最新化工原理上册天津大学柴诚敬29-30学时
化工原理课程教学大纲
《化工原理》课程教学大纲（三号黑体）一、课程基本信息（四号黑体）二、课程目标（四号黑体）（一）总体目标：（小四号黑体）本课程作为化工及相近专业的核心技术基础课，在教学计划中扮演着连接自然科学与应用科学的关键角色。
通过学习本课程，学生能够熟练掌握各种典型设备的基本原理、概念和知识，并掌握其计算方法。
此外，本课程还致力于培养学生分析和解决单元操作问题的能力，以及满足生产建设需求的技能。
（二）课程目标：（小四号黑体）通过本课程的教学，使学生具备下列能力：课程目标 1：1.1了解化工原理课程的内容和特点1.2 掌握单位制度及单位换算课程目标 2：2.1能运用流体流动、流体分子运动、性能的基础知识，结合高分子材料的特点，来分析、计算、判断驱使流体流动所需输入的机械能。
2.2能进行复杂管路的分析及简单的管路设计计算课程目标 3：3.1能针对不同高分子材料制备时所需输入、输出热量，综合换热器结构原理和性能的相关理论，来分析判断影响高分子材料基本性质、加工性能和应用性能等复杂工程问题的关键环节和参数。
3.2 根据实际需求，能进行换热器的选型及设计计算课程目标 4：材料制备过程中，溶剂的使用必不可少，综合运用本课程内容，达到对溶剂回收、纯化及再次使用，并能借助文献调研，通过比较、分析优化工艺条件提高高分子材料性能等工程问题的解决方案。
4.2能根据生产实际需求，进行精馏塔设备的选型及设计计算（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系（小四号黑体）表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表（五号宋体）三、教学内容（四号黑体）第一章总论1.教学目标让学生初步掌握动量传递、热量传递、质量传递这三类的分类、常见表征内容以及典型的传递过程。
2.教学重难点了解化学工程中三传的基本内容，不同传递的工艺流程。
3.教学内容一、单元操作的概念二、三种传递方式的表征三、不同单位制之间的换算4.教学方法课堂授课、线上平台（如：智慧树平台）5.教学评价课堂提问、课后作业。
化工原理(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编
化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版柴诚敬主编本文是《化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版》的内容，提供了对上册习题的详细回答。
以下是习题和答案的内容：第一章介绍1.简要介绍化工原理的定义和应用领域。
答案：化工原理是研究物质转化过程和工程过程的基本规律以及解决化工实际问题的科学原理。
它广泛应用于化工、石油、医药、农药等领域。
2.描述化工过程的基本要素及其相互关系。
答案：化工过程的基本要素包括原料、能量、操作和设备。
它们相互关系密切，原料经过能量的作用，通过操作和设备进行转化。
1.什么是物质的性质？举例说明。
答案：物质的性质是指物质特有的、可以用于识别和区分物质的特征。
例如，水的性质包括色彩、气味、味道等。
2.什么是热力学？热力学研究的对象是什么？答案：热力学是研究物质和能量相互转化过程的科学。
热力学研究的对象包括物质和能量。
第三章理想气体的性质1.计算气体的压力、体积和温度之间的关系公式。
答案：PV = nRT，其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，T表示气体的温度，n表示气体的物质的量，R表示气体常数。
2.理想气体的状态方程是什么？其适用条件是什么？答案：理想气体的状态方程是PV = nRT。
适用条件是气体分子之间的相互作用可以忽略。
1.什么是液体的性质？举例说明。
答案：液体的性质是指液体独特的物理和化学特征。
例如，水的性质包括可流动性、粘度等。
2.什么是液体的饱和蒸气压？如何用温度表示液体的饱和蒸气压？答案：液体的饱和蒸气压是指在一定温度下，液体与其饱和蒸气之间的平衡压力。
可以用温度-饱和蒸气压表来表示液体的饱和蒸气压。
以上仅是部分例题和答案，更多内容请查看原书《化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版》。
注意：本文的习题答案为根据题目编写的，可能会与原书回答有所差异。
请以原书为准。
《化工原理》课程设计教学大纲.
《化工原理》课程设计教学大纲课程编码：学时：2.5周学分：开课学期：第五学期课程类别：实践性教学环节课程性质：专业技术基础课课程设计适用专业：化学工程与工艺，应用化学教材：《化工原理课程设计》，贾绍义，柴诚敬主编，天津大学出版社一.课程设计目的与任务化工原理课程设计是学生学完基础课程及化工原理之后，进一步学习化工设计的基础知识，培养学生化工设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用《化工原理》和相关先修课程的知识，联系化工生产实际，完成以化工单元操作为主的一次化工设计的实践。
通过这一环节，使学生初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准，正确选用公式和数据，运用简洁文字和工程语言正确表述设计思想和结果；并在此过程中使学生养成尊重实际向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨、认真的工作作风，提高学生综合运用所学知识，独立解决实际问题的能力。
二.课程设计的内容及工作量1.课程设计题目单元操作过程工艺设计2.设计内容（1）完成主体设备的工艺设计计算（2）完成辅助设备的工艺计算及选型（3）用CAD绘制工艺流程图及主体设备工艺条件图各一张（4）编写设计说明书3.设计步骤：（1）课程设计准备工作进行课程设计，首先要认真阅读、分析下达的设计任务书，领会要点，明确所要完成的主要任务。
为完成该任务应具备那些条件，开展设计工作的初步设想。
然后进行一些准备工作。
准备工作可分两类，一是结合任务进行生产实际的调研。
二是查阅、收集技术资料。
在设计中所需资料一般有以下几种：有关生产过程的资料，如工艺流程、生产操作条件、控制指标和安全规程等，设计所涉及物料的物性参数，在设计中所涉及工艺设计计算的数学模型及计算方法，设备设计的规范及实际参考图等。
（2）确定设计方案按任务书提供的条件及要求，结合所掌握的资料进行分析研究，选定适宜的流程方案及设备的类型，并初步形成工艺流程简图。
化工原理(上册)—化工流体流动与传热第三版柴诚敬习题答案
化工原理(上册) - 化工流体流动与传热第三版柴诚敬习题答案第一章：引言习题1.1答案：该题为综合性问题，回答如下：根据流体力学原理，液体在容器中的自由表面是一个等势面，即在平衡时，液体表面上各点处的压力均相等。
所以整个液体处于静止状态。
习题1.2答案：该题为计算题。
首先，根据流速的定义：流体通过某个截面的单位时间内通过的体积与截面积之比，可得流速的公式为：v = Q / A，其中v表示流速，Q表示流体通过该截面的体积，A表示截面积。
已知流速v为10m/s，截面积A为0.5m²，代入公式计算得：Q = v × A = 10m/s × 0.5m² = 5m³/s。
所以，该管道内的流体通过的体积为5立方米每秒。
习题1.3答案：该题为基础性知识题。
流体静压头表示流体的静压差所能提供的相当于重力势能的高度。
根据流体的静压力与流体的高度关系可知，流体静压力可以通过将流体的重力势能转化为压力单位得到。
由于重力势能的单位可以表示为m·g·h，其中m为流体的质量，g为重力加速度，h为高度。
而流体的静压头就是将流体静压力除以流体的质量得到的，即流体静压力除以流体的质量。
所以，流体静压头是等于流体的高度。
第二章：流体动力学方程习题2.1答案：该题是一个计算题。
根据题意，已知流体的密度ρ为1.2 kg/m³，截面积A为0.4 m²，流速v为2 m/s，求流体的质量流量。
根据质量流量公式：Q = ρ × A × v，代入已知数值计算得：Q = 1.2 kg/m³ × 0.4 m² × 2 m/s = 0.96 kg/s。
所以，流体的质量流量为0.96 kg/s。
习题2.2答案：该题为综合性问题，回答如下：流体动量方程是描述流体运动的一个重要方程，其中包含了流体的质量流量、速度和压力等参数。
化工原理下册天津大学柴诚敬33-34学时
能量消耗
对热敏性物系的分离，应采用较低的塔板压降。
2020/3/30
一、板式塔的流体力学性能
3. 液面落差 当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻
力和板上部件（如泡罩、浮阀等）的局部阻力，需 要一定的液位差，则在板上形成由液体进入板面到 离开板面的液面落差。
液面 落差
2020/3/30
塔板上的液面 落差示意图
2020/3/30
一、塔有效高度的计算
气相单板效率
EMV
yn yn1 y*n yn1
液相单板效率
EML
xn1 xn xn1 x*n
2020/3/30
t n 1
x
tn n1
tn1
y
n1
yn
(
y
n
)
y
n1
(
x n
)
x
n
x n 1
单板效率分析
一、塔有效高度的计算
(3)点效率
点效率是指塔板上 各点的局部效率。
❖ 鼓泡接触状态 ❖ 蜂窝接触状态 ❖ 泡沫接触状态 ❖ 喷射接触状态
2020/3/30
一、板式塔的流体力学性能
（1）鼓泡接触状态 气速较低时，气
体以鼓泡形式通过液 层。由于气泡的数量 不多，形成的气液混 合物基本上以液体为 主，气液两相接触的 表面积不大，传质效 率很低。
2020/3/30
鼓泡接触状态
❖ 两组分理想物系的气液平衡关系 ❖ 平衡蒸馏与简单蒸馏 ❖ 两组分连续精馏的计算
理论板与恒摩尔流的概念 物料衡算与操作线方程 进料热状况的影响 理论板层数的计算 回流比的影响及选择 简捷法求理论板层数 连续精馏装置的热量衡算
2020/3/30
化工原理下册天津大学柴诚敬19-20学时
二、平衡蒸馏过程的计算
设 qqn,W/qn,F 液化率
则 1qqn,D/qn,F 汽化率
整理得
直线 方程
2020/6/3
y q x xF q1 q1
q
斜率 q 1
过点 (xF, xF )
平衡蒸馏中气液 相组成的关系式
二、平衡蒸馏过程的计算
2.热量衡算 对加热器作热量衡算，忽略热损失，得
Qqn,Fcp(ttF)
方程与物料衡算方程。
2020/6/3
练习题目
思考题 1.讨论溶液的气液平衡关系有何意义？ 2.挥发度与相对挥发度有何不同？ 3.相对挥发度在精馏计算中有何重要意义？ 4.何为泡点和露点，如何进行计算？ 5.平衡蒸馏的原理是什么？
作业题: 1、2
2020/6/3
2020/6/3
一、气液平衡相图
1. 温度—组成图 在恒定的总压下，溶液的平衡温度随组成而
变，将平衡温度与液（气）相的组成关系标绘成 曲线图，该曲线图即为温度一组成图。
2020/6/3
t - x –y
图
露点 泡点
2020/6/3
tF
E 气相区
td
D
C
tb
B
x
y
tF
A
液相区
xF
苯－甲苯混合液的 t- x- y 图
第九章 蒸 馏
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握两组分理想物系的气 液平衡关系；精馏的原理与流程；两组分连续精 馏的基本计算方法。了解间歇精馏与特殊精馏过 程。掌握板式塔的结构、塔板类型、板式塔的流 体力学性能与操作特性。
2020/6/3
第九章 蒸 馏
9.1 概述 9.1.1 蒸馏的原理及其应用
化工原理课程设计柴诚敬
化工原理课程设计 柴诚敬一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握化工原理的基本概念，如流体力学、热力学、传质与传热等；2. 学会运用化学工程的基本原理分析典型化工过程中的现象与问题；3. 掌握化工流程设计的基本方法和步骤，能结合实际案例进行流程分析与优化。
技能目标：1. 能够运用数学工具解决化工过程中的计算问题，如物料平衡、能量平衡等；2. 培养学生运用实验、图表、模拟等方法对化工过程进行研究和评价的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达及解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的兴趣和热爱，激发学习积极性；2. 增强学生的环保意识，使其认识到化工过程对环境的影响及责任感；3. 培养学生严谨、求实的科学态度，提高其创新意识和实践能力。
本课程针对高年级学生，结合化工原理课程性质，注重理论与实践相结合，旨在培养学生运用基本原理解决实际问题的能力。
教学要求以学生为中心，注重启发式教学，激发学生的主动性和创造性。
课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够全面掌握化工原理知识，为未来从事化工领域工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括：1. 化工流体力学基础：流体静力学、流体动力学、流体阻力与流动形态等；参考教材第二章：流体力学基础。
2. 热力学原理及应用：热力学第一定律、第二定律，以及理想气体、实际气体的热力学性质；参考教材第三章：热力学原理及其在化工中的应用。
3. 传质与传热过程：质量传递、热量传递的基本原理，以及相应的传递速率计算；参考教材第四章：传质与传热。
4. 化工过程模拟与优化：介绍化工过程模拟的基本方法，如流程模拟、动态模拟等，以及优化策略；参考教材第五章：化工过程模拟与优化。
5. 典型化工单元操作：分析各类单元操作的基本原理及设备选型，如反应器、塔器、换热器等；参考教材第六章：典型化工单元操作。
教学大纲安排如下：第一周：化工流体力学基础；第二周：热力学原理及应用；第三周：传质与传热过程；第四周：化工过程模拟与优化；第五周：典型化工单元操作。
化工原理天大柴诚敬
所以
2
或 gz1u212p1 gz2u222p2
适用条件：不 可压缩理想流
体
伯努利 (Bernoulli)方程
34
三、对伯努利方程的讨论
1.
gz1u212p1 gz2u222p2
(1-38a)
式1-38表明，理想流体在管路中作定态流动而又 无外功加入时，在任一截面上单位质量流体所具 有的总机械能相等，换言之，各种机械能之间可 以相互转化，但其总量不变。
注意：以上各式的适用条件
例10、例11（P26）
10
11
12
第一章 流体流动
1.4 流体流动的基本方程 1.4.1 总质量衡算-连续性方程 1.4.2 总能量衡算方程
13
一、流动系统的总能量衡算方程
选取如图1-12所示的定态流动系统作为衡算 的控制体，控制体内装有对流体作功的机械 （泵或风机）以及用于与外界交换热量的装置。 流体由截面1-1流入，经粗细不同的管道，由截 面2-2流出
在不可压缩流体的情况下：
故：
表明：流体压力能的损失转变为流体的内能， 从而使流体的温度略微升高。从流体输送角度看， 这部分机械能“损失”了。
30
二、流动系统的机械能衡算方程
2. 流动系统的机械能衡算方程
假设流动为稳态过程，1-1到2-2截面，由热力
学第一定律可知
UQe
v2 v1
pdv
1kg流体在截面1-1与2-2之间所获得的克总服热流量动阻
41
机械能衡算方程的应用
在应用机械能衡算方程与质量衡算方程解题时， 要注意下述几个问题： 1.衡算范围的划定 2. 控制面的选取 3. 基准面的确定 4. 单位一致性
42
第一章 流体流动
化工原理(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编
大学课后习题解答之化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编绪 论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。
（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ·s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2·h ·atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ（2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ·m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9=则()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ（6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 132︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即()()()LL310CB4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。
化工原理上册天津大学柴诚敬25-26学时
42
颗粒的圆周 运动速度
颗粒与流体 在径向上的 相对速度
2
一、离心沉降速度及分离因数
上述三个力达到平衡时：
6d3su R T26d3
u T2 d2 R4
u r20 2
平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速
度ur便是它在此位置上的离心沉降速度：
离心沉降速度 ur
4d(s ) uT2 3 R
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.1 沉降分离原理及设备 3.1.1 颗粒相对于流体的运动 3.1.2 重力沉降 3.1.3 离心沉降
1
一、离心沉降速度及分离因数
惯性离心力作用下实现的沉降过程称为离心沉降。
颗粒受到三个力
惯性离心力
＝
6
d 3 s
u2 T R
向心力＝
d 3
u
2 T
6R
阻力 ＝ d 2 ur2
（3-49）
25
三、流体通过固体颗粒床层 （固定床）的压降
流体通过固定床的压力降主要有两方面： 一是流体与颗粒表面间的摩擦作用产生的压力降。 二是流动过程中，孔道截面积突然扩大和突然缩 小以及流体对颗粒的撞击产生的压力降。
26
三、流体通过固体颗粒床层 （固定床）的压降
采用计算床层当量直径时所用的简化模型，
n
0 xi p i i 1
7
二、离心沉降设备
粒级效率曲线
通过实测旋风分离器进、出气流中所含尘粒
的浓度及粒度分布，可得粒级效率与颗粒直径di
的对应关系曲线，该曲线称为粒级效率曲线。
分割粒径 d 5 0
粒级效率恰为50%的颗粒直径，称为分割粒
径。
d50 0.27
最新化工原理上册天津大学柴诚敬25-26学时
一、固体颗粒群的特性
2. 颗粒群的平均直径 粒群的平均直径计算式为
dp
1 xi
d pi
（3-46）
20
பைடு நூலகம்、固体颗粒床层的特性
1. 床层的空隙率 空隙率以ε表示，即
床层体 床积 层-体 颗积 粒体积
21
二、固体颗粒床层的特性
2. 床层的自由截面积
床层截面上未被颗粒占据的流体可以 自由通过的面积，称为床层的自由截面积。
可压缩滤饼
当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和 颗粒间的空隙会有明显的改变，单位厚度饼层的 流动阻力随压力差增大而增大。
34
三、滤饼的压缩性和助滤剂
助滤剂 助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松饼层
的固体颗粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或 预涂于过滤介质上，可以改善饼层的性能，使 滤液得以畅流。
35
练习题目
L
3
（3-55）
欧根（Ergun）方程
0.17Reb330
L P f 150(13 (s)d 2e u ) 21.75(1 3()sd eu )2 （3-58）
28
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理
29
过滤 过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体
通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介 质上，从而实现固、液分离的操作。
30
图3-17 过滤操作示意图
动画16
31
一、过滤方式
1．饼层过滤 √ 2．深床过滤 3．膜过滤 饼层过滤时发生“架桥”现象
图3-18 32
二、过滤介质
（1）对过滤介质的性能要求 具有足够的机构强度和尽可能小的流动阻力，
化工原理课程设计柴诚敬
化工原理课程设计柴诚敬一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握化工原理的基本概念和基本公式，能够运用化工原理解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：了解化工原理的基本概念，掌握化工原理的基本公式，理解化工过程的基本原理。
技能目标包括：能够运用化工原理的基本公式进行计算，能够分析化工过程的基本原理，能够解决实际的化工问题。
情感态度价值观目标包括：培养学生的科学思维能力，提高学生对化工行业的认识和理解，激发学生对化工原理的兴趣和热情。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括化工原理的基本概念、基本公式和基本原理。
具体来说，教学大纲如下：1.化工原理的基本概念：介绍化工原理的定义、特点和作用。
2.化工原理的基本公式：讲解化工原理的基本公式，包括质量守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律等。
3.化工过程的基本原理：讲解化工过程的基本原理，包括反应原理、传递原理、控制原理等。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，我将采用多种教学方法进行教学。
包括讲授法、案例分析法和实验法。
1.讲授法：通过讲解化工原理的基本概念、基本公式和基本原理，使学生掌握化工原理的基本知识。
2.案例分析法：通过分析实际的化工过程案例，使学生能够运用化工原理解决实际问题。
3.实验法：通过实验操作，使学生能够直观地了解化工过程的基本原理，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我将准备以下教学资源：1.教材：选用《化工原理》作为主教材，为学生提供系统的化工原理知识。
2.参考书：提供相关的化工原理参考书，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作多媒体课件，通过图片、动画等形式，丰富学生的学习体验。
4.实验设备：准备化工原理实验设备，为学生提供实验操作的机会。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解程度。
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
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？
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流化床实际操作速度与临界流化速度的比值称 固体流态化
3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念 3.4.2 流化床的流体力学特性 3.4.3 流化床的浓相区高度与分离高度 （自学）
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第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念 3.4.2 流化床的流体力学特性 3.4.3 流化床的浓相区高度与分离高度 3.4.4 气力输送简介
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一、概述
混合比R（或固气比） 单位质量气体所输送的固体质量，即
R Gs G
混合比在25以下（通常R=0.1～5）的气力输 送称为稀相输送。混合比大于25的气力输送称为 密相输送。
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二、稀相输送
1. 稀相输送的分类 （1）吸引式 （2）压送式
2. 稀相输送的流动特性 （1）水平管内输送 （2）垂直管中的输送 （3）倾斜管中输送
θ ψT 60ψ n
浸没度
代入恒压过滤方程，得每小时所得滤液体积， 即生产能力为：
Q 6 0 n V 6 0 [6 0 K A 2 ψ n V e 2 n 2 ) V e n ]
9
二、连续过滤机的生产能力
当滤布阻力可以忽略时， Ve=0，则上式简化为：
Q60n KA260ψ 465AKnψ n
化工原理上册天津大学柴 诚敬29－30学时
滤饼的洗涤
洗涤滤饼的目的是回收滞留在颗粒缝隙间 的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。
洗涤速率 单位时间内消耗的洗水容积
洗涤时间
dV
( d
)W
W
VW
(dV d
)W
2
二、连续过滤机的生产能力
在一个过滤周期内，转筒表面上任何一块过 滤面积所经历的过滤时间均为：
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一、流态化现象
当流体由下向上通过固体颗粒床层时，随 流速的增加，会出现以下几种情况
气
固定床阶段
速
流化床阶段
增
稀相输送床阶段
加
动画19
17
一、流态化现象
图3-31 不同流速时床层的变化
18
二、两种不同流化形式
散式流化
散式流化亦称均匀流化。其特 点是固体颗粒均匀地分散在流化介 质中。随流速增大，颗粒间的距离 均匀增大，床层逐渐膨胀而没有气 泡产生，并保持稳定的上界面。通 常，两相密度差小的系统趋向于散 式流化。大多数液－固流化呈现 “散式流化”。
分离因数
常速离心机 高速离心机 超速离心机
Kc 3103 3103Kc5104 Kc 5104
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第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.3 离心机 3.3.1 一般概念 3.3.2 离心机的结构与操作简介（自学）
三足式离心机动画18
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第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念
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三、流化床的操作范围
流化床的操作范围应在临界流化速度和带 出速度之间。
1．临界流化速度umf
实验测定： 实验装置如右图
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三、流化床的操作范围
可得到如图3-34的曲线
临界流 化速度
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三、流化床的操作范围
经验关联式计算：
对于小颗粒
umf
dp2(s )g 1650
对于大颗粒
u2mf
dp(s )g 24.5
散式流化 19
二、两种不同流化形式
聚式流化
床层内分为两相，一相是 空隙小而固体浓度大的气固均 匀混合物构成的连续相，称为 乳化相；另一相则是夹带有少 量固体颗粒而以气泡形式通过 床层的不连续相，称为气泡相。 对于密度差较大的气－固流化 系统，一般趋向于形成聚式流 化。
聚式流化
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三、流化床的主要特点
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第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.2 离心机 3.3.1 一般概念
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一般概念
离心机 离心机是利用惯性离心力分离非均相混合物
的机械。它既可用于沉降操作，也可用于过滤操 作。
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一般概念
离心机的分类
分离方式
过滤式 沉降式 分离式
间歇式 操作方式
连续式 立式
转鼓轴线的方向 卧式
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一般概念
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三、密相输送
图3-42 脉冲式密相输送
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练习题目
思考题 1．一个完整的过滤操作周期包括哪几部分？ 2. 试分析提高回转真空过滤基转速的利弊。 3. 理想流化床和实际流化床的差别主要是什么？ 4. 流体与固体颗粒之间的相对运动可分为几种 情况。
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一、概述
气力输送 当气速大于颗粒的带出速度时，颗粒会被
气流带出，并随气体一起流动，形成稀相输送 床，利用这种方式来输送固体颗粒的方法称为 气力输送（当输送介质为液体时称为水力输 送）。 输送介质
通常是空气，对易燃易爆粉料，可采用惰 性气体，如氮气等。
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一、概述
气力输送的优点 （1）可长距离连续输送，自动化操作，生产效率高。 （2）设备结构简单、紧凑，占地面积小，使用、维 修方便。 （3）输送系统密闭，避免了物料的飞扬、受潮、受 污染，改善了劳动条件。 （4）可在运输过程中（或输送终端〕同时进行粉碎、 分级、加热、冷却以及干燥等操作。
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三、流化床的操作范围
2．带出速度 当流化床内气速达到颗粒的沉降速度时，
大量颗粒会被流体带出器外，因此，颗粒带出 速度即颗粒的沉降速度。
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三、流化床的操作范围
3．流化床的操作范围与流化数
带出速度与临界流化速度的比值反映了流化 床的可操作范围。
对均匀细颗粒 ut /u mf 91.7
对大颗粒
ut /u mf 8.62
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一、流化床的压降
1. 理想流化床
图3-33 理想情况下Δp-u关系曲线
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一、流化床的压降
2. 实际流化床
图3-34 气体流化床实际Δp-u关系曲线
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二、流化床的不正常现象
1.腾涌现象
图3-35 腾涌发生后Δp-u关系曲线
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二、流化床的不正常现象
2. 沟流现象
图3-36 沟流发生后Δp-u关系曲线
具有液体的某些性质
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三、流化床的主要特点
系统颗粒混和均匀，温度、浓度分布均匀 强化了颗粒与流体间的传热、传质 易于连续自动操作 颗粒易磨损 反混，颗粒在床层内的停留时间不均
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第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念 3.4.2 流化床的流体力学特性
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三、密相输送
密相输送的特点是低风量高固气比，物料在 管内呈流态化或柱塞状运动。此类装置的输送能 力大，输送距离可长达100～1000m，尾部所需的 气固分离设备简单。由于物料或多或少呈集团状 低速运动，物料的破碎及管道磨损较轻，但操作 较困难。目前密相输送多用于水泥、塑料粉、纯 碱、催化剂等粉料物料的输送。