化工原理第八篇第五节、第六节、第七节
化工原理课件(天大版)第八章 干燥
t 湿球温度计
天津商学院本科生课程 化工原理
12/22
§8.1 湿空气的性质及湿度图
6．绝热饱和温度tas 在与外界绝热情况下，空气 与大量水经过无限长时间接触后， 空气温度与水温相等，称这一稳 定的温度为湿空气的绝热饱和温 度，用tas表示。
tas
补充水 tas 饱和空气
tas,Has, Ias
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2/22
§8 概述
传导干燥 热能通过传热壁面以传导方式传给物料，产生的湿 分蒸气被气相（又称干燥介质）带走，或用真空泵 排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。 对流干燥
以干燥介质：热空气、 湿分：水为例
干 燥 法
热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所带走。
cH cg cv H 1.01 1.88 H
c H f H
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9/22
§8.1 湿空气的性质及湿度图
4．湿空气的焓I
kJ/kg 干气
焓----kJ/kg
I I g Iv H
cg cv H t r0 H
1.01 1.88H t 2490H
50％ 为宜；室温达18℃ 时，相对湿 度应控制在30%—40％ 。 7/22
pv p s H 0.622 0.622 相对湿度代表湿空气的不饱和程度。 P p s P pv
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§8.1 湿空气的性质及湿度图
1kg干空 气的体积 Hkg水气 体积 H 1kg干空 气
传质、传热同时发生
本章重点讨论以空气作干燥介质，以水为湿份的对流干燥过程。
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化工原理-8章总结
b 级式接触
图9-2 填料塔和板式塔
规整填料 散装填料 塑料丝网波纹填料 塑料鲍尔环填料
本章所做基本假定：
（1）气体混合物中只有一个组分溶于溶剂，其余组分可
视为一个惰性组分。
（2）溶剂的蒸气压很低，挥发损失可忽略不计。
——气相中仅包括一个惰性组分和一个可溶组分 液相中包含可溶组分和溶质
第二节 气液相平衡
8.4 相际传质
8.4.1 相际传质速率（总传质速率）
气膜控制:
当1/ky>>m/kx时，Ky≈ky，传质阻力主要集中于气相， 称为“气膜控制”，若要提高吸收速率，即增大气相湍动程度。
液膜控制:
当1/kx>>1/mky时，Kx≈kx，传质阻力主要集中于液相，
称为“液膜控制”，若要提高吸收速率，即增大液相湍动程度。
反，通过截面净物质量为零，则称此扩散为等分子反向扩散。
2、主体流动
A可溶于液相 B完全不溶于液相 液相不挥发
主体移动：在压力差的作用下，单相主体向界面移动称为 总体流动，总体流动造成A，B向同一方向移动。 ——只要不满足等分子反向扩散条件，都必然出现主体流动
三、分子扩散的速率方程
漂流因子恒大与1，因此单向扩散传质速率大于等摩尔反向扩散。
物理吸收：吸收过程溶质与溶剂不发生显著的化学反应。
如用水吸收二氧化碳、用水吸收乙醇或丙醇蒸
汽、用洗油吸收芳烃等。 化学吸收：溶质与溶剂有显著的化学反应发生。 如用NaOH溶液吸收CO2、用稀硫酸吸收氨等过 程。化学反应能大大提高单位体积液体所能吸
收的气体量并加快吸收速率。但溶液解吸再生
较难。 ——被利用的条件：可逆性；较高的反 应速率
吸收速率方程式小结
1、以传质分系数表示的吸收速率方程式：
化工原理,第8-9章
第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离（提纯，回收）1.吸收2.气体的减湿3.液－液萃取4.固－液萃取（浸沥，浸取）5.结晶6.吸附（脱附）7.干燥 8精馏 目的：湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率m m a A A =m ma B B = mm a C C = ………. ......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 n n x A A =n nx B B = nn x C C = ……. ......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A A A A m m a m m x ==BB B m ma x = ……. ∑=++=i i i B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i = 故 ∑==i iiAAA A m a m a n n x iiiA A A m x m a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1()X X x -=13．浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和（体积与混合物相等）∑=++=i B A C C C ........ρρA V ma V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp M V n M V m C AA A A A A ===气体总摩尔浓度 RTpV n C ==摩尔分率与分压分率相等 pp n n y AA A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB AA B B A A B A M p M p M n M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律： 对双组分物系下表达为： dzdl D J AABA -= A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度，3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RT p c A A =得 dzdp RT D J AAB A -= 定义A J 通过得截面是“分子对称”得，即有一个A 分子通过某一截面，就有一个B 分子反方向通过这一截面，填补原A 分子得空部位，这种分子对称面为固定时，较为简便。
化工原理课程教学大纲
《化工原理》课程教学大纲（2002年制订，2004年修订）课程编号：200042英文名：Principle of Chemical Engineering课程类别：专业主干课前置课：高等数学、物理学、物理化学后置课：化工设计与概算学分：6学分课时：108学时主讲教师：马云选定教材：姚玉英主编，化工原理，天津：天津科学技术出版社，2004年版课程概述：以化工生产中的物理加工过程为背景，按其操作原理的共性归纳成的若干“单元操作”，其中有流体流动与输送、沉降、过滤、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等，使学生通过学习，掌握单元操作的基本原理以及典型设备的构造与工艺尺寸的计算，以便在化工生产、科研和设计工作中达到强化生产过程，提高设备能力及效率，降低设备投资及产品成本，提高产品质量。
本教学大纲适用于应用化学专业学生。
教学目的：本课程是在学生学完预修课程: 高等数学、物理学和物理化学等课程学习的基础上开设的一门专业基础课，是一门工程学科的课程。
使学生掌握研究化工生产中各种单元操作的基本原理，过程设备和计算方法。
培养学生具有运用课程有关理论来分析和解决化工生产过程中常见实际问题的能力。
并为后续专业课程的学习打下必要的基础。
教学方法：本课程涉及的面较广，半经验和经验的东西较多，内容又比较庞杂，学生学起来有一定难度。
因此，需要合理继承传统媒体和恰当引入现代教学媒体，将不同的教学媒体类型进行优化组合，各展其长，让教学媒体发挥最大的效能。
并且采用开放式的教学方法：1、引导式教学的关键是提出问题，教师通过提出问题引出主题，解释相关概论，提出具体问题的重点。
提出问题可以激发学生学习的兴趣和活跃学生的思维。
2、讨论式教学是打开学生思维大门的钥匙，采用自学讨论式和启发讨论式，可以充分发挥学生的主体作用。
3、反馈式教学是教师挑那些既是重要概论又是学生易出错的题目，每章学完后让学生做练习，然后教师做讲评，使学生练得多、见得多，因而能够举一反三。
化工原理ppt
2-2
1-1
Ws1
Ws2
如上图所示：
根据质量守恒定律，有：
Ws1=Ws2
而 Ws1=u1·A1·ρ1 Ws2=u2·A2·ρ2
A1=d12·π/4
A2=d22·π/4
代入有： u1/u2= d22/ d12 ， 此式即为连续性方程。
三、能量守恒与柏努利方程 流体在做定态流动时，根据能量守恒定律，对任意截面进行能量衡算。 1、定态流动时的总能量衡算 A、内能 物质内部能量的总和，用U表示。单位是:kJ/kg B、位能 物体因受重力作用，在不同的高度所具有的能量。m.g.z(kJ/kg) C、动能 物体因运动而具有的能量。m·u2/2 D、静压能 流体的静压强是推动流体流动的动力，即静压强对流体做功。p·Vs（kJ/kg） E、热 流体温度变化，而带来的热能的变化，被加热则为为正，被冷却则为负。 用Q来表示。（kJ/kg） F、功 流体流动获得机械能为正（用We来表示）；流体损失机械能为负(用Hf表示)。
对一般工程问题我们不需要讨论单个分子的运动。而是将流体看成由 无数个质点（或微团）所组成的一个连续介质。这就是我们所谓的连续性 假设。
实践证明，在绝大部分情况下是成立的。
1.1 流体的基本性质
一、流体的密度
单位体积的流体所具有的质量。
表达式：
m
V
式中： m－流体的质量（kg） Ｖ－流体的体积（m３） ρ－流体的密度（kg·m－３）
实验证明：F∝ u S
y
引入比例系数μ
F=μ u S μ就是流体的粘度。 y
单位面积上的内摩擦力：
τ=
F μ du S dy
2）、流体的粘度
根据上式可以看出：流体粘度的物理含义是：使流体产生单位
陈敏恒化工原理课件第八章
即回收率要求愈高，塔高愈高
8.5.4 吸收塔的操作型计算 一、操作型计算的命题
（1）第一类命题
给定条件：H , L,G, x2, y1, y f (x) 流动方式，K ya 或 K xa
计算目的： y2 ( ) ，x1
（2）第二类命题
给定条件：H ,G, y1, y2, x2, y f (x) 流动方式，K ya 或 K xa
试比较 H1, H2, H3 的大小
解：HOG C H NOG x2 0
y1 mx2 y1 1 y2 mx2 y2 1 η
NOG
1 1 mG
ln 1
mG L
1
1
mG L
L
mG C L
当1 2 时 ，NOG1 NOG2 即 H1 H 2
当 1 3 时 ，NOG1 NOG3 即 H1 H3
L G
(1.1~
2.0)( L G
)min
四、解吸塔的最小气液比
G L
min
x1 x2 y1e y2
五、吸收剂再循环
入塔吸收剂浓度：
x2
'
θx1 x2 1 θ
吸收剂再循环，塔内实际 L G , x2 ' 。若分 离要求 y2不变，则 x1 不变，但 Δym ，对吸
收过程不利。
但在下列两种情况下是有利的： （1）吸收过程有显著的热效应 （2）吸收目的在于获得浓度较高的液相产品 六、塔内返混的影响
六、传质单元数与传质单元高度
令：H OG
G Kya
，NOG
y1 dy y2 y ye
H HOG NOG
令：H OL
L Kxa
化工原理完整教材课件
(下标"0"表示标准状态)
(1-3a)
1.2.1.2 气体的密度
或
1.2.2 流体的压强及其特性
垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压强称之为压力。 在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯上还采用其它单位，它们之间的换算关系为： （2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真空度。
1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。 1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses) 在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。 连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。
图１－２压强的基准和量度
1.2.1.2 流体压强的特性
流体压强具有以下两个重要特性： ①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面； ②流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。
熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对于以后的学习和实际工程计算是十分重要的。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点； （3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。
化工原理 第八章
（8-11）
第二节 吸收过程的相平衡关系
（3）吸收平衡线 表明吸收过程中气、液相平衡关系 的图线称吸收平衡线。在吸收操作中，通常用图来表示。
图8-2吸收平衡线
第二节 吸收过程的相平衡关系
式（8-10）是用比摩尔分数表示的气液相平衡关系。 它在坐标系中是一条经原点的曲线，称为吸收平衡线，如 图8-2（a）所示；式（8-11）在图坐标系中表示为一条经 原点、斜率为m的直线。如图8-2（b）所示。 （4）相平衡在吸收过程中的应用 ①判断吸收能否进行。由于溶解平衡是吸收进行的极 限，所以，在一定温度下，吸收若能进行，则气相中溶质 的实际组成 YA 必须大于与液相中溶质含量成平衡时的组 成 Y ，即YA > Y 。若出现 YA < Y 时，则过程反向进行，为 解吸操作。图8-2中的A点，为操作（实际状态）点，若A Y 点位于平衡线的上方， A > Y 为吸收过程；点在平衡线上，
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化工原理
第八章
吸收
第一节 概述
一、吸收剂的选择
实践证明，吸收的好坏与吸收剂用量关系很大，而吸 收剂用量又随吸收剂的种类而变。可见，选择吸收剂是吸 收操作的重要环节。选择吸收剂时，通常从以下几个方面 考虑： 1．溶解度 吸收剂对于溶质组分应具有较大的溶解度，这样可以 加快吸收过程并减少吸收剂本身的消耗量。 2．选择性 吸收剂要在对溶质组分有良好吸收能力的同时，对混 合气体中的其他组分却能基本上不吸收或吸收甚微，否则 不能实现有效的分离。
第二节 吸收过程的相平衡关系
表8-1某些气体水溶液的亨利系数值（E×10-6/kPa）
（完整版）化工原理各章节知识点总结
（完整版）化工原理各章节知识点总结第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p 不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第8章 传质过程导论
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第八章传质过程导论第八章传质过程导论1．含有 CCl 4 蒸汽的空气，由 101.3kPa(绝)、293K 压缩到 l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出 313K 下开始有 CCl 4 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为 300K 求： (l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，CCl 4 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)出冷凝器时 CCl 4 蒸汽冷凝的百分率。
四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下： 273 283 288 T /K 293 89.8 300 123 313 210p / mmHg 33.7 注：1mmHg = 133.3 p a55.671.1解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有 CCl 4 冷凝，则210 × 101.3 760 y= = 0.0276 1013 0.0276 × 154 压缩前： a = = 0.131 0.0276 ×154 + (1 0.0276) × 29 0.0276 × 154 a= = 0.15 (1 0.0276) × 29 yp 0.0276 × 101.3 C= = = 1.15 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 293 压缩后开始冷凝前： a = 0.131 ， a = 0.15 yp 0.0276 × 1013 C= = = 1.07 × 10 2 kmol / m 3 RT 8.314 × 313 123 × 101.3 760 出冷凝器时： y ' = = 0.0162 1013 0.0162 × 154 a' = = 0.080 0.0162 × 154 + (1 0.0162) × 29 0.0162 × 154 a'= = 0.087 (1 0.0162) × 29第 1 页第八章传质过程导论yp 0.0162 × 1013 = = 6.58 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 300 a a' 0.15 0.087 × 100% = 42% (2) × 100% = a 0.15 C=2．二氧化硫与水在 30℃下的平衡关系为： a (kgSO2 / 100kgH 2 O) 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 52 1.0 79 1.5 1254.7 11.8 19.5 36 试求总压为 101.3kPa(绝)下的 x y 关系，并作图。
化工原理-1-8章全
系统与外界可以有力的作用与能量的交换, 却无质 量交换。
2.控制体或称为划定体积 当划定一固定的空间体积来考虑问题, 该空间体积 称为控制体。 构成控制体空间界面称为控制面
控制面总是封闭的固定界面。
流体可自由进出控制体, 控制面上可有力的作用与 能量的交换。
体的增湿与减湿、结晶、干燥等。
流体输送
单
元
物料的混合
操
作
物料的加热与冷却
的 目
均相混合物的分离
的
非均相混合物的分离
2.单元操作特点
① 物理过程。
② 同一单元操作在不同的化工生产中遵循相同的过 程规律, 但在操作条件及设备类型(或结构)方面会有很大 差别。
③ 对同样的工程目的, 可采用不同的单元操作来实 现。
② 单位及其换算 1Pa.s=10P=1000cP
③ 影响因素
流体种类 温度
气体
T↑,μ↑
液体
T↑,μ↓
压力 p<4MPa时可忽略 可忽略
温度影响因素分析:
气体的分子间距较大, 产生黏性的主要原因在于 气体分子本身的运动。
液体的分子紧密排列, 分子间距较小, 产生黏性的 主要原因在于液体分子间的引力。
单体 合成
反应热
3MPa
0.8MPa
分 裂 精制
聚 脱水 成
离 解 氯乙烯 合 干燥 品
HCl 220℃
反应热
0.5MPa
分离 氧氯化 提纯 乙烯
水
空气
一氯苯的生产(一氯苯的质量分数达99.9%)
苯
提纯 氯
化
氯气
化工原理课件PPT
SI量制中7个基本量的量纲符号：
L(长度) 、 M(质量) 、 T(时间) 、 I(电流) 、 (热力学温度) 、N(物质的量) 、J(发光强度) 。
导出量 的量纲表达式：
dQ im L M T I N J
dim—量纲符号 ,； ，—量纲指数或因次。
华东交大化工原理电子课件
表0-1 国际单位制的基本单位
量的名称
单位名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号
m kg s A K mol cd
华东交大化工原理电子课件
表0-2 国际单位制的辅助单位
量的名称
平面角 立体角
单位名称
弧度 球面角
单位符号
rad sr
华东交大化工原理电子课件
一、物质的量浓度与物质的量分数
1.物质的量浓度
ci
ni V
2.物质的量分数
对于液体混合物： 其中，
xi
ni n
nn 1n 2 n i
x 1x2 xi 1
华东交大化工原理电子课件
二、物质的质量浓度与物质的质量分数
1.物质的质量浓度 2.物质的质量分数
i
mi V
对于液体混合物：
i
mi m
其中，
最终状态就是体系的平衡状态。
四、传递速率
传递速率
推动力 阻力
五、 经济核算
为生产定量的某种产品所需要的设备，根据设备的型式和
材料的不同，可以有若干设计方案。对同一台设备，所选用
的操作参数不同，会影响到设备费与操作费。因此，要用经
济核算确定最经济的设计方案。
《化工原理》电子档
目录第一章流体流动与输送设备 (3)第一节流体静力学 (3)第二节流体动力学 (5)第三节管内流体流动现象 (7)第四节流体流动阻力 (8)第五节管路计算 (11)第六节流速与流量的测量 (11)第七节流体输送设备 (13)第二章非均相物系分离 (21)第一节概述 (21)第二节颗粒沉降 (22)第三节过滤 (25)第四节过程强化与展望 (27)第三章传热 (28)第一节概述 (28)第二节热传导 (28)第三节对流传热 (30)第四节传热计算 (30)第五节对流传热系数关联式 (31)第六节辐射传热 (34)第七节换热器 (35)第四章蒸发 (37)第一节概述 (37)第二节单效蒸发与真空蒸发 (37)第三节多效蒸发 (40)第四节蒸发设备 (41)第五章气体吸收 (42)第一节概述 (42)第二节气液相平衡关系 (45)第三节单相传质 (46)第四节相际对流传质及总传质速率方程 (49)第五节吸收塔的计算 (51)第六节填料塔 (58)第六章蒸馏 (60)第一节概述 (60)第二节双组分物系的气液相平衡 (60)第三节简单蒸馏和平衡蒸馏 (62)第四节精馏 (63)第五节双组分连续精馏的计算 (63)第六节间歇精馏 (67)第七节恒沸精馏与萃取精馏 (67)第八节板式塔 (67)第九节过程的强化与展望 (69)第七章干燥 (71)第一节概述 (71)第二节湿空气的性质及湿度图 (71)第三节干燥过程的物料衡算与热量衡算 (73)第四节干燥速率和干燥时间 (75)第五节干燥器 (76)第六节过程强化与展望 (78)第一章 流体流动与输送设备第一节 流体静力学流体静力学主要研究流体处于静止时各种物理量的变化规律。
1-1-1 密度单位体积流体的质量，称为流体的密度。
),(T p f =ρ液体密度 一般液体可视为不可压缩性流体，其密度基本上不随压力变化，但随温度变化，变化关系可从手册中查得。
液体混合物的密度由下式计算：n n m a a a ρρρρ+++= 22111式中，i a 为液体混合物中i 组分的质量分数；气体密度 气体为可压缩性流体，当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算RT pM =ρ一般在手册中查得的气体密度都是在一定压力与温度下的数值，若条件不同，则此值需进行换算。
化工原理课件--传热单元操作与设备
对流传热：流体与固体壁面间的热量传递过程。
自然对流：由于温度不同导致密度差异 而引起的移动；
方式 强制对流：由于外力引起的移动；
3、热辐射 传热机理：通过发射电磁波的形式向外辐射能量； 特 点：传热过程不需要介质； 注：实际传热过程中三种方式结合进行。
三、工业换热器的类型
◆换热器：用于热量交换的设备。
2、对流传热膜系数总准数关联式 （1）无相变化时，对流传热系数的特征关联式
（2）通过 量纲分f 析的u 无, 量l 纲,数为, ： ,,c p ,g t
努塞尔准数 雷诺数 普兰特准数 格拉斯霍夫准数
lAlu ac pfl3 2g 2th
3、流体无相变化时的对流传热系数关联式 （1）圆形直管内强制对流
(1)灰体：对各种波长具有相同吸收率的理想化物体。 A=ε
(2)辐射能： 二、两固体间的热辐射
EA E 0
总辐射系数，W/(m2.K4) 角系数 （见P165表4-11）
Q12 C12A1T10041T2004
三、辐射对流联合传热
1、对流传热：
Q Ca C A W T W T
辐射传热：
统一形式： 壁面散失的总热量为：
K
Q S
Ktm
第三节 传热速率与热负荷 一、热负荷：生产要求换热器单位时间
传递的热量。
二、热负荷与传热速率 传热速率：换热器单位时间传递的热量，是换
热器的生产能力。
热负荷：生产要求换热器单位时间传递的 热量，是生产任务。
生产上，为保证完成任务，要求换热器的传热速率大于或等于热负荷。
三、热量衡算与热负荷的确定
W/m2; σ0-辐射常数， σ0=5.67×10-8 W/(m2.K4)。
化工原理课件中北大学
化工原理第八章课件
qv A u
4
d 2 u 0.785 0.04 2 0.75 9.42 10 4 m3 s 3.39 m3 h
（2）阀打开
由
u
P 1 A不变， P 1变小
9. 图七中，流体在管内流动，由 于某局部堵塞，使p1、p2上升、p3 下降，试判断堵塞位置在_______ C 段。 A) ak B) kb； C) bc； D) cd。
图六
图七
10. 如图八所示管路，当A阀为某一开度时，压力表读数为
p，流体通过转子流量计的阻力损失为 hf转。当A阀关小时，则： B 。 ⑴ 压力表读数p____ ⑵ 通过转子流量计的hf转____ A ；
5 6 5 2 A Pa P ( 表） 1 . 013 10 0 . 09 10 1 . 91 10 ( N m ) 1
B Pa P2 (表） 1.013105 0.045106 1.46105 ( N m2 )
阀1/4开度时，列A－B截面柏努力方程 得
l u hf d 2
2
2 2 uC D uD h fCD 2 2
3. 不可压缩流体在等径水平直管中作稳定流动时， 由于内摩擦阻力损失的能量是机械能中的______ 。 B A) 位能； B)静压能； C)内能； D)动能。 C 4. 层流与湍流的本质区别是______ 。 A)湍流流速大于层流流速； B)湍流Re>层流Re； C)层流无径向脉动，湍流有径向脉动； D)速度分布不同。 5. 某液体在管路中作滞流流动，提高液体温度会 A 使阻力损失______ 。 A)减小； B)增大； C)不变； D)不定。
化工原理第8章
化学反应工程导论
“化学反应工程”主要解决下列问题： • 反应过程解析 • 反应技术开发 • 反应器设计 它涉及诸多有关学科理论，是一门多科性 的交叉学科。
化学反应工程涉及学科：
• 化学（化学热力学，化学动力学） • 化工传递过程（反应器中流体流动，混合传热与 质） • 化学工艺学（反应工艺路线及设备） • 工程控制论（反应过程动态特性，反应过程的测 量与反应过程最佳化）
• 选择性
生成目的产物消耗关键组分的量 v A nP 已转化的关键组分量 v P n A,o n A
转化率x、收率φ、选择性β三者之间的关系
φ=βX
§3 流动系统的反应动力学
3-1 流动系统的反应动力学和反应时间
• 设物料的总体积流量为qv，0，反应物的起始浓度为： cA，0，当物料通过微元体积dVR时，反应物的转化 率由xA → xA+dxA
混流；当N=∞时，类似于活塞流反应器。
• 之所以要引入多釜串联模型，是因为釜数本身可 以反映出实际流动情况偏离活塞流或偏离全混流 的程度。
§5 反应器内物料的停留时间分布
“分布”的概念：
工程数学的分支之一——概率论与数理统计，
是一门研究偶然现象规律性的学科。由于物料微
团在反应器中的停留时间，也是一种偶然现象。
§4 反应器内物料的流动模型 4-1 全混流模型
在连续搅拌釜内，可视为理想混合反应 器，或称为全混流反应器。在这种釜内，可 以认为进入反应器的物料瞬间混合均匀，立 即均匀分散在整个反应器里。由于连续进料 也连续出料，致使物料微团在反应期内的停 留时间长短不一，从0~∞都有。是一种极端流 动模型之一。
例如，公园入口处一下子进来了100名学生（红色运动服者）， 公园出口处的人流量为200人/分钟，10分钟后，公园出口走出 了五名学生，学生在出口人流中所占的分率为
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0.38
略好
8
瓷拉西环填料
0.36
略好
9
————————————————————————
2021/1/9
59
第八章 气体吸收
8.7 填料塔 8.7.1 塔填料
一、填料的类型 二、填料的性能及其评价
2021/1/9
60
2021/1/9
30
(
qn,L q n ,V
) max
( q n,L ) q n ,V
q n ,L
q n ,V
2021/1/9
Y
* 2
T*
Y 2
T
Y2
T
Y1 B
X1
X2
解吸塔的最小气液比 31
(
q q
n ,V n ,L
) min
1
(
q q
n ,L n ,V
) max
三、气提解吸的计算
最小气液比可用图解法求得 ：
三、气提解吸的计算
1.操作线方程 气提解吸操作线方程可通过物料衡算获得
Yqn,L qn,V
(XX2)Y2
或
Y
qn,L qn,V
(X
X1)Y1
气提解吸操 作线方程
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25
三、气提解吸的计算
操作线方 程为直线
直线的斜率 q n , L q n ,V
直线通过点
B (X1，Y1) T (X2，Y2)
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20
2.2 MPa
0.1 MPa
1－吸收塔 2－闪蒸罐 3－溶剂泵 4－解吸塔
0.6 MPa
脱碳系统吸收液的减压解吸工艺流程
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21
0.1 MPa
2.2 MPa
0.6 MPa
脱碳系统吸收液的减压气提解吸工艺流程
1－吸收塔；2－闪蒸罐；3－溶剂泵；4－解吸塔；5－气提解吸塔
at
a t ～ 传质面积 ～ 传质效率 a t ～ 流动阻力 ～ 生产能力
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54
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率
单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以
表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。
分析
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力
～流动阻力 ～ 传质效率
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55
qn,L qn,V
max
Y2* Y1 X2 X1
qqnn,,VLmin(qn,L/q1n,V)max
X2 X1 mX2 X1
最小气液比
qn,V,minm X2X 2XX11qn,L
最小载气用量
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32
三、气提解吸的计算
选择适宜的气液比需进行经济权衡，根据生产 实践经验，取
qn,V
液相在填料塔内靠重力下流，故与重力场有关。
伽利略数
Ga gl3 L2 L2
重力加 速度
伽利略数反映重力 对吸收过程的影响
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15
一、准数关联式中常用的准数
5.彼克列(Peclet)数
填料塔内存在气、液两相的返混。
传质
气相彼克列数
效率
降低
PG e RG eS G c dDeuAGB
液相彼克列数
PeLReLScLdDeA uLB
彼克列数反映混合特 性对吸收过程的影响
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16
二、吸收系数的准数关联式
气膜吸收系数的准数关联式 SG h A (R G )(e SG ) c (P G )e
液膜吸收系数的准数关联式
SL h A (R L )(S e L ) c (G )(P a L )e
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4
水吸收氨过程吸收系数的测定实验流程
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5
二、测定方法
测定数据：
操作温度 t
操作压力 P
空气流量 q n ,V
氨气流量 q n , A 水流量 q n , L
计算进塔气体组成 Y1
出塔气体组成 Y2
出塔液体组成 X1
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6
三、吸收系数的计算
总体积吸收系数KY a 计算公式：
填料名称
评估值
评价
排序
————————————————————————
丝网波纹填料
0.86
很好
1
孔板波纹填料
0.61
相当好
2
金属Intalox填料 0.59
相当好
3
金属鞍形环填料 0.57
相当好
4
金属阶梯环填料 0.53
一般好
5
金属鲍尔环填料 0.51
一般好
6
瓷Intalox填料
0.41
较好
7
瓷鞍形环填料
金属环矩鞍填料
43
一、填料的类型
(3)球形填料与花环填料
球形填料
❖ 多面球填料 ❖ TRI球形填料
花环填料
❖ 花环填料 ❖ 共轭环填料 ❖ 海尔环填料 ❖ 纳特环填料
通常用塑料注塑而成
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44
多面球形填料
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45
TRI 球形填料
花环填料
2021/1/9
46
海尔环填料
共轭环填料
吸收系数的准数关联式公式(选读)
2021/1/9
17
第八章 气体吸收
8.5 吸收系数 8.6 其他吸收与解吸 8.6.1 其他吸收过程(选读) 8.6.2 解吸(脱吸)
2021/1/9
18
一、解吸的原理与应用
传质 方向
吸收
气相中的溶质 向液相中溶解
解吸
液相中的溶质 向气相中释放
操作 条件
低温、高压
十字隔 板环
阶梯环
螺旋环 扁环
改变通量，改善气液流动状况
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38
2021/1/9
拉西环
39
鲍尔环
阶梯环
2021/1/9
40
扁环
一、填料的类型
(2)鞍形填料与环鞍形填料
弧鞍填料
矩鞍填料
改进矩鞍填料
与环形填 料相结合
环矩鞍填料
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41
弧鞍填料
2021/1/9
42
矩鞍填料
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Z qn,V Y1Y2 KYa Ym
KYaqn,V (Y1Y mY2)VqPn ,G YAm
q n ,G A q n ,V ( Y 1 Y 2 ) q n ,L ( X 1 X 2 )
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7
第八章 气体吸收
8.5 吸收系数 8.5.1 吸收系数的测定 8.5.2 吸收系数的经验公式(选读) 8.5.3 吸收系数的准数关联式
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49
木格栅填料
格里奇格栅填料
2021/1/9
50
一、填料的类型
(2)波纹填料
目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填 料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹 与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻两波 纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两 盘填料间交错90°排列。
1 1
ln A
或
NTln1Aln11AY Y12 Y Y22**1A
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36
克列姆塞 尔方程
第八章 气体吸收
8.5 吸收系数 8.6 其他吸收与解吸 8.7 填料塔 8.7.1 塔填料
2021/1/9
37
一、填料的类型
1.散装填料 (1) 环形填料
拉西环
勒辛环 鲍尔环
增加填料比表面积
2021/1/9
29
三、气提解吸的计算
2.最小气液比和载气流量的计算
在气提解吸的计算中，通常吸收液的量是已 知的，而载气的用量需通过工艺计算来确定。在 液量一定的情况下，确定载气的用量也即确定气
液比 qn,V / qn,L。
气液比 qn,V / qn,L 的确定方法是，先求出气提
解吸过程的最小气液比 (qn,V /qn,L)min，然后再根据 工程经验，确定适宜（操作）气液比。
获取吸收 系数途径
实验测定 经验公式计算 准数关联式计算
2021/1/9
2
第八章 气体吸收
8.1 吸收过程概述 8.2 吸收过程的相平衡关系 8.3 吸收过程的速率关系 8.4 低组成气体吸收的计算 8.5 吸收系数 8.5.1 吸收系数的测定
2021/1/9
3
一、实验装置与流程
实验测定是获得吸收系数的根本途径。实验测 定一般在已知内径和填料层高度的中间实验设备上 或生产装置上进行，用实际操作的物系，选定一定 的操作条件进行实验。
波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填 料两大类。
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金属孔板波纹填料
金属丝网波纹填料
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52
陶瓷板波纹填料
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53
塑料板波纹填料
二、填料的性能及其评价
1.填料的几何特性
(1)比表面积
单位体积填料层的表面积称为比表面积，以
表示，其单位为 m2/m3。
分析
qn,L
1.2~2.0(qqnn,,VL)min
适宜气液比
或 q n ,V1 .2~2 .0q n ,V ,min 适宜载气用量
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33
三、气提解吸的计算
3.填料层高度的计算 气提解吸塔填料层高度的计算方法与逆流吸收
塔填料层高度的计算方法完全相同。 (1)传质单元数法
ZHOLNOL
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47