝→实现高纯度分离。
若离开某塔板的气液两相达到平衡状态，则称该 板为理论板。
精馏塔内只要有足够多的塔板数，就可使混合液达 到所要求的分离程度。但必须保证塔板上始终有一定 的液层和与之接触的气相，实现气液两相的传质和传 热过程，所以精馏塔必须从塔底引入上升蒸气流和从 塔顶引入下降液流（称为回流）。回流是精馏操作不 同于平衡蒸馏和简单蒸馏的重要区别。
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t1 t2 ...... tn1 tn tn1 返回
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精馏过程原理及条件 •理论依据：挥发度不同 •工程手段：精馏塔，塔顶液相回流，塔底 气相 回流 •传热传质：多次、同时进行气相的部分冷 凝和 液相 • 的部分汽化 •结果：实现高纯度的分离
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图5-11所示为间歇精馏 操作流程。原料液一 次加入塔釜内，釜液 浓度随时间不断变化， 产品组成也逐渐降低。 当釜液达到规定组成 后，精馏操作即被停 止。
图5-11 间歇精馏操作流程
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第2讲小结 1. 平衡蒸馏和简单蒸馏是工业上最简单的蒸馏方 式，它们的原理是混合液的一次部分气化，因 此分离效果非常有限，只能用于分离程度要求 不高的物系或物系的初步分离。
精馏过程原理可用图5-7所示的t-x-y图来说明。
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y1 xF x1
两相的量由杠杆定律确定
y3 y2 y1
x3 x2 x1
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原理：多次部分汽化，多次部分冷凝
工程实现面临的问题
•设备庞杂 •能量消耗大 •产生中间馏分使产品收率低
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5.3.2 精馏操作流程
连续精馏操作流程
化工生产以连续精馏为 主。连续精馏操作流程 见图5-10所示。将原料进 入的那层板称为加料板， 其上为精馏段，其下为提 馏段。
图5-10 连续精馏操作流程
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武汉理工大学化工原理电子课件5.3.2 精馏操作流程
间歇精馏操作流程
5.3精馏原理和流程
5.3.1 精馏过程原理和条件 5.3.2 精馏操作流程
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5.3.1 精馏过程原理和条件
一、精馏过程原理 •上述的平衡蒸馏和简单蒸馏都是单级分离过程， 分离所能达到的程度有限。而精馏是多级分离过 程，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程， 可使混合液得到几乎完全的分离。
改进
•用一个设备：塔（板式塔，填料塔） •冷凝放出的热用于汽化需要的热 •塔顶引入液相回流，塔底引入气相回流
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tn1 tn1
yn yn1, xn xn1 y1 y2 ...... yn yn1 x1 x2 ...... xn1 xn
2. 平衡蒸馏与简单蒸馏属于平衡过程。其计算途 径是联立求解物料衡算、热量衡算和相平衡方 程。由于简单蒸馏为非稳态过程，所以计算中 要采用微积分方法。
3. 工业上实现高纯度分离最常采用的方法是精馏， 精馏原理可概括为：分离依据(组分挥发度差 异)十工程手段(回流—液、气相回流)＋多次、 同时部分气化和部分冷凝→实现高纯度分离。
若离开某塔板的气液两相达到平衡状态，则称该 板为理论板。
精馏塔内只要有足够多的塔板数，就可使混合液达 到所要求的分离程度。但必须保证塔板上始终有一定 的液层和与之接触的气相，实现气液两相的传质和传 热过程，所以精馏塔必须从塔底引入上升蒸气流和从 塔顶引入下降液流（称为回流）。回流是精馏操作不 同于平衡蒸馏和简单蒸馏的重要区别。
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t1 t2 ...... tn1 tn tn1 返回
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精馏过程原理及条件 •理论依据：挥发度不同 •工程手段：精馏塔，塔顶液相回流，塔底 气相 回流 •传热传质：多次、同时进行气相的部分冷 凝和 液相 • 的部分汽化 •结果：实现高纯度的分离
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图5-11所示为间歇精馏 操作流程。原料液一 次加入塔釜内，釜液 浓度随时间不断变化， 产品组成也逐渐降低。 当釜液达到规定组成 后，精馏操作即被停 止。
图5-11 间歇精馏操作流程
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第2讲小结 1. 平衡蒸馏和简单蒸馏是工业上最简单的蒸馏方 式，它们的原理是混合液的一次部分气化，因 此分离效果非常有限，只能用于分离程度要求 不高的物系或物系的初步分离。
精馏过程原理可用图5-7所示的t-x-y图来说明。
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y1 xF x1
两相的量由杠杆定律确定
y3 y2 y1
x3 x2 x1
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原理：多次部分汽化，多次部分冷凝
工程实现面临的问题
•设备庞杂 •能量消耗大 •产生中间馏分使产品收率低
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5.3.2 精馏操作流程
连续精馏操作流程
化工生产以连续精馏为 主。连续精馏操作流程 见图5-10所示。将原料进 入的那层板称为加料板， 其上为精馏段，其下为提 馏段。
图5-10 连续精馏操作流程
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间歇精馏操作流程