化工基础第五章:吸收

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化工基础 第五章 吸 收

化工基础 第五章  吸  收

第五章 吸 收§5.1 概述气体吸收是典型的扩散传质过程。

气相(吸附质):由可溶于吸收剂的气体组分和吸收操作系统包括两个相:不溶或难溶于吸收剂的惰性组分组成。

液相:液体吸收剂。

对吸收操作的吸收率、吸收条件、吸收设备类型的选择都起决定性的作用。

吸收过程:利用混合气中各组分在吸收剂中有不同溶解度的特点,选择合宜的吸收剂对混合气中的组分进行选择性的吸收,以达到从混合气中分离出纯的组分,或得到指定浓度的溶液或使气体净制的目的。

吸收的应用:(1)制取成品:如用NaOH溶液吸收Cl2制取NaClO3,用水吸收氯化氢以制取盐酸,用硫酸(98.3%)吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。

(2)从气体中回收有用的组分和分离气体混合物:如用水吸收氯磺酸生产尾气回收HCl,用油吸收石油裂解气中C2以上组分,使之与氢和甲烷分离;由乙烯直接氧化来制环氧乙烷时用水吸收反应后气体中的环氧乙烷等。

(3)吸收气体中的有害物质以净化气体:如用水吸收AC发泡剂缩合工段和氯化工段的尾气以除去HCl气体;合成氨工业中用铜氨液吸收除去原料气体中的一氧化碳等。

(4)作为生产的辅助环节:如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制备原料氨盐水等。

(5)作为环境保护和职业保健的重要手段:如硫酸厂用吸收除去废气中二氧化硫;过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。

在净化这类废气时有时还可以回收有用的副产品。

1 吸收的类型吸收包括两种类型。

(1)物理吸收:吸收质只是简单地从气相溶入液相,吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应,条件稍有改变,解吸即可发生。

例如用吸收油吸收焦炉气中的苯,用水吸收氯化氢、二氧化碳或氨等。

特点:①是一个物理化学过程,吸收的极限取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度,吸收速率主要取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率。

②是可逆的,热效应一般较小。

③加压有利于吸收,减压则有利于解吸;降低温度可以有限度地增大吸收质的溶解度,提高吸收速率,但温度过低,吸收质分子的扩散速率减慢,有可能减慢吸收速率。

化工基础考试题

化工基础考试题

第一章流体的流动与输送1、滞流(名词解释):流体流动时,流体的质点做一层滑过一层的位移,层与层之间没有明显的干扰。

(墨水在水中呈直线)湍流(名词解释):流体流动时,流体的质点有剧烈的涡动,只有靠近管壁处还保留滞留的形态。

(墨水无固定轨迹,呈絮状)2、影响流体流动类型的因素有哪些?(简答题)(1)管径(2)密度(3)粘度(4)速度雷诺数Re=dvρ/μ当Re<2000时为滞流,当2000<Re<4000时为过渡态,当Re>4000时为湍流3、流体流动过程中产生阻力的内因(根本原因):实际流体有粘度4、实验室中常用的两种流量计:(1)转子流量计(2)孔板流量计5、流体阻力实验中测量的是球形截止阀的局部阻力6、伯努利方程应用的条件:静止流体、理想流体、实际流体7、文氏管流量计的压头损失比孔板流量计的小8、伯努利实验中,测压管的测压孔开在管壁处测量的为静压强,测压管的测压孔正对水流方向时,测压管内液注的高度是静压头与动压头之和。

9、 e.g.滞流流量不变,管径缩小一倍,阻力增加16倍10、流体阻力与管长成正比,管长扩大一倍,阻力扩大一倍。

11、离心泵产生汽蚀的原因:安装高度过高。

离心泵产生气缚的原因:启动前没灌满水,离心泵有气体。

12、离心泵靠出口阀调节流量,离心泵在启动之前要关闭出口阀,先启动电机后开出口阀,离心泵关闭时先关出口阀后关闭电机。

13、旋涡气泵属于正位移泵,靠旁路调节阀调节流量,阀门全开体系流量最小,阀门全关体系流量最大。

14、连续性方程是根据物料衡算推导出来的,伯努利方程是根据能量衡算推导出来的。

15、绝对压=大气压+表压,真空度=大气压-绝对压会计算AB之间的压差16、定态流动(名词解释):流体流动的系统中,若任一截面上流体的性质(如密度、粘度等)和流动参数(如流速、压力等)不随时间而改变,此种流动称为定态流动。

17、流体的流动形态如果为滞流,摩擦阻力系数与Re有关;如果为湍流,摩擦阻力系数与Re和相对粗糙度有关。

化工原理思考题答案

化工原理思考题答案

化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同答:压力垂直作用于流体表面,方向指向流体的作用面,剪应力平行作用于流体表面,方向与法向速度梯度成正比。

2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s,也用cp,1cp=1mPa·s,物理意义为:分子间的引力和分子的运动和碰撞,与流体的种类、温度及压力有关3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗?答:无关,对于均匀管路,无论如何放置,在流量及管路其他条件一定时,流体流动阻力均相同,因此U型压差计的读数相同,但两截面的压力差却不相同。

4、流体流动有几种类型?判断依据是什么?答:流型有两种,层流和湍流,依据是:Re≤2000时,流动为层流;Re≥4000时,为湍流,2000≤Re≤4000时,可能为层流,也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么?答:雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系,反映流体流动的湍动状态6、层流与湍流的本质区别是什么?答:层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动,湍流有径向脉动7、流体在圆管内湍流流动时,在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域?答:层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。

8、流体在圆形直管中流动,若管径一定而流量增大一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍?答:层流时W f∝u,流量增大一倍能量损失是原来的2倍,完全湍流时Wf∝u2 ,流量增大一倍能量损失是原来的4倍。

9、圆形直管中,流量一定,设计时若将管径增加一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍?答:10、如图所示,水槽液面恒定,管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同,试比较一下各量大小11、用孔板流量计测量流体流量时,随流量的增加,孔板前后的压差值将如何变化?若改用转子流量计,转子上下压差值又将如何变化?答:孔板前后压力差Δp=p1-p2,流量越大,压差越大,转子流量计属于截面式流量计,恒压差,压差不变。

化工节能技术第五章第一讲

化工节能技术第五章第一讲

蒸气进入冷凝器中被全部冷
凝,因此塔顶馏出液组成及
回流液组或均与第1层板的上
升蒸气组成相同,即
y1=xD=已知值 由于离开每层理论板的
气液两相是互成平衡的,故
可由y1用气液平衡方程求得x1。 由于从下一层(策2层)板的上
升蒸气组成y2与x1符合精馏段 操作关系,故用精馏段操作
线方程可
y2
R R 1
x1
(1)热量充分回收利用:据调查炼化企业,小于1000C的余 热占57%,1200C-2000C的占37%,大于2000C的占6%。一般 1500C以下的低温余热占一半以上,如何加以利用是值得 研究的。
(2)减少蒸馏过程所需能耗:在很大程度上取决于回流比 大小,可能的条件下,尽量减少操作回流比。
(3)严格控制产品的质量规格:不盲目的追求高纯度。
5.1 蒸馏过程能量消耗及节能
精馏过程能耗较大,如原油精馏燃料消耗占全厂的15%40%。
精馏系统能量利用率低,95%左右被塔顶冷凝器的冷却水 带走,能量利用率仅5%左右。
涉及的能量项:原料带入;加热热源输入;塔顶回流带 入;塔顶产品带出;冷却水带出;塔底产品带出;热损 失,七项。
5.1 蒸馏过程能量消耗及节能
在精馏系统中,塔顶蒸汽用热泵提高它的温位,并作为再沸 器的热源,有效的回收蒸汽的冷凝潜热,用于过程本身,提 高了热效率。因此,热泵精馏是一种很有前途的有效节能技 术。
用于化工生产中的热泵,主要是蒸汽压缩式热泵,低温蒸汽 借助于压缩装置来提高其温位。
分为两类:机械压缩式热泵,螺杆式压缩机或离心式透平压 缩机。由于压缩比大,余热温位提高较大,热泵精馏多采用 此种型式;蒸汽喷射式热泵,利用0.8MPa以上的较高压蒸汽 从喷嘴处高速喷出,所产生的卷带抽吸作用,降低温位的蒸 汽吸入,混合后以0.4MPa以下的低蒸汽从喷射器中喷出,作 为热原使用,设备简单,但节能效果不如压缩式热泵。

化工基础 第五章 传质过程及塔设备(吸收)

化工基础 第五章 传质过程及塔设备(吸收)

① 气相在液层中鼓泡,气泡破裂,将雾沫弹溅至上一层塔板;
② 气相运动是喷射状,将液体分散并可携带一部分液沫流动。 说明:开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。
② 降液管液泛
当塔内气、液两相流量较大,导致降液管内阻力及塔板阻力增
大时,均会引起降液管液层升高,当降液管内液层高度难以维 持塔板上液相畅通时,降液管内液层迅速上升,以致达到上一 层塔板,逐渐充满塔板空间,即发生液泛。并称之为降液管内 液泛。

促进两相传质。

α= 50
Ⅲ Ⅰ三面切口舌片; Ⅱ拱形舌片; Ⅲ50×50mm定向舌片的尺寸和倾角
d.筛孔塔板 结构简单、造 价低廉、气体
压降小、生产
能力较大;缺 舌形塔板
点是操作弹性
范围较窄,小 孔筛板易堵塞。 e.导向筛板 如图
(导向筛板)
应用:用于减压塔的低阻力、高效率塔板。 斜台:抵消液面落差的影响。 导向孔:使气、液流向一致,减小液面落差。
沸点低的组分气化,达到分离的目的。 增湿是将干燥的空气与液相接触,水分蒸发进入气相。
②液相一液相 在均相液体混合物中加入具有选择性
的溶剂,系统形成两个液相。
(2)流一固相间的传质过程
①气相一固相 含有水分或其它溶剂的固体,与比较干燥的热 气体相接触,被加热的湿分气化而离开固体进入气 相,从而将湿分除去,这就是固体的干燥。 气体吸附的相间传递方向恰与固体干燥相反,它 是气相某个或某些组分从气相向固相的传递过程。
填料分类
球形 丝网波纹
波纹型
规整填料 孔板波纹
隔栅型 格利希隔栅
拉西环
勒辛环
鲍尔环
阶梯环
弧鞍环
金属环矩鞍
规整填料
混堆填料

化工原理第四版课件(第五章吸收)

化工原理第四版课件(第五章吸收)

第五章:吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节:概述一、吸收吸收的定义:吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。

吸收的目的:I.回收或捕获气体混合物中的有用物质,以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体,以免环境污染。

二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度;2.良好的选择性;3.温度变化的敏感性;4.蒸汽压要低;5.良好的化学稳定性;6.较低的黏度且不易生泡;7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。

四、吸收的分类按有无化学反应:物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度:低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目:单组分和多组分吸收按有无热效应:等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。

五、吸收操作的经济性(费用)气液两相流经设备的能量损耗;溶剂的挥发及变质损失;溶剂的再生费用。

√六、吸收设备第二节:气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下,相互接触的气液两相的浓度不变时,气液两相之间的浓度关系。

气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示,即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x:气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。

yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡,该平衡的存在是有条件的;平衡时气相中溶质的分压——平衡分压(或饱和分压),液相中溶质的浓度——平衡浓度(或饱和浓度),也即是气体在溶液中的溶解度;气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度;温度和压力对吸收操作有重要的影响;加压和降温对吸收有利;升温和降压对解吸有利。

(完整版)化工原理思考题答案

(完整版)化工原理思考题答案

(完整版)化⼯原理思考题答案化⼯原理思考题答案第⼀章流体流动与输送机械1、压⼒与剪应⼒的⽅向及作⽤⾯有何不同答:压⼒垂直作⽤于流体表⾯,⽅向指向流体的作⽤⾯,剪应⼒平⾏作⽤于流体表⾯,⽅向与法向速度梯度成正⽐。

2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s,也⽤cp,1cp=1mPa·s,物理意义为:分⼦间的引⼒和分⼦的运动和碰撞,与流体的种类、温度及压⼒有关3、采⽤U型压差计测某阀门前后的压⼒差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗?答:⽆关,对于均匀管路,⽆论如何放置,在流量及管路其他条件⼀定时,流体流动阻⼒均相同,因此U型压差计的读数相同,但两截⾯的压⼒差却不相同。

4、流体流动有⼏种类型?判断依据是什么?答:流型有两种,层流和湍流,依据是:Re≤2000时,流动为层流;Re≥4000时,为湍流,2000≤Re≤4000时,可能为层流,也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么?答:雷诺数表⽰流体流动中惯性⼒与黏性⼒的对⽐关系,反映流体流动的湍动状态6、层流与湍流的本质区别是什么?答:层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动,湍流有径向脉动7、流体在圆管内湍流流动时,在径向上从管壁到管中⼼可分为哪⼏个区域?答:层流内层、过渡层和湍流⽓体三个区域。

8、流体在圆形直管中流动,若管径⼀定⽽流量增⼤⼀倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失⼜是原来的多少倍?答:层流时W f∝u,流量增⼤⼀倍能量损失是原来的2倍,完全湍流时Wf∝u2 ,流量增⼤⼀倍能量损失是原来的4倍。

9、圆形直管中,流量⼀定,设计时若将管径增加⼀倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失⼜是原来的多少倍?答:10、如图所⽰,⽔槽液⾯恒定,管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同,试⽐较⼀下各量⼤⼩11、⽤孔板流量计测量流体流量时,随流量的增加,孔板前后的压差值将如何变化?若改⽤转⼦流量计,转⼦上下压差值⼜将如何变化?答:孔板前后压⼒差Δp=p1-p2,流量越⼤,压差越⼤,转⼦流量计属于截⾯式流量计,恒压差,压差不变。

化工设计基础第四版第五章知识点总结

化工设计基础第四版第五章知识点总结

化工设计基础第四版第五章知识点总结摘要:1.化工设计基础第四版第五章概述2.化工设计的基本原则和步骤3.化工设备设计中的基本概念4.化工设备的分类和选型5.化工设备的结构和材料6.化工设备的安全和维护7.化工设计基础第四版第五章知识点总结正文:化工设计基础第四版第五章知识点总结化工设计基础是一门涉及化学工程、石油工程、制药工程等领域的重要学科。

本章主要介绍了化工设计的基本原则和步骤,化工设备设计中的基本概念,化工设备的分类和选型,化工设备的结构和材料,以及化工设备的安全和维护等内容。

一、化工设计基础第四版第五章概述化工设计基础第四版第五章主要讲述了化工设计的基本原则和步骤,以及化工设备的相关知识。

化工设计是一项复杂的工程技术活动,需要遵循一定的原则和步骤,以确保设计出的化工设备能够满足生产需要,并保证设备的安全运行。

二、化工设计的基本原则和步骤化工设计的基本原则包括:安全第一、经济合理、技术先进、操作简便等。

化工设计的步骤主要包括:项目立项、设计方案选择、设备选型和设计、设备制造和安装、设备调试和运行等。

三、化工设备设计中的基本概念化工设备设计中的基本概念包括:设备设计压力、设备设计温度、设备材料选择、设备结构形式等。

这些概念是设计化工设备的基础,需要充分考虑设备的工作环境和使用要求。

四、化工设备的分类和选型化工设备可以根据其用途和特点进行分类,如反应设备、分离设备、传热设备、储存设备等。

在设备选型时,需要根据生产工艺的要求,选择适合的设备类型和型号。

五、化工设备的结构和材料化工设备的结构和材料是设备设计和制造的重要内容。

设备的结构形式需要满足生产工艺的要求,设备的材料选择需要考虑设备的耐压、耐温、耐腐蚀性能等。

六、化工设备的安全和维护化工设备的安全和维护是保证设备正常运行的关键。

设备设计需要考虑安全防护措施,设备运行需要定期进行维护和检查,发现问题及时处理。

综上所述,化工设计基础第四版第五章主要介绍了化工设计的基本原则和步骤,化工设备设计中的基本概念,化工设备的分类和选型,化工设备的结构和材料,以及化工设备的安全和维护等内容。

化工基础第四版上册课后习题答案(福建师范大学上海师范大学)第五章 吸 收

化工基础第四版上册课后习题答案(福建师范大学上海师范大学)第五章 吸 收

吸 收1、30℃水的饱和蒸气压=4.24kPa, (p268, 表五(一))求湿空气中水蒸气的体积分数;042.03.10124.4==x 求水蒸气的质量分数:0265.029958.018042.018042.0=⨯+⨯⨯=m x 求湿空气的密度:315.1302732734.2229958.018042.0m kg =+⨯⨯+⨯=ρ 2、亨利定律为Ex p =* %0515.018100028600==x ,MPa x p E 1971015.53.1014*=⨯==-相平衡常数;19453.101197000===p E m 3、根据,Ex p =*,**=Py p %0232.018800043.03.101*=⨯==E p x (mol%) 质量分数:%057.0189768.9944%0232.044%0232.0=⨯+⨯⨯=x4、%28.22676.20203.0*=⨯==E p x (m o l %) 质量分数:%2.21872.971728.21728.2=⨯+⨯⨯=x5、进入水的最高含氧量水的最高含氧量是空气中氧(21%)相平衡的含氧量。

69*1024.51006.410130021.0-⨯=⨯⨯==E p x32266632.91032.918321024.51024.5m gO kgH kgO =⨯=⨯⨯=⨯---脱氧后的最低含氧量:脱氧后水的最低含氧量是与吹扫地氮气中含氧相平衡的含氧量。

69*10499.01006.410130002.0-⨯=⨯⨯==E p x36887.0183210499.0m g =⨯⨯- 6、136.012.0112.011=-=-=y y Y ,0101.001.0101.02=-=Y被吸收到氨量:1000(1-0.12)(0.136-0.0101)=110.8m 3kg 03.77172982734.228.110=⨯⨯出口气体体积:V=1000-110.8=889.2m 37、kPax p E 55003.016500*===对于稀溶液,Pa m kmolH M E S .1001.15500001181000134-⨯===ρm x x p E y ==,∴p E m = 43.5101300550000==m8、p Em =43.5101300550000== 147043.5008.0===m y x kg 59.3147044181000=⨯⨯,(环氧乙烷分子量=44)12、稳态下通过气膜的扩散系数(分子扩散的斯蒂芬定律))(21p p p p RT D A N B -=δS m mol .2 p 1=20℃水的蒸汽压=2330Pa 1≈Bp p ,因为气膜中水蒸气分压小。

化工计算 第五章能量衡算 第六节化学反应过程的热量衡算

化工计算 第五章能量衡算 第六节化学反应过程的热量衡算
1.00 2.50
0 0 0
3.50
出料/(kmol∙h-1 )
0.25 1.50 0.5 0.25 2.50
5.00
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》
第六节 化学反应过程的热量衡算
解:分析反应过程,反应过程为复杂反应,所以选择 第二种基准进行能量衡算。
基准:计算时间基准为1h,温度基准 25℃各元素稳 定单质。 由已知物料流量表,画出流程示意图
求反应器出口产物的温度。
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》
第六节 化学反应过程的热量衡算
解:由题意进行简单的物料衡算后将得到的结果示于流程示意图
100mol C2H5OH(g) 300℃
反应器
70mol C2H5OH(g) 30mol CH3CHO(g) 30mol H2(g) T=?℃
基准: 物料基准 100mol乙醇进料 温度基准 第一种基准 25℃,C2H5OH(g),CH3CHO(g),H2(g)
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》
第六节 化学反应过程的热量衡算
1.换热式反应器的热量恒算 例5-15:甲烷和水蒸汽在反应器中反应,生成H2、
CO和CO2。物料衡算结果列于下表中。设进料和出料均 为500℃。求为保持反应器恒温所需的加热量。
组分
CH4 H2O(气)
CO CO2 H2 共计
进料/(kmol∙h-1)
=-96260kJ kmol 1
CO2:查 (Hθf)CO2 (g)=-393.7kJ kmol1

C p,m(500℃)=45.11kJ kmol 1 K1
H(CO2 )
(H )θ f CO2 (g)
C p,m(500℃) (773

传质过程(化工基础,化学)

传质过程(化工基础,化学)

不同气体在同一 吸收剂中的溶解度有 很大差异。相同温度 下,二氧化硫的溶解 度较小,氨气和氯化 氢的溶解度较大。
氨在水中的溶解度 总压一定,温度下降,在同一溶剂中, 溶质的溶解度随之增加,有利于吸收 。
温度一定时,总压增 加,在同一溶剂中,
溶质的溶解度x随之
增加,有利于吸收 。
20℃下SO2在水中的溶解度
由于相组成的表示方法有多种,亨利定 律也有多种不同的数学表达形式: p*=c/H H-溶解度系数。 y*=mx m一相平衡常数。 Y*=mX
吸收过程中,气相中的吸收质进入液相,气、 液相的量都发生变化,使吸收计算变得复杂。为简 化计算,工程上采用在吸收过程中数量不发生变化 的气相中的惰性组分和液相中的纯吸收剂为基准。 以混合物中吸收质摩尔数与惰性物质摩尔数的 比来表示气相中吸收质的含量,称为气相摩尔比, 用Y表示; 以液相中吸收质摩尔数与纯吸收剂摩尔数的比 来表示液相中吸收质的含量,称为液相摩尔比,用X 表示。 摩尔比与摩尔分数的关系是: Y=y/(1-y) X=x/(1-x)
(2)传质过程的方向与极限 相间传质和相际平衡所共有的几点规律: ①一定条件下,处于非平衡状态的 两相体系内组分会自动地进行旨在使体 系的组成趋于平衡态的传递。经过足够 长的 时间,体系最终将达到平衡态,此 时相间没有净的质量传递; ② 条件的改变可破坏原有的平衡状 态。如改变后的条件保持恒定,一定时 间后,体系又可达到新的平衡。 ③在一定条件下(如温度、压力), 两相体系必然存在着一个平衡关系。
5.1传质过程及塔设备简介
1.传质过程的类型 两相间的传质过程,根据相态不同,可分 为流体相间和流固相间的传质两类。 (l)流体相间的传质过程 ①气相—液相:包括气体的吸收、液体的蒸馏、 气体的增湿等单元操作。 ②液相一液相:在均相液体混合物中加入具有选 择性的溶剂,系统形成两个液相。 由于原溶液中各组分在溶剂中溶解度的不 同,它们将在两个液相之间进行分配,即发生 相间传质过程,这就是通常所说的液一液萃取。

化工设备机械基础 第五章

化工设备机械基础 第五章

σ≤σs/n =〔σ〕
式中,n为安全系数,„σ‟称许用应力。
碳钢试件拉伸阶段试样图
低碳钢拉伸试验图
从开始加载到发生断裂所 能达到的最大应力值,叫 做抗拉强度。 σb
屈服阶段所受到的应 力,称为“屈服应 ss 力”.
②强度极限: 金属在拉伸条件下,从开始加载到发生断裂所能承受的最大应力 值,叫作强度极限。在化工压力容器设计中常用到材料强度性能 指标是抗拉强度,它是拉伸试验时,试件拉断前的最大载荷下的 应力,用σb 表示。 ③疲劳强度: 材料在交变载荷作用下,会在远低于材料本身的屈服点时就已经 断裂了,这种现象就是疲劳。我们把经过106—108次循环试验而 不发生断裂的最大应力,作为疲劳强度。
②机理:以铜、锌在稀硫酸中的腐蚀为例说明电化学腐蚀的机理。 如图5—1所示,是锌和铜在稀硫
酸中构成的电池,锌的电极电位
较铜低,故锌被溶解,将电子留 在金属锌上。这是一个失电子的
Zn阳极
e
e
Cu阴极
e
H2
H+
氧化反应,称阳极反应。
阳极反应产生的电子经导线移动 到铜极,在铜极上电子被H+吸收,
H2so4
图5—4 晶间腐蚀
①定义:在拉应力和特定腐蚀介质共同的作用下,发生的腐蚀破坏。
②实例:见书P147表5—2 ③防腐措施:在特定的环境下选没应力腐蚀破裂敏感性的材料,设
法消除设备在加工中的残余拉应力,严格
控制腐蚀环境,添加腐蚀剂等。
图5—5 应力腐蚀
5.3.3
化工设备常用的防腐蚀措施
既然腐蚀是由金属接触腐蚀性介质引起的,那么从根源入手切
蚀过程,还有其他气体介质如水蒸气,CO2、SO2等的氧化腐蚀作
用,因此在高温下使用的设备和材料要具有抗氧化性。

化工基础第二版答案张近第五章

化工基础第二版答案张近第五章

化工基础第二版答案张近第五章化工基础第二版答案张近第五章本章节主要讲解了有关流体的基本概念和性质,对于化工生产过程中的传热、传质、分离等都有重要意义。

下面是本章中的重点内容及答案。

一、流体的基本概念及性质1. 流体的定义是什么?答:流体是能够流动的物质,包括液体和气体。

2. 流体的黏度是什么?答:流体的黏度是指流体内部分子之间相互作用力的大小和强度的量度。

3. 流体的密度和体积密度有何不同?答:流体的密度是指流体单位体积内的物质质量,而体积密度则是指单位质量物质所占据的体积。

4. 流体的表面张力是什么?答:流体的表面张力是指单位长度上的表面能量。

5. 流体静力学的基本方程式是什么?答:流体静力学的基本方程式为泊松方程。

二、传热、传质和分离1. 传热的三种方式是什么?答:传热的三种方式是传导、对流和辐射。

2. 固体和流体之间传热的区别是什么?答:固体传热主要依靠传导,而流体传热则除了传导,还有对流。

3. 传质的主要方式有哪些?答:传质的主要方式有分子扩散和对流,其中分子扩散只适用于液体和气体,对流则适用于各种状态的流体。

4. 分离的理论基础是什么?答:分离的理论基础是依据物质在不同条件下的物理、化学性质不同,使它们分离出来。

三、流体的运动学1. 流量的定义是什么?答:流量是指单位时间内流体通过单位横截面积的体积或质量。

2. 流速是什么?答:流速是指单位时间内流体通过一定截面所形成流管积分夹角的长度。

3. 流态的性质有哪些?答:流态的性质有黏性、惯性、不可压缩性和不可旋转性。

其中不可旋转性只适用于层流。

4. 流态与流量的关系是什么?答:流态与流量的关系是流量与流态的性质有关。

例如,黏性大的流体流量小,流速慢,惯性大的流体则相反。

以上就是本章的重点内容及答案,希望能对学习化工基础的同学有所帮助。

化工设计基础第四版第五章知识点总结

化工设计基础第四版第五章知识点总结

化工设计基础第四版第五章知识点总结【原创版】目录1.化工设计基础第四版第五章概述2.化工设计的基本原则3.化工设计的基本步骤4.化工设备设计5.化工工艺设计6.化工设计的验证和优化7.化工设计的未来发展方向正文化工设计基础第四版第五章知识点总结,本章主要介绍了化工设计的基本原则、基本步骤以及化工设计和优化的方法。

首先,化工设计基础第四版第五章概述了化工设计的基本原则,包括安全性、经济性、可靠性、先进性等。

这些原则是化工设计过程中必须遵循的,以确保设计出的化工装置能够正常运行,满足生产需要,同时保证人员和设备的安全。

其次,化工设计的基本步骤包括需求分析、概念设计、详细设计、设计验证和优化等。

需求分析是明确设计目标和要求,概念设计是根据需求分析的结果进行初步设计,详细设计是对概念设计进行细化和完善,设计验证和优化是通过实验或模拟验证设计的可行性和优劣,以便进行改进。

再次,化工设备设计是化工设计的重要组成部分,包括设备选型、设备布置、设备参数设计等。

设备选型要考虑设备的性能、可靠性、价格等因素,设备布置要考虑设备的安全性、操作的便捷性、维护的方便性等,设备参数设计要根据设备的使用条件和性能要求进行。

接着,化工工艺设计是化工设计的核心,包括工艺流程设计、工艺参数设计、工艺设备设计等。

工艺流程设计要根据生产需求和工艺原理设计出合理的工艺流程,工艺参数设计要根据工艺流程和设备性能设计出合理的工艺参数,工艺设备设计要根据工艺参数和设备性能设计出合理的工艺设备。

最后,化工设计的验证和优化是通过实验或模拟验证设计的可行性和优劣,以便进行改进。

这是化工设计过程中非常重要的一步,可以保证设计出的化工装置能够正常运行,满足生产需要,同时保证人员和设备的安全。

综上所述,化工设计基础第四版第五章知识点总结主要介绍了化工设计的基本原则、基本步骤以及化工设计和优化的方法。

化工原理实验—吸收

化工原理实验—吸收

化工原理实验—吸收1. 引言吸收是化工领域中常见的物质分离和净化方法之一。

它通过将气体或液体中的有害或有用成分吸附到溶液或固体表面上来实现分离和净化的目的。

在本实验中,我们将学习和探索吸收的基本原理和应用。

2. 实验目的本实验的主要目的是通过实验操作和数据分析,加深对吸收原理的理解,掌握吸收过程中的计算和分析方法,并了解吸收在化工工程中的应用。

3. 实验原理吸收是指气体或液体中的溶质在吸收剂(例如溶液或固体)中被吸附或溶解的过程。

吸收剂可以选择根据目标溶质的特性,吸附剂的选择要考虑化学亲和力、溶解度、扩散速率等因素。

在吸收过程中,传质是一个重要的因素。

传质可以通过质量传递和动量传递来实现。

质量传递包括分子扩散、对流传质和表面吸附等。

動量传递則以氣體相、液體相間的質量轉移的能力來表現。

吸收实验可以使用装置,如吸收柱或喷淋塔,为气体和液体之间的接触提供更大的界面积。

此外,经过精确设计和调整,吸收装置可以提高传质效率,实现高效的吸收效果。

4. 实验步骤步骤一:准备工作•确保所有实验设备和试剂已准备齐全。

•检查实验装置是否正常,无泄漏和损坏。

步骤二:实验装置的组装和调整•根据吸收实验的要求,安装吸收柱或喷淋塔。

•调整气体和液体的流量控制,以确保适当的接触和传质效率。

步骤三:实验操作•启动气体和液体的进料系统,调整流量。

•收集样品以进行后续分析,记录有关流量、温度、压力等参数的数据。

步骤四:数据分析•根据收集的样品数据,计算吸收效率、传质系数等参数。

•对数据进行统计和图表分析,以便进行实验结果的评估和比较。

5. 实验注意事项•在实验操作过程中,要注意设备和试剂的安全使用。

•在实验前要明确吸收剂和溶质的性质,并根据需要进行必要的预处理。

•实验过程中要注意将气体和液体的流速和温度适当控制,以保证实验结果的准确性。

6. 实验结果与讨论根据实验数据进行分析后,我们可以得到吸收效率和传质系数等参数的计算结果。

对于不同的吸收剂和溶质,我们可以根据实验结果评估其吸附和溶解的效果,并对吸收过程中的传质机制进行讨论。

化工基础 第五章习题课

化工基础  第五章习题课

10.苯-甲苯理想溶液在总压为101.3kpa下,饱和蒸 0 p 甲苯 46kpa 气压和温度的关系如下:在85℃时,
p0苯 116.9kpa, 在105℃时, p 0甲苯 86kpa
p 0 苯 204.2kpa
求: (1)在85℃和105℃时该溶液的相对挥发度及平均相对挥发度; (2)在此总压下,若85℃时, x苯 0.78
6、操作线方程
⑴ 精馏段操作线方程 回流比 汽液关系 ⑵ 提馏段操作线方程 汽液关系 ⑶ q线方程 加料板物料关系 7、最小回流比
总结—液体的精馏
1.相平衡关系:
拉乌尔定律:
pi p x
* A A * B B
* i i
y A pA p x xA y B pB p x xB
x A yA 1 ( 1) x A
q xF x 进料操作线方程(q 线方程): y q 1 q 1
习 题
1、双组分溶液的相对挥发度α 是溶液中 的挥发度对 的挥发度之比,若α =1表示 。物系的α 值愈 大,在x-y图中的平衡曲线愈 对角线。 易挥发组分,难挥发组分,不能用普通蒸馏方法分离,远离 2.工业生产中在精馏塔内将 过程和 过程有机结合 起来而实现操作的。而 是精馏与普通精馏的本质区 别。 多次部分气化,多次部分冷凝,回流
2)吸收速率(双膜理论)
3)填料吸收塔的计算 3.液体的精馏 1)气液相平衡 2)连续精馏分析 3)物料衡算
重点:
本章主要学习传质过程基本规律,包括气体 的吸收和液体的精馏。 气体的吸收 1.熟练掌握吸收相平衡基本规律; 2.掌握吸收双膜理论,吸收速率方程; 3.掌握填料吸收塔的有关计算; 4.了解主要吸收设备的性能。
(1)回流比及进料热状况参数;(2)馏出液及原料液组

《化工原理》课程教学大纲

《化工原理》课程教学大纲

《化工原理》课程教学大纲合用专业:工艺类专业有化学工程工艺、应用化学、环境工程、制药工程、生物工程、食品工程、轻化工工程,非工艺专业有工份子材料、安全工程、生物技术、过程装备与控制;对非工艺类专业,带*部份不做要求,也可根据专业特点选择下册中的气体吸收和塔设备等部分。

课程性质:技术基础课一、目的及任务学时数: 120/80 学时学分: 7.5/5 学分第一部份教学基本要求化工原理是化学工程与工艺及相关专业最重要的技术基础课之一。

通过这门课程的学习,要使学生系统地获得:‘三传’的基本概念;各单元操作的原理、典型设备的结构、工艺尺寸计算、设备选型与校核和工程学科的研究方法。

培养学生的工程观念、分析和解决单元操作中各种问题的能力。

突出课程的实践性,使学生受到利用自然科学的基本原理解决实际工程问题的初步训练,提高学生的定量运算能力、实验技能、设计能力、单元操作的分析与调节能力。

二、本课程的先行课程数学、普通物理、物理化学、计算方法、化工设备设计基础。

三、各章节具体内容要求绪论掌握的内容:1、掌握单位换算方法;2、掌握物、热衡算的原则以及衡算的方法和步骤。

熟悉的内容:1、熟悉单元操作的概念及其在化工过程中的地位。

了解的内容:1、了解化工原理的目的、任务、化学工程的发展简史;2、了解过程速率、平衡关系。

第一章流体流动掌握的内容:1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据获取;2、压强的定义、表达方法、单位换算;3、流体静力学方程、连续性方程、柏努利方程及其应用; 4、流体的流动类型及其判断、蕾诺准数的物理意义、计算;5、流体阻力产生的原因、流体在管内流动的机械能损失计算;6、管路的分类、简单管路计算及输送能力核算;7、液柱式压差计、测速管、孔板流量计和转子流量计的工作原理、基本结构、安装要求和计算;8、因次分析的目的、意义、原理、方法、步骤;熟悉的内容:1、流体的连续性和压缩性,定常态流动与非定常态流动;2、层流与湍流的特征;3、圆管内流速分布公式及应用;4、Hagon-Poiseeuill方e程推导和应用;5、复杂管路计算的要点;6、正确使用各种数据图表;了解的内容:1、牛顿粘性定律,牛顿流体与非牛顿流体;2、边界层的概念、边界层的发展、层流底层、边界层分离。

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物质量比的定义为: 液相:
A组分物质的量 XA 吸收剂的量
气相:
A组分物质的量 YA 惰性组分物质的量
物质的量比与摩尔数之间的关系:
y A Y A 1 y A x XA A 1 xA
式中:YA,XA——平衡状态时,溶质A在气相、液相 中的物质的量的比; yA,xA——平衡状态时溶质A在气相中、液相 中的摩尔分数; p*A——溶质A在气相中的平衡分压; cA——平衡状态下溶质A在液相中的物质的量 浓度。
cA
c A, i
c* A
c
界面组成的确定
即:
k L p A p A,i kG c A,i c A
该式为一直线,斜率为-kL/kG,并 通过M(cA, pA)和R(cA,i, pA,i),并和平衡 曲线交于R点。 对流传质的推动力: p =pA-pA,i c =cA,i -cA 相际传质的总推动力: p = p A - p A * c = c A *- cA
费克定律——单位时间通过单位面积物质的扩
散量与浓度梯度成正比。
以气膜传质分系数表示的吸收速度方程:
NA Dp p A p A ,i 1 ( p A p A ,i ) 1 RTlG pB ,m kG
以液相传质分系数表示的吸收速率方程
C A,i C A 传质推动力 DL C M NA (C A,i C A ) 1 l L C B ,m 传质阻力 kL
2-3 相平衡与吸收过程的关系
1.用相平衡判断过程进行的方向
吸收过程:如A1点,在平衡线的上方, yA>yA*,溶 质应从气相到液相。 解吸过程:如A2点,在平衡线的下方,yA*>yA,溶 质应从液相到气相。
2.用相平衡确定过程进行的极限
在一定的温度与压力的条件下,当气、液传质达到平衡时,
净传质速率为零。在逆流操作时,含溶质为yA,1的混合气体从
例2 在20℃及101.325kPa下CO2与空气的混合物缓慢地沿 Na2CO3溶液液面流过,空气不溶于Na2CO3溶液。CO2透 过厚1mm的静止空气层扩散到Na2CO3溶液中。气体中CO2 的摩尔分数为0.2。在Na2CO3溶液面上,CO2被迅速吸收, 故相界面上CO2的浓度极小,可忽略不计。CO2在空气中 20℃时的扩散系数D为0.18cm2/s。问CO2的扩散速率是多 少?
xA XA 1 xA yA YA 1 yA
或 或
XA xA 1 XA YA yA 1 YA
代入: y mx A A
* 得: YA
mX A 1 (1 m ) X A
对于稀溶液,有: YA mX A
例1 总压为101.325kPa、温度为20℃时,1000kg水中溶解 15kg NH3,此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为 2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡 常数m。
AG AL
总阻力=气膜阻力+液膜阻力
3. 假定气—液界面处无传质阻力,且界面处的气— 液组成达于平衡。
一、总吸收速率方程

根据双膜理论及单相传质速率方程,溶质穿过气膜和液膜 的吸收速率方程分别为:
N A kG ( pA pA,i )
' NA kL (cA,i cA )
(1)
(2 )
§3 吸收速率方程
吸收过程中吸收速率是指单位时间内、在单
位相际传质面积上被吸收的溶质量。
吸收速率可以表示为:
传质推动力 吸收速度 吸收系数 传质推动力 传质阻力
3-1 分吸收速率方程 分子扩散——流体内某一组分存在浓度差时,
则由于分子运动使组分从浓度高处传递至浓度低处,
这种现象称为分子扩散。
在稳态时
' NA NA
*
根据亨利定律有 pA,i cA,i / H , pA cA / H 代入(2)式得:
' NA HkL ( pA,i p* A)
(3)

(3)式同(1)式联立,得:
NA
1


1 1 kG HkL 1 1 1 KG kG HkL
( p A p* A)
yA
M ( xA , y A )
B
液相推动力差表示为:
y* A mx A y离平衡浓度越远,推动力越 大。
O
xA
x* A
x
例3、当总压为1.013×105Pa、温度为293K时,氧在水中的溶 9 4 . 01 10 xA 解度可用下式表示: p* A 式中:pA*为氧的平衡分压,Pa;xA为氧在溶液中的摩尔分数。 试求在此状态下,空气与水充分接触后,每立方米水中溶有多 少克氧?
pA
*
比例系数H愈大,表明同样分压下的溶解度愈 大。H可称为溶解度系数,cA为单位体积溶液中溶
cA H
质A的物质的量浓度[mol· m-3]。
亨利定律最常用的是下列形式:
y mxA
* A
m为相平衡常数(亦称亨利常数),量纲为1。m是 温度与压强的函数,易溶气体m值小;难溶气体m 值大。
亨利定律的其他形式:
M (c A , p A )
k kL / kG
E
p
根据双膜理论,溶质穿过气膜 和液膜时的吸收速率方程分别为:
pA
N A kG ( pA pA,i )
p* A f (c A )
pA, i
N A kL (cA,i cA )
两式相除
R (cA, i , pA, i )
p
* A
O
k G ( p A p A,i ) NA 1 NA k L (c A , i c A )
3-2 总吸收速率方程
1.两相间有物质传递时,相界面两侧各有一层极薄的 静止膜,传递阻力都集中在这里。
N AG k G p A pi N AL k L Ci C A p A p A ,i 1 kG C A,i C A 1 kL
I II
2.物质通过双膜的传递过程为稳态过程,没有物 质的积累。即, N N
价廉易得,并具有化学稳定性等要求。
§2 气液相平衡关系
溶解度
气液达到相平衡时,液相中的溶质浓度称为溶解度。
根据相律可知, 自由度数 F c 2
A A+B (气体) S (液体)
32 2 3
即在温度T,总压P和气、液相组成共四个 变量 中,有三个自变量,另一个是它们的函数:
度差最大的原理相同。
吸收操作效率高的条件:
1.选择合适的吸收剂;
2.提供适宜的传质设备;
3.吸收剂的再生。
1-3 吸收剂的选择
1.溶解度 对溶质组分有较大的溶解度;
2.选择性 对溶质组分有良好的选择性,即对
其它组分基本不吸收或吸收甚微;
3.挥发性 应不易挥发;
4.黏性 黏度要低;
5.其它 无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、
亨利系数之间的关系
pA 单位 : E Pa xA c A km ol m 3 H * Pa pA yA m / xA H M E m p E
* *

若以比摩尔分数表示吸收质在气、液两相的浓度, 则:
液相中吸收质的量 液相中吸收剂的量 气相中吸收质的量 Y 气相中吸收剂的量 X kmol 吸收质 / kmol 吸收剂 kmol 吸收质 / kmol 惰性气体
塔底送出,组成为XA,2的吸收剂自塔顶淋下。塔很高,吸收剂 用量很少,吸收液最终浓度XA,1也不会无限增大,其极值只与 气相浓度yA,1呈平衡的液相浓度xA,1* 。
3.计算过程推动力,分析过程进行的难易
在图中,在截面 M-N中,推动 力以气相浓度差表示为: y
y A y A y
*
* A
吸收可分为物理吸收和化学吸收
物理吸收所能达到的最大程度取决 于在吸收条件下气体在液体中的平衡溶 解度,吸收速率则主要取决于组分从气 相转移到液相的扩散速度。 化学吸收,吸收的速率除与扩散速 率有关外,有时还与化学反应的速率有 关,而吸收的极限同时取决于气液相的 平衡关系和其化学反应的平衡关系。
C C A p Ex A E越大,表明溶解度越小, H C E随温度变化而变化, T,E。 亨利系数,Pa
A
p E A yA x A mx A P P
m越大,表明溶解度越小,
m随温度变化而变化,
T,m,P,m。
相平衡常数,无因次
1.0 0.9 0.8
C f ( p A ) 或 p g (C A )
O2 pA=723CA CO2 pA=25.5CA
A
A
难溶体系
SO 2
pA,atm
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
溶解度适中体系
易溶体系
NH3 pA=0.36CA pA=0.0136CA
6 7 8 9 10 11

1-1 吸收分类
物 理 吸 收 化 学 吸 收 等 温 吸 收 非 等 温 吸 收 单 组 分 吸 收 多 组 分 吸 收
重点是低浓度气体混合物的单组分等温物理吸收。
1-2 吸收操作
吸收过程的气、液接触方式
吸收操作流程
通常的吸收过程都采用逆流操作,即液体从上 到下,气体从塔底通入,这样可以保证全塔的平均 推动力最大,与传热时两流体以逆流流动的平均温
1 1 kG HkL
则相际传质受气膜阻力控制,此时: KG kG

当液膜阻力远大于气膜阻力,
即:
则相际传质受液膜阻力控制,此 时:

1 H kL kG
K L kL
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